鄧廣輝,賈慧,李允家,李俊杰,吳潮鋒,石皓,秦夢晨,趙嘉敏,劉暢,廖雨欣,高磊
1南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院,廣東 廣州 510515;2南方醫(yī)科大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院消化內(nèi)科,廣東 廣州510315
非酒精性脂肪性肝?。∟AFLD)是以脂質(zhì)代謝紊亂為主要特征的一種代謝性疾病。在NAFLD的進(jìn)展中,肝臟會發(fā)生一系列典型的組織病理學(xué)變化,從單純的脂肪性變到伴有或不伴有纖維化的脂肪性肝炎,并最終發(fā)展為肝硬化或肝癌[1,2]。近年來,其發(fā)病率逐年上升,成年人發(fā)病率達(dá)20%~33%,已成為我國第1大慢性肝?。?,4]。目前針對脂肪性肝病的治療藥物雖然有很多,但因其副作用多或療效有限,無法適用于所有人群,迄今為止還沒有藥物獲得美國食品及藥物管理局批準(zhǔn)用于NAFLD[5]。目前的研究表明,部分肥胖者機(jī)體內(nèi)不僅存在脂代謝紊亂的現(xiàn)象,還伴隨鐵離子異常累積的表現(xiàn)。這提示脂質(zhì)代謝紊亂與鐵代謝紊亂密切相關(guān)[6]。已有研究[7]證明鐵過載會加劇NAFLD中的肝損傷程度,而減少鐵的攝入量可以有效緩解脂肪性肝病的進(jìn)一步惡化。而過量的鐵離子通過芬頓反應(yīng)生成大量的活性氧自由基(ROS),后者直接導(dǎo)致細(xì)胞DNA、脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的損傷[8]。我們前期的研究也證實高脂飲食可誘導(dǎo)小鼠鐵離子代謝紊亂,加劇肝組織內(nèi)鐵離子累積,而抑制鐵離子累積可部分緩解NAFLD的進(jìn)展[9]。
二陳湯由半夏、陳皮、茯苓、甘草、烏梅、生姜組成,具有燥濕化痰、理氣和中功效?!豆沤衩t(yī)方論》:“二陳為治痰之妙劑,其于上下左右無所不宜”。臨床統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),二陳湯加減治療組總有效率為87%,高于對照組67%的有效率[10]?;A(chǔ)研究表明二陳湯通過抑制脂質(zhì)累積和炎癥反應(yīng),可有效緩解大鼠NAFLD的進(jìn)展[11,12]。研究表明NAFLD 患者證型以肝郁脾虛證型最為普遍,占比32.3%,發(fā)病原因與主要癥狀均與脾臟密切相關(guān)[13]。然而,從鐵穩(wěn)態(tài)的角度探討二陳湯調(diào)控脾臟功能緩解NAFLD的研究仍舊缺乏。
綜上所述,結(jié)合傳統(tǒng)中醫(yī)和現(xiàn)代醫(yī)學(xué)對于脾臟功能的理解和認(rèn)識[14,15],我們試圖從脾臟調(diào)控鐵離子代謝的角度探討二陳湯防治NAFLD的作用機(jī)制。因此,本研究采用高脂飲食誘導(dǎo)小鼠NAFLD模型,以多烯磷脂酰膽堿為陽性對照藥[16],以不同劑量二陳湯為干預(yù)手段,深入探究二陳湯通過改善脾臟鐵穩(wěn)態(tài)調(diào)控NALFD進(jìn)展的作用機(jī)制,為中藥防治疾病提供科學(xué)依據(jù)。
1.1.1 實驗動物 野生型C57BL/6J 小鼠36只,6~8 周齡,SPF級,體質(zhì)量20±2 g,購于廣東省醫(yī)學(xué)實驗動物中心。動物合格證號:44007200 065781;許可證號:SCXK(粵)2018-0002。飼養(yǎng)溫度23~25 ℃,相對濕度50%~65%;每天更換墊料,給予充足飼料。該動物實驗方案由南方醫(yī)科大學(xué)實驗動物倫理委員會批準(zhǔn)(倫理編號:L2020044)。
