黃連素通過(guò)ROS/ERK1/2通路抗幽門螺旋桿菌相關(guān)性胃炎的實(shí)驗(yàn)研究※

● 田 華 閆平慧 張鋒利

幽門螺旋桿菌(Helicobacter pylori，HP)是一種能感染人類胃部的革蘭陰性微需氧菌，是最常見(jiàn)的傳染性病原菌之一[1]，全球有超過(guò)50%的人群感染，我國(guó)的平均感染率高達(dá)56%[2]。幽門螺旋桿菌相關(guān)性胃炎是指與HP感染相關(guān)的胃黏膜急慢性炎癥或萎縮性病變[3]。目前研究證明，HP感染后可激發(fā)機(jī)體發(fā)生氧化應(yīng)激(ROS)反應(yīng)，生成的超氧化物(Superoxide，O2-)、一氧化氮(Nitric Oxide，NO)等是造成胃黏膜持續(xù)性損傷，導(dǎo)致胃炎甚至癌癥發(fā)生的重要因素[4-5]。ERK1/2是一類絲/蘇氨酸蛋白激酶，是促分裂素原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)家族中成員之一。它磷酸化后激活，激活的ERK1/2介導(dǎo)多種生物學(xué)反應(yīng)[6-7]。大量研究證明，ROS是導(dǎo)致ERK1/2磷酸化的重要激活劑[8]，而ERK1/2激活后又加劇了ROS對(duì)胃黏膜的損傷，抑制了胃黏膜的修復(fù)，引起急慢性胃炎，甚至出現(xiàn)細(xì)胞的過(guò)度增殖分化[9]。

黃連素(berberine，[C20H18NO4]+，又稱小檗堿，BBR)是從毛莨科植物黃連、黃柏根莖中提取出的一種異喹啉類生物堿。它外觀呈黃色的針狀結(jié)晶或粉末，無(wú)臭、味極苦，由于它具有抑制炎癥反應(yīng)、調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝、抗氧化應(yīng)激損傷等多種藥理作用而被廣泛應(yīng)用于臨床[10-11]。

該實(shí)驗(yàn)建立大鼠HP相關(guān)性胃炎模型，觀察黃連素對(duì)HP相關(guān)性胃炎胃黏膜的保護(hù)作用，并從抗氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)ERK1/2表達(dá)方面探討黃連素抗HP相關(guān)性胃炎胃黏膜的損傷、保護(hù)胃黏膜的作用機(jī)制，為黃連素防治HP相關(guān)性胃炎的臨床應(yīng)用提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與儀器

1.1動(dòng)物成年雄性SD大鼠(220～240g)48只，購(gòu)自西安交通大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心[許可證號(hào)：SCXK(陜)2012-003]。實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)溫度(20±2)℃，所有動(dòng)物適應(yīng)性喂養(yǎng)1周。

1.2藥品與試劑黃連素(B3251 Sigma)、快速尿素酶試驗(yàn)試劑盒(安信生物技術(shù)有限公司，批號(hào)：141196)、NOX2(sc-5827)、NOX4(sc-21860)、SOD(sc-17767)、ERK1/2(sc-16982)和iNOS(sc-5302)抗體均購(gòu)自美國(guó)的Santa Cruz Biotechnology。

1.3儀器光學(xué)顯微鏡(尼康DXM1200F)，倒置顯微鏡(尼康TS100)，低溫恒冷切片機(jī)(KD2800)，臺(tái)式高速離心機(jī)(GENIUS 16K)，脫水機(jī)(TP1020)，烘片機(jī)(ZMN200)，石蠟切片染色機(jī)(5010型)，微波爐，高壓鍋，恒溫水浴箱，WB機(jī)(Bio-Rad，USA)。

2 方法

2.1造模48只大鼠隨機(jī)分成正常組、正常+黃連素組、模型組、模型+黃連素組，每組各12只。參考文獻(xiàn)[12]對(duì)模型組及模型+黃連素組大鼠進(jìn)行造模。造模大鼠禁食12小時(shí)后以NaHCO3+消炎痛溶液0.5ml/只灌胃，接著禁食6小時(shí)后以HP菌液(含量109ml-1)1.5ml/只灌胃，再禁食禁水4h后常規(guī)飼養(yǎng)，隔天一次，連續(xù)10天，之后繼續(xù)常規(guī)喂養(yǎng)；正常組及正常+黃連素組大鼠常規(guī)喂養(yǎng)。4周后，每組隨機(jī)處死2只大鼠，取出鼠胃并沿胃大彎剪開，取一半胃黏膜組織做快速尿素酶實(shí)驗(yàn)、黏膜涂片革蘭染色，以判斷胃竇黏膜HP定植情況；取另一半胃黏膜組織，用4%多聚甲醛固定24 h后進(jìn)行病理組織學(xué)檢查。造模組大鼠胃黏膜均出現(xiàn)不同程度炎性改變，正常組的大鼠胃黏膜切片未見(jiàn)胃炎的病理改變。

