周儷姍+鄢素琪+熊小麗+黃娟+張領(lǐng)領(lǐng)+湯建橋
[摘要] 探討補骨脂對幼齡小鼠脂肪肝(NAFLD)的防治作用及機制。該實驗采用高脂飲食建立幼齡小鼠NAFLD模型,給予補骨脂顆粒劑(低、高劑量)治療5周后,檢測血糖、血脂(TC,TG,LDL-C,HDL-C)、空腹胰島素、肝功能(ALT,AST)水平,計算胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR),觀察肝組織形態(tài)學改變,檢測肝臟甘油三酯(TG)含量、CD44蛋白表達,同時檢測肝組織核因子κB(NF-κB)p65磷酸化(p-p65)及非磷酸化蛋白(p65)表達及其下游細胞因子(TNF-α,IL-8)水平。結(jié)果顯示與模型組比較,補骨脂組HOMA-IR,ALT,AST,空腹血糖,血脂(TC,TG,LDL-C),肝臟TG含量降低(P<0.01,P<0.05),HDL-C水平升高(P<0.01,P<0.05),肝細胞脂肪變性減輕,匯管區(qū)纖維組織增生及炎細胞浸潤改善,肝臟CD44蛋白表達減少,肝組織TNF-α,IL-8水平、p-p65/p65明顯下降(P<0.01)。高劑量組療效優(yōu)于低劑量組(P<0.01,P<0.05)。結(jié)果表明補骨脂對幼齡小鼠脂肪肝具有防治作用,還可調(diào)節(jié)其糖脂代謝紊亂、改善肝纖維化。其機制可能與下調(diào)NF-κB的活性抑制炎癥反應有關(guān)。
[關(guān)鍵詞] 非酒精性脂肪性肝??;補骨脂;炎癥;核因子κB;幼齡小鼠
[Abstract] To investigate the mechanism and effect of Psoralea corylifolia(PC) in the treatment of NAFLD in juvenal mice. The NAFLD model in juvenal mice was established by feeding high-fat diet. Then PC herbal granules (at low and high dose) were administered for 5 weeks. Blood glucose (FBG, PG-1 h/2 h), blood lipid (TC, TG, HDL-C, LDL-C), fasting insulin, liver function (ALT, AST) were examined. HOMA-IR was calculated. Hepatic histological changes were observed. The content of TG, inflammatory factor (TNF-α, IL-8) and protein expressions of CD44, NF-κB p65, p-NF-κB p65 in hepatic tissues were determined. The ratio of p-NF-κB p65 to NF-κB p65 (p-p65/p65) was calculated. The result showed that compared with the model group, both PC treatment groups showed reduction in hepatic steatosis, inflammatory cell infiltration and fibroplasia in portal area. HOMA-IR, ALT, AST, FBG, PG-2 h, TC, TG, LDL-C concentrations and hepatic TG content were also significantly decreased, with the reduction of TNF-α, IL-8 contents, CD44 expression and p-p65/p65 ratio in hepatic tissues (P<0.01). High-dose PC group had a better effect than low-dose group (P<0.01, P<0.05). In conclusion, PC is effective in treating hepatic injury, glucolipid metabolism disturbances and fibrosis in juvenal NAFLD mice. The mechanism may be related to inhibition of inflammation and down-regulation of the activation of hepatic NF-κB.
