陳思源,彭馥芝,劉建軍,朱健芳,余望貽,劉旺華*
1.湖南中醫(yī)藥大學科技創(chuàng)新中心,湖南 長沙 410208;2.湖南中醫(yī)藥大學醫(yī)學院,湖南 長沙 410208;3.湖南中醫(yī)藥大學中醫(yī)學院,湖南 長沙 410208
肝纖維化(hepatic fibrosis, HF)是肝臟纖維結締組織異常增生,從而導致肝臟彌漫性細胞外基質異常大量沉積的病理過程,其作為所有慢性肝病的共同病理階段,是肝硬化與肝癌發(fā)生、發(fā)展的中間環(huán)節(jié)[1-2],嚴重影響患者的日常生活及預后,是臨床研究的難點與熱點[3]。 隨著人們對本病認識的不斷深入,具有中醫(yī)證型特色的HF 動物模型是目前HF的基礎研究的主流方向[4-5],對臨床治療具有重要的指導作用。
HF 病理過程復雜,目前臨床尚無療效確切的抗HF 聯(lián)苯雙酯,聯(lián)苯雙酯是臨床最常用的藥,可保護肝細胞,增加肝臟的解毒功能,療效令人滿意[6-7]。 中醫(yī)藥具有多途徑、多靶點、副作用小的特點,在改善HF 方面具有獨特優(yōu)勢[8]。 乙肝寧顆粒由白花蛇舌草、白芍、白術、川楝子、丹參、黨參、茯苓、黃芪、金錢草、茵陳等藥物組成,具有調氣健脾、清熱利膽、活血化瘀的功效,主要用于慢性遷延性肝炎、慢性活動性肝炎,對HF 也有一定的治療作用[7-9]。 目前,乙肝寧顆粒對于HF 模型是否有治療作用,其潛在分子機制如何,尚未相關報道。 Toll 樣受體-4(Toll-like receptor 4, TLR4)/核因子κB(nuclear factor-κB, NFκB)信號通路參與炎癥的反應過程,TLR4 激活后,介導下游NF-κB 因子活化,誘導單核/巨噬細胞產生免疫炎性細胞因子,引起肝細胞炎性浸潤,刺激轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)大量產生,導致HF的發(fā)生[10-11]。 本實驗通過建立HF 大鼠模型,從TLR4/NF-κB 通路探討乙肝寧顆??笻F 的療效機制,為其臨床應用提供實驗依據(jù)。
SPF 級SD 大鼠,體質量(160±20) g,64 只(結合課題組前期研究和樣本量估算方法[12]所得),雌雄各半,購自湖南斯萊克景達實驗動物有限公司[SCXK(湘)2019-0004],飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學實驗動物中心[SYXK(湘)2019-0009],自由飲水與攝食,參照GB 14925—2010 標準配備大鼠的生存環(huán)境及飼養(yǎng)條件,飲用水要求符合GB-5749 標準。 飼養(yǎng)環(huán)境溫度為24~26 ℃、濕度為50%~70%,背景噪聲30~50 db、光暗周期為12 h/1 d。 所有實驗大鼠均適應性喂養(yǎng)1 周后進行實驗研究。實驗過程中遵照《關于善待實驗動物的指導性意見》對實驗大鼠進行處置[13],倫理審批號為:LL2019101008。
乙肝寧顆粒(國藥準字Z20064179,規(guī)格:17 g/袋×12 袋,九芝堂股份有限公司,批號:20190820);聯(lián)苯雙酯片(規(guī)格:25 mg/?!?00 片,購自北京協(xié)和藥廠,批號:20200322);四氯化碳(上海泰坦化學有限公司,批號:20191027);丙氨酸轉氨酶(alanine transaminase, ALT)試劑盒(批號:192442)、谷草轉氨酶(aspartate transaminase, AST)試劑盒(批號:192251)、白蛋白(albumin, ALB)試劑盒(批號:201133)、總蛋白(total protein, TP)試劑盒(批號:200534)均購自中生北控生物科技公司;Masson 試劑盒(北京索萊寶科技公司,批號:G1340);兔抗大鼠TLR4 抗體(批號:ab22048)、兔抗大鼠NF-κB抗體(批號:ab288751)均購自英國Abcam 公司;DAB 顯色試劑盒(批號:AR1021)、山羊抗兔二抗(批號:BA1039)均購自武漢博士德公司。
