劉延忠 ,賈新梅 ,郭洪章 ,王雪蓮 ,劉東升 (1.甘肅省藥品監(jiān)督管理局信息中心統(tǒng)計咨詢科,蘭州 70070;.武威市中醫(yī)醫(yī)院藥劑科,甘肅 武威 7000;.甘肅省中醫(yī)院消化內(nèi)科,蘭州 7000;.甘肅省藥品監(jiān)督管理局審核查驗中心藥品檢查科,蘭州 70070;.甘肅省藥品檢驗研究院中成藥檢驗研究室,蘭州 70070)
腸易激綜合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一種慢性功能性胃腸道疾病,主要分為4 種類型:腹瀉型IBS、便秘型IBS(constipation-predominant irritable bowel syndrome,IBS-C)、混合型IBS 和未分類IBS[1]。其中,IBS-C 約占IBS 的三分之一,以腹痛、排便不盡、排便習慣改變等為主要表現(xiàn),雖不造成任何器質(zhì)性病變和生化指標異常,但會嚴重影響患者(尤其是功能性腸道疾病患者)的生活質(zhì)量和工作效率[2]。研究指出,與西藥治療相比,中藥治療能更好地緩解IBS 患者的相關(guān)癥狀,同時可使其復發(fā)率更低[3]??梢?,有必要不斷探索可有效治療IBS-C的中藥。
有“沙漠人參”之稱的中藥肉蓯蓉來源于列當科植物肉蓯蓉Cistanche deserticolaY. C. Ma 或管花肉蓯蓉Cistanche tubulosa(Schenk)Wight 的干燥帶鱗葉的肉質(zhì)莖,具有溫腎通便、調(diào)節(jié)內(nèi)分泌、保護神經(jīng)等藥理作用;其活性成分之一的肉蓯蓉多糖(以下簡稱“CDPS”)可調(diào)節(jié)腸道菌群結(jié)構(gòu)和組成,促進益生菌生長,對維持腸道健康具有重要作用[4]。研究表明,CDPS可通過恢復腸道微生物群失調(diào)來緩解衰老小鼠的認知能力下降[5],但其對IBS-C的具體作用尚不明確。
神經(jīng)生長因子(nerve growth factor,NGF)是一種原型神經(jīng)營養(yǎng)因子,具有維持和誘導外周神經(jīng)細胞分化的能力,可作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)和內(nèi)分泌系統(tǒng);原肌球蛋白受體激酶A(tropomyosin receptor kinase A,TrkA)是受體酪氨酸激酶家族的關(guān)鍵成員,也是NGF的同源受體[6]。研究發(fā)現(xiàn),NGF介導的TrkA信號轉(zhuǎn)導與炎癥相關(guān)的內(nèi)臟痛覺過敏的發(fā)展有關(guān),且NGF、TrkA 在IBS 患者結(jié)腸黏膜組織中的表達均明顯上調(diào),故抑制NGF 可能是治療該癥的重要策略[7];另一項基于脊髓損傷白化大鼠的研究發(fā)現(xiàn),肉蓯蓉提取物中的低聚糖能通過激活NGF 前體來發(fā)揮抗炎、抗氧化應激、抗凋亡作用[8]。由此可見,肉蓯蓉的糖類提取物(如CDPS)可能對NGF 介導的信號通路具有一定的調(diào)控作用。為驗證這一假設(shè),本研究擬基于NGF/TrkA 信號通路探討CDPS對IBS-C 大鼠的影響,以期為探索更多有效治療IBS-C的方案提供參考。
本研究所用主要儀器包括SpectraMax iD5 型多功能微孔酶標儀[美谷分子儀器(上海)有限公司],E100型光學顯微鏡(日本Nikon 公司),CFX96 Touch 型熒光定量聚合酶鏈反應(PCR)儀、ChemiDoc MP型全能成像系統(tǒng)[伯樂生命醫(yī)學產(chǎn)品(上海)有限公司]等。
CDPS[貨號BJ-1962,規(guī)格200 mg(每克相當于生藥12.61 g)]購自北京凱詩源生物科技有限公司;枸櫞酸莫沙必利片[陽性對照,批號20220824,規(guī)格5 mg(按C21H25ClFN3O3·C6H8O7計算)]購自江蘇豪森藥業(yè)集團有限公司;蘇木精-伊紅(hematoxylin-eosin,HE)染色試劑盒(貨號E-IR-R117)購自武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司;RNA提取試劑(Trizol法)、兩步法實時熒光定量聚合酶鏈式反應(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)試劑盒(貨號分別為R401-01、R232-01)均購自南京諾唯贊生物科技股份有限公司;兔源NGF、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)多克隆抗體和兔源TrkA 單克隆抗體(貨號分別為ab6199、ab9485、ab302524)均購自英國Abcam公司;辣根過氧化物酶標記的山羊抗兔IgG 二抗(貨號FNab09778)購自武漢菲恩生物科技有限公司;5-羥色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(貨號EK-H12226)購自上海酶研生物科技有限公司。