1.1.2 藥物及試劑 模型組飼料:高脂飼料,飼料代碼:TP 26305(熱量:4.5 kcal/g,熱量組成:脂肪42%,蛋白質(zhì)14%,碳水化合物44%。膽固醇含量0.2%);對照組飼料:低脂低糖飼料,飼料代碼:TP26362。均購買于南通特洛菲飼料科技有限公司。二陳湯(半夏15 g、橘紅15 g、茯苓9 g、炙甘草4.5 g、烏梅3 g、生姜3.5 g)的藥材均購買于安徽同化堂中藥飲片科技有限公司,經(jīng)南方醫(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院邵萌副研究員鑒定,均符合2020年版《中國藥典》規(guī)定。多烯磷脂酰膽堿(PPC,易善復(fù),賽諾菲北京制藥有限公司,批準(zhǔn)文號:國藥準(zhǔn)字H20059010,9.12 mg/kg)作為陽性對照藥物,將其溶解于蒸餾水中備用。
抗體:鐵轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(Fpn1,NOVUS),前列腺六跨膜上皮抗原3(Steap3,Abcam),轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR,Abcam),血紅素加氧酶1(HO-1,Abcam),GAPDH(CST),CD68(Abcam),CD163(proteintech),Ter-119(ThermoFisher),鐵蛋白輕鏈(proteintech),辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG(CST),辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗鼠IgG(CST)。RIPA裂解緩沖液(上海碧云天生物技術(shù)有限公司),ECL 蛋白質(zhì)印跡檢測試劑(MA),尼羅紅粉末(Sigma),DAPI(索萊寶生物科技有限公司),免疫組化試劑盒(上?;蚩萍加邢薰荆F離子檢測試劑盒(Abcam),普魯士藍(lán)染色試劑盒(貝博)。單體:野漆樹苷(曼思特),柚皮素(曼思特),甘草酸(曼思特),甘草查爾酮A(曼思特)。
1.1.3 儀器與設(shè)備 全波長酶標(biāo)檢測儀(Thermo Fisher Scientific),低溫高速離心機(jī)(5427R,Eppendorf),臺式高速大容量離心機(jī)(5810R,Eppendorf),RM2245石蠟切片機(jī)、EG1160包埋機(jī)、CM-1850冰凍切片機(jī)(徠卡公司),病理顯微鏡Eclipse E100、激光共聚焦顯微鏡C2(尼康公司),正置激光共聚焦顯微鏡(LSM 880,蔡司),KZ-Ⅱ高速組織研磨儀(Servicebio),曝光儀(北京賽智創(chuàng)業(yè)科技有限公司),Chemray 240和Chemray 800全自動生化分析儀(深圳雷杜生命科技),高效液相色譜儀(UltiMate3000,ThermoFisher賽默飛)。
1.2.1 藥物制備 中藥煎煮方法參考《中藥藥理實驗方法學(xué)》(上??茖W(xué)技術(shù)出版社,2006 年版),將藥物按照比例混合放于陶制中藥鍋內(nèi),加適量去離子水浸泡30 min,開始煎煮直至水沸騰,文火慢煮30~40 min。收集剩余藥液,倒入500 mL燒杯中。重新加水于鍋中進(jìn)行二次煎煮。將兩次煎出藥液混合后,置95~98 ℃水浴鍋中加熱濃縮,并制備成相應(yīng)濃度的水煎劑。
1.2.2 分組給藥和模型制備 參考本人既往發(fā)表文章采用的NAFLD 小鼠模型構(gòu)建方法[9],36 只雄性野生型C57BL/6J 小鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,隨機(jī)分為對照組(Control)、模型組(Model)、二陳湯低劑量組(ECDL)、二陳湯中劑量組(ECDM)、二陳湯高劑量組(ECDH),多烯磷脂酰膽堿組(PPC),6只/組。對照組喂養(yǎng)低脂飼料(飼料代碼:TP26362),其余組則喂養(yǎng)高脂飼料(飼料代碼:TP 26305),所有小鼠均采用自由飲食模式進(jìn)食。于第12周末結(jié)束造模。所有小鼠均自由飲水進(jìn)食。
