陳貴宇,李春臣,辜春霞,楊晨,江蘭,羅濤,梅雪,張建武*
腹瀉通常是由腸道疾病引起的癥狀,可由各種細菌(大腸埃希菌、志賀菌種、霍亂弧菌等)、病毒(諾如病毒、巨細胞病毒等)和寄生蟲引起[1]。腹瀉是嚴重影響人類健康和社會經(jīng)濟發(fā)展的多發(fā)病之一,盡管治療腹瀉的有效藥物較多,但中藥治療腹瀉具有療效迅速、不良反應少、費用低廉等優(yōu)勢[2]。因此,世界衛(wèi)生組織(WHO)仍鼓勵尋找傳統(tǒng)的抗腹瀉中藥[3]。
連翹是臨床常用中藥之一,為木犀科植物連翹Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl的干燥果實,味苦、無毒、性微寒,具有清熱解毒、消腫散結(jié)的功效[4],其藥理作用主要有抗菌、保肝、非特異性免疫、保護心臟、抗氧化等。有研究表明,連翹屬植物葉子與果實的成分和藥理作用有較好的一致性[5],而連翹葉中的黃酮類化合物具有良好的抑菌活性[6],更好地印證了其藥理作用。
本研究采用蓖麻油誘導的小鼠急性腹瀉模型,觀察連翹葉乙醇提取物(FS ext)對小鼠蓖麻油性腹瀉的影響,同時探討其對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響。
本研究創(chuàng)新點與不足:
(1)探究了連翹葉對腸平滑肌收縮的影響以及在腹瀉方面的應用,此前對于連翹葉這方面藥用價值的研究鮮少,豐富了其藥用方向,同時也為這方面的研究提供了一定的理論依據(jù)。(2)對于連翹葉在腹瀉方面的應用,沒有明確模型針對的是臨床上的何種腹瀉。
1.1 研究時間 2018年6—12月。
1.2 藥物提取 于四川省南充市采集連翹葉(CBY-2016-0003),經(jīng)川北醫(yī)學院藥學院梅雪老師鑒定。將連翹葉放在恒溫(60 ℃)電爐中干燥,粉碎成粗粉(粉碎機:FW177,泰斯特,天津),取50 g(使用電子分析天平:Mettle AE 240)放入1 L的圓底燒瓶中,用7倍于測量質(zhì)量的乙醇作為溶劑,回流、萃取3次,濾液回收溶劑(旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器:RE-52AA,雅榮,上海)濃縮,在真空減壓干燥爐(ZK 6050B,Opson,武漢)中干燥得到FS ext,浸出率為24.55%。
1.3 植物化學分析
1.3.1 初步植物化學分析 對FS ext進行植物化學分析,以確定可能存在的苷類、多酚、黃酮類、多糖和有機酸[7]。水提液振蕩后形成泡沫,說明FS ext中有皂苷;加入FeCl3試劑出現(xiàn)藍綠色,說明FS ext中有酚類物質(zhì);加入AlCl3試劑出現(xiàn)黃色,說明FS ext中有黃酮類物質(zhì)。
1.3.2 總黃酮含量測定 根據(jù)文獻[8]測定FS ext的總黃酮含量。將0.5 ml FS ext與1.5 ml乙醇(75%v/v)、0.1 ml氯化鋁(10% w/v)、0.1 ml乙酸鉀(1 mol/L)和2.8 ml雙蒸餾水混合,室溫下培養(yǎng)30 min,然后用1750紫外-可見分光光度計(日本島津)在435 nm處測量吸光度。用蒸餾水(0.1 ml)代替氯化鋁作空白。蘆丁有典型的黃酮類結(jié)構(gòu)和紫外特征,且易分離,作為對照品比較易得,故本研究以蘆丁作為標定曲線的標準對照,結(jié)果用蘆丁當量mg/g提取物表示。
1.3.3 高效液相色譜法鑒別FS ext中的化學成分 采用高效液相色譜法對FS ext中的化學成分進行鑒別和檢測,色譜柱為Aglient-ZORBAX SB-C18(250 mm×4.6 mm,5 μm),以乙腈-水溶液為流動相,采用梯度洗脫(流動相A為水,流動相B為乙腈,梯度洗脫條件見表1),結(jié)合波長切換技術于20 min將檢測波長從330 nm切換為277 nm進行化學成分檢測,流速為0.6 ml/min,柱溫 28 ℃,進樣量 5 μl。
表1 梯度洗脫條件Table 1 Gradient elution condition
1.3.3.1 對照品溶液制備 取連翹苷和連翹酯苷A對照品適量,精密稱定,加甲醇溶解,制成每 1 ml含0.265 mg連翹苷和0.373 mg連翹酯苷A的混合對照品溶液,混勻,過0.22 μm微孔濾膜,備用。
1.3.3.2 供試品溶液制備 取FS ext 0.105 50 g,加甲醇定容至1 ml容量瓶中,搖勻,過0.22 μm微孔濾膜,取續(xù)濾液作為供試品溶液。
