宋 艷 何永恒 楊 芳 羅 敏 劉 楊(湖南中醫(yī)藥大學(xué)第二附屬醫(yī)院肛腸科,長(zhǎng)沙410005)
潰瘍性結(jié)腸炎是一種慢性炎癥性腸病,可見于任何年齡段人群,以20~30歲較為多見[1]。脂聯(lián)素∕TLR∕NF-κB是調(diào)節(jié)機(jī)體炎癥信號(hào)傳遞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,研究發(fā)現(xiàn)其與潰瘍性結(jié)腸炎的發(fā)病機(jī)制密切相關(guān)[2]。黃芪多糖(astragalus polysaccharide,AP)是從傳統(tǒng)中藥材黃芪中提取得到的多糖類物質(zhì),具有抗炎、抗腫瘤等多種藥理作用[3]。近年來(lái)有學(xué)者發(fā)現(xiàn)其對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎具有一定的治療及改善作用,但其作用機(jī)制有待研究[4]。本文通過(guò)研究AP對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的改善作用及脂聯(lián)素∕TLR∕NF-κB信號(hào)通路的調(diào)節(jié)作用,旨在為AP在潰瘍性結(jié)腸炎中的藥理作用及機(jī)制研究提供依據(jù)。
1.1 材料 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物:健康雄性C57BL∕6小鼠,清潔級(jí),6~8周齡,體重20~22 g,湖南中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心,動(dòng)物房溫度22~24℃,濕度40%~75%,適應(yīng)1周。藥品及試劑:AP(黃芪產(chǎn)于內(nèi)蒙古,由南京澤朗醫(yī)藥科技集團(tuán)有限公司提取分離,分子量254.693,純度>90%);柳氮磺吡啶腸溶片(上海信誼天平藥業(yè)有限公司);P-選擇素、MIF及TXB2(武漢華美生物工程有限公司);RIPA蛋白裂解液、RNA提取試劑盒、cDNA逆轉(zhuǎn)錄試劑盒、SOD活性檢測(cè)試劑盒、MDA檢測(cè)試劑盒、超敏ECL化學(xué)發(fā)光試劑盒、TLR4兔多克隆抗體、NF-κBp65及GAPDH兔單克隆抗體、辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記山羊抗兔IgG、生物素標(biāo)記山羊抗兔IgG購(gòu)自碧云天生物科技有限公司;小鼠髓過(guò)氧化物酶(MPO)ELISA試劑盒購(gòu)自艾博抗上海貿(mào)易有限公司;蘇木素染液、伊紅染液均購(gòu)自源葉生物科技有限公司;TNF-α、IL-6 ELISA試劑盒購(gòu)自美國(guó)Sciencell公司;TGF-β1 ELISA試劑盒購(gòu)自江蘇凱基生物公司。
1.2 方法
1.2.1 潰瘍性結(jié)腸炎小鼠模型的建立及給藥90只小鼠隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組、AP低、中、高劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組,15只∕組。除對(duì)照組外,其余小鼠自由飲用當(dāng)日現(xiàn)配的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%DSS溶液連續(xù)7 d建立潰瘍性結(jié)腸炎小鼠模型[5]。按照Cooper評(píng)分系統(tǒng)[6]根據(jù)小鼠體重減輕、大便性狀、便血情況評(píng)定小鼠結(jié)腸組織疾病活動(dòng)指數(shù)(disease activity index,DAI),同時(shí)隨機(jī)取3只小鼠對(duì)結(jié)腸組織做病理學(xué)檢查,以DAI升高及小鼠結(jié)腸病理性改變視為造模成功。根據(jù)前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果并參照文獻(xiàn)確定給藥劑量,AP低、中、高劑量組分別灌胃給予100 mg∕kg、200 mg∕kg、400 mg∕kg AP,陽(yáng)性對(duì)照組灌胃給予300 mg∕kg柳氮磺吡啶(參照臨床給藥劑量的6.2倍及文獻(xiàn)方法確定劑量),1次∕d,連續(xù)給藥14 d,對(duì)照組及模型組小鼠給予生理鹽水[5,7]。小鼠末次給藥24 h后,評(píng)定DAI。
1.2.2 小鼠血清TNF-α、IL-6、TGF-β1水平的測(cè)定 斷尾取血,4℃靜置4 h,4℃下3 500 r∕min離心10 min,取上清,使用ELISA試劑盒檢測(cè)血清TNFα、IL-6及TGF-β1水平。
1.2.3 小鼠結(jié)腸組織SOD、MPO活性、MDA、P-選擇素、MIF及TXB2水平的測(cè)定 取小鼠結(jié)腸組織,按照試劑盒說(shuō)明書檢測(cè)SOD、MPO活性、MDA、P-選擇素、MIF及TXB2水平。
1.2.4 HE染色檢查結(jié)腸組織病理學(xué)變化 取厚度為5 μm的小鼠結(jié)腸組織石蠟切片,進(jìn)行常規(guī)HE染色,光鏡下盲法檢查,參照文獻(xiàn)方法,根據(jù)結(jié)腸組織潰瘍程度、深度、水腫、炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)及程度評(píng)價(jià)組織病理學(xué)變化[8]。
1.2.5 實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)小鼠結(jié)腸組織中TLR4及NF-κBp65 mRNA水平RNA試劑盒提取小鼠結(jié)腸組織(每組取6只小鼠)RNA,逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,實(shí)時(shí)PCR進(jìn)行TLR4及NF-κBp65 mRNA表達(dá)量的檢測(cè)。以GAPDH為內(nèi)參,各基因相對(duì)表達(dá)量按照2-ΔΔCt方法計(jì)算。引物序列見表1。
