鐘娟,陳靜,雷任國,黎洪棉,覃亞勤△
厄貝沙坦(Irbesartan,IRB)為血管緊張素Ⅱ受體拮抗劑(ARB),在臨床上主要用于降血壓治療,并可能通過腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)起到肝臟保護作用。近年來大量的臨床和實驗研究證實,IRB還具有調節(jié)糖、脂代謝紊亂,降低尿蛋白以及保護心、腎等靶器官的作用,可用于非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD)、代謝綜合征、動脈粥樣硬化等疾病的治療[1-2]。筆者前期采用先天瘦素受體基因缺陷導致NAFLD的db/db小鼠模型[3]和脂質混合物誘導LO2細胞脂肪變的細胞模型[4],觀察厄貝沙坦治療脂肪肝的療效及其機制,結果顯示,厄貝沙坦可能通過上調過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPAR-γ)的表達,進而激活磷酸腺苷依賴的蛋白激酶(AMPK)/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信號通路,誘導肝細胞自噬,減輕db/db小鼠肝臟和脂質混合物誘導的LO2細胞脂肪變。但由于前期動物實驗中未加用PPAR-γ抑制劑進行干預,以上作用機制還需進一步驗證。隨著現代生活方式和飲食結構的改變,臨床上NAFLD多與高血壓、糖尿病并存,三者相互影響,顯著增加心腦血管疾病的發(fā)生率和病死率[5]。因此,本研究通過建立高血壓合并糖尿?。⊿HDM)動物模型,并加用PPAR-γ抑制劑聯合干預,觀察厄貝沙坦對SHDM大鼠脂肪肝的治療作用并探討其機制。
1.1 實驗動物 SPF級雄性4周齡原發(fā)性高血壓模型大鼠24只,同齡SPF級健康雄性Wistar大鼠6只,均購自北京維通利華實驗動物有限公司[合格證號:SCXK(京)2018-0007],飼養(yǎng)于南方醫(yī)科大學SPF級實驗動物中心層流架內,溫度22~25℃、濕度40%~70%,自由攝食飲水。實驗操作遵循《南方醫(yī)科大學實驗動物倫理和使用指南》。
1.2 藥物、試劑和儀器 厄貝沙坦片(150 mg/片,國藥準字J20080061,生產批號5A173)購自杭州賽諾菲制藥有限公司;PPAR-γ抑制劑(T0070907)購自美國Selleck Chemicals公司;兔源一抗PPAR-γ、AMPK,磷酸化AMPK(p-AMPK)、mTOR、磷酸化mTOR(p-mTOR)、微管相關蛋白1輕鏈3B(microtubule-associated protein 1 light chain 3 beta,LC3B)購自美國CST公司;鼠源一抗β-actin、HRP標記的羊抗兔二抗和羊抗鼠二抗以及ECL顯影液均購自美國Santa Cruz Biotechnology公司;Mini-Protein電泳槽購自Bio-Rad;Kodak Image Station 2000MM成像系統(tǒng)購自美國KODAK公司;日立7180全自動生化儀購自深圳市永利鑫科技有限公司;JEM1010型透射電鏡購自北京普瑞賽司儀器有限公司;光學顯微鏡為Nikon公司產品。
1.3 實驗方法
1.3.1 SHDM大鼠動物模型建立 原發(fā)性高血壓模型大鼠予高糖高脂飼料(蔗糖20%、脂肪18.5%、膽固醇1%、丙硫氧嘧啶0.2%、基礎飼料60.3%)喂養(yǎng)1個月后,使用鏈脲佐菌素35 mg/kg一次性腹腔注射并繼續(xù)配合高糖高脂飼料喂養(yǎng),2周后,尾靜脈取血檢測大鼠隨機血糖>16.7 mmol/L,成功建立SHDM大鼠模型。根據肝臟病理檢查確定SHDM大鼠合并脂肪肝。造模成功率100%,但造模過程中死亡率為12%。
