任柏樾 姚輝 盧秉久 (遼寧中醫(yī)藥大學(xué) 研究生院,遼寧 沈陽 003; 附屬醫(yī)院傳染科)
非酒精性脂肪性肝炎(NASH)是一種受多因素影響的代謝應(yīng)激性肝病。在祖國醫(yī)學(xué)中屬“痞滿”“鼓脹”等范疇,飲食不結(jié),過食肥甘厚膩,脾失健運,痰濕蘊結(jié),內(nèi)生熱毒,互結(jié)于肝,以致肝失疏泄、木郁壅土,為本病的主要病機,疏肝健脾,清熱化濕,祛痰化瘀,滋補肝腎為本病的基本治則〔1〕。目前尚無有關(guān)NASH 特異性藥物,仍以預(yù)防危險因素為主,中醫(yī)藥在治療NASH 方面比較廣泛,主要體現(xiàn)在疏肝調(diào)脂,健脾祛濕,抑制氧化應(yīng)激及肝臟纖維化等多個方面,盧秉久教授行醫(yī)三十余年,善用自擬的澤明紅山茶(澤瀉20 g、山楂20 g、決明子20 g、紅曲6 g、陳皮10 g、蒼術(shù)15 g)治療脂肪代謝紊亂性疾病〔2〕。本研究在澤明紅山茶上予以加減,創(chuàng)新藥物炮制方法,自擬澤明紅山顆粒用于NASH 臨床治療,效果顯著,但其作用機制尚不明確。
目前“二次打擊”被認(rèn)為是NASH 的經(jīng)典作用機制,所謂“初次打擊”是指NASH 初期肝功能異常導(dǎo)致脂質(zhì)代謝紊亂及胰島素抵抗,機體糖原及脂肪酸異常蓄積,誘導(dǎo)肝細(xì)胞脂質(zhì)變性。隨后的“二次打擊”即肝細(xì)胞的毒性作用,肝細(xì)胞經(jīng)歷初次打擊后,對氧化應(yīng)激、炎性介質(zhì)、線粒體障礙等敏感性增強,進一步誘導(dǎo)肝細(xì)胞損傷〔3,4〕?!督饏T要略》云:“見肝之病,知肝傳脾,當(dāng)先實脾”,明確提出肝主疏泄功能與脾主運化之間互相作用機制,這與NASH“二次打擊”學(xué)說中胰島素抵抗與線粒體之間作用機制相對應(yīng)〔3,5〕。本研究提出假說澤明紅山顆粒對NASH 的作用機制可能是通過調(diào)控胰島素-線粒體功能來實現(xiàn)的。
轉(zhuǎn)錄沉默信息調(diào)節(jié)因子(Sirt)1 是NAD+依賴的組蛋白脫乙酰酶,是細(xì)胞代謝的調(diào)節(jié)因子之一,Sirt1可以通過調(diào)節(jié)線粒體的生物發(fā)生、葡萄糖和脂質(zhì)的穩(wěn)態(tài)來控制代謝〔6~8〕。是Foxo1 轉(zhuǎn)錄功能的重要調(diào)節(jié)子,Sirt1 可通過去乙酸化作用調(diào)節(jié)Foxo1,促進其表達,而Foxo1 能夠通過降低氧自由基抑制骨骼肌損傷〔9,10〕。因此,Sirt1 去乙酸化介導(dǎo)的Foxo1 活性改變可能是一種通過調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝來對抗NASH 的新機制或藥物靶點。本研究旨在基于脾主肌肉理論探討Sirt1/Foxa1 通路介導(dǎo)澤明紅山顆粒治療NASH的調(diào)控機制,為臨床防治NASH 提供理論依據(jù)。
1.1 實驗動物及分組 SPF 級C57BL/6 小鼠40只,體重20~25 g,購自遼寧長生生物科技股份有限公司〔生產(chǎn)許可證SCXK(遼)2018-0001〕,飼養(yǎng)于遼寧中醫(yī)藥大學(xué)實驗動物中心屏障系統(tǒng)(使用許可證SYXK 遼2013-0009),自由取食水。隨機分為對照組(control 組,n=10)、NASH 模型組(NASH 組,n=10)、NASH 模型+澤明紅山顆粒組(ZMHS 組,n=10)及多烯磷脂酰膽堿膠囊(易善復(fù),購自賽諾菲制藥有限公司,批號H20059010)西藥對照組(PPC 組,n=10)。
