徐博,吳畏難,沈楠,安英
(1.吉林醫(yī)藥學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院,吉林 132013;2.吉林市中心醫(yī)院普通外科,吉林 132011)
鐵皮石斛在民間素有“救命仙草”之稱,具有抗肝損傷、增強免疫、抗疲勞、抗氧化、促消化、抗腫瘤等功效[1]。由于滋陰潛陽作用和廣泛的保健功效,鐵皮石斛一直被視為石斛中的珍品[2-3]。本課題組前期研究表明,鐵皮石斛普通粉(dendrobium officinale powders,DOP)在改善肝功能和護肝方面具有一定的療效。但因其價格昂貴,臨床應(yīng)用始終受限。近年來研究的納米中藥有許多新的特點和功能,可以降低患者用藥量,節(jié)約有限的中藥資源,降低不良反應(yīng),提高生物利用度、靶向性,呈現(xiàn)新藥效,拓寬原藥適應(yīng)證[4]。筆者采用納米技術(shù)改變粒徑大小,精制成鐵皮石斛無菌納米粉(dendrobium officinale nanoparticles,DON),豐富了中藥的劑型選擇,目前文獻中對其保護肝損傷在藥效和機制方面的研究報道較少,因此,本實驗通過建立小鼠肝損傷模型,觀察DON對相關(guān)生化指標(biāo)、炎癥因子表達、肝臟病理及肝細胞超微結(jié)構(gòu)改變等方面的影響,探討其作用機制[2,5],報道如下。
1.1藥品與試劑 鐵皮石斛(浙江鐵楓堂藥業(yè)有限公司),DON[采用超臨界反溶劑法聯(lián)合高壓蒸汽滅菌法制備,經(jīng)納米粒度儀測定平均粒徑為(100±30)nm],DOP(粒徑0.425 mm),均由北華大學(xué)藥學(xué)院根據(jù)實驗所需粒徑要求制備并鑒定。護肝片(吉林省松遼制藥公司);四氯化碳(CCl4,天津市光復(fù)科技發(fā)展有限公司);丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶(ALT)、天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶 (AST)、乳酸脫氫酶(LDH)和過氧化氫酶(catalase,CAT)試劑盒均購于南京建成生物工程研究所;腫瘤壞死因子(TNF)-α和白細胞介素(IL)-6酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(上海酶聯(lián)生物科技有限公司);IL-1β抗體(武漢愛博泰克生物科技公司)。
1.2實驗儀器與設(shè)備 SALD-7500nano納米粒度儀(日本島津公司),PM100行星式球磨儀(德國Retsch公司),酶標(biāo)儀(美國伯樂公司),HPX-9052MBE電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海博迅醫(yī)療設(shè)備廠),BX53正置顯微鏡(日本奧林巴斯公司),Tecnai G2 Spirit透射電子顯微鏡(美國Thermo Fisher公司)。
1.3實驗動物 清潔級昆明種小鼠40只,雌雄兼用,體質(zhì)量(20±2) g,購至吉林大學(xué)實驗動物中心,實驗動物生產(chǎn)許可證號:SCXK(吉):2009-0005。室溫常規(guī)飼養(yǎng),相對濕度75%,每天換水1次,每天光照12 h。
1.4方法
1.4.1分組、造模和給藥方法 小鼠40只,隨機分為4組,分別為正常對照組、模型對照組、DON組和DOP組各10只,正常對照組灌胃給予純化水,DON組和DOP組按相應(yīng)藥物劑量(0.30 mg·kg-1)給予,每天1次。造模為每周2次(星期一、星期四),給藥后1 h,除正常對照組外,各組分別皮下注射20%CCl4花生油溶液(2 mL·kg-1),正常對照組給予同等劑量花生油溶液。給藥和造模均為第1周的星期一開始給藥,共8 周。末次造模藥給予12 h后,采集各組小鼠血清和肝組織標(biāo)本,進一步行肝功能生化指標(biāo)(每組10只)、肝病理學(xué)檢測及電鏡觀察(隨機選取每組3~5只)[6]。
