孫新慧 郭亞楠 霍超越 林陶秀 ROBERTS SONG ZE 張文娟 何甜甜 張晨 賽佳洋 馬小娜
子宮內(nèi)膜異位癥(endometriosis,EMs),簡(jiǎn)稱(chēng)內(nèi)異癥,是指具有活性的子宮內(nèi)膜組織(間質(zhì)和腺體)出現(xiàn)在子宮腔被覆內(nèi)膜及宮體肌層以外的部位[1]。是臨床中引起女性痛經(jīng)、盆腔痛及不孕的主要原因之一。EMs的發(fā)病率為15%~20%,并且呈逐漸升高的趨勢(shì)[2]。其歸屬于中醫(yī)“痛經(jīng)”“癥瘕”“月經(jīng)過(guò)多”“不孕”等范疇[3]。
琥珀散出自《普濟(jì)本事方》,又稱(chēng)“本事琥珀散”,原方由三棱、莪術(shù)、當(dāng)歸、赤芍、熟地黃、劉寄奴、丹皮、肉桂、菊花、蒲黃組成,另有去菊花、蒲黃,而用烏藥、延胡索者,全方具有行氣活血、溫經(jīng)止痛之功效,臨床可作為治療寒凝血瘀型EMs的有效方[4]。課題組前期的臨床研究表明,琥珀散治療子宮內(nèi)膜異位癥療效確切[5]。前期實(shí)驗(yàn)研究表明琥珀散可降低內(nèi)膜組織中的免疫因子(T helper cells,Th)1/Th2,降低基質(zhì)金屬蛋白酶2(matrix metalloproteinase-2,MMP-2)和組織基質(zhì)金屬蛋白酶抑制劑-2(tissue inhibitor of metalloproteinase-2,TIMP-2)的含量、改善局部微環(huán)境,抑制內(nèi)膜細(xì)胞的粘附、侵襲、血管生成,以起到干預(yù)內(nèi)異癥的作用[6-9]。此外,有研究顯示,在EMs模型中,異位的內(nèi)膜磷脂酰肌醇3-激酶/蛋白激酶B(phosphatidylinositol 3-kinase/protein kinase B,PI3K/AKT)信號(hào)通路被激活,從而使得血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)的表達(dá)得以增強(qiáng),并且促進(jìn)異位內(nèi)膜的浸潤(rùn)及種植,推進(jìn)EMs的發(fā)生和發(fā)展[10]。并且,我們通過(guò)網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)發(fā)現(xiàn)琥珀散治療子宮內(nèi)膜異位癥與PI3K/AKT信號(hào)通路密切相關(guān)[11]。因此,本實(shí)驗(yàn)主要研究琥珀散是否通過(guò)影響該信號(hào)通路而發(fā)揮對(duì)EMs的多靶點(diǎn)調(diào)控作用,為中醫(yī)藥防治EMs提供新思路。
選擇無(wú)特定病原體(specificpathogenfree,SPF)級(jí),6~8周齡的雌性BALB/c小鼠60只,體質(zhì)量18~22 g,性周期4~5天。購(gòu)于京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司,許可證編號(hào):SCXK(京)2016-0006。飼養(yǎng)于北京中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室。條件:室內(nèi)溫度設(shè)定在20℃,濕度設(shè)定為60%,清潔度Ⅱ級(jí),常規(guī)適應(yīng)性飼養(yǎng)1周。方案經(jīng)北京中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物倫理委員會(huì)批準(zhǔn),倫理審批號(hào):BUCM-4-2021021501-1098。
中藥琥珀散配方顆粒(三棱10 g、莪術(shù)10 g、赤芍15 g、劉寄奴10 g、牡丹皮10 g、肉桂6 g、當(dāng)歸10 g、熟地黃15 g、延胡索12 g、烏藥15 g)購(gòu)自北京中醫(yī)藥大學(xué)第三附屬醫(yī)院顆粒藥房,由北京康仁堂藥業(yè)有限公司提供,配成溶液(1 mL藥液中約含1.6 g生藥),4℃冰箱存用;西藥將PI3K激酶抑制劑(LY294002,商品編號(hào):A8250-50 mg),溶于二甲基亞砜(DMSO,商品編號(hào):D2650-100 mL)中備用。