1.2 NASH 模型制備 采用高脂純化飼養(yǎng)(MD45%添加0.5%膽固醇)法建立NASH 小鼠模型,control 組給予普通飼料,造模組予以高脂純化飼料,二者均購于江蘇美迪森公司。第4 周末開始,每周末于模型組中隨機抽取1 只小鼠,過量麻醉處死,打開腹腔,暴露肝臟,無菌條件下取肝臟做蘇木素-伊紅(HE)染色切片,直至第8 周末,隨機挑選3 只小鼠,行肝組織HE 染色,評價造模情況。ZMHS 組于模型成功后予以澤明紅山顆粒(由遼寧中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院提供)灌胃治療,PPC 組予以易善復(fù)治療,余組予以等量生理鹽水,連續(xù)干預(yù)4 w。PPC 組小鼠給藥劑量根據(jù)臨床成人單日用量最高劑量1.37 g/70 kg,按人與動物體質(zhì)量系數(shù)進行換算后得到為0.18 g/kg;ZMHS 組給藥劑量根據(jù)成人臨床用量按人與動物體質(zhì)量系數(shù)進行換算后得到(6.25 g/kg)。
1.3 樣品采集 各組于取材前12 h 禁食水,末次給藥后腹腔注射3.5%水合氯醛10 ml/kg 進行麻醉,于腹主動脈收集血液,3 500 r/min、5 min 分離血清,部分于全自動生化儀檢測,部分置于液氮中,剝離后腿腓腸肌組織及肝臟,部分置于多聚甲醛中固定,另一部分置于-80℃冰箱保存。
1.4 谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)、總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL)水平檢測 利用全自動生化分析儀檢測各組小鼠血清中ALT、AST、TC、TG、HDL、LDL 水平。
1.5 HE 染色 取出固定后組織,PBS 沖洗殘留液體,經(jīng)梯度酒精脫水,二甲苯透明,侵蠟包埋,組織切片機切片,厚度4~6 μm,水中燙平,貼片,烤片后,經(jīng)二甲苯脫蠟,梯度酒精脫水,于蘇木素染色5 min,1%鹽酸酒精分色5 s,氨水沖洗反藍(lán)1 min,蒸餾水沖洗30 s,經(jīng)伊紅染液30 s,PBS 沖洗,梯度酒精脫水,二甲苯透明處理,中性樹膠封片,光鏡下觀察組織形態(tài)結(jié)構(gòu)。
1.6 酶聯(lián)免疫吸附試驗(ELISA)檢測 ELISA 試劑盒購自武漢優(yōu)爾生生物科技有限公司,室溫下平衡試劑盒,取出酶標(biāo)板,依次加入50 μl 標(biāo)準(zhǔn)品,設(shè)置對照組及樣品組,分別加入50 μl 樣品及蒸餾水,加入100 μl 酶標(biāo)記溶液,37℃孵育1 h,充分洗板,各孔加入顯色劑A,B 液各50 μl,避光孵育15 min,加入50 μl 終止液,波長450 nm 的酶標(biāo)儀上讀取各孔的吸光度(OD)值,OD 值為縱坐標(biāo)(Y 軸),標(biāo)準(zhǔn)品的濃度為橫坐標(biāo)(X 軸),繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線圖。根據(jù)樣品的OD 值查找對應(yīng)的濃度范圍。
1.7 腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)酶染色 新鮮肌肉組織冷凍切片,pH10.4 的工作液孵育5 min,傾去孵育液,pH9.4 的工作液孵育30 min,傾去孵育液,CaCl2 溶液處理3 次,每次2 min。硝酸鈷5 min,PBS 沖洗5 min。1% 硫化銨溶液30 s,PBS 沖洗5 min,梯度酒精脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片,光鏡下觀察。
1.8 免疫熒光 切片經(jīng)脫蠟,水化后,固定10 min,PBS 沖洗3×3 min,加入血清封閉30 min,PBS 沖洗3×3 min,加入一抗,4℃孵育過夜,PBS 沖洗5×5 min,加入二抗,孵育2 h,DAPI 復(fù)染,封片,鏡下觀察。
