張 超,李昌平,聶 嬌
(1.宜賓市第一人民醫(yī)院消化內(nèi)科,四川宜賓 644000;西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院,2.消化內(nèi)科,3.老年病科,四川瀘州 646000)
非酒精性脂肪肝(nonalcoholic fatty liver disease,NAFLD)是一種與胰島素抵抗和遺傳易感性密切相關(guān)的代謝應(yīng)激性肝損傷,以彌漫性肝細(xì)胞大泡性脂肪變?yōu)橹饕±硖卣?,其疾病譜包括單純脂肪肝、脂肪性肝炎和脂肪性肝硬化[1]。在一般人群中,目前多數(shù)研究得到的NAFLD的發(fā)病率為6%~12%,但全部研究得出的發(fā)病率為3%~24%[2]。NAFLD的發(fā)病機(jī)制尚不十分明確,目前廣泛接受的是“二次打擊”學(xué)說(shuō)[3]。肥胖、血脂紊亂、糖尿病和代謝綜合征是NAFLD的肯定危險(xiǎn)因素。伴隨肥胖和代謝綜合征發(fā)病率不斷升高,NAFLD已經(jīng)成為我國(guó)和西方國(guó)家常見(jiàn)的肝病之一,是許多代謝性疾病的促進(jìn)因素[4]。目前認(rèn)為,治療NAFLD的首要目標(biāo)是改善肝脂質(zhì)沉積、肝脂肪變性及胰島素抵抗,次要目標(biāo)是防止“二次打擊”和肝功能代償,減少或防止肝癌、肝硬化及并發(fā)癥的發(fā)生[5]。脂質(zhì)代謝紊亂和脂質(zhì)在肝細(xì)胞中蓄積是NAFLD發(fā)病的“初次打擊”,是NAFLD發(fā)生發(fā)展的基礎(chǔ)。肝是脂質(zhì)代謝的重要器官,其中包括脂肪酸的合成、甘油三脂(trigluceride,TG)和膽固醇的合成及分解代謝。當(dāng)攝入高脂飲食或因脂蛋白酶的活性降低引起外周脂肪組織分解釋放出的游離脂肪酸(free fatty acid,F(xiàn)FA)增多,通過(guò)門(mén)脈進(jìn)入肝的FFA過(guò)多,不能完全被肝氧化利用,導(dǎo)致肝內(nèi)脂肪蓄積,TG合成增多,形成脂肪肝。同時(shí),大量脂質(zhì)在肝蓄積,誘導(dǎo)了肝脂肪酸氧化反應(yīng)的增加。增加的氧化反應(yīng)產(chǎn)生了大量的氧自由基,當(dāng)機(jī)體內(nèi)抗氧化物耗盡時(shí),便會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng),損傷肝細(xì)胞,產(chǎn)生脂肪性肝硬化。同時(shí),氧化應(yīng)激損傷肝細(xì)胞后肝脂質(zhì)代謝能力降低,加重肝脂質(zhì)蓄積和胰島素抵抗[6]。肝細(xì)胞炎癥激活肝星狀細(xì)胞分泌纖維素,促進(jìn)肝纖維化發(fā)生,最終形成肝硬化。因此,脂質(zhì)代謝紊亂在NAFLD發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起至關(guān)重要的作用。目前治療NAFLD尚無(wú)特效藥物,且臨床使用的大部分藥物在治療的同時(shí)還存在一定副作用,療效也無(wú)法肯定。NAFLD患病率在我國(guó)逐年升高,亟需找到一種安全、有效、價(jià)廉的治療藥物。槲皮素(quercetin)是從植物中提取出的一種黃酮類(lèi)化合物,廣泛存在于許多植物的花、葉和果實(shí)中,具有多種生物學(xué)活性及很高的藥用價(jià)值。研究證實(shí),槲皮素具有抗氧化[7]和抗炎[8]等作用。槲皮素對(duì) NAFLD 的治療有明確的療效,主要通過(guò)抑制促炎因子相關(guān)基因的表達(dá)、抗氧化應(yīng)激、減少脂質(zhì)合成、增加脂肪酸氧化和改善胰島素抵抗等,但其治療NAFLD的機(jī)制復(fù)雜,目前尚未闡明。脂質(zhì)在肝中的蓄積是NAFLD的重要特點(diǎn),也是其發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)證實(shí),槲皮素能顯著減少肝脂質(zhì)蓄積,減輕肝脂肪變性。硬脂酰輔酶A去飽和酶1(stearyl coenzyme A saturated enzyme 1,SCD1)是脂肪酸合成的關(guān)鍵酶,催化單不飽和脂肪酸的合成。肝X受體α(liver X receptor α,LXR-α)是細(xì)胞內(nèi)重要的核受體。研究證實(shí),LXR-α參與了膽固醇和TG的合成、吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和排泄等過(guò)程,在膽固醇和TG代謝中起關(guān)鍵作用。SCD1和LXR-α是調(diào)控肝脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵因素。因此,SCD1和LXR-α可能是槲皮素治療NAFLD的靶點(diǎn)。