藥物組小鼠在高脂飲食第7周開始灌胃給藥,二陳湯低劑量組、中劑量組和高劑量組生藥給藥量分別為7.5、15、30 g/kg,多烯磷脂酰膽堿組為9.12 mg/kg。其中低劑量組,由臨床常用劑量生藥質(zhì)量/體質(zhì)量,按照人鼠比例進(jìn)行換算;其余各組灌胃等量飲用水。各組均按1 mL/100 g小鼠體質(zhì)量進(jìn)行灌胃,3次/周,持續(xù)給藥6周,隔天觀察小鼠毛發(fā)、飲食、自主活動及精神狀態(tài)等情況,每周記錄小鼠體質(zhì)量1次。
1.2.3 標(biāo)本采集 用戊巴比妥鈉腹腔注射麻醉小鼠,完成采血后使用灌注儀進(jìn)行心臟灌注,然后采集肝臟和脾臟,部分放置于4%多聚甲醛中浸泡,剩余部分的肝臟和脾臟組織分裝到1.5 mL EP管中,放置-80 ℃冰箱保存以備后用。小鼠全血在室溫靜置2~4 h后,放置常溫離心機(jī)離心(3000 r/min,離心15min),離心結(jié)束后分離上清,放置于-80 ℃冰箱中保存。
1.2.4 肝組織病理學(xué)檢測及分析 4%多聚甲醛溶液固定的肝組織和脾組織常規(guī)處理固定,脫水、石蠟包埋,切成4 μm厚切片,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)流程進(jìn)行脫蠟和水化。此外部分固定的組織用OCT膠包埋,切成14 μm厚的切片。采用相應(yīng)的切片進(jìn)行HE和尼羅紅染色,光鏡下觀察肝臟脂肪變性情況。
1.2.5 HPLC-MS分析法 采用高效液相色譜法對二陳湯水煎劑的活性成分進(jìn)行鑒定分析。取500 μL藥液,加入500 μL乙醇,18 000×g離心5 min,離心后留取上清。另取500 μL藥液稱重,用500 μL超純水提取,再次18 000×g離心5 min,離心后留取上清。取500 μL兩上清混合液,用0.22 μm過濾器過濾混合液,制備原液,最后對樣品進(jìn)行分析?;贖PLC分析結(jié)果,從二陳湯樣品中鑒定出的4個單體組成分別與標(biāo)準(zhǔn)混合物中的相應(yīng)峰匹配。
1.2.6 普魯士藍(lán)染色法 切片脫蠟至水后,蒸餾水洗3遍,2 min/次。滴加適量的試劑A溶液,孵育15~30 min;孵育結(jié)束后蒸餾水洗3遍,3 min/次。然后往切片上滴加適量核固紅試劑B溶液染細(xì)胞核8 min。自來水流沖洗直至水變干凈。脫水封片,正置顯微鏡下觀察拍照。
1.2.7 免疫蛋白印跡法 將適量的肝、脾組織剪碎后加入組織裂解液(含有蛋白酶抑制劑和磷酸酶抑制劑的RIPA裂解緩沖液),勻漿機(jī)勻漿,4 ℃,12 000×g離心15 min,收集上清液。用BCA法測定蛋白質(zhì)濃度。制好蛋白樣后進(jìn)行電泳并轉(zhuǎn)膜。5%BSA封閉后,孵育一抗Fpn1(兔,1∶1000)、Steap3(兔,1∶1000)、HO-1(兔,1∶1000)、TfR(兔,1∶1000)、GAPDH(兔,1∶1000),4 ℃過夜。用TBST洗滌3次,10 min/次,二抗室溫孵育1 h。最后,多功能成像系統(tǒng)檢測。通過Image J進(jìn)行定量。
1.2.8 免疫組織化學(xué)法 切片脫蠟至水后,用枸櫞酸鈉溶液進(jìn)行組織抗原修復(fù),PBS洗3遍,3 min/次。加入3%過氧化氫溶液清除組織的內(nèi)源性過氧化物酶,室溫孵育10 min。PBS洗3遍,3 min/次。免疫組化封閉液室溫孵育1~2 h。加入一抗溶液,4 ℃孵育12~16 h。PBS洗3遍,5 min/次。二抗溶液室溫孵育1 h。PBS洗3遍,3 min/次。根據(jù)劑盒的說明書使用DAB溶液進(jìn)行顯色反應(yīng)。滴加蘇木精染料染細(xì)胞核,3 min/張。脫水封片,放置通風(fēng)櫥中靜置晾干,正置顯微鏡中觀察拍照。
