夏 佳,楊 雨,張世洋,萬 彥,吳姣姣,許金鳳,唐 飛,敖 慧
成都中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,成都 611137
配伍是中藥臨床給藥的主要特點(diǎn)之一。通過合理配伍和適當(dāng)煎煮,中藥飲片的物質(zhì)基礎(chǔ)將發(fā)生一定程度的變化,從而達(dá)到增效減毒的目的[1]。其具體機(jī)制可通過經(jīng)典藥對有效部位或有效部位群配伍前后物質(zhì)基礎(chǔ)和生物活性的變化加以科學(xué)闡釋。
傳統(tǒng)中醫(yī)認(rèn)為,慢性萎縮性胃炎(chronic atrophic gastritis,CAG)的基本病機(jī)為脾胃氣虛[2]。臨床常治以健脾益氣藥物。單一藥物療效往往并不理想,多以相須藥對配伍而協(xié)同增效。人參白術(shù)是臨床治療脾胃虛證的主要藥對[3],白術(shù)健脾益氣、燥濕利水,配伍補(bǔ)脾益氣、養(yǎng)陰生津的人參,潤燥相濟(jì),相須為用。研究發(fā)現(xiàn),以人參白術(shù)為主要藥物組成的方劑能顯著治療慢性萎縮性胃炎,如四君子湯[4]和桂枝人參湯[5],兩方中兩藥均以1∶1等量配伍。白術(shù)揮發(fā)油是白術(shù)的主要活性成分,有促進(jìn)胃腸運(yùn)動、抗炎、抗腫瘤等作用[6,7]。但是否可作為治療慢性萎縮性胃炎的物質(zhì)基礎(chǔ)目前仍未可知。
水通道蛋白(aquaporins,AQPs)與機(jī)體的水液代謝調(diào)節(jié)相關(guān)。據(jù)報(bào)道,AQP 3、AQP 4的表達(dá)減弱會導(dǎo)致體內(nèi)水分丟失,加重CAG胃黏膜腺體萎縮程度[8]。由此可見,AQP 3、AQP 4的表達(dá)異??赡苁瞧⑹н\(yùn)化水液的分子生物學(xué)基礎(chǔ),也可能是CAG的產(chǎn)生機(jī)制之一[9]。故白術(shù)揮發(fā)油配伍人參前后是否通過上調(diào)AQP 3、AQP 4表達(dá)來達(dá)到治療慢性萎縮性胃炎及增效的目的亦有待研究證實(shí)。
基于此,本實(shí)驗(yàn)采用氣質(zhì)聯(lián)用技術(shù)、電鏡技術(shù)和免疫組化技術(shù)比較研究白術(shù)與人參配伍前后揮發(fā)油成分的物質(zhì)基礎(chǔ)和生物活性(顯微結(jié)構(gòu)、超微結(jié)構(gòu)和AQP 3、AQP 4表達(dá))的影響,揭示中藥合理配伍的科學(xué)內(nèi)涵。
白術(shù)干燥根莖和人參干燥根:購于成都國際商貿(mào)城中藥材市場,已由成都中醫(yī)藥大學(xué)陳璐副教授鑒定并確認(rèn)。1-甲基-3-硝基-1-亞硝基-胍(MNNG)(批號:NH8JH-DR,東京化成工業(yè)株式會社);兔抗鼠Aquaporin3(AQP3)、Aquaporin4(AQP4)多克隆抗體(批號:AB5300211、HPA015784)(美國Abcam公司);DAB顯色試劑盒(批號:AR1022,武漢博士德生物工程有限公司);山羊抗鼠IgG二抗(批號:170725,賽默飛世爾科技公司);正己烷(批號:2015111701)、羧甲基纖維素鈉(批號:2014033101)和無水硫酸鈉(批號:2015051801)均購自成都市科龍化工試劑廠。
SPF級SD大鼠(180 g~220 g),雌雄各半,四川省中醫(yī)藥科學(xué)院研究所提供,生產(chǎn)許可證號:SCXK(川)2013-15。
