小鼠急性肝損傷中谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶A1的表達(dá)分析

馬 欣 ， 劉芳萍 ， 常軼聰 ， 左詠梅 ， 趙常偉 ， 李敏敏 ， 李 睿 ， 李 植 ，藺月霞 ， 趙玉林 ， 韓 晴 ， 王德寧 ， 史晨曦 ， 赫景姍 ， 佟阿寧

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院 ， 黑龍江哈爾濱150030 ； 2.黑龍江省動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所 ， 黑龍江哈爾濱150001；3.哈爾濱市道外區(qū)地方稅務(wù)局 ， 黑龍江哈爾濱150020)

小鼠急性肝損傷中谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶A1的表達(dá)分析

馬 欣1， 劉芳萍1， 常軼聰1， 左詠梅2， 趙常偉1， 李敏敏1， 李 睿1， 李 植1，藺月霞1， 趙玉林1， 韓 晴1， 王德寧1， 史晨曦1， 赫景姍1， 佟阿寧3

(1.東北農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物醫(yī)學(xué)學(xué)院 ， 黑龍江哈爾濱150030 ； 2.黑龍江省動(dòng)物衛(wèi)生監(jiān)督所 ， 黑龍江哈爾濱150001；3.哈爾濱市道外區(qū)地方稅務(wù)局 ， 黑龍江哈爾濱150020)

為研究谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶A1(GSTA1)在3種急性肝損傷動(dòng)物模型中的表達(dá)情況， 選用雄性昆明系小鼠32只， 隨機(jī)分為4組， 包括CCl4組、APAP組、酒精組和對(duì)照組， 按本課題組前期建立的方法復(fù)制三種急性肝損傷模型。采集血清檢測(cè)轉(zhuǎn)氨酶(ALT、AST)， 肝臟檢測(cè)肝組織指標(biāo)(SOD、MDA、GSH、GSH-Px)， 應(yīng)用RT-PCR方法測(cè)定肝組織中GSTA1 mRNA表達(dá)量。結(jié)果顯示， 3種模型組中血清轉(zhuǎn)氨酶及肝組織指標(biāo)與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)； 3種模型組中GSTA1 mRNA的表達(dá)量與對(duì)照組相比極顯著降低(P<0.01)， 其中CCl4組降低了4.9倍、APAP組降低了2.1倍、酒精組降低了3.7倍。研究表明， 在急性肝損傷中， GSTA1 mRNA的表達(dá)水平與肝損傷的程度呈負(fù)相關(guān)。

急性肝損傷 ； 小鼠 ； GSTA1 ； mRNA表達(dá)

導(dǎo)致肝損傷的原因有很多，目前主要研究的有化學(xué)性肝損傷、酒精性肝損傷、病毒性肝損傷和免疫性肝損傷等。谷胱甘肽S轉(zhuǎn)移酶(Glutathione S-Transferase，GST)是生物轉(zhuǎn)化II相反應(yīng)中的關(guān)鍵酶，是細(xì)胞抗氧化損傷的主要代謝解毒酶系統(tǒng)之一。GSTA1是Alpha類(lèi)GSTs家族中的重要成員[1]。本課題組前期研究表明，GSTA1可以作為肝損傷標(biāo)記物[2]，同時(shí)，GSTA1具有抗氧化損傷作用，能夠保護(hù)細(xì)胞不受脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物的傷害，并且在代謝空氣重度污染物多環(huán)芳烴中起重要作用[3]。此外，GSTA1還具有抗腫瘤作用和細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)作用[4]。本試驗(yàn)旨在分析在3種急性肝損傷模型中GSTA1的表達(dá)情況，探討其在急性肝損傷中變化的意義，為研究GSTA1在肝損傷中的重要作用及進(jìn)一步研究保肝藥物提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物 昆明系小鼠，體重20±2 g，雄性，清潔級(jí)，購(gòu)自哈藥集團(tuán)制藥總廠實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。

1.2 3種急性肝損傷模型的復(fù)制 將32只小鼠隨機(jī)分為CCl4組、APAP組、酒精組和對(duì)照組，每組8只。試驗(yàn)前小鼠隔夜禁食16 h，CCl4組小鼠按照35 mg/kg體重劑量灌胃CCl4油溶液染毒24 h，APAP組按照200 mg/kg體重劑量灌胃APAP染毒12 h，酒精組按照14 mL/kg體重劑量灌胃50%乙醇染毒8 h，對(duì)照組不做任何處理。染毒結(jié)束后各組眼球采血，制備血清檢測(cè)谷丙轉(zhuǎn)氨酶(ALT)及谷草轉(zhuǎn)氨酶(AST)；取新鮮肝臟制備肝組織勻漿，檢測(cè)丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽過(guò)氧化物酶(GSH-Px)。