高速冷凍離心機(型號:TGL16,長沙英泰儀器有限公司);全自動血液分析儀(型號:RT-7300,深圳雷杜生命科學股份有限公司);輪轉式切片機(型號:RM2235,德國Leica 公司);光學顯微鏡(型號:Primo Vert,德國Carl Zeiss 公司)。
1.4.1 造模方法 動物適應性飼養(yǎng)5 d 后,將64 只SD 大鼠隨機分為空白組(12 只)和造模組(52 只)。造模組采用CCl4皮下注射聯(lián)合慢性夾尾應激的方法建立肝纖維化(hepatic fibrosis, HF)模型[14],具體方法如下:將CCl4與橄欖油按4∶6 比例配成40%油劑,以3 mL/kg 劑量進行皮下注射,2 次/周,持續(xù)注射6 周,并從第5 周開始每籠隨機選取一只大鼠進行夾尾刺激,每次刺激30 min,2 次/d,令其與其他大鼠撕打以激怒全籠大鼠。
1.4.2 成模及剔除標準 造模6 周后,隨機選擇3只大鼠,取肝組織進行病理切片,光鏡下觀察HF 程度,Metavir 分期均需在F2 以上[15]。 以出現(xiàn)肝細胞損傷、炎癥浸潤、膠原纖維增生等病理現(xiàn)象判定模型建立成功[16]。
1.4.3 分組方法 將48 只造模成功的大鼠隨機分為模型組、乙肝寧顆粒高劑量、乙肝寧顆粒低劑量組和聯(lián)苯雙酯組,每組12 只。
1.5.1 給藥 參照《中藥藥理實驗方法學》中動物與人體表面積等效劑量比值表,根據(jù)成人的用量,依照公式“大鼠藥量=成人劑量×0.018”[17-18],換算得出大鼠灌胃等效劑量。 將乙肝寧顆粒研成細粉末,溶于蒸餾水中,配制成溶液備用。 根據(jù)臨床藥量及預實驗結果,設置乙肝寧顆粒高、低劑量組,分別灌胃9.18、4.59 g/kg 乙肝寧顆粒配制后的水溶液,聯(lián)苯雙酯組灌胃50 mg/kg 劑量的聯(lián)苯雙酯水溶液,模型組灌胃等體積生理鹽水,每天灌胃1 次,持續(xù)4 周。
1.5.2 取材及處理 實驗結束后,2%戊巴比妥溶液3 mL/kg 腹腔注射麻醉大鼠,腹主動脈采血,3 000 r/min離心10 min(半徑為6.5 cm),分離血清。分離肝臟組織,稱量,計算臟器系數(shù),剪取同一葉置于4%多聚甲醛溶液中固定,另取同一葉其他組織采用-80 ℃冰箱進行凍存,用于Western blot 檢測。
1.6.1 肝功能指標檢測 采用全自動生化分析儀檢測血清中肝功能指標ALT、AST、TP、ALB 的水平。
1.6.2 HE 染色觀察肝組織病理形態(tài) 取固定的肝組織標本,常規(guī)梯度乙醇脫水、二甲苯透明,浸入石蠟中包埋,包埋完全后切片,厚度約5 μm,切片脫蠟至水,先后用蘇木素、伊紅浸染,脫水透明后采用中性樹膠封片,光鏡下觀察肝組織病理形態(tài)。
1.6.3 Masson 染色 選取大鼠的肝臟組織,切片制作完成后,浸泡于重鉻酸鉀溶液中,放置于4 ℃冰箱過夜,然后用雙蒸水沖洗,按1∶1 的比例將鐵蘇木素A 液和B 液混合配制染液,將切片置于染液中染色并沖洗:使用返藍液進行返藍,雙蒸水沖洗:酸性品紅染液浸染切片雙蒸水漂洗;然后使用磷鉑酸水溶液染色,不漂洗直接將切片放入苯胺藍染液中;最后使用分化液分化,無水乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封閉。 染色完成后將切片置于顯微鏡下觀察并采集圖像,使用軟件進行圖像分析。 正常情況下,膀胱組織呈紅色,藍色的膠原纖維分布于平滑肌肌束間和膀胱組織黏膜下等部位。
1.6.4 免疫組織化學法檢測大鼠TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 陽性表達 將肝組織石蠟切片脫蠟、水化,用0.01 mol/L 的枸櫞酸鈉緩沖液進行抗原熱修復,PBS緩沖液沖洗,滴加山羊血清封閉液,室溫孵育30 min,加相應一抗(1∶100)孵育過夜;PBS 漂洗3次,每次5 min,反應增強液孵育10 min,二抗(1∶200)稀釋液孵育10 min;沖洗,滴加DAB 顯色劑,沖洗以終止顯色,蘇木素復染,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,中性樹膠封片。 將切片置于顯微鏡下進行拍攝,并采用Image J 軟件分析積分光密度(integrated optical density, IOD)值。
