高 天,杜冬華,2,哈斯蘇榮,3
(1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)獸醫(yī)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部動(dòng)物疾病診療技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018;2.河北北方學(xué)院動(dòng)物科技學(xué)院預(yù)防獸醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,河北 張家口 075131;3.內(nèi)蒙古駱駝研究院,內(nèi)蒙古 阿拉善右旗 750300)
肝損傷類型很多,按病因可分為化學(xué)性肝損傷、藥物性肝損傷、免疫性肝損傷、酒精性肝損傷、病毒性肝損傷和肝臟部分切除術(shù)等。肝臟是特殊的免疫器官,含肝巨噬細(xì)胞、肝血竇內(nèi)皮細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞、肝星狀細(xì)胞(hepatic stellate cell,HSC)以及膽管細(xì)胞等。發(fā)生肝損傷時(shí),肝細(xì)胞表面表達(dá)死亡受體,免疫細(xì)胞表達(dá)死亡配體,這些死亡配體和死亡受體在不同的肝損傷中相互作用導(dǎo)致肝細(xì)胞死亡。在此期間,肝細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生高水平的活性氧 (reactive oxygen species,ROS),增強(qiáng)了氧化應(yīng)激(oxidative stress,OS),直接引起細(xì)胞毒性[1]。OS 常常伴隨炎癥反應(yīng)的加劇,炎癥反應(yīng)是許多疾病的共同表現(xiàn),肝巨噬細(xì)胞和浸潤性巨噬細(xì)胞被激活,然后通過分泌趨化因子,如轉(zhuǎn)化生長因子-β1 (transforming growth factor-β1,TGF-β1)等,激活HSC,加劇初始肝損傷?;罨腍SC 不僅可以轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞,加快慢性肝纖維化的進(jìn)展,而且HSC 中的NADPH 氧化酶(NADPH oxidase,NOX)和線粒體呼吸通過產(chǎn)生ROS 參與肝臟炎癥和纖維化[2]。
駱駝是生活在荒漠、半荒漠戈壁草原的動(dòng)物,其分為3 個(gè)種屬:單峰駝、雙峰駝和野駱駝(野生雙峰駝)。中國是雙峰駝的主要分布區(qū)域之一,集中分布于內(nèi)蒙古、新疆、寧夏、甘肅等省區(qū)的荒漠和半荒漠草原。駱駝足底厚實(shí),適合在沙漠中行走,背有肉峰,用于積蓄脂肪,胃里的水脬可以貯水,所以耐饑渴,較長時(shí)間無需飲食,所以被稱為“沙漠之舟”。因此,駱駝從古代就作為役畜,以供馱運(yùn)和騎乘[3-4]。
目前,可用于治療肝損傷的藥物選擇仍舊有限,而且會(huì)產(chǎn)生某些副作用。據(jù)報(bào)道,家畜奶在預(yù)防和治療各種疾病方面具有較好的效果,其中駝乳(camel milk,CM)是最佳的候選天然奶之一。CM是牧民傳統(tǒng)的飲品和食品,除了可以做成奶茶外,還可以做成奶酪、酸奶等,在牧區(qū)的飲食和經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)中擁有重要地位,被稱作“沙漠中的白金”,其具有獨(dú)特的成分,脂肪含量高,產(chǎn)熱量大,富含蛋白質(zhì)、維生素和微量元素,如鎂、鋅、錳和硒等。此外,CM 促進(jìn)B 族維生素、VC 和VE 的吸收和代謝,這些維生素對(duì)細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷具有保護(hù)作用。CM 的總蛋白含量較高,高于牛乳,其主要成分是酪蛋白和駱駝乳清蛋白 (camel whey protein,CWP),現(xiàn)階段的研究證明CWP 是一種強(qiáng)大的天然抗氧化劑,其抗氧化作用遠(yuǎn)超牛乳清蛋白[5]。