1.4.2檢測生化指標(biāo) 嚴格按試劑盒說明書檢測AST、ALT、LDH、CAT、TNF-α及IL-6含量。
1.4.3免疫組化法檢測肝組織中IL-1β的表達 取肝組織0.1 g,置10%甲醛溶液固定,常規(guī)石蠟包埋并切片,二氨基聯(lián)苯胺(diaminobenzidine,DAB)顯色,免疫組化法處理,具體流程按試劑盒說明書操作。晾干后置于顯微鏡下觀察并攝像。用Motic Images Advanced 3.2版軟件對免疫組化染色結(jié)果進行分析。
1.4.4蘇木精-伊紅(HE)染色觀察小鼠肝臟組織結(jié)構(gòu)改變 血液標(biāo)本收集完畢,處死大鼠,取整個肝左葉,置10%甲醛溶液固定,用于制作HE 染色切片,在光學(xué)顯微鏡下觀察肝臟病理組織學(xué)改變。
1.4.5小鼠肝臟電鏡超微結(jié)構(gòu)觀察 同上處理,取肝右葉1 mm3,置2.5%戊二醛溶液固定,制作電鏡切片(由上海賽新生物科技有限公司完成),透射電子顯微鏡觀察肝臟超微結(jié)構(gòu)改變。
2.1DON對小鼠血清AST、ALT、LDH、CAT活力的影響 見表1。與正常對照組相比,模型對照組AST、ALT、LDH活力顯著升高(P<0.01),CAT活力明顯降低(P<0.01);與模型對照組比較,DON和DOP組,血清 ALT、AST 、LDH水平均顯著下降(P<0.05,P<0.01),CAT活性增強(P<0.05,P<0.01); 同等劑量下,與DOP組比較,DON組AST、ALT活力顯著降低(P<0.05),CAT活力顯著升高(P<0.05)。
表1 4組小鼠血清AST、ALT、LDH、CAT活力比較 Tab.1 Comparison of the serum activity of AST,ALT,LDH and CAT among four groups of mice
2.2DON對小鼠血清TNF-α和IL-6含量的影響 見表2。與正常對照組比較,模型對照組TNF-α和IL-6含量顯著增加(P<0.01);與模型對照組比較,DON組和DOP組TNF-α和IL-6含量均明顯降低(P<0.05,P<0.01); 與DOP組比較,DON組TNF-α和IL-6含量顯著降低(P<0.05,P<0.01),DON更明顯減輕肝損傷導(dǎo)致的炎癥反應(yīng)。
2.3肝組織中IL-1β的表達 見圖1。IL-1β在細胞質(zhì)中表達的目標(biāo)蛋白為棕黃色。與正常對照組比較,模型對照組小鼠肝臟組織中 IL-1β表達明顯增加(t=27.10,P<0.01);與模型對照組比較,DON組和DOP組IL-1β表達均明顯降低(t=4.28,P<0.05,t=15.63,P<0.01);與DOP組比較,DON組IL-1β表達顯著降低(t=14.33,P<0.01)。
圖1 4組小鼠肝組織中IL-1β的表達 (×200) Fig.1 IL-1β expression in livers in four groups of mice(×200)
2.4DON對肝損傷小鼠肝組織病理學(xué)的影響 見圖2。光鏡顯示,正常對照組小鼠肝組織具有完整的結(jié)構(gòu),無炎癥細胞浸潤,無變性或壞死,肝小葉和肝竇清晰規(guī)則且整齊排列,肝細胞呈索放射狀分布于中央靜脈周圍; 模型對照組肝組織呈現(xiàn)出紊亂的肝小葉結(jié)構(gòu)和肝細胞索,肝細胞腫脹變大呈圓形且大小不勻,與周圍組織界限不清,有程度不同的壞死,肝細胞內(nèi)可見大小不一空泡,并有氣球樣及水樣變性,肝竇變形變窄;DON組和DOP組肝細胞細胞質(zhì)水樣變性及氣球樣變有所改善,炎癥損傷、炎癥細胞浸潤較模型對照組均有不同程度改善,其中DON組最為明顯。
圖2 4組小鼠肝臟組織的病理學(xué)變化(×200) Fig.2 Pathological changes of livers in four groups of mice(×200)