1.2.9 免疫熒光染色法 冰凍切片用PBS洗2次,10 min/次。通透液通透10 min后,PBS洗3 min;加適量封閉液,室溫封閉1 h。滴加適量一抗溶液,4 ℃孵育12 h。次日PBS洗3遍,10 min/次。室溫下孵育二抗溶液1 h。PBS 洗2遍,10 min/次。使用DAPI 溶液孵育5min,PBST洗2遍,5 min/次??篃晒獯銣鐒┓馄?,在熒光顯微鏡下觀察拍照。
1.2.10 鐵離子濃度檢測 采用全自動生化分析儀(深圳雷都生命科技:Chemray 240或Chemray 800)檢測血清鐵離子濃度。操作方法參既往發(fā)表的文章[9]。
1.2.11 統(tǒng)計學(xué)方法 采用GraphPad Prism8.0軟件作圖和SPSS22.0軟件分析數(shù)據(jù),計量資料以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示,兩組樣本比較采用兩獨(dú)立樣本t檢驗;多組樣本間比較采用單因素方差分析,若方差齊性,采用Turkey檢驗方法進(jìn)行組間兩兩比較;若方差不齊,則采用Dunnett's T3檢驗方法進(jìn)行組間比較。P<0.05時認(rèn)為差異具有統(tǒng)計學(xué)意義。
對比標(biāo)準(zhǔn)品混合物溶液圖譜(圖1A)與二陳湯樣品圖譜(圖1B),柚皮素的保留時間分別為10.08 s 和10.07 s,相應(yīng)保留時間處m/z 分別是271.06085、271.06088;甘草酸的保留時間分別為12.25 s和12.26 s,相應(yīng)保留時間處m/z分別是821.39484、821.39471;野漆樹苷的保留時間分別為7.60 s 和7.65 s,相應(yīng)保留時間處m/z 分別是577.15558、577.15662;甘草查爾酮A的保留時間分別為13.62 s 和13.63 s,相應(yīng)保留時間處m/z分別是337.14401、337.14374。
圖2A顯示模型構(gòu)建和給藥處理的時間節(jié)點(diǎn),從第7周開始灌胃給藥,在第12周末結(jié)束造模。首先觀察小鼠肝臟的整體形態(tài)變化,對照組肝臟形態(tài)正常,顏色呈紅褐色。模型組肝臟表面光滑有脂滴,顏色呈橘黃色。二陳湯中劑量組和高劑量組可明顯改善肝臟的病變,而多烯磷脂酰膽堿降脂效果比二陳湯的降脂效果差(圖2B)。HE染色和尼羅紅染色結(jié)果表明,與模型組相比,中劑量組和高劑量組二陳湯可有效緩解肝臟的脂質(zhì)累積,而低劑量二陳湯和多烯磷脂酰膽堿減輕肝臟脂質(zhì)累積的效果明顯較差(圖2C、D)。
圖2 二陳湯抑制高脂飲食誘導(dǎo)的脂代謝紊亂Fig. 2 Erchen Decoction inhibits lipid metabolism disorder induced by high-fat diet. A: Flow chart of NAFLD mouse model establishment and drug intervention.B:Overall lesion map of mouse liver.C:HE staining results of the liver tissue in each group.D:Nile Red staining of the liver tissue in each group.ECDL:Erchen Decoction low-dose group;ECDM:Erchen decoction mediumdose group;ECDH:Erchen decoction high-dose group;PPC:Polyene phosphatidyl choline group.