CM 富含多種抗氧化成分,具有抗氧化作用,對(duì)不同的肝損傷具有不同程度的保護(hù)作用。第一,CWP 可通過增加谷胱甘肽(glutathione,GSH)和抗氧化酶的表達(dá)降低氧化應(yīng)激和組織損傷[6],CWP中缺乏易引起幼齡動(dòng)物和嬰幼兒過敏反應(yīng)的β-乳球蛋白(β-lactoglobulin,β-LG);第二,CM 富含抗氧化生物活性肽,具有顯著的抗氧化作用,已證明CM 具有清除自由基的能力[7];第三,CM 中富含的多種礦物質(zhì),如鐵、鈉、鎂,以及含量較高的維生素C 同樣可以作為抗氧化劑清除自由基,具有抗OS 的功效[8]。因此,該研究圍繞CM 對(duì)上述各種肝損傷的抗炎和抗OS 作用展開綜述,以期為其他學(xué)者進(jìn)行后續(xù)研究提供線索,為CM 的推廣提供相關(guān)參考。
四 氯 化 碳(tetrachloride,CCl4)是 一 種 劇 毒 揮發(fā)性液體,在工業(yè)和家庭中均用作滅火劑、溶劑、清潔劑和脫脂劑。人接觸的主要途徑是吸入和皮膚接觸,例如,打掃衛(wèi)生時(shí)把清潔劑和漂白劑混合使用,會(huì)釋放大量含氯氣體,造成吸入中毒;泡洗抹布擦拭家具會(huì)接觸中毒;長時(shí)間在金屬冶煉車間工作或者紡織車間工作和打掃衛(wèi)生也可能引起吸入中毒[9-10]。
CCl4誘導(dǎo)的肝損傷是比較經(jīng)典的肝病模型,CCl4經(jīng)細(xì)胞色素藥物代謝酶(CYP2E1、CYP2B1 或CYP2B2)代謝形成三氯甲基自由基,三氯甲基自由基結(jié)合細(xì)胞膜上磷脂分子,引起脂質(zhì)過氧化。丙二醛(malondialdehyde,MDA)是脂質(zhì)過氧化形成的最終產(chǎn)物,可損傷細(xì)胞膜、加重肝臟損傷程度,導(dǎo)致肝細(xì)胞變性甚至壞死。一氧化氮(nitric oxide,NO)可促進(jìn)自由基產(chǎn)生,加重氧化應(yīng)激,因此MDA和NO 含量水平可間接表明肝組織脂質(zhì)過氧化的程度[11]。CCl4不僅引起脂質(zhì)過氧化,還可以激活Toll 樣 受 體4/核 因 子-kB (Toll-like receptor 4,TLR4/nuclear factor-κB,NF-κB)炎癥信號(hào)通路,引起NF-κB 蛋白過度表達(dá),激活淋巴細(xì)胞,釋放促炎因子,如腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factorα,TNF-α)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)、白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)等,形成正反饋回路,增強(qiáng)炎癥信號(hào),進(jìn)一步加重肝細(xì)胞凋亡、炎癥細(xì)胞浸潤,使得肝組織炎癥反應(yīng)惡性循環(huán)[12]。
研究證明,CCl4所致肝損傷患者服用駝乳一段時(shí)間后肝功能會(huì)得到一定程度的改善,這與發(fā)酵駝乳具有抗炎作用和免疫調(diào)節(jié)作用,以及消除自由基,抑制脂質(zhì)過氧化有關(guān)[13]。不僅發(fā)酵駝乳有此作用,鮮駝乳中富含的氨基酸和氨基酸與鈣形成的螯合物能夠增強(qiáng)機(jī)體的抗氧化能力,尤其是半胱氨酸和甲硫氨酸能夠有效提高肝臟的GSH含量;CWP 具有清除超氧化物、羥基自由基和抑制脂類氧化的作用,通過加強(qiáng)細(xì)胞抗氧化能力,對(duì)肝細(xì)胞起到一定的保護(hù)作用,其通過改善CCl4造成的細(xì)胞變性和壞死,修復(fù)壞死的肝組織[14]。
擬除蟲菊酯類殺蟲劑(pyrethroid insecticides)是世界上廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、獸醫(yī)和家庭日常生活中的殺蟲劑,屬于吡咯類藥物。由于其在生產(chǎn)生活中使用頻繁,且人易與之接觸,所以相關(guān)研究人員仍在探索吡咯類藥物的危害和作用方式,一般情況下,人類接觸吡咯類藥物通過飲水、食物等途徑。在室內(nèi)使用吡咯類藥物殺蟲劑,使其在空氣中長期殘留,在住宅和食物等經(jīng)??蓹z測出吡咯類藥物,所以,應(yīng)該考慮其積累風(fēng)險(xiǎn)[15]。甲氰菊酯(fenpropathrin,F(xiàn)NP)是α-氰基吡咯的一種,表現(xiàn)出神經(jīng)毒性反應(yīng),其作為殺蟲劑,用于棉花、土豆等農(nóng)作物的蟲害控制,廣泛使用FNP 所帶來的危害是其殘留物在其他生物體內(nèi)積累,并且增加了人類在工作時(shí)的接觸風(fēng)險(xiǎn),特別是農(nóng)民和溫室工人[16]。此類殺蟲劑對(duì)經(jīng)濟(jì)進(jìn)步和公共衛(wèi)生有重要作用,但是,其對(duì)環(huán)境健康的危害也同樣不容忽視,特別是此類藥物有可能產(chǎn)生遺傳毒性。