[Key words] NAFLD;Psoralea corylifolia;inflammation;NF-κB;juvenal mouse
非酒精性脂肪性肝?。╪onalcoholic fatty liver disease,NAFLD)呈現(xiàn)全球化、低齡化流行趨勢,是兒童就診消化??苹蚋尾?频氖滓∫騕1-3]。肥胖與脂肪肝關(guān)系密切,我國兒童肥胖癥的流行已是客觀事實[4-5],肥胖兒童NAFLD患病率高達68.2%[2-3]。起源于兒童期的NAFLD更是成人肝硬化、代謝綜合征相關(guān)疾病的主要后備人群[6]。隨著我國城市化進程、中產(chǎn)家庭崛起及“二胎”政策的全面開放,NAFLD迅速蔓延,已取代慢性病毒性肝炎,成為威脅我國兒童健康的重大問題。
然而,目前臨床尚缺乏針對兒童NAFLD的有效治療藥物[6-7]。近年來,“核因子κB(nuclear factor κB,NF-κB)”相關(guān)炎癥通路在NAFLD發(fā)病機制中的重要地位被不斷證實[8-9]。中藥補骨脂(Psoralea corylifolia L.,PC)是兒科的傳統(tǒng)常用藥,具有溫脾補腎壯陽的藥用特點。該藥的現(xiàn)代藥理學研究主要與成人疾病相關(guān),除抗腫瘤和改善骨質(zhì)疏松等功效外,其肝臟保護及抗炎功效亦受到關(guān)注[10-11]。但是,PC對兒童脂肪肝的治療作用及其機制研究未見報道,因此,本課題組通過建立幼齡小鼠脂肪肝動物模型,進一步探討PC的抗脂肪肝作用及對肝組織NF-κB炎癥通路的影響。
1 材料
1.1 動物 SPF級雄性C57BL/6J小鼠(3周齡)40只,購自北京華阜康生物科技股份有限公司(實驗動物質(zhì)量合格證號11401300041293)。動物飼養(yǎng)于華中科技大學同濟醫(yī)學院實驗動物中心屏障系統(tǒng)(實驗設施使用證明號00141016)。動物倫理符合《湖北省實驗動物管理條例》和《華中科技大學實驗動物倫理委員會章程》,經(jīng)華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬婦女兒童醫(yī)療保健中心實驗動物倫理委員會審核通過。
1.2 飼料 D12451高脂飼料購自北京華阜康生物科技股份有限公司,配方為:45%kcal脂肪,20%kcal蛋白質(zhì),35%kcal碳水化合物。普通飼料由華中科技大學同濟醫(yī)學院實驗動物中心提供,配方為:35%面粉,20%大豆粉,20%玉米粉,15.5%麩子,0.5%豆油,5%魚粉,2.5%骨頭粉,1%酵母粉,0.5%鹽。
1.3 藥物 補骨脂配方顆粒由華潤三九醫(yī)藥股份有限公司提供(批號1407001W)。維生素E軟膠囊購自浙江醫(yī)藥股份有限公司新昌制藥廠(批號140638)。
1.4 試劑 血糖(BG)試紙(批號460752)、Cocktail蛋白酶抑制劑(貨號04693159001)均購自瑞士Roche公司。葡萄糖測定試劑盒(貨號G022)購自上海名典生物工程有限公司??偰懝檀迹═C)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)測試盒(貨號A111-1,A110-1,A112-1,A113-1);谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)、谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)試劑盒(貨號C009-2,C0010-2);小鼠白細胞介素-8(IL-8)酶聯(lián)免疫檢測試劑盒(貨號H008)均購自南京建成科技有限公司。小鼠胰島素(INS)酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒(貨號E-EL-M2614c)、小鼠腫瘤壞死因子α(TNF-α)酶聯(lián)免疫吸附測定試劑盒(貨號E-EL-M0049c)均購自武漢伊萊瑞特生物科技有限公司。