葉慧,郝曉蓓,汪旭,徐桂華,楊敏,潘婭嵐,王慶,許悅
(南京中醫(yī)藥大學(xué),江蘇 南京 210023)
骨髓抑制是放化療后常見且嚴(yán)重的不良反應(yīng),具體表現(xiàn)為患者白細(xì)胞、血小板和血紅蛋白等血細(xì)胞減少,影響放化療療效和預(yù)后[1],目前尚缺乏針對(duì)性的理想治療藥物。近年來,中醫(yī)藥在緩解骨髓抑制中的有效性日益凸顯,大量研究驗(yàn)證了不同中醫(yī)藥手段對(duì)其的療效[2]。扶正補(bǔ)血牛筋食療方是依據(jù)經(jīng)典方當(dāng)歸補(bǔ)血湯與課題組“扶正食療方”[3],結(jié)合中醫(yī)“精氣血”互生理論所研發(fā)的中醫(yī)食療方,由當(dāng)歸、黃芪、黃精、牛蹄筋等中藥材與食材組成,具有益氣養(yǎng)血填精、固本培元的功效?;诖?,本研究采用5-氟尿嘧啶(5-Fluorouracil,5-Fu)誘導(dǎo)大鼠化療后骨髓抑制模型,探討扶正補(bǔ)血牛筋食療方治療骨髓抑制的作用,為臨床應(yīng)用中醫(yī)食療方改善骨髓抑制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
SPF 級(jí)雄性SD 大鼠48 只,8 周齡,體質(zhì)量220~260 g,購自上海杰斯捷實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,飼養(yǎng)于南京中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心SPF 級(jí)動(dòng)物中心,許可證號(hào)碼:SCXK(滬)2018-004,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格證編號(hào):2018000402381。大鼠均適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周,喂養(yǎng)期間自由飲水、攝食,室溫20~26 ℃,相對(duì)濕度40%~60%。本研究已經(jīng)南京中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批號(hào):201910A018)。
1.2.1 扶正補(bǔ)血牛筋食療方制備
參照當(dāng)歸補(bǔ)血湯配比、黃精與黃芪作用的最佳配比[4]及前期課題基礎(chǔ)[5],確定當(dāng)歸∶黃芪∶黃精∶牛筋質(zhì)量比例為1∶5∶2∶40。根據(jù)當(dāng)歸補(bǔ)血湯人體用藥量(36 g/60 kg)[6]和動(dòng)物與人之間等效劑量換算[7]得到扶正補(bǔ)血牛筋食療方的大鼠臨床等效劑量為5.04 g/kg,2倍劑量為10.08 g/kg。
制備過程:①取牛蹄筋一根(約800 g)洗凈切塊,放入普通常壓鍋中,加入適量水,大火煮沸,撈出洗凈浮沫后置回鍋內(nèi)。加入1 800 mL清水,旺火煮沸后改用文火熬制2.5 h。②取當(dāng)歸20 g,黃芪100 g,黃精40 g,加3 倍量水浸泡0.5 h 后加入牛筋湯內(nèi),先大火煮沸10 min,后改文火煎50 min。見牛筋軟爛,湯汁呈濃稠黃色,即可出鍋,置4 ℃過夜。③棄去上層油脂,解凍,過濾,旋蒸濃縮。將扶正補(bǔ)血牛筋食療方按劑量濃縮成0.504 g/mL 的常規(guī)生藥濃度(低劑量組)與1.008 g/mL的2倍劑量高濃度(高劑量組),分裝后4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2 單純牛筋湯的制備
800 g 牛蹄筋洗凈斬塊,放入普通常壓鍋中,加入適量水,大火煮沸,撈出洗凈浮沫后置回鍋內(nèi)。加入1 800 mL 清水,旺火煮沸后改用文火熬制2.5 h。見牛筋軟爛,湯汁呈乳白色,即可出鍋,置4 ℃過夜。棄去上層油脂,解凍,過濾,旋蒸濃縮。濃縮制成與高劑量食療方同樣濃度的牛筋湯,分裝后4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.3 鯊肝醇混懸液
按照12 mg/(mL·d)的濃度配制鯊肝醇溶于阿拉伯膠的混懸液[8],混勻后分裝,并于4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
主要試劑:5-氟尿嘧啶(美國Sigma-Aldrich 公司,批號(hào):WXBD1215V);鯊肝醇(美國CSNpharm公司,批號(hào):CSN10379-002);蘇木素、伊紅(武漢谷歌生物科技有限公司);無水乙醇、二甲苯(上海久億化學(xué)試劑有限公司)。
主要儀器:旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀(型號(hào):RE-52A,上海研承儀器有限公司);小動(dòng)物麻醉機(jī)(型號(hào):R500IP,深圳市瑞沃德生命科技有限公司);VetScan HM5 動(dòng)物血細(xì)胞分析儀(型號(hào):06/2014,美國ABAXIS);脫水機(jī)(型號(hào):JJ-12J,武漢俊杰電子有限公司);石蠟包埋機(jī)(型號(hào):JB-P5,武漢俊杰電子有限公司);石蠟超薄切片機(jī)(型號(hào):RM2016,上海徠卡儀器有限公司);光學(xué)顯微鏡(型號(hào):Nikon Eclipse CI,日本尼康)。