0.9%氯化鈉溶液,碘伏,蘇木素染液,伊紅染液,4%多聚甲醛,二甲基亞砜(DMSO,商品編號(hào):D2650-100 mL)、PI3K激酶抑制劑(LY294002,商品編號(hào):A8250-50 mg),ELISA試劑盒:小鼠絲裂原激活蛋白激酶3(mitogen-activated protein kinase 3,MAPK3)ELISA試劑盒(商品編號(hào):MB-6481A)、小鼠血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(vascular endothelial growth factor-A,VEGF-A)ELISA試劑盒(商品編號(hào):MB-6044A)、小鼠腫瘤蛋白p53(TP53)ELISA試劑盒(商品編號(hào):MB-6476A)、小鼠RACa絲氨酸蘇氨酸蛋白激酶B1(serine/threonine protein kinase 1,AKT1)ELISA試劑盒(商品編號(hào):MB-6473A),由北京百諾威生物科技有限公司提供。免疫組化抗體:Anti-pan-AKT抗體(貨號(hào):60203-2-Ig),Anti-PI3Kinase p85 beta抗體(貨號(hào):67644-1-Ig),由北京百諾威生物科技有限公司提供。
病理切片機(jī)(德國(guó)徠卡公司,型號(hào)RM2235),組織攤片機(jī)(浙江省金華市科迪儀器設(shè)備有限公司,型號(hào)KD-P),凍臺(tái)(武漢俊杰電子有限公司,型號(hào)JB-L7),烤片機(jī)(常州國(guó)華電器有限公司,型號(hào)DB-B2),烤箱[邦西儀器科技(上海)有限公司,型號(hào)101-1BS],倒置顯微鏡(日本尼康,型號(hào)Nikon Ci-S)。
脫頸椎法處死捐贈(zèng)BALB/c小鼠,將小鼠仰臥位固定于手術(shù)臺(tái),用酒精將腹部消毒后,沿小鼠腹部正中線(xiàn)剖開(kāi)腹腔,完整將其子宮取出,將子宮的漿肌層及其周?chē)闹窘M織剔除,放入裝有10 mL的37℃生理鹽水的培養(yǎng)皿中,漂洗表面的血跡、漿肌層和脂肪碎屑后,將子宮一分為二,將兩個(gè)子宮角分別放入培養(yǎng)皿中,將其直接剪碎成約1 mm3大小的小碎片,并將此小碎片溶于1 mL的37℃生理鹽水中。酒精消毒接受鼠腹部后,于臍下0.5 cm偏正中線(xiàn)0.5 cm處的左下腹為進(jìn)針點(diǎn),將溶有子宮內(nèi)膜碎片的1 mL生理鹽水注入接受鼠的腹腔。手術(shù)全程在無(wú)菌條件下進(jìn)行,全程操作在5分鐘內(nèi)完成[12]。造模后3周后將40只小鼠隨機(jī)分成4組,在各組中隨機(jī)挑選3只開(kāi)腹觀(guān)察異位病灶的位置、形態(tài)等情況。
將60只BALB/c小鼠隨機(jī)分為捐贈(zèng)鼠20只,實(shí)驗(yàn)鼠40只,再將40只實(shí)驗(yàn)鼠隨機(jī)分為正常組、疾病模型組、琥珀散組、西藥組,每組10只。琥珀散組按成人臨床用藥量等效量的2倍給予14.3 g/kg灌胃,連續(xù)給藥4周;西藥組將LY294002溶于DMSO后腹腔注射,以0.04 g/kg進(jìn)行計(jì)算,每周腹腔注射一次,給藥4周[13];正常組、模型組給予相同體積的生理鹽水灌胃,連續(xù)給藥4周。待灌胃結(jié)束后,由于小鼠存在個(gè)體差異、耐受性差等原因,取材時(shí)正常組小鼠余7只,疾病模型組小鼠余7只,琥珀散組小鼠余7只,西藥組小鼠余6只。
在給藥結(jié)束后的第2天進(jìn)行實(shí)驗(yàn)取材。各組小鼠眼球后取血,3 000 r/min離心15分鐘,取上層血清裝入PE管,-80℃冰箱凍存。各組小鼠采用脊椎脫臼法處死后,開(kāi)腹探查異位病灶生長(zhǎng)情況,正常組取子宮,其余各小鼠取在位子宮內(nèi)膜和異位病灶,各組組織標(biāo)本分割后置入4%多聚甲醛中保存。
1.6.1 各組小鼠異位病灶觀(guān)察 (1)異位病灶大體形態(tài)學(xué)比較:觀(guān)察異位病灶形態(tài)并用游標(biāo)卡尺測(cè)量異位病灶體積(長(zhǎng)×寬×高,單位:mm3)并進(jìn)行稱(chēng)重比較。(2)蘇木精—伊紅(hematoxylin-eosin staining,HE)染色觀(guān)察在位及異位內(nèi)膜組織病理學(xué)變化:取多聚甲醛固定的在位或異位內(nèi)膜組織常規(guī)包埋,切片,HE染色后使用中性樹(shù)膠封片,置于光學(xué)顯微鏡下觀(guān)察、記錄并拍照。
1.6.2 ELISA法檢測(cè)各組小鼠血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3水平變化 參考ELISA試劑盒操作流程:以標(biāo)準(zhǔn)物的濃度為橫坐標(biāo),OD值為縱坐標(biāo),計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)的直線(xiàn)回歸方程式,計(jì)算樣品濃度,乘以稀釋倍數(shù)后即可得實(shí)際樣品濃度。