EDTA修復液(貨號AS1016)、BCA蛋白濃度測定試劑盒(貨號AS1086)、RIPA總蛋白裂解液(貨號AS1004)、PMSF(貨號AS1006)、磷酸化蛋白酶抑制劑(貨號AS1008)均購自武漢ASPEN生物技術(shù)有限公司。DAB顯色試劑盒(貨號ZLI-9033)購自北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司。兔抗小鼠CD44單克隆抗體(貨號ab41478)、GAPDH多克隆抗體(貨號ab37168)、磷酸化NF-κB p65(磷酸化位點S276)多克隆抗體(貨號ab106129)均購自Abcam公司。兔抗小鼠NF-κB p65單克隆抗體(貨號#8242)購自CST公司。山羊抗兔多克隆二抗(貨號074-1506)購自KPL公司。
2 方法
2.1 模型制備、分組及處理 小鼠適應性喂養(yǎng)3 d。隨機抽取8只小鼠編為正常組,繼續(xù)正常飼料喂養(yǎng)。其余32只小鼠隨機編為4組:模型組、補骨脂(低、高劑量)組、維生素E組,每組8只小鼠,換用D12451高脂飼料喂養(yǎng)。3 d后,正常及模型組給予0.02 mL·g-1生理鹽水灌胃;補骨脂(低劑量)組給予1.125 mg·g-1補骨脂配方顆粒溶液灌胃;補骨脂(高劑量)組給予2.25 mg·g-1補骨脂配方顆粒溶液灌胃;維生素E組給予0.01 mg·g-1維生素E軟膠囊混懸液灌胃。各組灌胃給藥至10周齡。處死前禁食12 h,摘除眼球法采集血液標本,采血量2~3 mL,3 000 r·min-1條件下離心30 min,分離血清,-80 ℃保存;取肝臟組織:肝左外葉、左中葉裝入凍存管,-80 ℃保存,備用;肝右中葉、右上葉和右下葉予4%多聚甲醛固定,石蠟包埋,用于蘇木精-伊紅(HE)及免疫組化檢測。
2.2 口服葡萄糖耐量試驗(OGTT) 處死前3 d行OGTT實驗。禁食12 h,剪尾取血法采集血液標本,用羅氏血糖儀檢測空腹血糖(FBG)值,之后予50%葡萄糖2 g·kg-1灌胃,然后再次剪尾取血,血糖儀分別測定灌胃后1,2 h血糖(PG-1 h,PG-2 h)值。
2.3 計算胰島素抵抗指數(shù)(HOMA-IR) 葡萄糖氧化酶法測定空腹血糖(FBG),ELISA方法測定空腹胰島素(FINS)。根據(jù)公式:FBG (mmol·L-1)×FINS(mIU·L-1)/22.5計算HOMA-IR。
2.4 蘇木精-伊紅(HE)染色 取石蠟切片,二甲苯脫蠟,梯度乙醇水化,去離子水沖洗,蘇木精染色1~5 min,去離子水沖洗2 min,1%鹽酸乙醇分化15 s,去離子水沖洗1 min,1%氨水泛藍30 s,去離子水沖洗1 min,伊紅染色30 s,去離子水沖洗30 s,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,干燥后中性樹膠封片,于光學顯微鏡觀察。
2.5 生化指標及炎癥指標檢測 酶法測定血TC,TG,HDL-C,LDL-C,ALT,AST及肝組織TG含量。ELISA方法測定肝組織TNF-α,IL-8水平。
2.6 免疫組化方法測定肝組織CD44蛋白表達 將石蠟切片置于65 ℃烘箱中烘片2 h,脫蠟、水化。用PBS洗滌后,將切片置于EDTA緩沖液中微波修復,自然冷卻后用PBS洗滌。再將切片置于3%過氧化氫溶液中,室溫下避光孵育10 min。PBS洗滌甩干后5%牛血清蛋白封閉20 min。去除封閉液,每張切片加入約50 μL稀釋的(比例為1∶150)兔抗小鼠CD44單克隆抗體覆蓋組織,4 ℃過夜。用PBS洗滌后,37 ℃下每張切片孵育二抗50 min。PBS洗滌后,每張切片加新鮮配制DAB溶液顯色。顯色完全后,蒸餾水或自來水沖洗,蘇木素復染,1%鹽酸乙醇分化,自來水沖洗,氨水返藍,流水沖洗。切片經(jīng)過梯度乙醇脫水干燥,二甲苯透明,中性樹膠封固。