雄性SD大鼠,56只,4周齡,清潔級(jí),體質(zhì)量200~250 g,由西南醫(yī)科大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中心提供,分籠飼養(yǎng),溫度22~25℃,濕度50%~60%,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)西南醫(yī)科大學(xué)倫理委員會(huì)倫理審查。戊巴比妥鈉30 mg·kg-1,ip麻醉處死。
2%膽固醇和0.5%膽酸鈉(上海藍(lán)季生物科技有限公司);飼料(成都達(dá)碩動(dòng)物科技有限公司);槲皮素(美國(guó)Sigma公司,批號(hào)為A007-5);小鼠抗兔SCD1及LXR-α單克隆抗體(美國(guó)Abcam公司,批號(hào)分別為20140512和20140365);山羊抗兔IgG多抗(美國(guó)CST公司,批號(hào)7074);RNA提取試劑盒(美國(guó)Invitrogen Life Technologies);First Strand cDNA Syntheswas Kit(日本TOYOBO公司);SYBR?Premix Ex Taq?試劑盒(日本TaKaRa公司);PCR引物(Invitrogen Biotechnology Co,LTD中國(guó)公司合成);羧甲纖維素鈉(青島四維化工有限公司,批號(hào)為130603771)。
Hitachi7060全自動(dòng)生化分析儀(日本);恒溫水浴箱(科析實(shí)驗(yàn)儀器廠);全自動(dòng)凝膠成像系統(tǒng)(美國(guó)Bio-Rad公司);光學(xué)顯微鏡(日本Olympus公司);臺(tái)式離心機(jī)(上海安亭科學(xué)儀器廠);PCR儀(杭州博日科技有限公司);超凈工作臺(tái)(蘇州華新凈化空調(diào)有限公司);電泳儀(北京市六一儀器廠)。
SD大鼠適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后隨機(jī)分為正常對(duì)照組(16只)和高脂模型組(40只),分別飼以普通飼料和高脂飼料,8周后,每組各取8只進(jìn)行體質(zhì)量測(cè)定、病理和血生化檢查,以確認(rèn)造模成功。剩余32只高脂模型組大鼠隨機(jī)分為4組:模型組及槲皮素75,150和300 mg·kg-1治療組,繼續(xù)飼以高脂飼料;正常對(duì)照組剩余的8只大鼠繼續(xù)飼以普通飼料。各組大鼠每天按相應(yīng)劑量ig給藥或等體積生理鹽水。于第12周末測(cè)體質(zhì)量后處死所有大鼠,留取血液,測(cè)血清谷草轉(zhuǎn)氨酶(glutamic oxaloacetic transaminase,GOT)、谷丙轉(zhuǎn)移酶(glutamate pyruvic transaminase,GPT)、總膽固醇(total cholesterol,TC)及TG水平;留取大鼠肝組織,進(jìn)行HE染色、免疫組化檢測(cè)、PCR檢測(cè)和Western蛋白印跡檢測(cè)。
取一葉肝組織于4%多聚甲醛中固定48 h,然后進(jìn)行乙醇逐級(jí)脫水,二甲苯透明,浸蠟,石蠟包埋,3 μm連續(xù)切片,再進(jìn)行HE染色,在醫(yī)學(xué)光學(xué)顯微鏡下進(jìn)行肝組織病理觀察。NAFLD大鼠脂肪變性程度依據(jù)肝細(xì)胞脂肪變性占據(jù)所獲取肝組織標(biāo)本量的范圍判定,分為5度(F0~F4):F0,<5%肝細(xì)胞脂肪變性;F1,5%~30%肝細(xì)胞脂肪變;F2,30%~50%肝細(xì)胞脂肪變性;F3,50%~75%肝細(xì)胞脂肪變性;F4,75%以上肝細(xì)胞脂肪變性[3];NAFLD炎癥程度可分為4級(jí)(G0~G3):G0,無(wú)炎癥;G1,腺泡3帶呈現(xiàn)少數(shù)氣球樣肝細(xì)胞,腺泡內(nèi)散在個(gè)別點(diǎn)灶狀壞死;G2,腺泡3帶明顯氣球樣肝細(xì)胞,腺泡內(nèi)點(diǎn)灶狀壞死增多,門(mén)管區(qū)輕至中度炎癥;G3,腺泡3帶廣泛的氣球樣肝細(xì)胞,腺泡內(nèi)點(diǎn)灶狀壞死明顯,門(mén)管區(qū)輕至中度炎癥和(或)門(mén)管區(qū)周?chē)装Y。