BX53顯微鏡和CCD DP73顯微鏡成像系統(tǒng)(日本奧利巴斯公司);E-1045離子濺射裝置(日本株式會社日立高新技術(shù)事務(wù)所);Inspect掃描電子顯微鏡(美國FEI);7890A-5975C氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用儀及GC-MSD工作站(美國安捷倫科技公司)。
在水蒸氣蒸餾提取器中分別放入900 g白術(shù)粉末及白術(shù)人參(比例1∶1,各900 g)混合粉末,摻入8倍水量搖勻,置于電熱套中煎煮8 h,整個(gè)過程保持微沸狀態(tài),至不再出油后,分離揮發(fā)油,回收上層油狀物,多余水分加入適量的無水硫酸鈉去除,最后分別采集白術(shù)揮發(fā)油和配伍后揮發(fā)油,密封后存于4 ℃冰箱,記錄揮發(fā)油的提取量。
2.2.1 供試品溶液的制備
分別向1 mL正己烷中加入20 μL上述揮發(fā)油,通過微孔膜過濾后,將其置于氣體樣品瓶中,作為氣相色譜-質(zhì)譜法(GC-MS)的樣品。
2.2.2 色譜質(zhì)譜條件
HP-5-MS型號毛細(xì)管質(zhì)譜柱(30 m×250 μm×0.25 μm);以高純氦氣作為載氣,體積流量每分鐘1 mL;離子源溫度230 ℃;采用程序升溫法,將初始溫度設(shè)定為到100 ℃,以3 ℃每分鐘將溫度升高至120 ℃,并保持20 min,再以3 ℃每分鐘將溫度升高至220 ℃;以分流比1∶20進(jìn)樣;注入量1 μL;全掃描模式掃描;電離方式EI,電子能量70 eV。
將SD大鼠分為4組,分別為空白組、模型組、白術(shù)揮發(fā)油組(RAM)及白術(shù)人參配伍揮發(fā)油組(RAM-GRR),每組8只。其中模型組與各藥物組皆用1-甲基-3-硝基-1-亞硝基-胍(MNNG)建立CAG模型[10],使用含濃度為166.67 mg/L MNNG的蒸餾水代替大鼠日常飲用水,自由飲食70天。造模結(jié)束前隨機(jī)抽取模型組大鼠,進(jìn)行胃黏膜病變形態(tài)學(xué)檢查,確認(rèn)造模成功。白術(shù)揮發(fā)油和配伍后揮發(fā)油用含0.1%羧甲基纖維素鈉的蒸餾水配制成生藥量為0.15 g/mL的溶液備用(根據(jù)四君子湯中白術(shù)與人參(1∶1)各9 g的劑量,換算為動物給藥劑量配置)。白術(shù)揮發(fā)油組給予配伍前揮發(fā)油20.1 mg/kg灌胃,配伍后揮發(fā)油組給予配伍后揮發(fā)油22.5 mg/kg灌胃,給藥體積為10 mL/kg,每日1次,持續(xù)60日,給藥最后一日,用10%水合氯醛麻醉大鼠,快速剖取胃組織,部分放入10%甲醛溶液固定,用于HE染色和免疫組化,部分放入4-戊二醛固定,用于電鏡觀察。
取出用10%甲醛溶液固定的胃組織,石蠟包埋切片。HE染色后,使用顯微鏡觀察切片并評分。評分等級以我國制定的標(biāo)準(zhǔn)與悉尼系統(tǒng)直觀模擬評分法并用而定[11,12]。按炎癥細(xì)胞侵襲和散布程度劃分:炎癥細(xì)胞彌漫侵襲,多面積腫大隆起,計(jì)為4分;呈灶性分布的炎癥細(xì)胞大量侵襲,計(jì)為3分;固有膜以下2/3部位被炎細(xì)胞多灶性侵襲,計(jì)為2分;固有膜淺層少量炎細(xì)胞(以漿細(xì)胞和淋巴細(xì)胞為主)侵襲,計(jì)為1分;未見或偶見炎細(xì)胞,計(jì)為0分。以黏膜固有層及腺體萎縮程度作為評分標(biāo)準(zhǔn):胃竇部和大小彎原有腺體大面積或完全萎縮,黏膜變薄明顯(重度),計(jì)為4分;胃竇部2/3腺體萎縮和數(shù)量減少,大小彎腺體也部分萎縮(中度),計(jì)為3分;胃竇部表層腺體小面積萎縮和數(shù)量減少,計(jì)為2分;少量胃竇部淺表腺體細(xì)胞體積縮小,計(jì)為1分;腺體緊密排列,未見萎縮,計(jì)為0分。病理學(xué)炎性評分結(jié)果為兩者得分之和。