大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1 周后,48 只大鼠依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表隨機(jī)分為空白組8只和造模組40只。造模組參考文獻(xiàn)[9]及試劑說明書,按150 mg/kg 劑量尾靜脈注射5-氟尿嘧啶(用生理鹽水稀釋至10%濃度)造模??瞻捉M尾靜脈注射等量生理鹽水。
造模成功的40 只大鼠依據(jù)隨機(jī)數(shù)字表隨機(jī)分為模型組(僅造模)、陽性對(duì)照組(造模后給予鯊肝醇)、單純牛筋湯組(DN組,給予單純牛筋湯)、扶正補(bǔ)血牛筋食療方低劑量組(FZBXN-L組,給藥劑量為0.504 g/mL)、扶正補(bǔ)血牛筋食療方高劑量組(FZBXN-H組,給藥劑量為1.008 g/mL),每組8 只,各組大鼠均給予普通飼料。造模成功后14 d內(nèi),各組每天定時(shí)灌胃,灌胃前溶液復(fù)溫至37 ℃左右,灌胃量1 mL/100 g,同樣條件下正常組和造模組灌胃等量生理鹽水。
1.6.1 外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)檢測
于造模后24 h 和第5、10、15 天,對(duì)空白組、模型組大鼠進(jìn)行眼眶取血,采用血細(xì)胞分析儀分別檢測外周血白細(xì)胞(WBC)、紅細(xì)胞(RBC)、血小板(PLT)計(jì)數(shù)與血紅蛋白(HGB)含量。造模后第15 天,對(duì)各組大鼠進(jìn)行眼眶取血,并檢測外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)結(jié)果。
1.6.2 免疫器官指數(shù)檢測
實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,頸椎脫臼處死大鼠,迅速摘取胸腺,剔除多余脂肪和結(jié)締組織,稱重,計(jì)算胸腺指數(shù)。
胸腺指數(shù)(%)=胸腺重量(g)/ 大鼠體重(g)×100%
1.6.3 骨髓病理檢查與脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)
快速取各組大鼠的股骨和脾臟,新鮮組織于4%多聚甲醛中固定24 h 以上,進(jìn)行脫水、包埋、切片、脫蠟、HE染色。將骨髓病理切片置顯微鏡下觀察組織病理學(xué)變化并拍照,同時(shí)在鏡下進(jìn)行脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)。
采用SPSS 22.0 進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,數(shù)據(jù)描述用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(±s)表示,不同時(shí)間點(diǎn)外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)變化,采用重復(fù)測量方差分析,同一時(shí)間點(diǎn)各組之間的血細(xì)胞計(jì)數(shù)變化、脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)、胸腺指數(shù)的多組間均數(shù)比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較方差齊者用LSD 檢驗(yàn),方差不齊者采用Dunnett′s T3 檢驗(yàn)。以P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
動(dòng)物造模后外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)大致呈下降的趨勢,其中WBC、PLT、HGB 經(jīng)一定時(shí)間干預(yù)后有恢復(fù)趨勢。WBC、PLT、HGB 在開始注射5-Fu 后第10天左右降到最低值,并在造模后15 d向模前水平趨近,造模后RBC呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。見圖1。根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果,采用尾靜脈注射5-Fu方法制備化療后骨髓抑制模型,可以導(dǎo)致WBC、RBC、PLT、HGB 計(jì)數(shù)同時(shí)降低,提示造模成功。