1.6.3 免疫組化法檢測(cè)各組小鼠內(nèi)膜組織中PI3K、AKT的表達(dá) 待實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,每組隨機(jī)選取5只小鼠進(jìn)行免疫組化檢測(cè),經(jīng)固定、脫水、透明、石蠟包埋后,做5 μm連續(xù)切片,操作及染色步驟均嚴(yán)格按照免疫組化檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。采用病理圖像分析儀對(duì)切片進(jìn)行拍照,在相同視野下對(duì)每張切片隨機(jī)選取5個(gè)高倍鏡視野,然后利用IPP軟件進(jìn)行免疫組化吸光度表達(dá)分析,測(cè)定內(nèi)膜組織中PI3K、AKT的表達(dá)。
EMs主要病理性增殖的外在表現(xiàn)為異位病灶的生長(zhǎng)及體積的變化。造模后的第21天,于各組中隨機(jī)挑選 3 只子宮內(nèi)膜異位癥模型小鼠開(kāi)腹觀(guān)察,除正常組以外,其余各組均見(jiàn)移植物生長(zhǎng),造模成功率為100%。大體觀(guān)察可見(jiàn)模型組的異位病灶體積明顯增大,重量增加,異位病灶呈單個(gè)或多房樣葡萄,大多數(shù)為透明樣,內(nèi)含大量透明或淡黃色清亮液體,質(zhì)地柔軟,囊泡表面覆蓋著豐富的血管網(wǎng),與周?chē)M織粘連明顯。與模型組相比,各治療組異位病灶的體積減小、重量減少、內(nèi)含液體減少、血管形成不明顯、粘連情況也較少。見(jiàn)圖1。
注:A為疾病模型組,B為西藥組,C為琥珀散組。
正常組小鼠子宮內(nèi)膜結(jié)構(gòu)完整、上皮細(xì)胞呈長(zhǎng)柱狀排列、整齊連續(xù),多數(shù)為間質(zhì)細(xì)胞,含有豐富的腺體和血管;疾病模型組小鼠可見(jiàn)異位內(nèi)膜上皮細(xì)胞以低柱狀細(xì)胞或立方狀細(xì)胞為主,呈環(huán)形或鋸齒狀生長(zhǎng),部分區(qū)域內(nèi)膜也可呈乳頭狀生長(zhǎng),且有炎性細(xì)胞的浸潤(rùn),其間質(zhì)層可見(jiàn)血管豐富,腺體數(shù)量減少,甚至消失,肌層結(jié)構(gòu)不清晰。西藥組和琥珀散組的異位內(nèi)膜均可見(jiàn)不同程度的上皮細(xì)胞變薄,多為扁平狀或低立方狀,呈現(xiàn)出萎縮性改變,部分異位內(nèi)膜腺上皮明顯被破壞甚至消失。見(jiàn)圖2。
注:A為正常組子宮內(nèi)膜,B為疾病模型組異位灶,C為西藥組異位灶,D為琥珀散組異位灶。
與正常組相比,疾病模型組小鼠血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量均顯著升高(P<0.01),琥珀散組、西藥組血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量無(wú)明顯差異(P>0.05);與疾病模型組相比,琥珀散組、西藥組小鼠血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量顯著降低(P<0.01);與琥珀散組相比,西藥組小鼠血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量無(wú)明顯差異(P>0.05)。見(jiàn)表1。
表1 各組小鼠血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量
2.4.1 各組小鼠在位內(nèi)膜組織PI3K表達(dá)比較 PI3K陽(yáng)性顆粒呈棕黃色,主要表達(dá)在子宮內(nèi)膜、腺腔細(xì)胞核及胞漿中,少量表達(dá)在周?chē)g質(zhì)細(xì)胞中。與正常組相比,疾病模型組在位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05);琥珀散組、西藥組小鼠在位子宮內(nèi)膜組織PI3K、的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05);與疾病模型組相比,琥珀散組、西藥組小鼠在位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05)。結(jié)果見(jiàn)表2、圖3。
表2 各組小鼠在位內(nèi)膜組織PI3K、AKT的表達(dá)
注:A為正常組;B為疾病模型組;C為西藥組;D為琥珀散組。
2.4.2 各組小鼠在位內(nèi)膜組織AKT表達(dá)比較 AKT陽(yáng)性顆粒呈棕黃色,主要表達(dá)在子宮內(nèi)膜、腺腔細(xì)胞核及胞漿中,少量表達(dá)在周?chē)g質(zhì)細(xì)胞中。與正常組相比,疾病模型組在位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05);琥珀散組、西藥組在位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05);與疾病模型組相比,琥珀散組、西藥組在位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05)。結(jié)果見(jiàn)表2、圖4。