1.9 Western 印跡 將組織剪碎,加入蛋白酶抑制劑的RIPA(Thermo,89900),勻漿,4℃下12 000 r/min離心5 min,分離上清液,BCA(Thermo,23225)蛋白定量試劑盒進行蛋白液濃度測定,十二烷基硫酸鈉(SDS)-聚丙烯酰胺凝膠電泳(PAGE)后進行蛋白轉(zhuǎn)膜,加入Sirt1(ab156585)、Foxa1(ab218201)抗體;4℃孵育過夜,PBS 清洗聚偏氟乙烯(PVDF)膜后,加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的二抗,室溫下孵育2 h后,使用電化學(xué)發(fā)光(ECL)試劑盒和凝膠成像系統(tǒng)對蛋白進行顯色,結(jié)果使用Image J 進行分析。
1.10 統(tǒng)計學(xué)分析 應(yīng)用SPSS21.0 軟件進行單因素方差分析、LSD-t檢驗。
2.1 各組外周血清中ALT、AST、TC、TG、HDL、LDL水平 與control 組相比,NASH 組血清中ALT、AST、TC、TG、LDL 表達明顯升高,HDL 表達明顯降低(P<0.05),與NASH 組比較,ZMHS 組及PPC 組小鼠ALT、AST、TC、TG、LDL 表達明顯下降,HDL 表達明顯升高(P<0.05),與PPC 組比較,ZMHS 組差異無統(tǒng)計學(xué)意義(P>0.05)。見表1。
表1 各組ALT、AST、TC、TG、HDL、LDL 水平表達(,n=10)
表1 各組ALT、AST、TC、TG、HDL、LDL 水平表達(,n=10)
與control 組比較:1)P<0.05;與NASH 組比較:2)P<0.05;下表同
2.2 HE 染色觀察肝臟病理形態(tài) 如圖1 所示,control 組小鼠肝組織結(jié)構(gòu)完整,肝小葉結(jié)構(gòu)正常,中央靜脈壁薄,肝細(xì)胞呈索條狀,呈放射轉(zhuǎn)排列,細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰,胞質(zhì)均勻,核質(zhì)比例正常。NASH 組小鼠肝組織可見肝小葉結(jié)構(gòu)尚正常,可見重度肝細(xì)胞脂肪變性,以彌漫性大泡脂肪變?yōu)橹?;肝?xì)胞體積增大,胞質(zhì)疏松,邊界欠清,呈氣球樣變;可見程度不等的點狀或灶性細(xì)胞壞死,肝實質(zhì)及匯管區(qū)單核細(xì)胞及淋巴細(xì)胞浸潤。ZMHS 組及PPC 組可見肝細(xì)胞組織形態(tài)、結(jié)構(gòu),與模型組比較明顯改善。
圖1 HE 染色觀察各組肝臟損傷(×200)
2.3 各組小鼠骨骼肌中ATP、磷酸肌酸激酶(CPK)、α-羥丁酸脫氫酶(HBD)、ALT、乳酸脫氫酶(LDH)水平 與control 組比較,NASH 組肌肉中CPK、α-HBD、ALT、LDH 表達明顯升高,ATP 表達明顯降低(P<0.05),與NASH 組比較,ZMHS 組及PPC 組CPK、α-HBD、ALT、LDH 表達明顯下降,ATP表達明顯升高(P<0.05),與PPC 組比較,ZMHS 組ATP、CPK、α-HBD、ALT、LDH 表達變化無明顯差異(P>0.05)。見表2。
表2 各組ATP、CPK、-HBD、ALT、LDH、Sirt1、Foxa1 蛋白表達(,n=10)
表2 各組ATP、CPK、-HBD、ALT、LDH、Sirt1、Foxa1 蛋白表達(,n=10)
2.4 ATP 酶染色觀察骨骼肌損傷情況 Ⅰ型肌纖維為淺色,Ⅱ型肌纖維為深色。control 組可見骨骼肌纖維大小均勻,形態(tài)規(guī)則,排列成馬賽克狀,NASH組Ⅱ型纖維染色加深,骨骼肌纖維增粗,出現(xiàn)明顯損傷,PPC 組骨骼肌纖維大小明顯恢復(fù),形態(tài)較為規(guī)則,ZMHS 組可見Ⅰ型肌纖維及Ⅱ型肌纖維分布均勻,形態(tài)規(guī)則,肌纖維損傷基本恢復(fù)。見圖2。
圖2 ATP 酶染色觀察各組消失骨骼肌損傷(×200)