普魯士藍(lán)染色結(jié)果表明,高脂飲食引起脾臟紅髓的鐵含量顯著降低(圖3A)。免疫蛋白印跡方法發(fā)現(xiàn)與對照組比較,模型組小鼠脾臟組織的TfR蛋白表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.01,圖3B),免疫組織化學(xué)染色方法結(jié)果也證實高脂飲食抑制脾臟TfR蛋白的表達(dá)(P<0.05,圖3C)。
圖3 高脂飲食降低脾臟細(xì)胞的鐵離子攝入能力Fig. 3 High-fat diet reduces iron uptake capacity of the spleen cells.A:Prussian blue staining for observing iron content in the spleen.B:Expression of TfR protein in the spleen detected by Western blotting.C: Expression of TfR protein in the spleen detected by immunohistochemistry.*P<0.05,**P<0.01 vs Control group.
免疫蛋白印跡結(jié)果分析顯示,與對照組相比,模型組小鼠脾臟組織Fpn1和Steap3蛋白表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05,圖4A)。免疫組織化學(xué)染色方法分析顯示,高脂飲食促進(jìn)脾臟Fpn1蛋白表達(dá)(P<0.01,圖4B)。免疫熒光染色方法分析再次證實,與對照組相比,模型組脾臟Fpn1蛋白表達(dá)上調(diào)(P<0.05,圖4C)。
與對照組比較,模型組血清鐵含量顯著增多(P<0.01),而二陳湯和多烯磷脂酰膽堿均可有效降低血清鐵離子濃度(P<0.01,圖5A)。普魯士藍(lán)染色結(jié)果顯示,二陳湯和多烯磷脂酰膽堿可上調(diào)NAFLD模型中脾臟紅髓的鐵含量(圖5B)。免疫組織化學(xué)法檢測脾臟TfR、Fpn1和Steap3蛋白的表達(dá)水平。與對照組相比,模型組脾組織TfR蛋白表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.001)。與模型組相比,中劑量二陳湯、高劑量二陳湯以及多烯磷脂酰膽堿上調(diào)脾組織TfR蛋白的表達(dá)(P<0.05,圖5C)。與對照組相比,模型組脾組織Fpn1蛋白表達(dá)明顯上調(diào)(P<0.01)。與模型組相比,中劑量和高劑量二陳湯均可下調(diào)脾組織Fpn1蛋白的表達(dá)(P<0.01,圖5D)。與對照組相比,模型組脾組織的Steap3蛋白表達(dá)顯著上調(diào)(P<0.05)。與模型組相比,中劑量二陳湯組和多烯磷脂酰膽堿組Steap3蛋白的表達(dá)較模型組下調(diào)(P<0.05,圖5E)。
圖5 二陳湯調(diào)控脾臟細(xì)胞的鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力Fig. 5 Erchen Decoction regulates iron transport in the spleen cells.A:Serum iron level in each group.B:Prussian blue staining of the spleen tissue in each group.C:Expression of TfR protein in the spleen detected by immunohistochemistry.D:Expression of Fnp1 protein in the spleen detected by immunohistochemistry. E: Expression of Steap3 protein in the spleen detected by immunohistochemistry.*P<0.05,**P<0.01,***P<0.001 vs Control group.#P<0.05,##P<0.01,###P<0.001 vs Model group.