磷酸鹽緩沖液(PBS)洗滌胃組織,5 min/次,共2次,用蔗糖溶液沖洗5 min,再用一系列梯度乙醇(30%、50%、70%、90%、100%)脫水,10 min/梯度。將組織樣品輕貼于導(dǎo)電粘合劑上,臨界點(diǎn)干燥,真空噴鍍,電鏡下進(jìn)行觀察。
將10%甲醛溶液處理的胃組織石蠟包埋切片(5 μm)進(jìn)行脫蠟;放于枸櫞酸鹽緩沖液進(jìn)行抗原修復(fù),后用PBS洗滌,加入3%的H2O2去除內(nèi)源性過氧化氫酶活性,再用山羊血清進(jìn)行15 min的封閉;甩干封閉液,孵育一抗,4 ℃過夜,復(fù)用PBS洗滌,干燥后滴加二抗,處于室溫孵育1 h,DBA顯色,雙蒸水沖洗,終止顯色反應(yīng),用蘇木精復(fù)染,鹽酸酒精分化,脫水,干燥,封片,顯微鏡觀察目標(biāo)蛋白表達(dá)并采集圖像。使用半定量法評分,每張切片通過高倍鏡觀察并隨機(jī)選取10個(gè)視野,每個(gè)視野記錄100個(gè)細(xì)胞,最后再結(jié)合陽性細(xì)胞占比和顯色程度進(jìn)行判定[13]:①以陽性細(xì)胞在同類細(xì)胞中的百分占比評分:占比75%以上,4分;處于50%至75%之間,3分;處于10%至50%之間,2分;占比10%以內(nèi),1分;無占比,0分。②根據(jù)細(xì)胞染色強(qiáng)度評分:色深棕—3分;色棕黃—2分;色淺黃—1分;不顯色—0分。兩者乘積為目標(biāo)蛋白表達(dá)強(qiáng)度。
白術(shù)揮發(fā)油與配伍后揮發(fā)油的提取量分別為12.06 mL和13.50 mL,配伍后揮發(fā)油提取量升高。
白術(shù)揮發(fā)油和配伍后揮發(fā)油總離子流圖可見圖1。經(jīng)NIST14質(zhì)譜數(shù)據(jù)系統(tǒng)搜索和人工分析,各組分的相對比例采用峰面積歸一化方法確定,詳見表1。
圖1 白術(shù)配伍人參前后揮發(fā)油總離子流圖Fig.1 The volatile oil of RAM before and after compatible with GRR total ion current diagram注:1:白術(shù)揮發(fā)油;2:配伍后揮發(fā)油。Note:1:RAM volatile oil;2:RAM-GRR volatile oil.
由表1可見,蒼術(shù)酮是白術(shù)配伍人參前后揮發(fā)油中相對含量最高成分,在白術(shù)揮發(fā)油中占比51.67%,而在配伍后揮發(fā)油中占比45.94%,經(jīng)配伍后蒼術(shù)酮相對含量降低。除蒼術(shù)酮外,烯類化合物是共煎煮前后揮發(fā)油中相對含量和種類均較大的一類成分。其中,人參炔醇(1.01%)、α-古蕓烯(0.76%)、β-人參烯(0.61%)、異長葉烯(0.59%)、雙環(huán)吉馬烯(0.59%)和(E)-β-金合歡烯(0.39%)等是配伍后人參揮發(fā)油的少量加入成分。與白術(shù)揮發(fā)油相對比,配伍后揮發(fā)油中茴香腦和γ-欖香烯相對含量升高,蒼術(shù)酮、桉葉烷-3,7(11)-二烯、二十一烷、二十二烷的相對含量降低,其中蒼術(shù)酮成分相對含量差異量最大。
表1 白術(shù)配伍人參前后主要揮發(fā)油成分的變化
續(xù)表1(Continued Tab.1)