1.4 實驗藥品及試劑 碳酸氫鈉、氯化鉀、硫酸鎂、葡萄糖、磷酸二氫鈉、氯化鈉、氯化鈣、氯化鐵、氯化鋁、醋酸鉀〔成都市科隆化學品有限公司〕,氯乙酰膽堿〔成都華夏化學試劑有限公司(中國成都)〕,蓖麻油(河南省華龍藥業(yè)有限公司),維拉帕米〔Medchemexpress有限公司(美國)〕,洛哌丁胺〔西格瑪化學公司(美國圣路易斯)〕,色譜乙腈(成都市科隆化學品有限公司),純化水(杭州娃哈哈集團有限公司),鹽酸〔成都市科隆化學品有限公司〕、氯化鐵、甲醇(重慶騰華化工有限公司)、醋酸鉀和氯化鋁用于粗提物的植物化學分析。蒸餾水(四川優(yōu)普超純科技有限公司)用于制備標準溶液、稀釋液和生理鹽溶液(Tyrode溶液)。
1.5 儀器 家兔類通用實驗器械,HW-400E恒溫平滑肌槽(四川成都泰盟公司),BL-420F生物機能實驗系統(tǒng)(四川成都泰盟公司),F(xiàn)T-100生物張力傳感器(四川成都泰盟軟件有限公司),優(yōu)普純水/超純水制造系統(tǒng)(四川優(yōu)普超純科技有限公司),HH600-2B三用恒溫水浴箱(金壇市科析儀器有限公司),電熱恒溫鼓風干燥箱(YDYQ,101-2A),粉碎機(天津市泰斯特儀器有限公司,F(xiàn)W177),電子分析天平(Mettle AE 240),旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(上海亞榮生化儀器廠,RE-52AA),真空減壓干燥箱(武漢奧普森試驗設備有限公司,ZK 6050B)。
1.6 實驗動物 選取110只健康昆明雌雄小鼠(18~22 g)以及42只健康家兔(2.0~2.5 kg),由川北醫(yī)學院動物中心提供〔許可證編號:SYXK(chuan)2013-076〕,小鼠和家兔飼養(yǎng)于23~26 ℃、濕度適宜的實驗室環(huán)境,12 h光照黑暗循環(huán),期間可自由進食和飲水。本實驗符合中國動物保護委員會的管理,并遵循動物倫理和實驗準則。
1.7 實驗方法
1.7.1 FS ext的急性毒性 取60只禁食4 h(可自由飲水)的小鼠隨機分為0.5 g/kg FS ext試驗組、1.0 g/kg FS ext試驗組、2.0 g/kg FS ext試驗組、4.0 g/kg FS ext試驗組、8.0 g/kg FS ext試驗組、16.0 g/kg FS ext試驗組,每組10只,分別給予0.5 g/kg、1.0 g/kg、2.0 g/kg、4.0 g/kg、8.0 g/kg、16.0 g/kg的FS ext進行灌胃,處理后的小鼠可自由飲水進食,記錄14 d內(nèi)小鼠的死亡情況和毒性跡象,建立相應的劑量-效應曲線,從而確定FS ext的半數(shù)致死劑量(LD50),以確定其安全性[9]。
1.7.2 對蓖麻油性腹瀉的影響 另取50只小鼠隨機分成陰性組、陽性組、0.25 g/kg FS ext試驗組、0.50 g/kg FS ext試驗組、1.00 g/kg FS ext試驗組,每組10只,陰性組給予0.9%氯化鈉溶液(20 ml/kg)灌胃,陽性組給予洛哌丁胺(4 mg/kg)灌胃,0.25 g/kg FS ext試驗組、0.50 g/kg FS ext試驗組、1.00 g/kg FS ext試驗組分別給予0.25、0.50、1.00 g/kg FS ext。給藥30 min后,小鼠均給予蓖麻油0.4 ml灌胃,然后將每只小鼠放入單獨的籠子中,地板襯有吸墨紙,將線網(wǎng)放置在離底部3 cm的籠中以使小鼠與吸墨紙隔開。觀察4 h內(nèi)以下指標:初始半固體糞便時間,固體、半固體、液體糞便數(shù)量。采用腹瀉指數(shù)(EI)評估腹瀉的嚴重程度[10]。EI=固體糞便數(shù)量×1+半固體糞便數(shù)量×2+液體糞便數(shù)量×3。
1.7.3 離體標本制備 選取健康家兔,實驗前禁食24 h,自由飲水。用木槌擊致頭昏,解剖家兔,以胃幽門與十二指腸交界處為起始部,取空腸并立即放入通有95% O2和5% CO2混合氣的臺氏液中,將內(nèi)容物沖洗干凈并剪去腸系膜,剪成1.5~2.0 cm數(shù)段,一端用線結(jié)扎固定于通氣溝,另一端固定于張力換能器。給予前負荷1 g,浴槽內(nèi)溫度維持在(37.0±0.5)℃,通氣溝以每秒1~2個氣泡的速度持續(xù)通入混合氣,待基線穩(wěn)定后開始實驗[11]。
1.7.4 FS ext對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響 待空腸平滑肌張力穩(wěn)定后,單劑量加入FS ext(0.01、0.03、0.10、0.30、1.00、3.00、10.00 mg/ml,這些濃度是累加所得,即后一個的濃度由前一個濃度累加,主要目的是為了觀察家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮隨FS ext的濃度變化而變化的趨勢),以給藥前的張力為100%,記錄給藥后空腸平滑肌自發(fā)性收縮的張力變化。按照上述方法,用維拉帕米(0.01、0.03、0.10、0.30、1.00、3.00、10.00 μmol/L)處理家兔離體空腸平滑肌作為對照,記錄給予維拉帕米后家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的張力變化。