1.3.2 動物分組與藥物干預 按隨機數字表法將SHDM大鼠分為模型組、厄貝沙坦組、厄貝沙坦+PPAR-γ抑制劑組;另選取Wistar大鼠作為正常對照組,每組6只。厄貝沙坦組按厄貝沙坦50 mg/(kg·d)灌服,厄貝沙坦+PPAR-γ抑制劑組給予厄貝沙坦灌服(同厄貝沙坦組)和T0070907按1.5 mg/(kg·d)腹腔注射治療,模型組和正常對照組灌服與厄貝沙坦組等量生理鹽水,1次/d,共給藥8周。
1.3.3 血壓、血糖、血脂及肝功能檢測 末次給藥結束后,采用無創(chuàng)動物血壓儀測量各組大鼠尾動脈收縮壓(SBP),測量3次取平均值。禁食12 h,予戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉,腹主動脈取血,采用生化儀檢測血糖(Glu)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、天冬氨酸轉氨酶(AST)和丙氨酸轉氨酶(ALT)。
1.3.4 肝臟病理檢查 各組肝組織標本經4%甲醛固定,梯度乙醇脫水,二甲苯透明、浸蠟、包埋、切片,HE染色,光鏡下觀察。每組取6張切片,應用NAFLD活動性評分(NAFLD activity score,NAS)半定量評定肝臟脂肪變程度[6]:脂肪變<5%為0分;5%≤脂肪變<33%為1分;33%≤脂肪變<66%為2分;脂肪變≥66%為3分;此外,根據小葉內炎癥(無為0分,1個病灶為1分,2~4個病灶為2分,>4個病灶為3分)和肝細胞氣球樣變程度(無為0分,少數1分,多數2分)累計加分,NAS積分在0~8分。
1.3.5 免疫組化檢測肝組織PPAR-γ的表達 各組肝組織標本經4%甲醛固定,乙醇梯度脫水,然后浸蠟和包埋,切取2μm石蠟切片?,F配3%H2O2孵育20 min,以消除內源性過氧化物酶活性。蒸餾水沖洗3次后,取PPAR-γ一抗工作液(1∶50),濕盒中4℃孵育過夜,PBS漂洗3次,滴加二抗、室溫孵育30 min,PBS漂洗3次。配制DAB顯色劑、孵育約10 min,蘇木素復染5 min,中性樹膠封片,光鏡下觀察。每組取6張切片標本,采用Image-Pro Plus 6.0(IPP)軟件對目的蛋白的陽性著色進行半定量分析。
1.3.6 Western blot檢測肝組織PPAR-γ、AMPK/mTOR信號通路及自噬標志蛋白LC3B的表達 提取各組肝組織總蛋白,BCA法測定蛋白濃度,取20μg蛋白上樣,采用12%或15%分離膠,5%濃縮膠進行聚丙烯酰胺凝膠電泳,濕法轉移至PVDF膜,然后5%脫脂奶粉室溫封閉2 h,一抗PPAR-γ、AMPK、p-AMPK、mTOR、p-mTOR、LC3B、β-actin,按照1︰1 000稀釋,4℃孵育過夜,TBST洗滌后加入羊抗兔或羊抗鼠IgG二抗(1︰2 000),室溫孵育1 h,ECL法檢測。運用Image Station 2000R圖像工作站取像,以目的蛋白/內參蛋白的灰度值作為蛋白的相對表達量進行條帶灰度分析。
1.3.7 電鏡下觀察自噬小體 取約1 mm3大小肝組織塊,先置于2.5%冷戊二醛溶液在4℃預固定1周,后用1%四氧化鋨作后固定24 h。依次丙酮梯度脫水,環(huán)氧樹脂包埋,切片,將超薄切片裱在小銅網上,經醋酸鈾和枸櫞酸鉛雙染色后電鏡下觀察,并記錄隨機視野內自噬小體個數。
1.4 統(tǒng)計學方法 運用SPSS 23.0軟件進行數據分析,符合正態(tài)分布的計量資料以均數±標準差(x±s)表示。多組間比較采用單因素方差分析,組間多重比較采用LSD-t法。P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2.1 厄貝沙坦對SHDM大鼠血壓、血糖、血脂及肝功能的影響 與正常對照組相比,模型組大鼠SBP、Glu、TC、TG、AST和ALT均顯著升高(P<0.05);經厄貝沙坦治療后,SHDM大鼠以上指標均有降低,但仍高于正常對照組(P<0.05)。厄貝沙坦聯合PPAR-γ抑制劑干預后,SBP、TC、TG、AST和ALT又再次升高(P<0.05),見表1。