1.6.5 Western blot 法檢測肝臟TL R4、NF-κB、TGF-β、Smad3 相對表達量 提取肝組織蛋白樣本,BCA 試劑盒法測定總蛋白含量。 根據(jù)目的蛋白分子量制備分離膠和濃縮膠,上樣,12% SDS-PAGE 凝膠電泳至溴酚藍跑出分離膠后,將蛋白轉移至PVDF膜上,5%脫脂奶粉室溫下封閉2 h,根據(jù)分子量裁剪條帶,加入稀釋后的一抗[TLR4(1∶1 000)、NF-κB(1∶1 000)、TGF-β(1∶500)、Smad3(1∶800)],4 ℃孵育過夜。 次日用TBST 液洗滌條帶4 次,每次10 min,加入二抗(1∶8 000)室溫下孵育4 h,TBST 液洗4次,每次10 min,化學發(fā)光法顯影。應用Image J 軟件分析條帶灰度值,根據(jù)目的蛋白和內參蛋白對應灰度值的比值計算蛋白相對表達水平。
與空白組比較,模型組大鼠肝臟指數(shù)及血清AST、ALT 含量均增加(P<0.05,P<0.01),ALB、TP 含量顯著下降(P<0.05,P<0.01);與模型組比較,乙肝寧顆粒高、低劑量組大鼠肝臟指數(shù)及血清AST、ALT 含量均明顯降低(P<0.01),ALB、TP 水平均顯著升高(P<0.01);與乙肝寧顆粒高劑量組相比,低劑量組肝臟指數(shù)與AST、ALT 水平均升高(P<0.05),ALB、TP水平均降低(P<0.05);與聯(lián)苯雙酯組相比,乙肝寧顆粒高劑量組肝臟指數(shù)及血清AST、ALT、ALB 含量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),TP 水平明顯增高(P<0.05)。 詳見表1。
表1 各組大鼠肝臟指數(shù)及肝功能指標比較(n=12)
HE 染色顯示,空白組大鼠肝小葉結構完整且排列整齊,中央靜脈清晰可見,無明顯組織纖維增生,未見肝組織病變。與空白組相比,模型組大鼠肝細胞排列紊亂,有部分細胞出現(xiàn)變性腫脹壞死,細胞內有大量不規(guī)則的脂肪空泡形成,且中央靜脈周圍可見炎性細胞浸潤,纖維結締組織增生,甚至形成纖維間隔。 與模型組相比,乙肝寧顆粒高、低劑量組及聯(lián)苯雙酯組肝細胞變性情況均改善,空泡現(xiàn)象及炎癥細胞浸潤減少,肝組織纖維化程度改善,肝細胞少見腫脹和壞死;其中,乙肝寧高劑量組和聯(lián)苯雙酯組改善較為明顯,乙肝寧低劑量組肝細胞變性情況僅輕微改善,且有少量的肝細胞出現(xiàn)水腫變性。 詳見圖1。
圖1 乙肝寧顆粒對肝郁HF 大鼠組織形態(tài)學的影響(HE 染色,×100)
Masson 染色顯示,空白組大鼠肝細胞排列整齊,肝小葉完整。與空白組相比,模型組大鼠有大量膠原纖維沉積在肝小葉和肝竇內,形成纖維間隔包繞肝細胞;與模型組相比,乙肝寧顆粒高、低劑量組及聯(lián)苯雙酯組肝組織損傷程度均有明顯改善,脂肪空泡明顯減少,膠原纖維沉積程度減輕。 詳見圖2。
圖2 乙肝寧顆粒對肝郁HF 大鼠組織形態(tài)學的影響(Masson 染色,×100)
免疫組織化學實驗可將切片組織中TLR4、NFκB 蛋白所在區(qū)域顯色為棕黃色。 與空白組比較,模型組大鼠肝組織可見大片散在棕黃色細胞;與模型組比較,乙肝寧顆粒高、低劑量組及聯(lián)苯雙酯組中存在少量棕黃色細胞。 詳見圖3。
圖3 乙肝寧顆粒對肝郁HF 大鼠TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 陽性表達的影響(免疫組織化學,×200)