接著檢測脾臟中Ter-119蛋白表達(dá)的情況以及不同表型巨噬細(xì)胞的數(shù)量。模型組小鼠脾組織Ter-119蛋白表達(dá)水平與對照組無顯著性差異(圖6A)。與對照組相比,模型組脾組織CD68和CD163蛋白的表達(dá)顯著增多(P<0.05,圖6B)。與模型組比較,中劑量二陳湯和多烯磷脂酰膽堿均未改變CD163 和CD68 蛋白的表達(dá)(圖6B)。有趣的是,與對照組比較,模型組小鼠HO-1蛋白表達(dá)降低(P<0.01,圖6C),而二陳湯中劑量組和多烯磷脂酰膽堿組小鼠脾組織HO-1蛋白表達(dá)較模型組上調(diào)(P<0.05,圖6C)。
圖6 二陳湯調(diào)控脾臟巨噬細(xì)胞降解紅細(xì)胞的能力Fig. 6 Erchen Decoction regulates the ability of splenic macrophages to degrade red blood cells.A:Expression of Ter-119 protein in the spleen detected by immunohistochemistry.B:Expressions of CD163 and CD68 proteins detected by immunofluorescence assay.C:Expression of HO-1 protein in the spleen detected by immunoblotting.*P<0.05,**P<0.01 vs Control group.#P<0.05,##P<0.01 vs Model group.
目前的研究表明NAFLD是一種復(fù)雜的代謝性疾病,而脂質(zhì)代謝紊亂是引起NAFLD發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵。隨著研究的深入,研究者發(fā)現(xiàn)脂質(zhì)累積所誘發(fā)的其它變量可能是NAFLD進(jìn)展的關(guān)鍵,并且提出“多次打擊”的學(xué)說[17]:脂代謝紊亂引起的鐵過載[18]、炎癥細(xì)胞激活、氧化應(yīng)激、腸道菌群失調(diào)、脂肪組織功能障礙、線粒體功能障礙等引起的細(xì)胞損傷和死亡,是決定NAFLD進(jìn)展的關(guān)鍵。這表明NAFLD的發(fā)生發(fā)展存在多種潛在的干預(yù)因素,仍需進(jìn)一步探討。目前主流的治療方案主要是從維護(hù)體內(nèi)脂質(zhì)代謝和抗氧化平衡等角度出發(fā),常選用辛伐他汀等降脂類藥物、吡格列酮等胰島素增敏劑、維生素E等抗氧化劑以及多烯磷脂酰膽堿[19-21]。雖然上述部分藥物已經(jīng)在臨床上被應(yīng)用,并在一定程度上緩解NAFLD患者的病情,但是這些藥物由于副作用多或療效有限,無法適用于所有人群[22]。而中醫(yī)藥具有改善胰島素抵抗,降低肝臟脂質(zhì)沉積和減輕肝臟炎癥的顯著作用,對本病的治療有其獨(dú)特優(yōu)勢,并且可極大程度的減弱毒副作用[23,24]。為此,從中醫(yī)藥寶庫深入挖掘防治NAFLD的中藥和治療方案,具有重大的臨床意義。