表2 4組小鼠血清TNF-α和IL-6含量比較 Tab.2 Comparison of the serum level of TNF-α and IL-6 among four groups of mice
2.5DON對肝損傷小鼠超微結(jié)構(gòu)變化的影響 見圖3。正常對照組肝細胞結(jié)構(gòu)完整,核仁明顯,肝細胞質(zhì)中線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細胞器形態(tài)正常,結(jié)構(gòu)清晰,線粒體嵴排列規(guī)整,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)豐富;模型對照組肝細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)斷裂,細胞質(zhì)內(nèi)線粒體腫大甚至破裂或變形,數(shù)量減少,可見彌漫散在分布大小不等脂滴,部分肝細胞正常結(jié)構(gòu)消失; DON組和DOP組與模型對照組比較,肝細胞的超微結(jié)構(gòu)明顯改善,其中DON組肝細胞結(jié)構(gòu)逐漸接近正常,核周圍脂滴數(shù)量及分布均有改善,仍有損傷性肝細胞結(jié)構(gòu),但腫脹線粒體少,且腫脹程度較輕,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增多,部分輕度擴張。
圖3 4組小鼠肝組織超微結(jié)構(gòu)變化(×5000) Fig.3 Ultrastructural changes of livers in four groups of mice(×5000)
本實驗結(jié)果顯示,提前給予DON可顯著抑制CCl4攝入所引起的血清中ALT、AST、LDH的活性升高和CAT活性降低。提示DON對小鼠受損的肝功能和肝臟組織具有改善與修復(fù)作用,且明顯優(yōu)于DOP。
單核細胞或巨噬細胞在CCl4作用下向肝臟積聚,致敏的巨噬細胞會釋放一些炎癥遞質(zhì) ( 如自由基、IL-1β 和 TNF-α 等),誘發(fā)炎癥,從而造 成 肝 細 胞 損 傷。其中,TNF-α 是最關(guān)鍵的細胞因子之一[7]。釋放細胞因子水平較低時,IL-1β的細胞生物學(xué)效應(yīng)主要有兩方面,其一可引起組織局部炎癥反應(yīng),其二可進一步促進 IL-6 合成[8]。本實驗發(fā)現(xiàn),DON比DOP更顯著降低TNF-α、IL-1β 水平,可能是其保護CCl4致慢性肝損傷的重要因素之一。
光鏡下模型對照組肝組織發(fā)生了明顯的改變,且呈彌漫性,并伴有炎細胞浸潤和壞死,顯示造模效果良好。用DON干預(yù)后,可見受損的肝細胞有明顯修復(fù),細胞質(zhì)水樣變性及氣球樣變有所改善,且比DOP組顯著[9-10]。
透射電鏡可以觀察肝臟線粒體結(jié)構(gòu)的損傷情況[11],本實驗結(jié)果顯示,模型對照組可見線粒體出現(xiàn)腫脹,線粒體內(nèi)峭模糊,外膜破損,空泡樣改變,基質(zhì)密度不同程度降低,粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少等超微結(jié)構(gòu)變化。DON組和DOP組肝細胞的超微結(jié)構(gòu)改善,細胞內(nèi)脂滴減少,脂滴的聚集顯著減少,細胞核變圓變大。DON比DOP的抗炎作用更明顯。DON對慢性肝損傷小鼠無論肝臟病理組織學(xué)還是肝細胞超微結(jié)構(gòu)都表現(xiàn)出了一定的保護作用,這為鐵皮石斛納米化應(yīng)用于臨床提供了理論依據(jù)。
納米化后的鐵皮石斛具有更強的清除自由基、抗氧化、抗炎作用,肝靶向性顯著增強,可清除體內(nèi)大量的自由基,從而達到更好的保護肝臟細胞的作用。綜上所述,無論從肝功能指標(biāo)還是組織學(xué)結(jié)果分析均顯示DON對肝臟的保護作用優(yōu)于其未納米化。