SPF級雄性SD大鼠,6周齡,體重(200±20)g,購自中國農(nóng)業(yè)科學院蘭州獸醫(yī)研究所,動物生產(chǎn)許可證號為SYXK(甘)2020-0002。所有大鼠均在26 ℃、60%相對濕度的環(huán)境下飼養(yǎng),并自由攝食、飲水。本實驗方案經(jīng)武威市中醫(yī)醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會審核批準,批號為2022倫審0003號。
所有大鼠適應性飼養(yǎng)1 周后,將其分為對照組(20只)和造模組(90 只)。對照組大鼠正常飼養(yǎng);造模組大鼠參照文獻方法[9],每天上午8:00灌胃0~4 ℃生理鹽水2 mL,連續(xù)14 d,以建立IBS-C 大鼠模型。末次灌胃結(jié)束后,所有大鼠禁食禁水4 h,記錄這4 h 內(nèi)各組大鼠的糞便顆粒數(shù),并根據(jù)Bristol糞便性狀分型量表[10]進行評分,若糞便顆粒數(shù)、Bristol 評分均顯著低于對照組則表明造模成功。由于造模期間,造模組大鼠有2只死亡,5只的糞便顆粒數(shù)、Bristol評分與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05),故本研究隨機選擇造模成功的80只大鼠,分為模型組、陽性對照組、CDPS 低劑量組、CDPS高劑量組,每組20只。陽性對照組大鼠灌胃枸櫞酸莫沙必利混懸液1.35 mg/kg(以水為溶劑)[11],CDPS低、高劑量組大鼠分別灌胃CDPS 混懸液50、100 mg/kg(以水為溶劑)[5],對照組和模型組大鼠均灌胃等體積水,每天1次,持續(xù)28 d。
給藥期間,每天清理大鼠糞便;末次給藥結(jié)束后,將大鼠放入代謝籠中,收集其排泄的新鮮糞便并置于無菌管中稱重(即新鮮糞便質(zhì)量);隨后,將糞便干燥24 h(80 ℃),再次稱重(即干燥糞便質(zhì)量)并按下式計算糞便的含水量:含水量=(新鮮糞便質(zhì)量-干燥糞便質(zhì)量)/新鮮糞便質(zhì)量×100%。
采用ELISA法進行檢測。糞便含水量檢測結(jié)束后,將大鼠用1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉,于腹主動脈采血2 mL,離心后分離上層血清,置于-20 ℃保存,備用。取各組大鼠上述血清樣品,采用ELISA法以酶標儀檢測其5-HT含量。嚴格按照相應試劑盒說明書操作。
采用炭末推進法進行檢測。采血后,從每組大鼠中隨機選取5只,禁食不禁水24 h后,灌胃5%活性炭和4%阿拉伯膠混懸液(二者體積比1∶2)10 mL/kg;30 min后,用1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉,以頸椎脫位法處死,打開腹腔取出完整的腸道組織,平放在吸水紙上,測量腸管長度(即小腸全長)和幽門至炭末前沿的距離并按下式計算炭末推進率:炭末推進率=幽門至炭末前沿的距離/小腸全長×100%。
采用HE 染色法進行觀察。將各組剩余大鼠用1%戊巴比妥鈉(40 mg/kg)麻醉后,以頸椎脫位法處死,取出其結(jié)腸組織于-80 ℃凍存。從每組樣品中隨機選取5只小鼠的組織樣品,放入4%多聚甲醛中固定過夜,隨后行常規(guī)石蠟包埋、切片;切片以HE 染色后,再以梯度乙醇脫水、二甲苯透明,以中性樹脂封片后,使用顯微鏡觀察各組大鼠結(jié)腸組織的病理形態(tài)。
采用qRT-PCR 法進行檢測。從“2.5”項下凍存的每組樣品中隨機選取另5 只小鼠的結(jié)腸組織樣品,利用Trizol 法提取RNA,再利用反轉(zhuǎn)錄試劑將其反轉(zhuǎn)錄為cDNA;以cDNA 為模板進行PCR 擴增,反應體系包括:2×SYBR qPCR Master Mix 10 μL,上、下游引物(具體序列及產(chǎn)物長度見表1)各0.4 μL,cDNA 模板1 μL,加ddH2O 至20 μL。反應程序包括:95 ℃預變性2 min;95 ℃變性10 s,60 ℃退火30 s,共40個循環(huán)。以GAPDH為內(nèi)參,采用2-ΔΔCt法計算大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA的相對表達量。
表1 qRT-PCR引物及產(chǎn)物長度