注:A為正常組,B為疾病模型組,C為西藥組,D為琥珀散組。
2.5.1 各組小鼠在位、異位內(nèi)膜組織PI3K表達(dá)比較 PI3K陽(yáng)性顆粒呈棕黃色,主要表達(dá)在子宮內(nèi)膜、腺腔細(xì)胞核及胞漿中,少量表達(dá)在周?chē)g質(zhì)細(xì)胞中。與正常組相比,疾病模型組異位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)顯著升高(P<0.01);西藥組異位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05);琥珀散組異位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)顯著降低(P<0.01)。與疾病模型組相比,琥珀散組、西藥組異位子宮內(nèi)膜組織PI3K的蛋白含量表達(dá)顯著降低(P<0.01);琥珀散組較西藥組異位內(nèi)膜PI3K表達(dá)顯著降低(P<0.05)。結(jié)果見(jiàn)表3、圖5。
表3 各組小鼠在位、異位內(nèi)膜組織PI3K、AKT的表達(dá)
注:A為正常組,B為疾病模型組,C為西藥組,D為琥珀散組。
2.5.2 各組小鼠在位、異位內(nèi)膜組織AKT表達(dá)比較 AKT陽(yáng)性顆粒呈棕黃色,主要表達(dá)在子宮內(nèi)膜、腺腔細(xì)胞核及胞漿中,少量表達(dá)在周?chē)g質(zhì)細(xì)胞中。與正常組相比,疾病模型組異位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)顯著升高(P<0.05);西藥組、琥珀散組異位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)無(wú)明顯差異(P>0.05)。與疾病模型組相比,琥珀散組、西藥組異位子宮內(nèi)膜組織AKT的蛋白含量表達(dá)顯著降低(P<0.01)。結(jié)果見(jiàn)表3、圖6。
注: A為正常組,B為疾病模型組,C為西藥組,D為琥珀散組。
中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,EMs是以“正氣不足”為內(nèi)因,“血瘀”為外在表現(xiàn)的一種疾病,“瘀血”貫穿發(fā)病的始終,是其主要病理實(shí)質(zhì)[14]。瘀阻胞宮,不通則痛,發(fā)為痛經(jīng);瘀阻胞絡(luò),兩精不能相合,遂成不孕;瘀血日久不去,積聚腹中,固定成型,則為癥瘕[15]?;贓Ms“寒凝血瘀成癥”的中醫(yī)病機(jī),課題組認(rèn)為對(duì)本病的治療應(yīng)消癥散結(jié)的同時(shí)應(yīng)注意調(diào)補(bǔ)正氣,以活血化瘀、消癥散結(jié)為主,輔以疏肝解郁、溫經(jīng)散寒、養(yǎng)血益氣等,如此才能使血瘀得化,寒熱平調(diào),邪去正復(fù)。
琥珀散是本課題組臨床治療EMs的常用方劑,方中三棱、莪術(shù)破血散結(jié);官桂、烏藥溫里散寒,行氣止痛;赤芍、當(dāng)歸、熟地、丹皮、延胡索養(yǎng)血活血,通經(jīng)止痛;劉寄奴味苦性溫,可破瘀除癥、活血通經(jīng)、消癰散結(jié)。諸藥相和,共奏溫里散寒、破瘀消癥之效[11]?,F(xiàn)代藥理研究表明,EMs的病理過(guò)程與免疫炎癥、氧化應(yīng)激、自噬、凋亡和血管生成密切相關(guān)[16]。有研究表明,三棱具有造血功能,抗炎活性和免疫學(xué)特性[17];作為赤芍的主要藥理學(xué)成分的黃芩苷可通過(guò)核因子-κB(nuclear factor kappa B,NF-κB)途徑抑制人子宮內(nèi)膜基質(zhì)細(xì)胞的活力治療EMs,還可顯著增加G0/G1期的細(xì)胞數(shù)量,顯著減少S和G2/M期的細(xì)胞數(shù)量[18-19]。本實(shí)驗(yàn)基于課題組的前期研究基礎(chǔ),主要研究琥珀散是否通過(guò)影響AKT1、TP53、VEGF-A、MAPK3細(xì)胞因子、PI3K/AKT信號(hào)通路而發(fā)揮對(duì)EMs的多靶點(diǎn)調(diào)控作用。