二陳湯最早見于《太平惠民和劑局方》,被譽(yù)為“千年祛痰方”。后世各醫(yī)家根據(jù)“異病同治”的理論,將該方隨證化裁,應(yīng)用于一系列由“痰濕”之邪所誘發(fā)的疾病,比如代謝性疾病、呼吸系統(tǒng)疾病、心血管疾病等。現(xiàn)代研究[25-28]發(fā)現(xiàn),二陳湯具有良好的化痰、降血脂的藥理作用,可以從降低脂質(zhì)累積和減輕氧化應(yīng)激損傷等角度改善NAFLD的進(jìn)展。為了解二陳湯的可能藥理機(jī)制,經(jīng)HPLC-MS分析,我們發(fā)現(xiàn)二陳湯的活性成分包含柚皮素、野漆樹苷、甘草酸和甘草查爾酮A。其中柚皮素、野漆樹苷及甘草查爾酮A均為黃酮類化合物,具有護(hù)肝解毒和抗氧化等作用。研究表明柚皮素可有效降低機(jī)體內(nèi)TC和TG的生成和累積,亦具有良好的抗炎作用[29,30];野漆樹苷具有抗過氧化、清除自由基、抗炎的作用[31,32];甘草酸具有抗炎、降脂、抗氧化等多種生化與藥理特性,亦可以抑制高糖誘導(dǎo)的炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激損傷[33];甘草查爾酮A可以通過Nrf2介導(dǎo)的防御機(jī)制起到良好的護(hù)肝作用[34]。本研究選用高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD小鼠經(jīng)典模型,成模率高,穩(wěn)定性好。研究結(jié)果顯示,高脂飲食3個月成功誘導(dǎo)小鼠肝臟發(fā)生明顯的脂質(zhì)累積。經(jīng)多烯磷脂酰膽堿和二陳湯干預(yù)后,小鼠的脂質(zhì)代謝狀態(tài)均得到部分改善,與既往研究結(jié)果相符[25,35],但是二陳湯的降脂效果較多烯磷脂酰膽堿顯著。上述結(jié)果表明二陳湯對NAFLD中脂質(zhì)代謝具有良好的調(diào)節(jié)作用。
鐵離子是有機(jī)生物維持正常過程所需的重要元素,通過參與氧氣運(yùn)輸、線粒體呼吸、物質(zhì)代謝和細(xì)胞信號傳導(dǎo)等維持機(jī)體的正常生理功能。而鐵代謝失調(diào)將會導(dǎo)致一系列疾病的發(fā)生,包含貧血、NAFLD、心血管疾病、腫瘤等多種疾?。?6]。在部分肥胖者中,脂代謝紊亂與鐵過載往往并存。我們前期的研究表明,高脂飲食可加劇小鼠鐵離子代謝紊亂,并上調(diào)血清鐵離子和肝組織鐵離子濃度[9]。所以調(diào)控鐵穩(wěn)態(tài)可能是防治NAFLD發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵。另外,有研究表明,除了肝臟、小腸和骨髓,脾臟也是鐵離子代謝的關(guān)鍵靶器官,與機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)密切相關(guān)[37,38]。因此,為了進(jìn)一步揭示NAFLD小鼠體內(nèi)鐵代謝紊亂的可能調(diào)控機(jī)制,本研究重點(diǎn)探討脾臟功能改變對鐵離子代謝的影響和可能存在的作用機(jī)制。我們采用普魯士藍(lán)染色方法證實高脂飲食顯著降低脾臟鐵離子的含量。上述結(jié)果表明,高脂飲食不僅誘導(dǎo)肝臟鐵代謝紊亂,還加劇脾臟鐵穩(wěn)態(tài)失調(diào)。研究表明與Tf結(jié)合的三價鐵離子,通過與肝細(xì)胞膜上的TfR蛋白結(jié)合,促進(jìn)細(xì)胞鐵離子的吸收[39]。進(jìn)入胞內(nèi)的三價鐵離子通過鐵還原酶Steap3將三價鐵還原為二價鐵。Fpn1,作為一種跨膜的鐵輸出蛋白,是鐵離子釋放的唯一出口,負(fù)責(zé)將細(xì)胞內(nèi)的二價鐵離子排出胞外[40,41]。我們的研究表明,高脂飲食通過抑制TfR蛋白表達(dá)減少脾臟細(xì)胞鐵離子的攝入。上調(diào)的Steap3可以促進(jìn)三價鐵轉(zhuǎn)換成二價鐵,然后通過Fpn1蛋白將脾臟細(xì)胞鐵離子排出,進(jìn)而降低脾臟鐵離子含量,最終導(dǎo)致NAFLD鐵代謝紊亂。