2.7 Western blot方法測定肝組織NF-κB p65、磷酸化NF-κB p65蛋白表達 提取肝組織總蛋白,用BCA法測定蛋白濃度,-80 ℃保存。取40 μg蛋白,變性后用10%SDS-PAGE分離膠電泳,PVDF膜轉(zhuǎn)膜,5%脫脂奶粉(非磷酸化蛋白)或0.5%牛血清蛋白(磷酸化蛋白)封閉,4 ℃孵育一抗(GAPDH稀釋比例為1∶1萬;NF-κB p65稀釋比例為1∶2 000;磷酸化NF-κB p65稀釋比例為1∶1 000)搖床過夜,TBST洗膜后,孵育二抗30 min,TBST洗膜后,化學發(fā)光法檢測PVDF膜,用AlphaEaseFC軟件進行分析灰度值。
2.8 統(tǒng)計學方法 運用SPSS 19.0軟件進行數(shù)據(jù)處理,所有數(shù)據(jù)均符合正態(tài)分布,以±s表示,各組間比較采用單因素方差分析(ANOVA),多樣本均數(shù)間的兩兩比較根據(jù)方差齊同性檢驗結(jié)果,選擇結(jié)果判讀標準“LSD-t”或者“Games-Howell”,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
3 結(jié)果
3.1 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠OGTT及HOMA-IR的影響 與正常組比較,模型小鼠血清FBG,PG-2 h,HOMA-IR均有升高(P<0.01);與模型組比較,補骨脂各劑量組、維生素E組血清PG-2 h水平無統(tǒng)計學差異,但FBG,HOMA-IR有不同程度降低(P<0.01,P<0.05),其中補骨脂高劑量組降幅最大(P<0.01),HOMA-IR較低劑量組有統(tǒng)計學意義(P<0.01)。各組小鼠血清PG-1 h水平未見明顯差異,見表1。
3.2 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠血脂的影響 與正常組比較,模型小鼠出現(xiàn)血脂代謝紊亂,血清TG,TC及LDL-C均顯著升高(P<0.01),且血清HDL-C水平明顯降低(P<0.01);與模型組比較,補骨脂各劑量組、維生素E組各血脂單項水平均有不同程度改善(P<0.01,P<0.05),其中補骨脂高劑量組改善幅度最明顯(P<0.01),差異較低劑量組有統(tǒng)計學意義(P<0.01,P<0.05),見表2。
3.3 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠肝臟形態(tài)學的影響 正常組小鼠肝小葉結(jié)構(gòu)可見,肝細胞索及肝血竇排列正常。與正常組比較,模型組肝細胞明顯水腫、變性,肝細胞明顯脂肪變性,匯管區(qū)纖維組織及小膽管增生,較多炎性細胞浸潤。與模型組比較,各治療組肝臟病理改變均有改善,補骨脂高劑量組病變最輕。鏡下具體情況為:補骨脂低劑量組肝細胞水腫,其內(nèi)見散在脂滴空泡,匯管區(qū)纖維組織輕度增生,炎性細胞浸潤;補骨脂高劑量組部分肝細胞輕度脂肪變性,匯管區(qū)少許炎性細胞浸潤;維生素E組匯管區(qū)炎性細胞浸潤,肝細胞內(nèi)見散在脂滴空泡,見圖1。
3.4 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠肝功能及肝臟TG含量的影響 與正常組比較,模型小鼠血清ALT,AST均有升高(P<0.01),肝臟TG含量升高(P<0.01);與模型組比較,補骨脂各劑量組、維生素E組血清ALT,AST均降低(P<0.01),肝臟TG含量降低(P<0.01),其中補骨脂高劑量組較低劑量降幅明顯(P<0.01,P<0.05),見表3。
3.5 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠肝組織CD44蛋白表達的影響 正常組小鼠肝組織匯管區(qū)淋巴細胞呈陰性表達CD44。與正常組比較,模型組小鼠匯管區(qū)淋巴細胞呈強陽性表達CD44。與模型組比較,各治療組CD44表達均有減少:補骨脂低劑量小鼠匯管區(qū)部分淋巴細胞表達CD44;補骨脂高劑量組及維生素E組小鼠匯管區(qū)部分淋巴細胞弱表達CD44,見圖2。