表1 實(shí)時(shí)定量PCR檢測(cè)的基因引物序列Tab.1 Sequence of gene primers for RT-qPCR detection
1.2.6 免疫組化檢測(cè)小鼠結(jié)腸組織TLR4及NFκBp65水平 小鼠石蠟切片經(jīng)雙氧水封閉、熱原修復(fù)、5%胎牛血清封閉,滴加TLR4及NF-κBp65一抗(1:200),4℃過(guò)夜。次日PBS洗滌3次,使用1:100倍稀釋的山羊抗兔IgG在37℃恒溫烘箱中孵育15 min,PBS液洗滌,室溫DAB顯色,顯微鏡下觀察。參照文獻(xiàn)方法,根據(jù)染色強(qiáng)度及陽(yáng)性面積計(jì)算各蛋白表達(dá)積分[9]。
1.2.7 Western blot檢測(cè)小鼠結(jié)腸組織TLR4及NFκBp65蛋白水平 取加入蛋白酶及磷酸化酶抑制劑的小鼠結(jié)腸組織勻漿液,12 000 r∕min,4℃離心10 min,水浴加熱變性后測(cè)定蛋白濃度,取30 μg蛋白上樣,電泳分離、轉(zhuǎn)膜、封閉液封閉后,依次使用1:1 000稀釋的TLR4、NF-κBp65及GAPDH抗體及1:2 000稀釋的山羊抗兔IgG抗體孵育,PBST清洗后,滴加顯影劑在凝膠成像系統(tǒng)成像,應(yīng)用Image J軟件進(jìn)行定量分析。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析利用SPSS20.0軟件,計(jì)量資料以表示,采用單因素方差分析進(jìn)行多組間比較,兩兩比較則采用LSD檢驗(yàn),作圖使用Graphpad prism 8.0完成,P<0.05表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 AP對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠DAI的影響 模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠DAI較對(duì)照組顯著升高(P<0.05),提示造模成功;與模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠DAI顯著降低(P<0.05,表2)。
表2 各組小鼠的DAI指數(shù)(±s,n=15)Tab.2 DAI water of mice in different groups(±s,n=15)
表2 各組小鼠的DAI指數(shù)(±s,n=15)Tab.2 DAI water of mice in different groups(±s,n=15)
Note:1)P<0.05 vs control group;2)P<0.05 vs model group.
Groups Control Model AP-L AP-M AP-H Positive DAI 0.00±0.00 2.63±0.171)1.11±0.112)0.93±0.062)0.86±0.042)0.90±0.072)
2.2 各組小鼠結(jié)腸組織病理學(xué)檢查 對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織結(jié)構(gòu)正常,無(wú)明顯病理學(xué)變化;與對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸黏膜不完整,出現(xiàn)炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),上皮及隱窩被破壞,腸壁增厚,病理學(xué)評(píng)分顯著升高(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織病理學(xué)恢復(fù),黏膜腺體排列較整齊,腸壁基本恢復(fù),肌層病變明顯減輕,炎癥浸潤(rùn)減輕,病理學(xué)評(píng)分明顯降低(P<0.05,圖1、2)。
圖1 各組小鼠結(jié)腸組織病理學(xué)檢查結(jié)果(HE,×200)Fig.1 Histopathological examination of colon in different groups of mice(HE,×200)
2.3 AP對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠血清TNF-α、IL-6、脂聯(lián)素及TGF-β1水平的影響 模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠血清TNF-α、IL-6水平較對(duì)照組顯著升高(P<0.05),而脂聯(lián)素及TGF-β1水平較對(duì)照組則顯著降低(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠血清TNF-α、IL-6水平顯著降低(P<0.05),脂聯(lián)素及TGF-β1水平顯著升高(P<0.05,表3)。
表3 各組小鼠的TNF-α、IL-6、脂聯(lián)素及TGF-β1水平(±s,n=15)Tab.3 Levels of serum TNF-α,IL-6,TGF-β1 and Adipo?nectin in different groups of mice(±s,n=15)
表3 各組小鼠的TNF-α、IL-6、脂聯(lián)素及TGF-β1水平(±s,n=15)Tab.3 Levels of serum TNF-α,IL-6,TGF-β1 and Adipo?nectin in different groups of mice(±s,n=15)
Note:1)P<0.05 vs control group;2)P<0.05 vs model group.