近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn),AKT為PI3K下游的主要信號(hào)分子,亦是PI3K/AKT通路下游的重要的靶激酶,能夠被PI3K誘導(dǎo)磷酸化蛋白激酶B(Phosphorylated-AKT,P-AKT)而被激活,P-AKT誘導(dǎo)核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factory erythroid-2 related,Nrf2)與Kelch樣ECH關(guān)聯(lián)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein,Keap1)解離并促進(jìn)Nrf2核轉(zhuǎn)位,然后與抗氧化響應(yīng)元件(Antioxidant response element,ARE)結(jié)合而誘導(dǎo)抗氧化酶(SOD、CAT等)和血紅素加氧酶-1(Heme oxygenase-1,HO-1)轉(zhuǎn)錄表達(dá),進(jìn)而抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)和線(xiàn)粒體損傷[20],在調(diào)節(jié)細(xì)胞生長(zhǎng),增殖,抗凋亡,細(xì)胞侵襲和轉(zhuǎn)移方面起重要作用[21]。TP53可明顯調(diào)控細(xì)胞周期,與EMs有密切的相關(guān)性[22-23]。MAPK家族和其下游信號(hào)通路在調(diào)控細(xì)胞有絲分裂、遷移、代謝、粘附、侵襲、雌激素表達(dá)、細(xì)胞凋亡抑制、炎癥和血管生成中具有重要地位,尤其在EMs的侵襲和轉(zhuǎn)移中發(fā)揮中介和信號(hào)放大的作用,因此MAPK1和MAPK3亦是本事琥珀散的重要的干預(yù)靶點(diǎn)[24-25]。此外,有研究表明,PI3K/AKT途徑是一種密切參與到細(xì)胞增殖、運(yùn)動(dòng)、凋亡、代謝和免疫應(yīng)答調(diào)節(jié)的信號(hào)通路[26-27],與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)[28]。同時(shí),亦有研究表明,EMs雖是良性婦科疾病,但其特點(diǎn)與惡性腫瘤的轉(zhuǎn)移侵襲能力相似,子宮內(nèi)膜間質(zhì)細(xì)胞的活性隨著AKT的活化而增強(qiáng),隨著AKT的抑制而減弱[29],而PI3K途徑的激活可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng),加速EMs的發(fā)展進(jìn)程[30]。
本實(shí)驗(yàn)采用同種異體移植中腹腔注射法造模,操作簡(jiǎn)單,少有出血、感染死亡,有利于維持病灶組織形態(tài)和各類(lèi)生化指標(biāo),使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更有臨床意義[31]。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn):疾病模型組血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量的表達(dá)較正常組相比,均顯著升高,可能與細(xì)胞周期的調(diào)控有關(guān)[22-23],琥珀散組、西藥組血清TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的含量表達(dá)與正常組相比無(wú)明顯差異;琥珀散組、西藥組血清TP53,AKT1,VEGF-A和MAPK3的含量與疾病模型組相比顯著降低,這可能與誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞增長(zhǎng)[32]、激活細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kinase,ERK)1和ERK2,調(diào)節(jié)TSC2磷酸化[33],進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的粘附、侵襲、轉(zhuǎn)移相關(guān)[24]。此外,疾病模型組異位內(nèi)膜組織PI3K、AKT的蛋白含量表達(dá)較正常組相比均顯著升高,琥珀散組、西藥組異位內(nèi)膜組織PI3K、AKT的蛋白含量與疾病模型組相比,表達(dá)顯著降低。亦有研究表明,抑制PI3K/AKT信號(hào)通路活性可能對(duì)EMs有抑制作用[34],這與本實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果相一致。
綜上所述,琥珀散可下調(diào)TP53、AKT1、VEGF-A和MAPK3的表達(dá),抑制PI3K/AKT信號(hào)通路,作用于細(xì)胞增殖、凋亡等過(guò)程,而發(fā)揮對(duì)EMs的多靶點(diǎn)調(diào)控作用。