FNP 可誘導(dǎo)大鼠的DNA 損傷和細(xì)胞凋亡,F(xiàn)NP 暴露大鼠血清中OS 相關(guān)生物標(biāo)志物顯著增加。OS 是體內(nèi)氧化和抗氧化作用失衡的一種狀態(tài),也是FNP 暴露固有不良反應(yīng)的潛在機(jī)制。FNP暴露導(dǎo)致血清中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和過氧化氫酶(catalase,CAT)活力顯著升高,MDA 和蛋白質(zhì)羰基 (protein carbonyl,PCO)的濃度升高,GSH 血清水平顯著下降。先前的研究認(rèn)為,MDA 濃度的顯著升高與ROS 的生成增加有關(guān),吡咯烷酮的代謝過程中可能會(huì)產(chǎn)生ROS,從而觸發(fā) 脂質(zhì)過氧化[17]。不僅如此,肝臟CYP1A1 基因表達(dá)在FNP 暴露大鼠中上調(diào),可能由于FNP 與CYP1A1 競爭結(jié)合代謝相關(guān)的酶,且含α-氰基的FNP 更加敏感,F(xiàn)NP 暴露后觀察到的肝臟DNA 損傷,可能是自由基攻擊DNA 所產(chǎn)生的后果[18]。
CM 可治療由FNP 暴露引起的肝臟DNA 損傷與氧化應(yīng)激。CM 可以顯著增加血清GSH 含量,顯著降低由FNP 誘導(dǎo)升高的SOD、CAT、MDA、PCO 水平,CM 處理還可使CYP1A1 基因表達(dá)顯著下調(diào),這歸因于CM 在蛋白質(zhì)水平上可以改變CYP1A1 mRNA 表達(dá)方式。CM 也可以發(fā)揮對(duì)肝臟DNA 損傷的調(diào)節(jié)作用,這可能與CM 的乳鐵蛋白和高水平的VC 有關(guān)[19]。所以,CM 可以改善FNP殺蟲劑引起的OS 和遺傳毒性結(jié)果。
長期或者大量飲酒會(huì)引起酒精性肝?。╝lcoholic liver disease,ALD),其癥狀包括可逆的脂肪變性和危及生命且不可逆的肝硬化,以及極少數(shù)情況下發(fā)生癌變。酒精誘導(dǎo)的肝損傷一直是研究的焦點(diǎn),其誘發(fā)因素也很多,其中,大量或者長期飲酒是直接誘發(fā)因素。另外,空腹飲酒、肥胖人群飲酒和本身患有肝病的人飲酒會(huì)加劇酒精性肝損傷的發(fā)生。雖然酒精性肝損傷的發(fā)病原因明確,但其發(fā)病機(jī)制還不完全清楚,目前,氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、脂肪變性和腸道微生物群紊亂被認(rèn)為是ALD 的主要原因[20]。
乙醇在體內(nèi)代謝主要有兩條途徑:其一是在肝臟中經(jīng)乙醇脫氫酶 (alcohol dehydrogenase,ADH)代謝轉(zhuǎn)化成乙醛,釋放大量的氫離子,大量的氧化型輔酶 (NAD+)轉(zhuǎn)變?yōu)檫€原型輔酶Ⅰ(nicotinamide adenine dinucleotide,NADH),破壞正常的氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生大量的自由基,破壞細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能,由此造成肝損傷,降低對(duì)脂肪酸的氧化能力,導(dǎo)致脂肪堆積。不僅如此,NADH/NAD+的比值還能夠反映肝臟氧化還原狀態(tài)[21]。其二是在肝臟中經(jīng)肝微粒體酶細(xì)胞色素P4502E1(CYP2E1)代謝,造成GSH 的減少和CYP2E1 的活化,經(jīng)乙醇誘導(dǎo)活化后的CYP2E1 會(huì)產(chǎn)生大量的ROS,加重肝細(xì)胞的OS、脂質(zhì)過氧化和炎性因子的釋放,最終導(dǎo)致肝細(xì)胞壞死或者凋亡[22]。