Groups Control Model AP-L AP-M AP-H Positive TNF-α(pg∕ml)15.37±0.51 77.92±2.451)42.68±1.442)37.65±2.132)18.10±1.492)17.41±1.512)IL-6(pg∕ml)24.60±1.72 174.88±2.571)53.86±1.952)43.67±1.882)29.77±1.222)27.24±1.892)Adiponectin(μg∕ml)7.76±0.14 5.13±0.071)6.34±0.032)6.91±0.042)7.53±0.062)7.28±0.082)TGF-β1(pg∕ml)567.13±36.16 198.71±21.641)263.43±29.612)319.97±37.472)406.73±21.442)484.74±27.172)
2.4 各組小鼠結(jié)腸組織P-選擇素、MIF及TXB2水平的比較 與對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織P-選擇素、MIF及TXB2水平顯著升高(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織P-選擇素、MIF及TXB2水平顯著降低(P<0.05,表4)。
表4 各組小鼠結(jié)腸組織的P-選擇素、MIF及TXB2水平(±s,n=15)Tab.4 Levels of P-selectin,MIF and TXB2 in colonic tis?sue of mice in different groups(±s,n=15)
表4 各組小鼠結(jié)腸組織的P-選擇素、MIF及TXB2水平(±s,n=15)Tab.4 Levels of P-selectin,MIF and TXB2 in colonic tis?sue of mice in different groups(±s,n=15)
Note:1)P<0.05 vs control group;2)P<0.05 vs model group.
Groups Control Model AP-L AP-M AP-H Positive P-selectin(μg∕L)297.68±73.16 864.71±89.411)537.14±48.582)383.66±74.802)313.64±43.712)289.27±52.692)MIF(ng∕L)1968.59±144.82 6311.05±327.121)5038.13±348.512)4374.80±377.072)3873.07±263.272)2109.30±300.062)TXB2(mg∕L)81.96±3.27 265.31±2.641)195.04±2.072)137.18±3.072)108.73±2.772)91.39±3.572)
2.5 各組小鼠結(jié)腸組織SOD、MPO、MDA水平的比較 模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織SOD活性較對(duì)照組顯著降低(P<0.05),MPO活性及MDA水平較對(duì)照組顯著升高(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織SOD活性顯著升高(P<0.05),MPO活性及MDA水平顯著降低(P<0.05,表5)。
表5 各組小鼠結(jié)腸組織的SOD、MPO、MDA水平(±s,n=15)Tab.5 SOD,MPO and MDA level in colonic tissue of mice in different groups(±s,n=15)
表5 各組小鼠結(jié)腸組織的SOD、MPO、MDA水平(±s,n=15)Tab.5 SOD,MPO and MDA level in colonic tissue of mice in different groups(±s,n=15)
Note:1)P<0.05 vs control group;2)P<0.05 vs model group.