如圖2所示,空白對照組大鼠胃黏膜層無變薄現(xiàn)象,其上腺管排列整齊緊密,胃腺體中主壁細(xì)胞界限分明,沒有或偶見炎細(xì)胞,且無壞死或水腫現(xiàn)象(見圖2A)。模型組大鼠在未給藥處理狀態(tài)下,表現(xiàn)出嚴(yán)重的胃黏膜萎縮和炎癥(見圖2B)。具體表現(xiàn)為黏膜層變薄,黏膜固有層原有腺體數(shù)量減少或部分完全萎縮,代之以化生腺體;黏膜下層壁細(xì)胞及主細(xì)胞數(shù)量大量降低,間質(zhì)成分相對增多,出現(xiàn)壞死及水腫,以淋巴細(xì)胞和漿細(xì)胞為主的炎細(xì)胞在胃黏膜大面積侵襲。與模型組相比,各藥物組均使病理結(jié)果得到緩解,具體表現(xiàn)為胃黏膜固有層中腺體變形數(shù)量減少以及炎細(xì)胞浸潤降低(見圖2C、2D),且以配伍揮發(fā)油組表現(xiàn)最佳。
圖2 各組大鼠胃組織病理學(xué)變化(HE,40×)Fig.2 Pathological changes of rat stomach in each group (HE,40×)注:A:空白組;B:模型組;C:白術(shù)揮發(fā)油組;D:配伍揮發(fā)油組。黑色箭頭:黏膜層變??;黃色箭頭:黏膜固有層腺體萎縮;紅圈:炎癥因子及壞死分泌物。Note:A:Blank group;B:Model group;C:RAM volatile oil group;D:RAM-GRR volatile oil group.Black arrow:Mucosa becomes thinner;Yellow arrow:Atrophy of lamina propria glands;Red ring:Inflammatory factors and necrotic secretions.
慢性萎縮性胃炎病理評分結(jié)果如表2所示,模型組病理評分顯著高于空白組(P<0.05);各藥物組病理評分均顯著低于模型組(P<0.05),且配伍揮發(fā)油組較白術(shù)揮發(fā)油組可能具有下降趨勢。表明配伍前后揮發(fā)油可顯著改善大鼠慢性萎縮性胃炎的病理狀況,且配伍后揮發(fā)油的療效較配伍前有一定提高趨勢。
表2 各組大鼠慢性萎縮性胃炎病理學(xué)炎性評分
電鏡掃描結(jié)果如圖3所示,正常組大鼠胃黏膜呈現(xiàn)出大量網(wǎng)狀胃小區(qū),由交叉縱橫的小溝分隔而出,胃小凹大小均勻,其壁上附有類圓形且排列規(guī)則的上皮細(xì)胞(見圖3A)。模型組大鼠胃黏膜折疊隆起,腺細(xì)胞表面不平滑,腺腔間黏膜增厚,且伴有局部黏膜剝脫現(xiàn)象,胃小凹開口變形顯著,大小不等,小凹壁上皮細(xì)胞萎縮,細(xì)胞表面大多破潰且糜爛(見圖3B)。與模型組相比,各藥物組大鼠胃黏膜細(xì)胞萎縮程度減輕,胃小凹形狀和大小趨向規(guī)整,少量細(xì)胞破潰(見圖3C、3D)。配伍揮發(fā)油組較白術(shù)揮發(fā)油組相比,萎縮程度較輕,上皮偶見脫落(見圖3D)。
圖3 大鼠胃黏膜掃描電鏡觀察結(jié)果(2 000×)Fig.3 Scanning electron microscope observation results of rat gastric mucosa (2 000×)注:A:空白組;B:模型組;C:白術(shù)揮發(fā)油組;D:配伍揮發(fā)油組。綠色箭頭:胃小凹大小不等;紅圈:上皮細(xì)胞破潰糜爛。Note:A:Blank group;B:Model group;C:RAM volatile oil group;D:RAM-GRR volatile oil group.Green arrow:Gastric pits vary in size;Red ring:Epithelial cells broken erosion.