2.2 厄貝沙坦對SHDM大鼠肝臟病理的影響 經HE染色后,正常對照組于光鏡下可見肝細胞排列整齊,而模型組出現空泡性變、細胞脫落等典型肝細胞脂肪性變,模型組NAS定量評分(6.50±1.52)顯著高于正常對照組(0.50±0.55)。經厄貝沙坦干預后,SHDM大鼠肝臟脂肪性變明顯減輕,NAS定量評分(3.83±1.47)較模型組降低(P<0.05)。但厄貝沙坦聯合PPAR-γ抑制劑干預后,HE染色顯示SHDM大鼠肝細胞脂肪性變加重,NAS定量評分(5.67±1.75)較厄貝沙坦組升高(n=6,F=21.695,P<0.05),見圖1。
2.3 免疫組化檢測厄貝沙坦對肝組織PPAR-γ表達的影響 模型組大鼠肝組織PPAR-γ表達量的平均光密度值為0.09±0.03,與正常對照組(0.48±0.08)相比明顯減少(P<0.05),而經厄貝沙坦治療后,SHDM大鼠肝組織PPAR-γ表達(0.34±0.08)較模型組顯著增多(P<0.05)。但加用PPAR-γ抑制劑干預后,SHDM大鼠肝組織PPAR-γ的表達(0.18±0.05)再次減少(n=6,F=45.905,P<0.01),見圖2。
Tab.1 The effect of irbesartan on blood pressure,blood glucose,serum lipid and liver function in SHDMrats表1 厄貝沙坦對SHDM大鼠血壓、血糖、血脂及肝功能的影響 (n=6,x±s)
Fig.1 HE staining of hepatic tissues in the four groups of rats(×200)圖1 各組大鼠肝組織HE染色情況(×200)
Fig.2 Immunohistochemical staining of PPAR-γin hepatic tissues of rats(×200)圖2 免疫組化檢測各組大鼠肝組織PPAR-γ的表達(×200)
2.4 厄貝沙坦對PPAR-γ介導AMPK/mTOR信號通路及自噬標志蛋白LC3B表達的影響 Western blot檢測顯示,厄貝沙坦顯著增加SHDM大鼠肝組織PPAR-γ表達和AMPK磷酸化水平,降低mTOR磷酸化水平(P<0.05);但聯合PPAR-γ抑制劑干預后,PPAR-γ表達和AMPK磷酸化水平降低,mTOR磷酸化水平升高(P<0.05)。并且,厄貝沙坦可升高SHDM大鼠肝組織LC3BⅡ/Ⅰ比值(P<0.05),見圖3。
2.5 各組大鼠肝臟自噬小體的表達 SHDM大鼠肝細胞自噬小體數量(個/視野:0.83±0.75)較正常對照組(2.83±1.17)減少。經厄貝沙坦干預后,SHDM大鼠肝細胞自噬小體數量(4.00±1.41)較模型組顯著增多(P<0.05)。但加用PPAR-γ抑制劑干預后,SHDM大鼠肝細胞自噬小體數量(2.00±1.26)再次減少(n=6,F=7.751,P<0.05),見圖4。
Fig.3 Effects of irbesartan on PPAR-γ-mediated AMPK/mTOR signaling pathway and protein expression of LC3B圖3 厄貝沙坦對PPAR-γ介導AMPK/mTOR信號通路及自噬標志蛋白LC3B表達的影響