2.5 免疫熒光觀察過氧化物酶體增殖物活化受體激活因子(PGC-1)、過氧化物酶體增殖激活受體γ(PPARα)、核呼吸因子(NRF)-1、線粒體轉(zhuǎn)錄因子(mtTF)A 表達 與control 組比較,NASH 組血清中PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA 表達明顯降低(P<0.05),與NASH 組比較,ZMHS 組及PPC 組PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA 表達明顯升高(P<0.05),與PPC 組比較,ZMHS 組PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA表達變化無明顯差異(P>0.05)。見圖3~6、表3。
圖3 免疫熒光觀察各組PGC-1 表達(×200)
圖4 免疫熒光觀察各組PPARα 表達(×200)
圖5 免疫熒光觀察各組NRF-1 表達(×200)
圖6 免疫熒光觀察各組mtTFA 表達(×200)
2.6 Western 印跡檢測Sirt1、Foxa1 蛋白表達 與control 組比較,NASH 組血清中Foxa1 蛋白表達明顯升高,Sirt1 蛋白表達明顯降低(P<0.05),與NASH 組比較,ZMHS 組及PPC 組Foxa1 蛋白表達明顯降低,Sirt1 蛋白表達明顯升高(P<0.05),與PPC組比較,ZMHS 組Sirt1、Foxa1 蛋白表達變化無明顯差異(P>0.05)。見表3、圖7。
表3 各組PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA 蛋白陽性表達(,n=10)
表3 各組PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA 蛋白陽性表達(,n=10)
圖7 Western 印跡檢測Sirt1、Foxa1 蛋白表達
目前已知脂肪蓄積、胰島素抵抗誘導(dǎo)炎性反應(yīng)及氧化應(yīng)激反應(yīng)與肝功能異常的相互作用是引起NASH 病理進展的主要原因。因此及時把握NASH病理變化進展對于治療NASH 具有重要意義〔11,12〕。中醫(yī)學(xué)中將NASH 稱“肝癖”,其病位在肝,脾,腎,主要與氣、血、津液的生成及運行相關(guān),氣滯,血瘀,痰濕為其主要病理產(chǎn)物。肝癖早期,因飲食不結(jié)、情志不調(diào)、素體肥胖等因素導(dǎo)致肝失疏泄,氣機郁滯,內(nèi)生痰濕,脾失健運,進一步影響氣機通暢,早期則以脾虛肝郁為主,兩者相互影響,蘊生痰濕,血瘀等病理產(chǎn)物〔13〕。這與NASH 早期胰島素抵抗,脂質(zhì)代謝紊亂機理相一致。而病程日久,氣血生化乏源,先天無以養(yǎng)后天,后期累積于腎,導(dǎo)致腎精虧虛,肝腎功能異常,進一步接受病理產(chǎn)物損傷,則是NASH 二次打擊的病理體現(xiàn),因此疏肝健脾,活血利水是治療NASH 早期病理性損傷的主要治則〔14〕。澤明紅山顆粒主要由澤瀉、山楂、決明子、紅曲四味藥組成,山楂、紅曲兩者在肝癖早期共行健脾祛濕,活血化瘀之功效,此外現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究表明,紅曲米中有效成分具有降脂、抑炎、保護肝細(xì)胞等作用,同時還具有調(diào)節(jié)血糖代謝,抑制胰島素抵抗的作用〔15~17〕。澤瀉、決明子具有利水祛濕,清肝瀉火的功效,同時有研究發(fā)現(xiàn)澤瀉可以抑制內(nèi)源性膽固醇合成的作用。上述四味藥共奏益氣健脾,活血化瘀,利水祛濕的作用,本研究發(fā)現(xiàn)澤明紅山顆??梢燥@著抑制NASH 小鼠外周血清中膽固醇表達,同時改善小鼠肝臟病理損傷,說明澤明紅山顆粒對調(diào)節(jié)NASH 脂質(zhì)代謝紊亂及胰島素抵抗具有重要作用。