3.6 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠肝組織炎癥因子的影響 與正常組比較,模型小鼠肝組織TNF-α,IL-8均有升高(P<0.01);與模型組比較,補骨脂各劑量組、維生素E組肝組織TNF-α,IL-8均降低(P<0.01),其中補骨脂高劑量組較低劑量降幅明顯(P<0.01),見表4。
3.7 補骨脂對幼齡脂肪肝小鼠肝組織NF-κB的活性的影響 以p-p65/p65表示NF-κB的活性。與正常組比較,模型小鼠肝組織p-p65/p65顯著升高(P<0.01);與模型組比較,補骨脂各劑量組、維生素E組肝組織p-p65/p65均明顯降低(P<0.01),其中補骨脂高劑量組較低劑量降幅明顯(P<0.05),見圖3。
4 討論
傳統(tǒng)中藥材補骨脂(PC),是現(xiàn)代藥理研究的熱點[10-11]。現(xiàn)如今,PC的多重藥理活性逐漸被發(fā)現(xiàn),特別是在治療骨質(zhì)疏松和性激素樣作用方面的研究已取得了較多成績[12]。但是,補骨脂對代謝性疾病,尤其是脂肪肝的治療作用,尚未見報道。
采用高脂飲食喂養(yǎng)的方法,可成功建立幼齡小鼠脂肪肝模型[13]。本研究模型小鼠在體成熟(10周齡)前進行了取材[14],成年前出現(xiàn)了胰島素抵抗、肝功能受損(ALT>AST)、肝臟TG含量增高、肝臟組織學顯示脂肪變性和炎細胞浸潤等表現(xiàn),具備NAFLD典型特征[7]。給予補骨脂顆粒灌胃后,模型小鼠HOMA-IR降低、ALT及AST水平降低、肝臟TG含量減少,高劑量組優(yōu)于低劑量組。進一步對比肝臟病理學改變顯示PC治療后肝細胞脂肪變性減輕、炎細胞浸潤減少,且高劑量組優(yōu)于低劑量組。說明PC可改善幼齡小鼠脂肪肝,療效呈劑量依賴性。
此外,為進一步評估肝纖維化情況,除觀察各組小鼠肝臟HE染色匯管區(qū)纖維增生情況外,還檢測了肝組織CD44蛋白表達。CD44是I型跨膜蛋白,是細胞表面受體,通常表達在肝臟Kupffer細胞和浸潤淋巴細胞表面。當肝臟出現(xiàn)纖維變性時,可與過表達的細胞外基質(zhì)產(chǎn)物透明質(zhì)酸特異性結(jié)合。因此,CD44可視為是評估早期肝纖維化的間接指標[15]。模型小鼠肝臟HE染色見匯管區(qū)纖維組織增生,且匯管區(qū)淋巴細胞CD44蛋白表達呈強陽性,均提示肝纖維化存在。經(jīng)PC治療后,觀察肝臟HE染色,低劑量組小鼠匯管區(qū)纖維增生減輕,高劑量組消失;肝組織CD44蛋白表達下降,高劑量組較低劑量組下降更明顯。說明PC可改善幼齡脂肪肝小鼠早期肝纖維化,療效亦呈劑量依賴性。
NAFLD的發(fā)病涉及氧化應激、胰島素抵抗和炎癥等多個機制[16],且各機制之間互相影響互相促進。慢性炎癥反應不僅在上述關(guān)聯(lián)中扮演重要角色,還推進肝纖維化進程[17]。NF-κB炎癥信號通路激活在眾多有關(guān)NAFLD的臨床和實驗室研究中被證實[18-21],本研究亦顯示模型小鼠肝組織磷酸化與非磷酸化NF-κB p65蛋白表達比值明顯升高,并伴隨NF-κB下游炎癥因子肝組織TNF-α,IL-8表達增多。進一步檢測PC治療組,發(fā)現(xiàn):模型小鼠經(jīng)PC治療后,肝組織磷酸化與非磷酸化NF-κB p65蛋白表達比值明顯下降,且肝組織TNF-α,IL-8水平也明顯減少。說明PC改善脂肪肝的療效可能是通過抑制NF-κB炎癥通路活化來實現(xiàn)的。同時,高劑量組的下調(diào)強度較低劑量組明顯。
綜上所述,本研究證實了補骨脂的防治幼齡小鼠脂肪肝、肝纖維化的功效,并進一步探討了其改善肝臟慢性炎癥的能力,抑制NF-κB的活化是補骨脂發(fā)揮抑制炎癥反應的可能機制之一。
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[責任編輯 張寧寧]