2.2給藥正常+黃連素組與模型+黃連素組將黃連素用0.5%羧甲基纖維素鈉溶液制成濃度為100mg/ml的混懸液，正常組和模型組用0.5%的羧甲基纖維素鈉溶液，四組均于每天上午9～10時(shí)按2ml/(kg·d)體積灌胃，連續(xù)給藥4周。

2.3 Wester Blot檢測(cè)取胃組織勻漿后測(cè)定蛋白含量，制備SDS-PAGE膠，蛋白變性、上樣、電泳、轉(zhuǎn)膜、封閉加一抗過(guò)夜，TBST洗膜，二抗封閉，TBST洗膜，發(fā)光。分別測(cè)定總ERK1/2、磷酸化ERK1/2、NOX2、NOX4、SOD蛋白的含量。以β-actin作為內(nèi)參，使用Image J分析軟件，計(jì)算每一樣本蛋白的相對(duì)表達(dá)量。

3 結(jié)果

3.1各組大鼠胃黏膜NOX2含量情況模型組大鼠NOX2的含量明顯高于正常組及正常+黃連素組大鼠(P<0.05)；模型+黃連素組的NOX2含量明顯低于模型組(P<0.05)，而與正常組及正常+黃連素組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見(jiàn)圖1、表1。

圖1 大鼠胃黏膜NOX2含量

3.2各組大鼠胃黏膜NOX4含量情況模型組大鼠NOX4的含量明顯高于正常組及正常+黃連素組大鼠(P<0.05)；模型+黃連素組NOX4含量明顯低于模型組(P<0.05)，而與正常組及正常+黃連素組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見(jiàn)圖2、表1。

圖2 大鼠胃黏膜NOX4含量

3.3各組大鼠胃黏膜iNOS含量情況模型組大鼠iNOS的含量明顯高于正常組及正常+黃連素組大鼠(P<0.05)；模型+黃連素組的iNOS含量明顯低于模型組(P<0.05)，而與正常組及正常+黃連素組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見(jiàn)圖3、表1。

圖3 大鼠胃黏膜iNOS含量

3.4各組大鼠胃黏膜SOD含量情況模型組大鼠SOD的含量明顯低于正常組及正常+黃連素組大鼠(P<0.05)；模型+黃連素組的SOD含量明顯高于模型組(P<0.05)，而與正常組及正常+黃連素組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見(jiàn)圖4、表1。

圖4 大鼠胃黏膜SOD含量

3.5各組大鼠胃黏膜的磷酸化ERK1/2含量及總ERK1/2含量情況模型組大鼠磷酸化ERK1/2的含量明顯高于正常組及正常+黃連素組大鼠(P<0.05)；模型+黃連素組的磷酸化ERK1/2含量明顯低于模型組(P<0.05)，而與正常組及正常+黃連素組之間無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。各組間總ERK1/2的含量沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P>0.05)。見(jiàn)圖5、表1。

圖5 大鼠胃黏膜t-ERK、ph-ERK含量

表1 各組大鼠胃黏膜NOX2、NOX4、iNOS、SOD、t-ERK、ph-ERK蛋白的表達(dá)