胰島素抵抗被認(rèn)為是NASH 早期病變的核心及啟動因素,大量游離脂肪酸蓄積,促進胰島素抵抗的發(fā)生,導(dǎo)致葡萄糖不能對組織細(xì)胞攝取及利用,誘導(dǎo)線粒體氧化應(yīng)激反應(yīng)發(fā)生,ATP 合成減少,是引起靶器官損傷的主要原因〔18〕。骨骼肌細(xì)胞是能量代謝的主要部位,在機體能量代謝和維持葡萄糖穩(wěn)態(tài)環(huán)境中發(fā)揮重要作用,是NASH 主要受損靶器官之一,有研究發(fā)現(xiàn)骨骼肌細(xì)胞線粒體功能障礙,導(dǎo)致ATP合成/釋放異常,胰島素抵抗發(fā)生的潛在重要因素,因此改善骨骼肌細(xì)胞損傷有助于提高胰島素抵抗的敏感性〔19〕。從中醫(yī)角度血糖、脂肪、蛋白質(zhì)等就是“精微物質(zhì)”,水谷精微的轉(zhuǎn)化,依賴于脾主運化功能正常,脾失健運,水谷精微物質(zhì)堆積在體內(nèi),又依賴于胰島素的調(diào)節(jié),當(dāng)胰島素抵抗發(fā)生時,蓄積在血脈中的精微物質(zhì)不能被組織有效吸收利用,同時又加重脾的運化功能〔20〕。因此本研究認(rèn)為脾主運化與胰島素的調(diào)節(jié)作用關(guān)系密切。本研究發(fā)現(xiàn)澤明紅山顆??梢燥@著改善NASH 小鼠骨骼肌損傷,同時促進ATP 的合成,抑制肝臟膽固醇的合成及骨骼肌細(xì)胞中的脂質(zhì)堆積,提示“脾主肌肉”理論下,健脾對于調(diào)節(jié)骨骼肌胰島素抵抗,促進線粒體功能恢復(fù),改善肝功能損傷具有重要意義。
PGC1-α 是細(xì)胞內(nèi)重要的核轉(zhuǎn)錄輔助因子,能夠促進骨骼肌細(xì)胞線粒體的增殖及氧化過程,并刺激線粒體氧化合成ATP,其主要由PPAR 激活,增加脂肪酸氧化酶β 的活性,參與調(diào)節(jié)脂肪酸氧化及合成平衡〔21〕。NRFs 是由核基因編碼的,主要作用于線粒體的呼吸鏈蛋白,主要與線粒體呼吸及編碼線粒體酶有關(guān),有研究發(fā)現(xiàn)NRFs 可以促使mtTFA 的表,促進線粒體的活性,提高胰島素的活性,以促進脂質(zhì)代謝及葡萄糖代謝過程,共同維持細(xì)胞能量代謝穩(wěn)態(tài),而PGC1-α 是調(diào)控NRFs 及mtTFA 的上游,其活性是反映機體線粒體功能及胰島素的重要因素〔22〕。本研究發(fā)現(xiàn)澤明紅山顆粒可以顯著抑制NASH 小鼠骨骼肌中PGC-1、PPARα、NRF-1、mtTFA 表達,進一步說明澤明紅山顆??梢蕴岣哂坞x脂肪酸的利用度,減輕肝臟負(fù)擔(dān),增加胰島素的敏感性,從而改善NASH 小鼠的肝臟及肌肉組織損傷。
Sirt1 是屬于Sirtuins 家族的一種組蛋白去乙?;福饕獏⑴c調(diào)節(jié)多種重要的生物學(xué)功能,如氧化應(yīng)激、能量代謝、凋亡和自噬〔23〕。此外,Sirt1 通過去乙?;{(diào)控下游蛋白Foxa1 去乙?;瑓⑴c調(diào)控氧化應(yīng)激的蛋白的表達。PGC-1α 在骨骼肌組織中高度聚集,參與調(diào)節(jié)下游和線粒體氧化應(yīng)激相關(guān)蛋白的表達,AMPK 可以調(diào)節(jié)Sirt1 的活性,增加細(xì)胞內(nèi)NAD+,從而激活NAD+依賴的Sirt1 發(fā)揮生物學(xué)效應(yīng)〔24〕。激活的AMPK 和Sirt1 調(diào)節(jié)PGC-1α 的活性,在線粒體生物合成、能量代謝中起著重要的調(diào)節(jié)作用〔25〕。本研究發(fā)現(xiàn)澤明紅山顆??梢燥@著上調(diào)NASH 小鼠骨骼肌中Sirt1 表達,下調(diào)Foxa1 表達,這一調(diào)控機制進一步提示澤明紅山顆粒能夠通過調(diào)控Sirt1/Foxa1 通路,促進NASH 小鼠骨骼肌細(xì)胞線粒體合成,提高骨骼肌細(xì)胞對葡萄糖的攝取及利用,促進游離脂肪酸的糖異生,降低肝細(xì)胞的負(fù)荷,增加胰島素敏感性,從而起到保護NASH 小鼠肝臟及骨骼肌組織免于胰島素抵抗及脂質(zhì)代謝異常等造成的應(yīng)激性損傷。