圖1 造模后大鼠外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)的經(jīng)時(shí)變化
干預(yù)結(jié)束后,與空白組比較,5-Fu 能顯著降低外周血中WBC、RBC、HGB(P<0.05,P<0.01),PLT 差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與模型組比較,陽性對(duì)照組外周血的WBC、RBC、PLT、HGB 顯著升高(P<0.05,P<0.01)。DN 組可以顯著提升WBC 計(jì)數(shù)(P<0.05),對(duì)RBC、PLT、HGB 存在一定升高趨勢,但差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。FZBXN-L 組對(duì)促進(jìn)WBC、PLT 升高有明顯作用(P<0.05,P<0.01),對(duì)升高RBC、HGB 計(jì)數(shù)有一定優(yōu)勢,但無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。FZBXN-H 組對(duì)提升WBC、RBC、PLT、HGB 數(shù)量有顯著作用(P<0.05,P<0.01)。見表1。
表1 各組大鼠外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)情況比較(±s)
表1 各組大鼠外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)情況比較(±s)
注:與空白組比較,#P<0.05,##P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。
HGB(g/L)177.13±3.44 144.25±12.24##164.00±8.94**151.13±4.22 149.00±10.28 158.63±8.85**組別空白組模型組陽性對(duì)照組DN組FZBXN-L組FZBXN-H組n8 8 8 8 8 8 WBC(109/L)8.71±2.11 5.95±2.22#10.33±1.83**9.50±2.84*9.62±2.33**9.86±3.94**RBC(1012/L)6.39±0.18 4.49±0.37##5.49±0.62*5.08±0.39 4.80±0.59 5.15±0.03*PLT(109/L)702.88±49.59 923.75±531.79 1 329.88±373.74*1 207.25±151.07 1 254.38±217.03*1 297.63±200.25*
造模后第15 天,模型組大鼠的脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)與胸腺指數(shù)顯著低于空白組(P<0.01,P<0.05)。相比模型組,陽性對(duì)照組、DN 組、FZBXN-L 組、FZBXN-H 組大鼠脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)均顯著提升(P<0.01,P<0.05),并以高劑量扶正補(bǔ)血牛筋食療方的改善作用更為明顯。陽性對(duì)照組、FZBXN-L 組可以顯著提升大鼠胸腺指數(shù)(P<0.05),DN 組胸腺指數(shù)也有所增加,但與模型組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見圖2。
圖2 各組大鼠脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù)、胸腺指數(shù)的比較
光鏡下觀察空白組的細(xì)胞分布均勻且排列緊密,骨髓組織增生明顯活躍,造血組織占比高,脂肪組織占比少,巨核細(xì)胞清晰;模型組的骨髓組織增生減退,造血組織較空白組顯著減少,脂肪組織占比上升,巨核細(xì)胞顯著減少;陽性組的骨髓組織增生極度活躍,造血組織較模型組顯著提升,且脂肪組織占比小于10%,巨核細(xì)胞明顯增多;DN 組、FZBXN-L 組和FZBXN-H 組的骨髓組織均增生活躍,造血組織占比較模型組顯著提升,脂肪組織占比減少,巨核細(xì)胞增多。見圖3。
圖3 各組大鼠骨髓組織病理檢查結(jié)果的比較(HE染色,×200)
作為人體主要的造血器官,骨髓為維持造血細(xì)胞行使其分裂增殖、分化造血、遷出歸巢等一系列功能提供了生態(tài)位[10-11]。有研究表明,化療藥物能通過誘導(dǎo)造血干細(xì)胞(HSCs)老化,抑制其自我更新與復(fù)制,引起骨髓基質(zhì)細(xì)胞與相關(guān)血液循環(huán)產(chǎn)生過度應(yīng)激反應(yīng),并損傷造血微環(huán)境,最終促使骨髓抑制的發(fā)生[12-14]。骨髓抑制是癌癥治療中最常見的并發(fā)癥之一,嚴(yán)重限制了抗腫瘤治療的耐受性?,F(xiàn)代醫(yī)學(xué)通常采用注射粒細(xì)胞集落刺激因子(G-CSF)、促紅細(xì)胞生成刺激劑(ESA)和促血小板生成素(THPO),成分輸血、造血干細(xì)胞移植,口服升白細(xì)胞藥物(如鯊肝醇)等手段進(jìn)行治療,且取得了一定的療效[15];但這些治療手段還存在藥物作用單一、具有潛在排異反應(yīng)與感染風(fēng)險(xiǎn)、需反復(fù)用藥、療效欠佳、治療費(fèi)用高昂等不足之處。