按照SP免疫組化染色試劑盒及DAB顯色試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行,在普通光學(xué)顯微鏡下觀察,每張切片隨機(jī)選取5個(gè)高倍光鏡視野并拍照,細(xì)胞核或細(xì)胞漿被染成棕黃色為陽(yáng)性。對(duì)拍攝照片中的陽(yáng)性部位使用Image pro-plus 6.0圖像分析軟件選擇圖片上免疫組化反應(yīng)物的黃色區(qū)域,然后測(cè)量這些區(qū)域的積分吸光度值(integrated absorbance,IA)表示目標(biāo)蛋白的表達(dá)水平。
按照試劑盒說(shuō)明書(shū),采用Trizol法提取總RNA,按RT-PCR試劑盒操作合成cDNA,并置于-20℃保存?zhèn)溆?。使用熒光定量PCR擴(kuò)增,并實(shí)時(shí)檢測(cè)DNA量,反應(yīng)條件:預(yù)變性95℃,1 min;循環(huán)(40次)95℃,15 s → 58℃,20 s → 72℃,20 s;末段延伸72℃,5 min;溶解曲線(xiàn) 72℃ → 95℃,每20 s升溫1℃。GAPDH上游引物 5′-CGCTAACATCAAAT?GGGGTG-3′,下游引物 5′-TTGCTGACAATCTT?GAGGGAG-3′,擴(kuò)增片段長(zhǎng)度201 bp;SCD1上游引物 5′-GAAGACATCCGTCCTGAAATGAG-3′,下游引物5-CCGAGCCTTGTAAGTCCTGTG-3′,擴(kuò)增片段長(zhǎng)度264 bp;LXR-α上游引物5-AAC?GAGCTATGCAGTGTATGTGG-3′,下 游 引 物 5′-TGCTCCTCTTCT-TGACGCTTC-3′,擴(kuò)增片段長(zhǎng)度275 bp,結(jié)果采用2ΔΔCT法分析。
提取細(xì)胞總蛋白,BCA法測(cè)定蛋白質(zhì)濃度,煮沸5 min變性后,進(jìn)行SDS-PAGE凝膠電泳,半干轉(zhuǎn)印,5%脫脂牛奶封閉2 h,一抗(1∶1000)4℃過(guò)夜,TBST洗膜;二抗(1∶2000)溫室孵育,洗膜3次;化學(xué)發(fā)光檢測(cè)。Image Tool 3.0軟件分析IA值,β肌動(dòng)蛋白為內(nèi)參蛋白,待測(cè)蛋白相對(duì)表達(dá)水平用IA目標(biāo)蛋白/IAβ肌動(dòng)蛋白比值表示。
所有數(shù)據(jù)采用SPSS17.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,計(jì)量資料正態(tài)分布用x±s表示,組間比較采用t檢驗(yàn),多組間比較采用方差分析。等級(jí)資料組間比較采用秩和檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
與正常對(duì)照組大鼠體質(zhì)量(336±48)g比較,高脂飼養(yǎng)8周后,模型組大鼠體質(zhì)量〔(400±41)g〕增加(P<0.05);血清GOT,GPT,TC及TG水平均提高〔52±56vs(70±7)U·L-1,117±34vs(129±18)U·L-1,1.20±0.29 vs(1.60±0.17)mmol·L-1,0.60±0.57 vs(0.75±0.13)mmol·L-1,P<0.05〕。HE染色顯示,肝細(xì)胞分布紊亂,肝竇變形,肝細(xì)胞水腫,含有大量脂肪空泡,成氣球樣改變,胞質(zhì)疏松淺染。肝索和小葉結(jié)構(gòu)明顯紊亂,有不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和肝細(xì)胞局灶性壞死(圖1),提示NAFLD模型制備成功。