1.3 RT-PCR法檢測(cè)GSTA1 mRNA的表達(dá)水平

1.3.1 總RNA提取 取50-100 mg的新鮮肝臟，使用 TRIZol試劑提取總RNA，利用反轉(zhuǎn)錄試劑盒將所提總RNA反轉(zhuǎn)錄成cDNA待用。

1.3.2 RT-PCR分析 利用熒光定量PCR試劑盒和RT-PCR 7500系統(tǒng)進(jìn)行GSTA1 mRNA表達(dá)測(cè)定，反應(yīng)體系為20 μL，反應(yīng)條件：94 °C，5 min變性，40個(gè)循環(huán)(94 °C，30 s；58 °C，40 s；72 °C，40 s),最后72 °C 5 min。以β-actin mRNA為參照，用于RT-PCR反應(yīng)的引物序列如表1所示。

表1 RT-PCR引物序列

1.4 數(shù)據(jù)分析 用SPSS 17.0軟件進(jìn)行單因素方差分析(Dunnett′s法統(tǒng)計(jì)分析)。

2 結(jié)果

2.1 3種急性肝損傷模型的復(fù)制 給予3種試劑(CCl4、APAP、酒精)后，各組小鼠未出現(xiàn)死亡。剖檢可見(jiàn)，CCl4組肝臟顏色變淺、腫脹、質(zhì)地脆弱、彌漫粟粒狀小點(diǎn)；APAP組肝臟顏色暗淡、有散在出血點(diǎn)、質(zhì)地脆弱易碎；酒精組肝臟顏色黯淡、易碎、被膜緊張。3個(gè)模型組中，ALT、AST和MDA均明顯升高，與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)；SOD、GSH、GSH-Px均明顯降低，與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)，見(jiàn)圖1及表2。

2.2 小鼠肝臟中GSTA1 mRNA的表達(dá) 三個(gè)模型組小鼠肝臟中GSTA1的mRNA表達(dá)量均明顯下降，與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)，見(jiàn)圖2。

CCl4組GSTA1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量由1.32降低至0.27，與對(duì)照組相比降低了4.9倍；APAP組mRNA的相對(duì)表達(dá)量由1.32降低至0.62，降低了2.1倍；酒精組mRNA的相對(duì)表達(dá)量由1.32降低至0.36，降低了3.7倍。

圖1 血清中ALT、AST活性

**：與對(duì)照組相比差異極顯著(P<0.01)，下圖同

表2 小鼠肝組織指標(biāo)變化

3 討論

本課題組前期研究表明，GSTA1比ALT更靈敏更準(zhǔn)確，能夠在CCl4引起的急性肝損傷早期檢測(cè)到，可以作為肝損傷標(biāo)記物[5]。本試驗(yàn)3組急性肝損傷模型中，小鼠血清轉(zhuǎn)氨酶活性和肝組織指標(biāo)均呈極顯著變化，表明模型復(fù)制成功。在CCl4模型中，GSTA1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量極顯著下降，且該模型中各指標(biāo)是3組模型中變化最大的，其原因可能是CCl4與組織高度結(jié)合，導(dǎo)致肝細(xì)胞中GSTA1表達(dá)受到限制，不能及時(shí)參與機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)、清除體內(nèi)自由基，從而導(dǎo)致肝功能?chē)?yán)重?fù)p傷。在APAP模型和酒精模型中，各指標(biāo)與CCl4模型具有類(lèi)似的變化趨勢(shì)，其原因可能由于APAP攝入過(guò)量，與二磷酸尿苷葡萄糖醛酸(UDPGA)和3'-磷酸腺苷-5'-磷酸硫酸酯(PAPS)結(jié)合的代謝通路飽和，多余的APAP被細(xì)胞色素P450酶系氧化生成大量具有毒性的中間產(chǎn)物N-乙酰苯亞胺基醌(NAPQI)，導(dǎo)致GSH耗竭，NAPQI與細(xì)胞內(nèi)大分子不可逆共價(jià)結(jié)合，改變其結(jié)構(gòu)和功能，從而造成大量肝細(xì)胞損傷及壞死[6]；大量酒精不僅加劇了自由基的產(chǎn)生，而且使體內(nèi)抗氧化劑耗盡，造成體內(nèi)的氧化應(yīng)激反應(yīng)，損傷細(xì)胞膜及細(xì)胞線粒體，長(zhǎng)期慢性氧化應(yīng)激會(huì)導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡和肝組織損傷。