Groups Control Model AP-L AP-M AP-H Positive SOD(U∕mgprot)84.35±1.59 34.40±2.921)47.82±1.992)58.72±2.612)69.44±1.402)78.84±2.072)MDA(nmol∕mgprot)0.76±0.04 4.42±0.191)2.35±0.072)1.51±0.092)0.87±0.062)0.83±0.072)MPO(U∕mgprot)0.63±0.08 3.41±0.131)1.51±0.052)1.21±0.072)1.07±0.092)0.96±0.042)
圖2 大鼠結(jié)腸組織病理學(xué)評(píng)分Fig.2 Histopathological score of colon in rats
2.6 各組小鼠結(jié)腸組織TLR4及NF-κBp65 mRNA水平比較 模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織TLR4及NF-κBp65 mRNA水平較對(duì)照組小鼠顯著升高(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織TLR4及NF-κBp65 mRNA水平顯著降低(P<0.05)。見圖3。
圖3 各組小鼠結(jié)腸組織的TLR4及NF-κBp65 mRNA水平Fig.3 Levels of TLR4 and NF-κBp65 mRNA in colonic tissue of mice in each group
2.7 各組小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65免疫組化表達(dá)評(píng)分比較 模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65免疫組化表達(dá)評(píng)分較對(duì)照組顯著升高(P<0.05),且TLR4主要在細(xì)胞膜表達(dá),NFκBp65主要在細(xì)胞核表達(dá);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65免疫組化表達(dá)評(píng)分顯著降低(P<0.05)。見圖4。
圖4 各組小鼠結(jié)腸組織的TLR4、NF-κBp65免疫組化表達(dá)評(píng)分Fig.4 Immunohistochemical expression score of TLR4 and NF-κBp65 in colonic tissue of mice in each group
2.8 各組小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65水平比較 見圖5,模型組潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65蛋白水平較對(duì)照組顯著升高(P<0.05);與模型組比較,AP各劑量組及陽(yáng)性對(duì)照組小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65蛋白水平顯著降低(P<0.05)。
圖5 各組小鼠結(jié)腸組織的TLR4、NF-κBp65水平Fig.5 Levels of TLR4 and NF-κBp65 in colonic tissue of mice in each group
潰瘍性結(jié)腸炎是以腹瀉為主要臨床表現(xiàn),以結(jié)腸及直腸慢性非特異性炎癥性為病理特征的疾病,患者常出現(xiàn)排膿血便及黏液便,并伴有陣發(fā)性結(jié)腸痙攣性疼痛,其發(fā)病機(jī)制及病因目前尚不明確,普遍認(rèn)為其發(fā)病是外源物質(zhì)引起宿主反應(yīng)、基因和免疫三者相互作用的結(jié)果[10]。中醫(yī)理論認(rèn)為,脾胃虛弱為潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)病之本,濁毒內(nèi)蘊(yùn)為發(fā)病之標(biāo),飲食不節(jié)制及情志不調(diào)為誘發(fā)因素,進(jìn)而引發(fā)大腸濕熱,腑氣壅滯,氣滯血阻,腸絡(luò)受損。在潰瘍性結(jié)腸炎發(fā)作期,患者體內(nèi)濁毒盛行,脾胃失調(diào),運(yùn)化失權(quán)導(dǎo)致水濕泛濫,濁而不化,郁結(jié)不散,下結(jié)于腸腑。氣血于腸腑停滯,淤而不通,導(dǎo)致血肉腐敗,釀化為膿。病情緩解時(shí),患者體內(nèi)濁毒雖有減弱之勢(shì),但仍潛伏于體內(nèi),如遇濁毒內(nèi)邪浮動(dòng),濁毒再次累及腸絡(luò),癰瘍繼而再次形成,因此表現(xiàn)出時(shí)發(fā)時(shí)止的特征。中醫(yī)理論認(rèn)為潰瘍性結(jié)腸炎久治不愈,反復(fù)難愈的根結(jié)在于腸內(nèi)濁毒形成引起陽(yáng)氣難以通達(dá),傷津耗液并累及多臟。本實(shí)驗(yàn)選用柳氮磺吡啶作為陽(yáng)性對(duì)照組藥物。柳氮磺吡啶是目前臨床上用于治療潰瘍性結(jié)腸炎的常用藥物之一,但其在臨床使用中易出現(xiàn)藥疹、剝脫性皮炎、中性粒細(xì)胞缺乏等多種不良反應(yīng),所以對(duì)于治療潰瘍性結(jié)腸炎藥物的研發(fā)仍是目前的工作重點(diǎn)之一。