Fig.1Pathological observation of nonalcoholic fatty liver disease(NAFLD)model rats by HE staining.Fiftysix male rats were divided into normal control group(n=16)and model group(n=40)randomly.The rats of normal control group were fed with a common diet and the rats of model group were fed with a high fat diet for eight weeks,then,8 rats from each group were sacrificed to confirm the NAFLD model was success?fully developed.The arrow shows fatty degeneration and inflam?matary cell infiltration.
12周末,與正常對(duì)照組相比,NAFLD模型組大鼠體質(zhì)量明顯增高(P<0.05);與模型組比,槲皮素各治療組大鼠體質(zhì)量明顯減輕(P<0.05)(圖2),提示高脂導(dǎo)致的體質(zhì)量增加得到控制。
Fig.2 Effect of quercetin on body mass of rats with NAFLD.At the end of 8 weeks,rats were ig administrated with quercetin 75,150 and 300 mg·kg-1daily for four weeks,respectively.x±s,n=7-8(a rat in quercetin 150 mg·kg-1group died of bucking when gavaging).*P<0.05,compared with normal control group;#P<0.05,compared with model group.
12周末,與正常對(duì)照組比較,NAFLD模型組大鼠血清GOT,GPT,TC及TG水平均升高(P<0.01)。與模型組比,槲皮素300 mg·kg-1治療組大鼠血清GOT,GPT和TC水平均降低(P<0.05),槲皮素各治療組大鼠血清TG均降低(P<0.05,P<0.01),提示槲皮素能逆轉(zhuǎn)NAFLD大鼠血脂的升高(表1)。
HE染色普通光學(xué)顯微鏡下觀察(圖3)發(fā)現(xiàn),正常對(duì)照組大鼠肝小葉結(jié)構(gòu)清晰完整,肝細(xì)胞索狀呈放射狀排列在中央靜脈周?chē)?,胞漿呈均勻一致的紅染狀態(tài);NAFLD模型組大鼠肝細(xì)胞分布紊亂,肝竇變形,肝細(xì)胞水腫,含有大量脂肪空泡,成氣球樣改變,胞質(zhì)疏松淺染,肝索和小葉結(jié)構(gòu)明顯紊亂,有不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和肝細(xì)胞局灶性壞死。槲皮素各治療組大鼠肝小葉結(jié)構(gòu)尚存,肝細(xì)胞有不同程度的脂肪變性,但較模型組減輕,有少許炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),未見(jiàn)肝細(xì)胞局灶性壞死。與正常對(duì)照組相比,模型組脂肪變性評(píng)分和炎癥評(píng)分顯著升高(P<0.01),槲皮素150和300 mg·kg-1治療后,各評(píng)分均降低(P<0.05,P<0.01)(表3)。
免疫組化結(jié)果顯示(圖4),與正常對(duì)照組比較,模型組SCD1蛋白IA值降低(P<0.01),LXR-α蛋白IA值升高(P<0.01),提示高脂飲食使NAFLD模型大鼠SCD1蛋白表達(dá)降低,LXR-α蛋白表達(dá)增高。與模型組比較,槲皮素150和 300 mg·kg-1組SCD1蛋白IA值升高(P<0.05,P<0.01),LXR-α蛋白IA值降低(P<0.05,P<0.01),提示槲皮素可上調(diào)NAFLD大鼠低表達(dá)的SCD1蛋白,下調(diào)高表達(dá)的LXR-α 蛋白。