CM 可改善酒精性肝損傷。目前還沒有特定的藥物或療法可以逆轉(zhuǎn)人類ALD 的進(jìn)展,戒酒是ALD 最有效和無毒的治療方法。隨著研究的深入,針對(duì)ALD 的實(shí)驗(yàn)性營養(yǎng)策略逐漸增多,因?yàn)榇祟惙椒ū确煤铣伤幬锏母弊饔酶。允艿皆絹碓蕉嗟年P(guān)注[23]。在游牧地區(qū)的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)實(shí)踐中,CM 是可以保護(hù)肝臟的,CM 不僅可以防止酒精誘導(dǎo)的結(jié)腸功能障礙和脂質(zhì)積聚,還可以調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激和炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生,從而防止小鼠慢性ALD。CM 富含乳鐵蛋白,其通過降低肝細(xì)胞內(nèi)的甘油三酯(triacylglycerol,TG)含量,改善脂肪變性,通過誘導(dǎo)產(chǎn)生大量抗炎因子,抑制促炎因子的釋放[24]。
熱應(yīng)激(heat stress,HS)是一種非特異性的身體反應(yīng),由體核溫度的病理性升高引起,長期暴露在高溫環(huán)境中會(huì)導(dǎo)致HS,甚至死亡。在牲畜中,HS可導(dǎo)致繁殖率下降,以及牛奶和肉類產(chǎn)量減少,從而造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。預(yù)防HS 的管理措施,包括改善圈舍條件、應(yīng)用不同的營養(yǎng)方案或培育耐熱品種[25]。
研究表明,HS 誘發(fā)的體溫升高和代謝紊亂會(huì)引起細(xì)胞內(nèi)ROS 的含量增多。當(dāng)產(chǎn)生的ROS 超出了機(jī)體抗氧化防御機(jī)制所能承受的極限時(shí),就會(huì)導(dǎo)致OS 的發(fā)生。OS 會(huì)損傷細(xì)胞成分,包括核酸、脂質(zhì)和蛋白質(zhì),造成細(xì)胞內(nèi)DNA 突變、脂質(zhì)過氧化和PCO 等不良后果,進(jìn)而造成氧化損傷,如果沒有及時(shí)采取有效的處理方案,這種反應(yīng)會(huì)引起嚴(yán)重的后果[26]。HS 不僅會(huì)直接造成機(jī)體的損傷,其抑制機(jī)體免疫系統(tǒng)同樣造成嚴(yán)重后果,會(huì)增加動(dòng)物的患病致死率和流行病暴發(fā)的潛在風(fēng)險(xiǎn)[27]。
肝損傷是HS 病理中最常見且致命的并發(fā)癥,其機(jī)制涉及氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。天然抗氧化劑因其具有安全、有效和廉價(jià)等特性被廣泛用于某些疾病的輔助治療。CWP 是一種強(qiáng)大的天然抗氧化劑,其通過降低谷丙轉(zhuǎn)氨酶 (glutamic-pyruvic transaminase,GPT)和IL-1β 水平,恢復(fù)體核溫度,防止肝臟中的細(xì)胞凋亡和組織病理學(xué)改變來發(fā)揮作用,通過防止炎性小體被激活,進(jìn)而減少HS 誘導(dǎo)的大鼠肝臟炎癥[28]。不僅如此,CWP 可以顯著降低AST、GPT 水平,通過調(diào)節(jié)GSH、SOD、CAT等,控制OS 的發(fā)展,呈劑量依賴性降低ROS 和MDA 水平,最終緩解HS 所致的肝損傷[28-29]。
糖尿病是世界范圍內(nèi)越來越嚴(yán)重的健康問題,可細(xì)分為1 型糖尿?。╰ype 1 diabetes mellitus,T1DM)和2 型糖尿病 (type 2 diabetes mellitus ,T2DM)。其發(fā)病與生活方式和復(fù)雜的代謝紊亂有關(guān),主要由胰島素抵抗 (insulin resistance,IR)引起,隨著疾病的發(fā)展,機(jī)體組織或血管損傷隨之發(fā)生,導(dǎo)致嚴(yán)重的糖尿病并發(fā)癥,如視網(wǎng)膜病變、神經(jīng)病變、腎病、心血管并發(fā)癥和潰瘍等。IR 引起的胰島素信號(hào)受損和胰島素敏感性降低與糖尿病的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[30]。