1.7.5 FS ext對由乙酰膽堿(ACh)和KCl誘導的家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響 待空腸平滑肌張力穩(wěn)定后,分別加入ACh(10 μmol/L)和KCl(60 mmol/L)預處理,出現(xiàn)最大波峰后,立即用臺氏液沖洗腸管,等其穩(wěn)定后,再次分別加入ACh(10 μmol/L)和KCl(60 μmol/L),15 min后,加入FS ext使其終濃度分別達0.01、0.03、0.10、0.30、1.00、3.00、10.00 mg/ml,并記錄空腸平滑肌自發(fā)性收縮穩(wěn)定時的張力變化。按照上述方法,用維拉帕米(0.001、0.010、0.100、1.000、3.000 μmol/L)處理家兔離體空腸作為對照,重復上述步驟,并記錄此時空腸平滑肌自發(fā)性收縮穩(wěn)定時的張力變化。
1.7.6 FS ext對由CaCl2誘導的家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響 為確定FS ext對Ca2+內(nèi)流的影響,首先讓腸管處于Tyrode溶液中,待其張力穩(wěn)定后,將Tyrode溶液換為含EDTA的無Ca2+高K+溶液,持續(xù)30 min以從組織中除去Ca2+。再將溶液換為不含EDTA的無Ca2+高K+溶液,持續(xù)15 min,然后再加入FS ext(0.3、1.0 mg/ml),構(gòu)建CaCl2(3×10-5~3×10-2mol/L)的量-效曲線,觀察給予不同劑量FS ext后家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮率的變化。在加入維拉帕米(1 μmol/L)的情況下,構(gòu)建CaCl2(3×10-5~3×10-2mol/L)的量-效關系曲線,觀察空腸平滑肌自發(fā)性收縮率變化。在沒有FS ext和維拉帕米預處理的情況下,將3×10-2mol/L CaCl2誘導的家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮率認為是100%[12]。
1.8 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,計量資料以(±s)表示,組間比較用單因素方差分析。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 植物化學分析
2.1.1 初步植物化學分析 對FS ext的初步植物化學分析表明其含有酚類、皂苷類和黃酮類化合物。
2.1.2 總黃酮的含量 FS ext中黃酮含量的測定表明,黃酮含量為8.13 mg/g。
2.1.3 高效液相色譜法檢測FS ext中的化學成分 采用高效液相色譜法對FS ext中的化學成分進行檢測,結(jié)果顯示,F(xiàn)S ext中主要含連翹苷和連翹酯苷A。在上述1.3.3的色譜條件下,連翹苷和連翹酯苷A的分離度良好,空白、混合標準品、樣品的色譜圖見圖1。
圖1 空白(A)、混合標準品(B)、連翹葉乙醇提取物樣品(C)的HPLC色譜圖Figure 1 HPLC chromatograms of blank(A),reference substances(B),and sample(C)
2.2 FS ext的急性毒性 在測量LD50的實驗過程中,小鼠按不同劑量的FS ext進行灌胃后,在觀察期內(nèi)未出現(xiàn)任何死亡或毒性跡象。單次給予FS ext的劑量為16 g/kg,小鼠在觀察期內(nèi)未出現(xiàn)任何的死亡及行為變化。
2.3 FS ext對小鼠蓖麻油性腹瀉的影響 5組初始半固體糞便時間和EI比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。陽性組初始半固體糞便時間長于陰性組、0.25 g/kg FS ext試驗組、0.50 g/kg FS ext試驗組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);1.00 g/kg FS ext試驗組初始半固體糞便時間長于陰性組、0.25 g/kg FS ext試驗組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。陰性組EI高于陽性組、1.00 g/kg FS ext試驗組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);0.25 g/kg FS ext試驗組、0.50 g/kg FS ext試驗組EI高于陽性組,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05,見表2)。