目前大部分的研究主要從脂代謝紊亂方向探討二陳湯防治NAFLD的效果。結(jié)合前面所述,脂代謝紊亂所誘發(fā)的“二次打擊”才是NAFLD 進(jìn)一步惡化的關(guān)鍵。為此,我們試圖從另外的角度探討二陳湯防治NAFLD的作用機(jī)制。中醫(yī)理論認(rèn)為脾主運(yùn)化水液和水谷精微以化生氣血,與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中脾臟代謝鐵離子的生理功能不謀而合。結(jié)合中藥“多靶點(diǎn)、多層面”的優(yōu)勢,我們猜測二陳湯可能通過調(diào)控脾臟鐵穩(wěn)態(tài)緩解NAFLD的進(jìn)展。此外,我們已經(jīng)證實化橘紅可有效降低高脂飲食誘導(dǎo)的鐵離子代謝紊亂[9]。如預(yù)期那樣,二陳湯可以有效逆轉(zhuǎn)上述結(jié)果,而多烯磷脂酰膽堿與二陳湯相比,改善鐵離子代謝的能力無顯著性差異。因此,二陳湯通過改善脾臟細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)鐵離子的能力以維持NAFLD鐵穩(wěn)態(tài)。
現(xiàn)代研究表明飲食和紅細(xì)胞降解釋放是鐵離子的主要來源[42,43]。人體每天需要20~25 mg的鐵離子以維持正常的生理功能,但飲食來源的鐵離子只有1~2 mg/d[35]。因此紅細(xì)胞來源的鐵離子是維持機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)的重要來源。而脾臟紅髓的巨噬細(xì)胞是降解衰老和損傷紅細(xì)胞的重要細(xì)胞。CD163+巨噬細(xì)胞是一類重要的噬紅細(xì)胞,可通過血紅素加氧酶(HO-1)降解血紅素以回收再利用鐵離子[44]。因此,我們通過Ter-119標(biāo)記紅細(xì)胞,免疫組織化學(xué)染色結(jié)果顯示高脂飲食并沒有改變脾臟紅細(xì)胞的數(shù)量。與對照組相比,模型組CD163+巨噬細(xì)胞數(shù)量雖然顯著升高,但模型組脾臟鐵離子含量卻明顯降低(普魯士藍(lán)染色結(jié)果),似乎兩者相互矛盾。此外,二陳湯未能顯著改變CD163+巨噬細(xì)胞的數(shù)量。有趣的是,與對照組相比,高脂飲食顯著降低脾臟細(xì)胞HO-1蛋白的表達(dá)。而二陳湯和多烯磷脂酰膽堿可上調(diào)HO-1的表達(dá)。綜上所述,二陳湯通過上調(diào)CD163+巨噬細(xì)胞HO-1蛋白的表達(dá)影響該類噬紅細(xì)胞的功能,以改善機(jī)體鐵穩(wěn)態(tài)。
綜上,本研究證實二陳湯不僅可以改善NAFLD脂代謝紊亂,而且可以通過調(diào)控脾臟細(xì)胞鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力和脾臟巨噬細(xì)胞降解紅細(xì)胞能力改善NAFLD鐵代謝紊亂,為臨床治療NAFLD提供新的切入點(diǎn)和方向。然而,二陳湯作為中藥復(fù)方,具有多靶點(diǎn)、多層面干預(yù)的優(yōu)勢和特色,本研究仍存在一些局限性。其對于NAFLD脾臟細(xì)胞鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)能力相關(guān)靶標(biāo)蛋白的調(diào)控仍需相應(yīng)的基因調(diào)控小鼠進(jìn)一步深入探討。此外,后續(xù)將依據(jù)HPLC-MS分析的結(jié)果,進(jìn)一步明確二陳湯中活性成分干預(yù)NAFLD進(jìn)展的具體作用機(jī)制。