肝臟在維持代謝內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定、控制葡萄糖和脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)方面起著至關(guān)重要的作用,肝臟損傷是糖尿病的一種嚴(yán)重并發(fā)癥。IR 可引起葡萄糖穩(wěn)態(tài)失衡和脂質(zhì)積聚,從而導(dǎo)致肝臟胰島素不敏感[31]。糖尿病患者肝臟受損時(shí),肝細(xì)胞的抗氧化酶活性降低,并產(chǎn)生大量氧自由基,導(dǎo)致OS,肝臟脂質(zhì)過氧化,肝臟中的MDA 水平顯著升高,SOD 和谷胱甘肽過氧化物酶 (glutathione peroxidase,GSH-Px)水平降低,組織病理學(xué)特征顯著改變。不僅如此,糖尿病通常被認(rèn)為是一種促炎癥狀態(tài),OS會(huì)增加和刺激炎性細(xì)胞因子的釋放,而細(xì)胞炎性因子的釋放會(huì)誘發(fā)全身炎癥,加速糖尿病的發(fā)展和糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生[32]。
治療糖尿病的方法有很多,非藥理學(xué)方法包括飲食、運(yùn)動(dòng)和減肥;藥理學(xué)方法包括胰島素分泌促進(jìn)劑、胰島素增敏劑和α-葡萄糖苷酶抑制劑,由于需要考慮將副作用降到最低,糖尿病患者通常更喜歡使用非藥理學(xué)方法替代藥物[33]。
CM 可以提升胰島素濃度,抑制糖異生,促進(jìn)糖原合成,對(duì)糖尿病具有改善作用。治療糖尿病時(shí),CM 中的鎂可以保護(hù)細(xì)胞免受ROS 的侵害,并幫助吸收B 族維生素、VC 和VE,這些維生素具有抗氧化作用。CM 還能增強(qiáng)腎臟、肝臟和紅細(xì)胞中抗氧化酶的表達(dá),牛奶或水牛奶在增強(qiáng)腎臟、肝臟和紅細(xì)胞抗氧化酶方面要么沒有作用,要么作用很小[34]。不僅如此,CWP 能夠降低糖尿病小鼠的血糖水平和自由基二苯基吡啶酰(diphenylpicrylhydrazyl,DPPH)水平,抑制脂質(zhì)過氧化,保護(hù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central neural system ,CNS)神經(jīng)元免受氧化應(yīng)激,改善糖尿病小鼠的神經(jīng)癥狀,還可顯著改善糖尿病大鼠的組織病理學(xué),降低MDA 水平,并恢復(fù)SOD 和GSH-Px 活性,降低血清炎癥細(xì)胞因子(如IL-6 和TNF-α)水平。CWP 增強(qiáng)SOD 和GSH-Px 的活性有助于清除氧自由基,降低氧化應(yīng)激,從而減少炎癥因子的釋放,改善肝細(xì)胞損傷[35]。因此,CM 治療可以通過減少肝臟氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)來保護(hù)肝臟。
綜上所述,各類肝損傷的發(fā)病機(jī)制涉及氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),且各類肝損傷涉及的炎癥反應(yīng)主要是無菌性炎癥。CM/CWP 因兼有強(qiáng)大的抗氧化和抗炎作用,所以具有抗肝損傷的潛在價(jià)值。然而,駝乳抗肝損傷的作用機(jī)制尚未完全闡明,相關(guān)研究數(shù)據(jù)很少,極大限制了其臨床轉(zhuǎn)化及應(yīng)用,其確切有效成分亦有待進(jìn)一步研究。因此,未來一方面可以將研究范圍擴(kuò)大到無菌性炎癥的信號(hào)通路,高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein B1,HMGB1)是無菌性炎癥的一種重要炎癥介質(zhì),可以進(jìn)一步探索CM 對(duì)各種肝損傷的保護(hù)作用是否與調(diào)節(jié)HMGB1 有關(guān),對(duì)其相應(yīng)受體及下游多種基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)有何影響;另一方面可以探索CM 中其他組成成分是否發(fā)揮了對(duì)肝損傷的保護(hù)作用、如何發(fā)揮保護(hù)作用,從而促進(jìn)CM 在保健品及畜牧獸醫(yī)生產(chǎn)中的應(yīng)用。