結(jié)果如圖4所示,空白組大鼠胃黏膜中AQP 3、AQP 4的表達(dá)顯著高于模型組(P<0.05)。相較于模型組,白術(shù)揮發(fā)油組中僅AQP 4的表達(dá)顯著升高(P<0.05);配伍揮發(fā)油組中AQP 3、AQP 4的表達(dá)均明顯升高且具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。與白術(shù)揮發(fā)油組相比,配伍揮發(fā)油組AQP 3、AQP 4的表達(dá)可能具有升高趨勢。結(jié)果表明白術(shù)配伍人參前后揮發(fā)油均可提高慢性萎縮性胃炎大鼠胃黏膜AQP 4的表達(dá),且配伍后揮發(fā)油還顯著提高AQP 3表達(dá),可見配伍后揮發(fā)油對AQPs的總體增強(qiáng)效果優(yōu)于白術(shù)揮發(fā)油。
圖4 各組大鼠胃黏膜AQP 3、AQP 4蛋白免疫組化(100×)及表達(dá)評分Fig.4 Immunohistochemistry (100×) and expression of AQP 3 and AQP 4 protein in gastric mucosa of rats in each group注:AQP 3:A、B、C、D;AQP 4:E、F、G、H;A、E:空白組;B、F:模型組;C、G:白術(shù)揮發(fā)油組;D、H:配伍揮發(fā)油組。與模型組相比,*P < 0.05;**P < 0.01;與白術(shù)揮發(fā)油組相比,#P < 0.05。Note:AQP 3:A,B,C,D;AQP 4:E,F,G,H;A,E:Blank group;B,F:Model group;C,G:RAM volatile oil group;D,H:RAM-GRR volatile oil group.Compared with model group,*P < 0.05;**P < 0.01;Compared with RAM volatile oil group,#P < 0.05.
CAG是多因素引起的慢性消化系統(tǒng)疾病,其發(fā)展為胃癌的風(fēng)險(xiǎn)極大[14]。在全球癌癥統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)中,胃癌的發(fā)病率和相關(guān)死亡率均位居前五[15]。因此,對CAG的診治是預(yù)防胃癌發(fā)生發(fā)展的重要手段之一。中醫(yī)認(rèn)為,脾胃氣虛是CAG的常見病機(jī)[2],臨床常以健脾益氣的藥物相濟(jì)治療[16]。經(jīng)典藥對白術(shù)人參潤燥相濟(jì),健脾益氣,常相須配伍治療CAG,臨床療效顯著[4,5]。白術(shù)揮發(fā)油是參術(shù)藥對的主要藥效成分,故本研究比較白術(shù)配伍人參前后揮發(fā)油成分的物質(zhì)基礎(chǔ)和生物活性變化,探究兩藥配伍治療CAG的增效機(jī)制。
就揮發(fā)油提取量而言,配伍后揮發(fā)油提取量僅多于配伍前揮發(fā)油1.44 mL,這既可能是配伍導(dǎo)致白術(shù)揮發(fā)油含量增加的表現(xiàn),也可能是人參揮發(fā)油少量加入或是新成分產(chǎn)生的結(jié)果。為探究其物質(zhì)基礎(chǔ)變化原因,對配伍前后揮發(fā)油進(jìn)行了GC-MS測定。與既往研究[17]類似的是,人參所含揮發(fā)油量極少,難以單獨(dú)提取和測定。故本實(shí)驗(yàn)以白術(shù)揮發(fā)油和配伍后揮發(fā)油作為研究對象進(jìn)行了測定和對比。測定結(jié)果顯示,白術(shù)揮發(fā)油成分主要包含蒼術(shù)酮、桉葉烷-3,7(11)-二烯、二十一烷、二十二烷等,其中蒼術(shù)酮含量占比最多,高達(dá)51.67%。與人參配伍后,蒼術(shù)酮的相對含量降低至45.94%,并有人參揮發(fā)油成分(人參炔醇1.01%、β-人參烯0.61%、α-古蕓烯0.76%、異長葉烯0.59%和(E)-β-金合歡烯0.39%等)的少量加入[18,19],表明白術(shù)經(jīng)配伍后,其活性成分的組成會因含量的增減或新成分的增加而不盡相同。