黃芪來(lái)源于豆科植物蒙古黃芪或膜莢黃芪(As?tragalus propinquus Schischkin)的干燥根。黃芪古稱黃耆,所謂“耆”,是眾多中藥材里面的補(bǔ)藥之長(zhǎng)。其色黃入脾,所以自古以來(lái)黃芪廣泛應(yīng)用于眾多補(bǔ)脾補(bǔ)氣的中藥方劑中,具有益氣固表、補(bǔ)氣升陽(yáng)、生津養(yǎng)血等補(bǔ)益的功用。AP是從中藥材黃芪中提取分離得到的水溶性雜多糖,研究表明其對(duì)糖尿病腎病、膿毒癥、視網(wǎng)膜病變、軟骨細(xì)胞損傷、腫瘤等多種疾病都具有一定的改善及治療作用[3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)AP對(duì)潰瘍性結(jié)腸炎也具有顯著的改善作用,其中,郭艷等[11]研究表明AP能夠調(diào)節(jié)Th17相關(guān)細(xì)胞因子,減輕潰瘍性結(jié)腸炎大鼠的炎癥反應(yīng);奚沁華等[12]也報(bào)道了AP能夠修復(fù)潰瘍性結(jié)腸炎小鼠的腸道黏膜,改善小鼠的疾病轉(zhuǎn)歸及預(yù)后。
TGF-β1是一種抗炎癥性細(xì)胞因子,能夠下調(diào)過(guò)度的免疫反應(yīng)而抑制炎癥的發(fā)生,并促進(jìn)上皮細(xì)胞的修復(fù)[13];TNF-α、IL-6是反映體內(nèi)炎癥水平的重要指標(biāo),其水平的升高提示炎癥進(jìn)展或加劇[14];SOD活性及MDA水平的升高提示機(jī)體存在一定程度的氧化應(yīng)激損傷,且機(jī)體的自我修復(fù)能力下降[15];MPO是中性粒細(xì)胞分泌的一種酶,其水平的升高可促進(jìn)炎癥效應(yīng)細(xì)胞的增殖與活化,加重體內(nèi)炎癥反應(yīng)[16];P-選擇素、MIF及TXB2均是與炎癥相關(guān)的細(xì)胞因子,其水平的升高,能夠抑制巨噬細(xì)胞游走,促進(jìn)巨噬細(xì)胞在炎癥部位聚集,引發(fā)局部炎癥反應(yīng)[17]。本文研究結(jié)果表明,與模型組比較,AP能夠顯著降低潰瘍性結(jié)腸炎小鼠血清TNF-α、IL-6水平,抑制結(jié)腸組織MPO活性、MDA、P-選擇素、MIF及TXB2水平,并且血清TGF-β1水平及結(jié)腸組織SOD活性增加,緩解小鼠體內(nèi)的炎癥狀態(tài)。
脂聯(lián)素是脂肪細(xì)胞分泌的一種內(nèi)源性生物活性多肽,研究發(fā)現(xiàn)[18]脂聯(lián)素具有抗糖尿病、抗動(dòng)脈粥樣和炎癥的潛力,其在炎癥相關(guān)疾病的發(fā)病機(jī)制及疾病進(jìn)展中,與體內(nèi)炎癥因子水平及炎癥細(xì)胞數(shù)呈負(fù)相關(guān)。臨床研究顯示,脂聯(lián)素與潰瘍性結(jié)腸炎患者體內(nèi)炎癥因子水平密切相關(guān),并能夠反映患者的疾病程度,影響疾病轉(zhuǎn)歸,并影響體內(nèi)TLR∕NFκB信號(hào)通路相關(guān)蛋白的表達(dá)[19]。TLR∕NF-κB信號(hào)通路普遍存在于真核細(xì)胞中與免疫及炎癥信號(hào)傳遞及表達(dá)密切相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路[20]。已有研究[21]證實(shí)其在潰瘍性結(jié)腸炎結(jié)腸組織中異常表達(dá),抑制TLR∕NF-κB信號(hào)通路的激活能夠改善潰瘍性結(jié)腸炎大鼠的炎癥反應(yīng),促進(jìn)結(jié)腸黏膜的恢復(fù)。結(jié)果表明,AP能夠降低潰瘍性結(jié)腸炎小鼠結(jié)腸組織TLR4、NF-κBp65水平,升高脂聯(lián)素水平,改善小鼠結(jié)腸組織病理學(xué)變化,這表明AP可能通過(guò)調(diào)節(jié)脂聯(lián)素∕TLR∕NF-κB信號(hào)通路,進(jìn)而抑制小鼠體內(nèi)炎癥因子釋放,抑制潰瘍性結(jié)腸炎小鼠體內(nèi)炎癥反應(yīng),并通過(guò)激活體內(nèi)TGF-β1及SOD等抗氧化損傷的自我修復(fù)系統(tǒng),促進(jìn)機(jī)體自我恢復(fù),進(jìn)而發(fā)揮其抗?jié)冃越Y(jié)腸炎的作用。
綜上所述,AP能夠顯著改善潰瘍性結(jié)腸炎小鼠體內(nèi)炎癥水平及組織氧化應(yīng)激損傷,促進(jìn)結(jié)腸組織病理學(xué)恢復(fù),其機(jī)制可能與調(diào)節(jié)脂聯(lián)素∕TLR∕NFκB信號(hào)通路有關(guān)。