采用Western blot法進行檢測。從“2.5”項下凍存的每組樣品中選取剩余5只小鼠的結(jié)腸組織樣品,放入勻漿器中,加入蛋白裂解液勻漿并提取總蛋白,以BCA測定法進行蛋白定量后再作變性處理。取變性蛋白適量,以10%十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離后,轉(zhuǎn)移至聚偏二氟乙烯膜上,然后以5%脫脂奶粉于4 ℃下封閉過夜;加入NGF、TrkA、GAPDH 一抗(稀釋比例分別為1∶1 000、1∶1 000、1∶2 500),室溫孵育2 h;加入相應二抗(稀釋比例為1∶1 000),室溫孵育2 h;再以ECL試劑避光顯色后,于全能成像系統(tǒng)下成像。以GAPDH為內(nèi)參,使用Image J軟件分析目的蛋白的相對表達量。
利用GraphPad Prism 9.0軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。計量資料均以±s表示,多組間比較采用單因素方差分析,組間兩兩比較采用SNK-q檢驗。檢驗水準α=0.05。
與對照組比較,模型組大鼠的糞便含水量顯著降低(P<0.05);與模型組比較,各藥物組大鼠的糞便含水量均顯著升高(P<0.05),且陽性對照組和CDPS高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)果見表2。
表2 各組大鼠的糞便含水量、血清5-HT含量和炭末推進率比較(±s)
表2 各組大鼠的糞便含水量、血清5-HT含量和炭末推進率比較(±s)
a:與對照組比較,P<0.05;b:與模型組比較,P<0.05。
組別對照組模型組陽性對照組CDPS低劑量組CDPS高劑量組糞便含水量(n=20)/%60.54±3.11 38.42±2.15a 58.83±2.64b 47.16±2.38ab 59.21±2.93b 5-HT(n=20)/(ng/mL)40.28±2.76 63.41±4.12a 43.16±3.24b 55.62±3.41ab 42.83±3.32b炭末推進率(n=5)/%74.65±3.41 51.34±2.38a 72.46±3.23b 63.20±2.81ab 73.79±3.26b
與對照組比較,模型組大鼠血清中5-HT 含量顯著升高(P<0.05);與模型組比較,各藥物組大鼠血清中5-HT含量均顯著降低(P<0.05),且陽性對照組和CDPS高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)果見表2。
與對照組比較,模型組大鼠的炭末推進率顯著降低(P<0.05);與模型組比較,各藥物組大鼠的炭末推進率均顯著升高(P<0.05),且陽性對照組和CDPS高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)果見表2。
對照組大鼠的結(jié)腸組織結(jié)構(gòu)完整,黏膜層腺體排列整齊,無明顯炎癥細胞浸潤;與對照組比較,模型組大鼠的結(jié)腸組織黏膜肌層出現(xiàn)斷裂,腺體紊亂,炎癥細胞浸潤和細胞水腫明顯;與模型組比較,陽性對照組和CDPS低、高劑量組大鼠的結(jié)腸組織形態(tài)逐漸恢復,黏膜層腺體排列較規(guī)則,炎癥細胞浸潤和細胞水腫明顯減輕,其中陽性對照組、CDPS 高劑量組的形態(tài)與對照組較為接近。結(jié)果見圖1。
圖1 各組大鼠結(jié)腸組織病理形態(tài)的顯微圖
與對照組比較,模型組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA 的相對表達量均顯著升高(P<0.05);與模型組比較,各藥物組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA的相對表達量均顯著降低(P<0.05),且陽性對照組和CDPS高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)果見表3。
表3 各組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相對表達量比較(±s)
表3 各組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相對表達量比較(±s)
a:與對照組比較,P<0.05;b:與模型組比較,P<0.05。
組別對照組模型組陽性對照組CDPS低劑量組CDPS高劑量組mRNA(n=5)NGF 0.59±0.04 1.03±0.08a 0.63±0.04b 0.85±0.06ab 0.62±0.05b TrkA 0.48±0.03 0.99±0.07a 0.52±0.04b 0.74±0.05ab 0.51±0.03b蛋白(n=5)NGF 0.79±0.05 1.45±0.09a 0.84±0.07b 1.16±0.08ab 0.83±0.06b TrkA 0.67±0.04 1.38±0.08a 0.71±0.06b 1.08±0.07ab 0.69±0.05b