注：與正常組比較，△P<0.05；與模型組比較，*P<0.05。

3 討論

幽門螺桿菌是最常見(jiàn)的傳染性病原菌之一，在我國(guó)的感染率呈逐年上升的趨勢(shì)[2]。HP在胃黏膜上皮細(xì)胞表面和胃粘液底層定植，導(dǎo)致胃黏膜細(xì)胞發(fā)生變性、壞死并伴有炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)，引起急性胃黏膜炎癥，并發(fā)展為慢性胃炎；甚至出現(xiàn)胃黏膜的萎縮、化生，最終導(dǎo)致腺癌形成[13]。研究表明，在HP引起的胃黏膜損傷中，氧化應(yīng)激起了十分重要的作用，感染HP的胃黏膜ROS明顯增加[14]。首先，氧自由基通過(guò)與細(xì)胞膜內(nèi)不飽和脂肪酸的結(jié)合，形成了大量的脂質(zhì)過(guò)氧化物，損害細(xì)胞內(nèi)線粒體和溶酶體，引發(fā)胃黏膜血流障礙，導(dǎo)致胃黏膜損傷。其次，氧自由基也可與相關(guān)氨基酸中的巰基結(jié)合使酶失活，從而破壞上皮間質(zhì)透明質(zhì)酸酶和膠原纖維網(wǎng)而進(jìn)一步損害胃黏膜[9]。超氧化物歧化酶和NAD(P)H氧化酶是常用的反映氧化應(yīng)激反應(yīng)的指標(biāo)。超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase，SOD)是生物體內(nèi)氧自由基清除的首要防線，它可降低氧化應(yīng)激對(duì)細(xì)胞膜脂的損害并且修復(fù)受損細(xì)胞。因此，常用于考察清除氧自由基能力和胃黏膜保護(hù)作用[14]。NAD(P)H氧化酶則是一個(gè)多亞基的氧化還原酶，它的激活是組織內(nèi)活性氧簇產(chǎn)生的重要原因之一，其結(jié)構(gòu)中比較重要的有膜成分細(xì)胞色素gp91phox(NOX-2)和存在于細(xì)胞質(zhì)中水溶性蛋白p47phox(NOX-4)。當(dāng)HP進(jìn)入機(jī)體后被中性粒細(xì)胞迅速吞噬，形成吞噬體，通過(guò)NAD(P)H氧化酶系統(tǒng)，增加過(guò)氧化物(Superoxide，O2-)、一氧化氮(Nitric Oxide，NO)等產(chǎn)物致使胃黏膜進(jìn)一步受損[15]。

在氧化應(yīng)激的作用下過(guò)多產(chǎn)生的NO，它的生成依賴于一氧化氮合酶，其中誘導(dǎo)型NO合酶(iNOS)被證明在被誘導(dǎo)激活后可產(chǎn)生大量NO，并與過(guò)氧陰離子反應(yīng)形成過(guò)氧化亞硝酸鹽，引起和加重消化道黏膜的損傷[16]。MAPK信號(hào)通路是調(diào)控HP相關(guān)性胃炎發(fā)生的重要通路，ERK作為MAPK下游主要通路，是將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部的重要物質(zhì)，可在氧化應(yīng)激、炎癥等多種因素下被激活，活化后移位至細(xì)胞核，促進(jìn)多種核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，從而調(diào)控基因表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞增殖分化。已有研究證明，ERK通路活性增高不僅可促進(jìn)胃黏膜細(xì)胞的增殖，而且該通路的激活對(duì)于胃黏膜的修復(fù)也具有重要意義[8-9]。HP定植胃黏膜后，胃黏膜ROS明顯增加。首先，氧自由基通過(guò)與細(xì)胞膜內(nèi)不飽和脂肪酸的結(jié)合，形成了大量的脂質(zhì)過(guò)氧化物，引發(fā)胃黏膜血流障礙，導(dǎo)致胃黏膜損傷。其次它也激活了ERK通路，將細(xì)胞外信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)到細(xì)胞內(nèi)部，促進(jìn)多種核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子磷酸化，從而調(diào)控基因表達(dá)，這又加劇了ROS對(duì)胃黏膜的損傷，抑制了胃黏膜的修復(fù)，引起急慢性胃炎，甚至出現(xiàn)細(xì)胞的過(guò)度增殖分化。

目前，臨床上HP相關(guān)性胃炎的一線治療方案存在毒副作用明顯、療效不穩(wěn)定、易復(fù)發(fā)、病人依從性差、費(fèi)用高等問(wèn)題，其中，抗生素的廣泛使用，不但引起胃腸道菌群失調(diào)及功能紊亂等不良反應(yīng)，而且致使HP的耐藥問(wèn)題日趨嚴(yán)重[17]。黃連素由于其具有抗炎、抗氧化、降糖、調(diào)脂、降壓、神經(jīng)保護(hù)等多種藥理作用而備受關(guān)注。本試驗(yàn)結(jié)果表明，黃連素能夠明顯減少HP相關(guān)胃炎大鼠的NOX2、NOX4、iNOS和ph-ERK1/2的表達(dá)，提高SOD的表達(dá)，從而抑制HP引起的氧化應(yīng)激對(duì)胃黏膜的損傷，這為其作為該疾病的防治藥物提供了新的理論和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

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