與正常對(duì)照組比較,NAFLD模型組SCD1 mRNA表達(dá)水平顯著降低(P<0.01),LXR-α mRNA表達(dá)水平顯著升高(P<0.01)。與NAFLD模型組比較,槲皮素150和300 mg·kg-1組SCD1 mRNA表達(dá)水平升高(P<0.01),槲皮素75,150和300 mg·kg-1組 LXR-α mRNA 表達(dá)水平降低(P<0.05,P<0.01)。提示槲皮素能上調(diào)NAFLD大鼠低表達(dá)的SCD1 mRNA,下調(diào)高表達(dá)的LXR-α mRNA(圖5)。
Tab.1 Effect of quercetin on levels of glutamate pyruvic transaminase(GOT),glutamic oxaloacetic transami?nase(GPT),total cholesterol(TC)and trigluceride(TG)in serum of rats with NAFLD
Fig.3 Effect of quercetin on hepatic pathology of rats with NAFLD by HE staining.See Fig.2 for the rat treatment.Arrows show fatty degeneration and inflammatary cell infiltration.
Tab.3 Effect of quercetin on liver steatosis and inflammation in rats with NAFLD
Fig.4 Effect of quercetin on protein expression of stearyl coenzyme A saturated enzyme 1(SCD1)and liver X receptor α (LXR-α )in rats with NAFLD by immunohistochemical method.See Fig.2 for the rat treat?ment.B was the semi-quantitative results of A.IA:integrated absorbance.x±s,n=7-8(a rat in quercetin 150 mg·kg-1group died of bucking when gavaging). **P<0.01,compared with normal control group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
Fig.5 Effect of quercetin on mRNA level of SCD1 and LXR-α in rats with NAFLD.See Fig.2 for the rat treatment.x±s,n=7-8(a rat in quercetin 150 mg·kg-1group died of bucking when gavaging). **P<0.01,compared with normalcontrol group;#P<0.05,##P<0.01,compared with model group.
Western蛋白印跡結(jié)果(圖6)顯示,與正常對(duì)照組比較,NAFLD模型組LXR-α蛋白表達(dá)水平顯著增加(P<0.01)。與NAFLD模型組比較,槲皮素75,150和300 mg·kg-1組LXR-α蛋白表達(dá)水平降低(P<0.01),提示槲皮素能下調(diào)高脂飲食大鼠高表達(dá)的LXR-α蛋白。
Fig.6 Effect of quercetin on protein expression of LXR-α in rats with NAFLD by Western blotting.See Fig.2 for the rat treatment.B was the semi-quantitative result of A.x±s,n=7-8(a rat in quercetin 150 mg·kg-1group died of buck?ing when gavaging). **P<0.01,compared with normal control group;##P<0.01,compared with model group.