中醫(yī)藥方法在防治骨髓抑制方面療效顯著,且具有毒副作用小、價(jià)格相對(duì)低廉等優(yōu)點(diǎn),被越來越多的患者所接受[16]。骨髓抑制屬“血虛”“虛勞”“虛損”范疇,臨床治療主要以補(bǔ)虛、補(bǔ)氣、補(bǔ)血的中藥為主[17]。精、氣、血三者互生互化,維持機(jī)體的平衡。扶正補(bǔ)血牛筋食療方的組方配伍遵循中醫(yī)“精氣血互生”和藥食同源理論,由當(dāng)歸補(bǔ)血湯加黃精與牛蹄筋配伍而成,包含當(dāng)歸、黃芪、黃精和牛蹄筋。其中當(dāng)歸具有補(bǔ)血和血之效,其主要成分可升高骨髓抑制小鼠血清中IgG、IgM含量,緩解不同程度骨髓抑制[18],拮抗骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞衰老[19];黃芪補(bǔ)中益氣,可以促進(jìn)HSCs增殖[20]、延緩HSCs 衰老[21];黃精健脾益精,有促進(jìn)外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)恢復(fù)、改善造血器官、促進(jìn)骨髓基質(zhì)細(xì)胞增殖的作用[22-23];牛蹄筋既是食物也是藥材,入肝經(jīng),味甘性涼,為血肉有情之品,善補(bǔ)氣血,被清代《本草從新》記載具有“補(bǔ)肝強(qiáng)筋,益氣力,續(xù)絕傷”之效,有研究證明牛肉湯劑應(yīng)用于腦缺血模型大鼠,可以減少腦缺血大鼠的腦梗死體積,調(diào)節(jié)外周免疫抑制,改善腦缺血大鼠受損的神經(jīng)功能[24-26]。當(dāng)歸、黃芪、黃精和牛蹄筋四者配伍共奏益氣養(yǎng)血填精、固本培元之功。
5-Fu 是目前常用的廣譜抗癌化療藥物,其治療作用機(jī)制為抑制胸苷酸合成酶,并將其代謝物摻入RNA 和DNA,破壞RNA 合成、導(dǎo)致DNA 片段化,從而使癌細(xì)胞凋亡或壞死[27]。5-Fu 在殺傷腫瘤細(xì)胞的同時(shí),對(duì)造血系統(tǒng)有明顯的抑制作用。本實(shí)驗(yàn)采用尾靜脈注射5-Fu制備大鼠骨髓抑制模型,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,造模后,鼠外周血WBC、PLT、HGB 數(shù)量均呈現(xiàn)先下降后恢復(fù)趨勢,且在第10 天左右降至最低點(diǎn),RBC 呈現(xiàn)持續(xù)下降趨勢。表明5-Fu 能使外周血象受到抑制,與骨髓抑制的臨床表現(xiàn)一致。
外周血象的改變是骨髓抑制的直接體現(xiàn),本研究結(jié)果顯示,扶正補(bǔ)血牛筋食療方對(duì)受抑制的大鼠外周血象有明顯的改善作用,其中以高劑量組提升全血細(xì)胞效果最佳,提升效果接近或超過陽性藥物組。低劑量食療方可以顯著提升WBC、PLT 計(jì)數(shù),單純牛筋湯可顯著提升WBC 計(jì)數(shù),兩者對(duì)整體外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)均存在一定改善趨勢。脾、胸腺和骨髓同屬機(jī)體的免疫器官,對(duì)建立正常免疫功能和修復(fù)受損的免疫功能起重要作用[28]。脾儲(chǔ)存血液,可調(diào)節(jié)循環(huán)血量和骨髓造血功能,維持血細(xì)胞動(dòng)態(tài)平衡。骨髓具有特異性靶向性及放化療敏感性,通過分化干細(xì)胞參與血細(xì)胞的形成和受損造血器官的修復(fù)[29]。本研究結(jié)果顯示,扶正補(bǔ)血牛筋食療方與單純牛筋湯可以顯著提升脾結(jié)節(jié)計(jì)數(shù),提示其對(duì)于受損的脾功能有改善作用,其中以高劑量食療方效果最佳;低劑量食療方表現(xiàn)出對(duì)胸腺指數(shù)的顯著改善作用;骨髓病理檢查結(jié)果還提示扶正補(bǔ)血牛筋食療方與單純牛筋湯有助于使骨髓造血面積回升、提升骨髓造血細(xì)胞數(shù)量。以上結(jié)果提示,扶正補(bǔ)血牛筋食療方對(duì)骨髓抑制大鼠的外周血細(xì)胞計(jì)數(shù)有直接改善作用,對(duì)重要的免疫器官、造血器官損傷有一定修復(fù)作用,且單純牛筋湯也展示出較好效果。
綜上,扶正補(bǔ)血牛筋食療方對(duì)大鼠骨髓抑制具有一定的治療作用,可顯著改善5-Fu誘導(dǎo)化療后骨髓抑制模型大鼠的骨髓造血功能。其作用機(jī)制可能與修復(fù)脾和胸腺等免疫和造血器官,改善骨髓造血微環(huán)境,并提升外周血中血細(xì)胞數(shù)量等有關(guān)。對(duì)于食療方作用靶點(diǎn)、分子層面的作用機(jī)制和相關(guān)通路仍需進(jìn)一步探究。