表2 FS ext對小鼠蓖麻油性腹瀉的影響(±s)Table 2 Effect of ethanol extract from Forsythia suspensa (FS ext) on castor oil-induced diarrhea in mice
表2 FS ext對小鼠蓖麻油性腹瀉的影響(±s)Table 2 Effect of ethanol extract from Forsythia suspensa (FS ext) on castor oil-induced diarrhea in mice
注:FS ext=連翹葉乙醇提取物,EI=腹瀉指數(shù);與陰性組比較,aP<0.05;與陽性組比較,bP<0.05;與0.25 g/kg FS ext試驗組比較,cP<0.05
組別 只數(shù) 初始半固體糞便時間(min) EI陰性組 10 65.50±35.87 16.80±4.42陽性組 10 119.50±48.50a 8.40±5.61a 0.25 g/kg FS ext試驗組 10 54.90±23.30b 15.60±7.74b 0.50 g/kg FS ext試驗組 10 83.10±32.69 13.90±4.32 1.00 g/kg FS ext試驗組 10 104.00±40.99c 10.50±5.06 F值 4.610 3.582 P值 0.003 0.013
2.4 FS ext對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響 臺氏液對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮無明顯影響,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05,見圖2)。FS ext對家兔離體空腸平滑肌表現(xiàn)出劑量依賴性解痙作用,即半最大效應濃度(EC50)=1.21 mg/ml(1.11~1.26 mg/ml,n=6),見圖3。圖形類似于維拉帕米(0.01~10 μmol/L),其 EC50 為 0.51 μmol/L(0.42~0.59 μmol/L,n=6),見圖4。
圖2 臺氏液對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響Figure 2 The effect of Tyrode's solution on the spontaneous contraction of rabbit isolated jejunal smooth muscle
圖3 不同濃度FS ext對離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響Figure 3 Effects of different concentrations of FS ext on the spontaneous contraction of rabbit isolated jejunal smooth muscle
圖4 不同濃度維拉帕米對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響Figure 4 Effects of different concentrations of verapamil on the spontaneous contraction of rabbit isolated jejunal smooth muscle
2.5 FS ext對ACh和KCl誘導的家兔離體空腸收縮的松弛作用 FS ext能濃度依賴性地抑制由ACh誘導的腸管 收 縮,EC50=0.99 mg/ml(0.91~1.02 mg/ml,n=6),最大抑制率為84.75%,其量-效關系曲線變化見圖5A。此外,F(xiàn)S ext也能夠以濃度依賴的方式抑制由KCl誘導的腸管收縮,EC50=0.63 mg/ml(0.58~0.67 mg/ml,n=6),最大抑制率為91.45%,其量-效關系曲線變化見圖5A。FS ext對ACh和KCl誘導的家兔離體空腸平滑肌收縮的松弛作用與維拉帕米在0.001~3.000 μmol/L時相似,EC50值分別為0.25 μmol/L(0.20~0.29 μmol/L,n=6) 和 0.041 μmol/L(0.033~0.047 μmol/L,n=6),其量-效關系曲線變化見圖5B。