本研究采用高脂飲食方法誘導(dǎo)大鼠NAFLD,模型組大鼠體質(zhì)量增加,血清GOT,GPT,TC及TG水平明顯升高;模型組大鼠肝組織HE染色光鏡觀察顯示肝細(xì)胞分布紊亂,肝細(xì)胞水腫,含有大量脂肪空泡,成氣球樣改變,肝索和小葉結(jié)構(gòu)明顯紊亂,有不同程度的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)和肝細(xì)胞局灶性壞死。上述結(jié)果表明,高脂飲食方法成功誘導(dǎo)大鼠NAFLD,此結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道結(jié)果[2]一致。
本研究結(jié)果顯示,槲皮素處理可降低模型大鼠升高的GOT,GPT,TC和TG水平,上調(diào)低表達(dá)的SCD1蛋白,下調(diào)高表達(dá)的LXR-α蛋白,表明槲皮素對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)的NAFLD大鼠有確切的治療效果,此結(jié)果與文獻(xiàn)[9]報(bào)道的結(jié)果一致。
本研究顯示,12周末,NAFLD模型組大鼠肝SCD1 mRNA和蛋白表達(dá)顯著減少。SCD1是催化單不飽和脂肪酸合成的關(guān)鍵酶,是脂肪酸從頭合成中的關(guān)鍵調(diào)控點(diǎn)[10]。NAFLD肝中蓄積的脂肪酸主要來(lái)源于從食物中攝入和脂肪酸的從頭合成。肝脂肪酸從頭合成的量受到體內(nèi)外多種因素的控制,包括食物中脂肪酸的含量、體內(nèi)激素調(diào)控、基因調(diào)控等。當(dāng)從食物攝入過(guò)量的脂肪酸時(shí),F(xiàn)FA經(jīng)門(mén)靜脈系統(tǒng)進(jìn)入肝,在肝中重新合成TG,沉積在肝組織中導(dǎo)致肝脂肪變性。瘦素由脂肪細(xì)胞分泌,其功能主要為抑制食欲,刺激機(jī)體能量消耗[11]。Cohen等[12]研究顯示,scd1基因是瘦素信號(hào)的靶基因。當(dāng)大鼠攝入大量高脂飲食時(shí),一方面吸收進(jìn)入體內(nèi)在肝中重新合成TG;另一方面高脂飲食激活瘦素基因,使其表達(dá)增加,通過(guò)神經(jīng)肽通路抑制scd1基因的表達(dá),同時(shí)抑制大鼠食欲。因此,SCD1 mRNA表達(dá)水平降低可能與高脂飲食引起的體內(nèi)高瘦素血癥有關(guān),本研究結(jié)果與文獻(xiàn)報(bào)道一致[13]。以上表明,SCD1參與了NAFLD的發(fā)病。
本研究結(jié)果顯示,模型組大鼠肝LXR-α mRNA和蛋白表達(dá)水平顯著增高,與文獻(xiàn)[14]報(bào)道結(jié)果一致。Kalaany等[15]在LXR-α缺失的小鼠上發(fā)現(xiàn),當(dāng)小鼠攝入高脂飲食時(shí)發(fā)生進(jìn)一步的脂質(zhì)蓄積,證實(shí)了LXR-α控制高脂飲食中脂肪的儲(chǔ)存與氧化代謝平衡。LXR-α對(duì)脂質(zhì)代謝的調(diào)控作用主要通過(guò)固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白1C(sterol regulatory elementbinding protein 1C,SREBP-1C)介導(dǎo)[16],SREBP-1C啟動(dòng)子中包含了LXR-α結(jié)合位點(diǎn),因而LXR-α控制著SREBP-1C的轉(zhuǎn)錄水平。SREBP-1C是重要的核受體,參與FFA及糖代謝基因表達(dá),如脂肪酸合成酶、乙酰輔酶A羧化酶和硬脂?;o酶A脫氫酶等。由此可知,LXR-α控制著肝脂質(zhì)代謝,當(dāng)機(jī)體攝入高脂飲食時(shí),刺激LXR-α基因表達(dá)增加。
綜上所述,SCD1和LXR-α參與了大鼠NAFLD發(fā)病,其機(jī)制與增加SCD1表達(dá)和降低LXR-α表達(dá)有關(guān),為槲皮素作為潛在治療NAFLD藥物提供一定的理論依據(jù)。但槲皮素作用機(jī)制是否還通過(guò)其他途徑及臨床療效仍需進(jìn)一步探討。
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中國(guó)藥理學(xué)與毒理學(xué)雜志2017年8期