在3組急性肝損傷模型中，小鼠肝臟中GSTA1 mRNA的相對(duì)表達(dá)量均明顯下降，說(shuō)明在復(fù)制模型時(shí)所使用的誘導(dǎo)物會(huì)抑制GSTA1的表達(dá)，阻止其參與機(jī)體氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而導(dǎo)致肝功能?chē)?yán)重受損、達(dá)到破壞肝臟的目的，由此可見(jiàn)，GSTA1在肝臟保護(hù)方面極為重要。在本試驗(yàn)中，綜合血清轉(zhuǎn)氨酶、肝組織各指標(biāo)及肝臟GSTA1 mRNA表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)趨勢(shì)，CCl4導(dǎo)致?lián)p傷最為嚴(yán)重，其次是酒精，最后是APAP，可能是因?yàn)?種藥物與肝組織結(jié)合方式不同造成的，CCl4是親肝化工原料，可直接破壞肝細(xì)胞膜，極易導(dǎo)致肝細(xì)胞的變性。

本研究成功復(fù)制了3種小鼠急性肝損傷模型。GSTA1 mRNA的表達(dá)水平與肝損傷的程度呈負(fù)相關(guān)，即損傷越嚴(yán)重其表達(dá)水平越低。本試驗(yàn)在基因水平上再一次證明GSTA1對(duì)于急性肝損傷模型的評(píng)價(jià)具有重要的意義，同時(shí)為進(jìn)一步研究GSTA1基因調(diào)控的分子機(jī)制奠定了基礎(chǔ)，亦為高通量保肝藥物篩選提供了基礎(chǔ)理論依據(jù)。

[1] Oakley A. Glutathione transferases: a structural perspective[J]. Drug metabolism reviews, 2011, 43 (2) : 138-151.

[2] Liu F P, Lin YX, Li Z,etal.Glutathione S-transferase A1 (GSTA1) release, an early indicator of acute hepatic injury in mice[J]. Food Chem Toxicol，2014, 71:225-30.

[3] Coles B F, Kadlubar F F. Human Alpha Class Glutathione S-Transferases: GeneticPolymorp-hism, xpression, and Susceptibility to Disease[J]. Methods in enzymology, 2005, 401 : 9-42.

[4] Coles B F, Chen G, Kadlubar F F,etal. Interindividual variation and organ-specific patterns of glutathione S-transferase alpha,mu,and pi expression in gastrointestinal tract mucosa of normal individuals[J]. Arch Biochem Biophys, 2002, 403 (2) : 270-276.

[5] 劉芳萍, 韓晴, 劉穎姝, 等. GSTA1作為CCl4致小鼠急性肝損傷早期診斷指標(biāo)的研究[J].中國(guó)獸醫(yī)雜志，2013, 49 (12) : 24-26.

[6] Knight T R, Kurtz A, Bajt M L,etal. Vascular and hepatocellular peroxynitrite formation during acetaminophen-induced liver injury: Role of mitochondrial oxidant stress[J]. Toxicological sciences, 2001, 8, 62 (2) : 212-220.

Expression ofglutathione S-transferase A1 in acute hepatic injury on mice

MA Xin1， LIU Fang-ping1， CHANG Yi-cong1， ZUO Yong-mei2， ZHAO Chang-wei1， LI Min-min1， LI Rui1， LI Zhi1， LIN Yue-xia1， ZHAO Yu-lin1， HAN qing1， WANG De-ning1， SHI Chen-xi1， HE Jing-shan1， TONG A-ning3

(1.College of Veterinary Medicine , Northeast Agricultural University , Harbin 150030 , China ； 2.Animal Health Supervision Institute of Heilongjiang Province ， Harbin 150001 ， China ； 3.Daowai Local Taxation Bureau of Harbin , Harbin 150020 , China)

To analyze the expression of glutathione S-transferase A1 (GSTA1) in three acute hepatic injury models, 32 male Kunming mice were randomly divided into 4 groups, CCl4, APAP, alcohol and control. Three hepatic injury models were replicated according to the methods established by our research group. Serum levels of transaminases (ALT and AST) and liver homogenate indicators (SOD, MDA, GSH and GSH-Px ) were tested and GSTA1 mRNA expression was determined by RT-PCR. The results showed that transaminases serum levels and liver homogenate indicators were significantly changed (P<0.01),and GSTA1 mRNA expression was significantly decreased (P<0.01),which were by 4.9 times (CCl4model), 2.1 times (APAP model) and 3.7 times (ethanol model). These results indicated that mRNA expression levels of GSTA1 in liver are negatively correlated with the degree of hepatic injury.

acute hepatic injury; mice; GSTA1; mRNA expression

LIU Fang-ping

2016-01-22

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31472241)；黑龍江省應(yīng)用技術(shù)研究與開(kāi)發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(PC13S03)

馬欣(1990-)，女，碩士生，研究方向?yàn)楂F醫(yī)藥理學(xué)與毒理學(xué)，E-mail: 578521569@qq.com

劉芳萍，E-mail：fangpingliu@126.com

S859.7

A

0529-6005(2016)12-0102-03