配伍過程中,新成分的加入以及因煎煮溫度、水分、含氧量等外在因素的影響而發(fā)生的物理或化學(xué)反應(yīng),可能是一定程度改變藥效物質(zhì)基礎(chǔ)的重要原因[20]。目前普遍認(rèn)為中藥配伍后多組分通過多靶點(diǎn)、多通路,對病機(jī)進(jìn)行干預(yù)和改善,可達(dá)到協(xié)同增效的目的。前期研究發(fā)現(xiàn),參術(shù)配伍可通過增加皂苷含量及新成分的生成提升CAG療效[21],說明參術(shù)皂苷成分的變化有助于藥效的增強(qiáng),證實(shí)了配伍有助于中藥多組分協(xié)同增效的觀點(diǎn)。另外,揮發(fā)油成分也是參術(shù)藥對的重要藥效成分。有研究表明,白術(shù)與人參以1∶1和1∶2比例配伍后揮發(fā)油較白術(shù)揮發(fā)油具有更強(qiáng)的抗菌活性[22]。由此推測,白術(shù)配伍人參后揮發(fā)油可能由于化學(xué)組成改變使其治療CAG的活性發(fā)生改變。但尚需動物實(shí)驗(yàn)給予證實(shí)。
動物實(shí)驗(yàn)病理研究結(jié)果顯示,相較模型組,各藥物組胃黏膜腺體變形數(shù)量減少,萎縮程度明顯減輕,胃小凹形狀大小趨于規(guī)整,炎細(xì)胞浸潤面積顯著減小,胃組織病理評分亦顯著降低(P<0.05),且配伍后揮發(fā)油組病理評分較白術(shù)揮發(fā)油組有下降的趨勢。以上結(jié)果說明白術(shù)與人參配伍前后揮發(fā)油均呈現(xiàn)出較好的胃黏膜改善效果,且參術(shù)藥對配伍后的療效較配伍前有一定提高趨勢。究其原因,前有研究[8]表示,胃黏膜腺體萎縮是CAG的主要病理特點(diǎn),由于炎癥細(xì)胞(單核細(xì)胞和中性粒細(xì)胞為主)對胃黏膜的浸潤和跨膜遷移加強(qiáng)細(xì)胞的通透性,導(dǎo)致水分流失引起。AQPs與機(jī)體內(nèi)水液平衡的調(diào)節(jié)密切相關(guān),其中AQP 3、AQP 4在正常胃腸道組織中高表達(dá),而在慢性萎縮性胃炎患者胃黏膜中低表達(dá),這可能是胃黏膜水分丟失導(dǎo)致[9]。本實(shí)驗(yàn)免疫組化結(jié)果顯示,與模型組相比較,白術(shù)揮發(fā)油組具有增強(qiáng)胃黏膜AQP 3表達(dá)的趨勢,且顯著提升AQP 4的表達(dá)(P<0.05);配伍揮發(fā)油組胃黏膜AQP 3、AQP 4的表達(dá)均顯著提高(P<0.05)。由此可見,配伍后揮發(fā)油能增強(qiáng)AQP 3、AQP 4的表達(dá),阻止水分從組織間隙到細(xì)胞內(nèi)的減少,改善機(jī)體水液代謝的失調(diào),并緩解CAG胃黏膜細(xì)胞萎縮等病理表現(xiàn),說明AQP 3和AQP 4的表達(dá)失調(diào)既可以作為CAG發(fā)病機(jī)制之一,也可能成為CAG防治的靶點(diǎn)之一。結(jié)合物質(zhì)基礎(chǔ)研究結(jié)果,白術(shù)-人參配伍可能通過影響揮發(fā)油物質(zhì)基礎(chǔ)和水液代謝,從而增強(qiáng)健脾潤燥功效,達(dá)到增強(qiáng)治療慢性萎縮性胃炎療效的目的。這一結(jié)果為闡明中藥合理配伍的科學(xué)內(nèi)涵提供了科學(xué)依據(jù)。
綜上所述,白術(shù)揮發(fā)油可緩解慢性萎縮性胃炎大鼠的胃組織病理情況,與人參配伍后作用增強(qiáng),其機(jī)制可能與蒼術(shù)酮含量占比的降低、人參揮發(fā)油的少量加入及水通道蛋白AQP 3、AQP 4的表達(dá)增強(qiáng)有關(guān)。該研究結(jié)果從物質(zhì)基礎(chǔ)和藥效機(jī)制層面闡明了參術(shù)藥對配伍增效的科學(xué)內(nèi)涵,為臨床合理應(yīng)用提供了依據(jù),亦為類似相關(guān)中藥配伍研究提供了參考。