與對照組比較,模型組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA蛋白的相對表達量均升高(P<0.05);與模型組比較,各藥物組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA 蛋白的相對表達量均顯著降低(P<0.05),且陽性對照組和CDPS高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。結(jié)果見表3、圖2。
圖2 各組大鼠結(jié)腸組織中NGF、TrkA蛋白表達的電泳圖
IBS是一種常見的胃腸道疾病,其特征以腹部不適、腹痛反復發(fā)作并伴排便習慣改變?yōu)橹?,嚴重降低了患者的生活質(zhì)量[12]。學界普遍認為,IBS-C 的發(fā)病機制與自主神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙、內(nèi)臟高敏感性、腸道細菌過度生長和腸道炎癥等有關(guān),然而能有效改善IBS-C患者癥狀的上市治療方案很少[13]。IBS-C 屬中醫(yī)“便秘”范疇,病因為脾虛氣弱、肝郁不暢、郁而化火,從而致大腸傳導功能異常[14]。肉蓯蓉是一種可增強機體腸道蠕動、提升免疫力、抗衰老、抗氧化的功能性藥用植物。CDPS作為其主要活性成分,不僅具有調(diào)節(jié)免疫、抗氧化和抗炎等多種生物活性,而且在改善老年人便秘方面也有較大潛力[15],但該組分對IBS-C 的作用尚不明確。枸櫞酸莫沙必利是消化道促動力劑,常用于改善功能性消化不良、慢性胃炎伴燒心、噯氣、惡心、嘔吐、早飽、上腹脹、上腹痛等消化道癥狀[16]。基于此,本研究建立了IBS-C 大鼠模型,并以枸櫞酸莫沙必利為陽性對照,結(jié)果顯示,模型組大鼠的糞便含水量和炭末推進率均較對照組顯著降低,結(jié)腸組織黏膜肌層出現(xiàn)斷裂,腺體紊亂,炎癥細胞浸潤和細胞水腫明顯;而各藥物組大鼠的糞便含水量和炭末推進率均較模型組顯著升高,結(jié)腸組織損傷有所減輕,上述指標(CDPS低劑量組除外)與對照組相當,組織形態(tài)(CDPS低劑量組除外)逐漸接近于對照組。這提示CDPS可軟化IBS-C模型大鼠的糞便,促進糞便排出,從而緩解結(jié)腸組織的病理改變,高劑量CDPS 的作用與陽性對照藥物相當。
內(nèi)臟超敏反應是IBS 的重要病理生理變化之一,與腹痛有關(guān),可涉及神經(jīng)系統(tǒng)的多個層次,如包括NGF 在內(nèi)的多種神經(jīng)內(nèi)分泌介質(zhì)[17]。NGF 是神經(jīng)營養(yǎng)因子家族的重要成員,參與了內(nèi)臟超敏反應過程,可導致內(nèi)臟疼痛閾值降低[18]。研究顯示,NGF可誘導腸道干細胞增生,并驅(qū)動其擴增、分化為分泌細胞,從而促進神經(jīng)遞質(zhì)5-HT 高表達,最終導致內(nèi)臟痛覺敏感和胃腸道運動加劇[18]。TrkA 是NGF 的高親和力受體,兩者結(jié)合后可調(diào)節(jié)下游信號通路(如促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信號調(diào)節(jié)激酶通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路等),從而促進神經(jīng)遞質(zhì)的釋放、突觸受體的表達和神經(jīng)可塑性的改變[19]。研究顯示,通瀉安腸湯可通過抑制NGF/TrkA 信號通路來減輕腹瀉型IBS 大鼠的內(nèi)臟高敏感性[17]。本研究結(jié)果顯示,模型組大鼠血清中5-HT含量和結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相對表達量均顯著高于對照組,而各藥物組大鼠血清中5-HT 含量和結(jié)腸組織中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相對表達量均顯著低于模型組,且陽性對照組和CDPS 高劑量組上述指標與對照組比較差異均無統(tǒng)計學意義。這提示CDPS可抑制NGF/TrkA 信號通路的激活,減少5-HT 的產(chǎn)生,減輕IBS-C大鼠的內(nèi)臟高敏感性和胃腸道運動,從而抑制IBS-C的發(fā)展。
綜上所述,CDPS能夠緩解IBS-C大鼠的癥狀,其作用可能與NGF/TrkA信號通路被抑制有關(guān)。本研究初步證實了CDPS 對IBS-C 具有潛在的治療作用,并提供了相關(guān)理論依據(jù)。然而有研究發(fā)現(xiàn),CDPS 能夠通過激活Wnt/β-聯(lián)蛋白信號通路來預防骨質(zhì)疏松,同時該通路的激活增加了NGF的分泌[20—21]。但關(guān)于這兩種信號途徑在IBS-C發(fā)生發(fā)展中的級聯(lián)反應還有待深入探索。