圖5 不同濃度FS ext和不同濃度的維拉帕米對ACh(10 μmol/L)和KCl(60 mmol/L)誘導的兔離體空腸收縮的影響Figure 5 Effects of different concentrations of FS ext and verapamil on the contraction of rabbit isolated jejunum induced by ACh (10 μmol/L) or KCl (60 mmol/L)
2.6 FS ext對CaCl2誘導的空腸收縮的影響 FS ext以濃度依賴的方式抑制CaCl2誘導的腸管收縮,最大抑制率為52.13%,進一步研究發(fā)現(xiàn),隨著FS ext劑量的增加,形成的CaCl2量-效關系曲線向右下方移動,這與維拉帕米引起的CaCl2量-效關系曲線變化類似,見圖6。
在蓖麻油誘導的小鼠急性腹瀉模型中,蓖麻油通過刺激小腸,損傷小腸黏膜細胞,促進炎性遞質(zhì)合成和釋放,導致腸腔內(nèi)積液而出現(xiàn)急性腹瀉;此外,蓖麻油能減少Na+和K+主動吸收,降低小腸和結(jié)腸Na+-K+ATP酶活性[13]。蓖麻油中含有的蓖麻油酸能夠引起局部刺激和腸黏膜炎癥,從而導致前列腺素釋放,增強胃腸動力[14]。蓖麻油誘導小鼠腹瀉實驗中,試驗組與陰性組相比,小鼠EI明顯降低,初始半固體糞便時間延長。根據(jù)植物化學分析,F(xiàn)S ext中含有黃酮類化合物[15]。因為萜烯、黃酮類化合物和萜類化合物可以抑制自體蛋白和前列腺素的釋放[16],所以根據(jù)實驗結(jié)果推測,F(xiàn)S ext中可能含有抑制前列腺素釋放的物質(zhì),從而抑制小鼠蓖麻油性腹瀉。
通過探究FS ext對家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮的影響,發(fā)現(xiàn)其表現(xiàn)出一定的劑量依賴性解痙作用,進一步印證FS ext可以抑制蓖麻油誘導的小鼠腹瀉。ACh是腸神經(jīng)系統(tǒng)中主要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)[17],可通過激活毒蕈堿受體(M受體)誘導平滑肌自發(fā)性收縮。腸神經(jīng)系統(tǒng)的副神經(jīng)系統(tǒng)和內(nèi)在神經(jīng)元通過釋放ACh、激動腸平滑肌細胞膜上的M受體而增加其收縮活性,促進腸道蠕動[18]。在FS ext對ACh誘導的家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮影響實驗中,F(xiàn)S ext試驗組空腸收縮變化率呈下降趨勢,與維拉帕米組的實驗結(jié)果一致,提示FS ext能夠舒張ACh誘導的離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮,因此FS ext舒張腸平滑肌的作用可能與阻斷M受體有關。平滑肌的收縮取決于細胞質(zhì)中Ca2+的存在,細胞外的Ca2+通過細胞表面的L-型鈣離子通道進入細胞內(nèi),或是通過細胞內(nèi)肌漿網(wǎng)釋放Ca2+,從而使得細胞內(nèi)Ca2+升高[19]。因此,鈣通道的阻斷或是細胞內(nèi)儲存的Ca2+釋放量減少均會減弱平滑肌的收縮。在細胞興奮過程中,L-型鈣離子通道可調(diào)節(jié)細胞內(nèi)Ca2+濃度保持在參考范圍,即鈣穩(wěn)態(tài)的主要離子通道[20]。由之前的文獻可知,高濃度的K+水平可打開電壓依賴性L-型鈣離子通道并允許細胞外Ca2+進入細胞內(nèi),從而促進腸平滑肌的收縮[21-22]。FS ext可松弛高K+誘導的腸平滑肌自發(fā)性收縮,提示可能有鈣拮抗劑的存在[23]。因此,為驗證這一猜想,本實驗使用KCl溶液誘導腸管收縮,并將維拉帕米作為對照組,維拉帕米是一種L-型鈣離子通道阻斷劑[24]。實驗結(jié)果顯示,F(xiàn)S ext能松弛KCl誘導的家兔離體空腸平滑肌自發(fā)性收縮,且隨著FS ext濃度的增加,形成的CaCl2量-效關系曲線向右下方移動,這與維拉帕米引起的CaCl2量-效關系曲線變化類似。提示FS ext抑制家兔離體空腸平滑肌的收縮可能與阻斷L-型鈣離子通道有關。
綜上,F(xiàn)S ext有明顯的抗小鼠蓖麻油性腹瀉作用,可抑制家兔離體空腸平滑肌的自發(fā)性收縮和ACh和KCl誘導的空腸收縮,其機制可能與阻斷M受體和抑制L型-鈣離子通道有關。
作者貢獻:陳貴宇進行文章的構(gòu)思與設計,文獻資料收集、整理,撰寫論文,論文的修訂并對文章負責;李春臣進行數(shù)據(jù)的整理,文章中圖表的繪制,論文的修訂;辜春霞、楊晨、江蘭進行研究實施,數(shù)據(jù)收集;羅濤、梅雪進行數(shù)據(jù)提供,質(zhì)量控制;張建武負責文章的質(zhì)量控制與審校,對文章整體負責、監(jiān)督管理。
本文無利益沖突。