Fig.4 Autophagosomes formation in hepatocytes detected by transmission electron microscopy圖4 透射電鏡檢測各組大鼠肝臟自噬小體的形成
3.1 厄貝沙坦對脂肪肝的治療作用 脂肪肝既是一個獨立的疾病,又可見于全身性疾患在肝臟的一種病理過程,分為酒精性脂肪性肝?。ˋFLD)和NAFLD兩大類。當前NAFLD的發(fā)病率顯著增高,國內50%的高血壓患者有NAFLD[7]。NAFLD可增加高血壓發(fā)病風險,直接影響糖尿病治療的療效和預后,且糖尿病患者胰島素抵抗導致體內游離脂肪酸增高,由此產生的“脂毒性”進一步損傷胰島β細胞和血管內皮細胞功能,加重2型糖尿病和高血壓,由此形成惡性循環(huán)。本研究在SHDM大鼠模型中發(fā)現,大鼠除血壓、血糖升高外,血清中TC、TG、AST和ALT水平均明顯增高,且肝組織病理出現典型脂肪性變,NAS評分顯著升高,表明SHDM大鼠同時存在脂肪肝改變。厄貝沙坦干預后發(fā)現SHDM大鼠SBP、Glu、TC、TG、AST和ALT均有降低,病理檢查顯示肝臟脂肪性變改善明顯。結果表明,厄貝沙坦不僅可降低SHDM大鼠血壓、血糖,而且可治療其脂肪肝。
3.2 厄貝沙坦可上調PPAR-γ的表達 厄貝沙坦為獨特的ARB類降壓藥,其具有PPAR-γ激動功能[8]。PPAR-γ為核內受體轉錄因子超家族成員之一,是脂肪細胞基因表達和胰島素細胞間信號傳遞的主要調節(jié)者,參與調控糖和脂肪代謝、能量平衡,降低血脂和血壓,改善胰島素抵抗,抑制炎癥反應,拮抗氧化應激等[9]。而且,PPAR-γ還可激活AMPK介導的信號通路,從而調控葡萄糖轉運蛋白(glucose transporter,GLUT)表達以及糖脂代謝相關激酶(如葡萄糖激酶、脂聯素等)的活性,進而促進脂肪酸氧化、增加葡萄糖攝取、抑制肝葡萄糖輸出、減少脂質及膽固醇合成等。Zhong等[6,10]研究顯示,PPAR-γ激動劑厄貝沙坦通過上調PPAR-γ的表達,降低固醇調節(jié)元件結合蛋白-1(sterol regulatory element binding protein-1,SREBP1)水平以及激活AMPK/Akt/mTOR信號通路,改善2型糖尿病ob/ob小鼠和db/db小鼠脂肪肝,減輕肝損害。本研究發(fā)現,SHDM大鼠肝組織PPAR-γ表達明顯減少,而經厄貝沙坦干預后,大鼠肝組織PPAR-γ表達顯著增加,表明厄貝沙坦可上調PPAR-γ的表達,從而進一步調節(jié)糖、脂代謝紊亂,治療脂肪肝。
3.3 厄貝沙坦激活PPAR-γ介導AMPK/mTOR信號通路,誘導肝細胞自噬 AMPK是細胞感受能量狀態(tài)變化調節(jié)的一種重要的蛋白激酶,當細胞內腺苷三磷酸(ATP)生成減少時,磷酸化激活的AMPK可以通過抑制mTOR磷酸化來抑制細胞生長,誘導自噬,促進分解代謝。自噬除降解肝細胞內過多或損傷的細胞器和蛋白質外,還介導肝細胞內脂肪的代謝和分解,促進脂滴內貯存脂質的降解[11-12]。Kim等[13]研究顯示,在肥胖患者和脂肪肝大鼠中,肝臟內自噬抑制物被激活,肝臟自噬總量減少。本研究發(fā)現SHDM大鼠的肝組織中AMPK磷酸化水平明顯降低,mTOR磷酸化水平水平明顯升高,LC3BⅡ/Ⅰ比值和自噬小體數量下降,提示SHDM大鼠肝組織中AMPK/mTOR信號通路受抑制,肝臟自噬減少。給予厄貝沙坦后,SHDM大鼠肝組織AMPK磷酸化水平增加,mTOR磷酸化水平降低,LC3BⅡ/Ⅰ比值和肝細胞自噬小體數量均升高,但加用PPAR-γ抑制劑后,以上效應被逆轉,表明厄貝沙坦可上調PPAR-γ的表達,進而誘導AMPK/mTOR信號通路的活化,提示其可通過激活PPAR-γ介導的AMPK/mTOR信號通路,促進肝細胞自噬,減輕肝臟脂質沉積,從而起到治療脂肪肝的作用。