與空白組相比,模型組TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 IOD 值均增加(P<0.01);與模型組比較,乙肝寧顆粒高、低劑量組和聯(lián)苯雙酯組組TLR4、NFκB、TGF-β、Smad3 IOD 值均降低(P<0.05);與乙肝寧顆粒高劑量組相比,低劑量組TLR4 和NF-κB IOD 值升高(P<0.05),高劑量組與低劑量組之間TGFβ 和Smad3 的表達無統(tǒng)計學意義(P>0.05);與聯(lián)苯雙酯組相比,低劑量組TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 IOD 值均增加(P<0.05),聯(lián)苯雙酯組與高劑量組差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。 詳見表2。
表2 各組大鼠肝組織TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 蛋白IOD 值比較(±s,n=12)
注:與空白組比較,*P<0.05,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與聯(lián)苯雙酯組比較,△P<0.05;與乙肝寧顆粒高劑量組相比,▲P<0.05。
組別空白組模型組乙肝寧顆粒高劑量組乙肝寧顆粒低劑量組聯(lián)苯雙酯組F 值P 值TLR4 0.248±0.044 0.342±0.044*0.219±0.049#0.286±0.027△0.208±0.033##0.15 0.002 NF-κB 0.186±0.054 0.304±0.018**0.211±0.044##0.230±0.045#▲△0.201±0.028##1.868 0.000 TGF-β 0.212±0.002 0.675±0.112**0.336±0.232##0.309±0.087#△0.320±0.113##0.342 0.000 Smad3 0.289±0.177 0.587±0.221**0.389±0.003##0.310±0.022#△0.378±0.444##0.201 0.003
與空白組比較,模型組大鼠肝組織TLR4、NFκB 蛋白表達均顯著上調(P<0.01);與模型組比較,乙肝寧顆粒高、低劑量組及聯(lián)苯雙酯組TLR4、NFκB 的表達均明顯降低(P<0.01),其中,高劑量組蛋白表達水平低于低劑量組(P<0.01),聯(lián)苯雙酯組與高劑量組無明顯差異(P>0.05)。 詳見表3。
表3 乙肝寧顆粒對HF 大鼠肝組織TLR4、NF-κB表達的影響(±s,n=12)
表3 乙肝寧顆粒對HF 大鼠肝組織TLR4、NF-κB表達的影響(±s,n=12)
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與聯(lián)苯雙酯組比較,△P<0.05;與乙肝寧顆粒高劑量組相比,▲P<0.05。
組別空白組模型組乙肝寧顆粒高劑量組乙肝寧顆粒低劑量組聯(lián)苯雙酯組F 值P 值TLR4 相對表達量0.173±0.024 0.404±0.050**0.249±0.031##0.320±0.040#△▲0.182±0.028##0.326 0.000 NF-κB 相對表達量0.328±0.029 0.544±0.078**0.413±0.046##0.434±0.043#△▲0.377±0.050##0.168 0.000
與空白組比較,模型組大鼠肝組織TGF-β、Smad3 蛋白表達均顯著上調(P<0.01);與模型組比較,乙肝寧顆粒高、低劑量組及聯(lián)苯雙酯組TGF-β、Smad3 的表達均明顯降低(P<0.01),其中,高劑量組降低的程度高于低劑量組(P<0.01),聯(lián)苯雙酯組與高劑量組無明顯差異(P>0.05)。 詳見表4。
表4 乙肝寧顆粒對HF 大鼠肝組織TGF-β、Smad3表達的影響(±s,n=12)
表4 乙肝寧顆粒對HF 大鼠肝組織TGF-β、Smad3表達的影響(±s,n=12)
注:與空白組比較,**P<0.01;與模型組比較,#P<0.05,##P<0.01;與聯(lián)苯雙酯組比較,△P<0.05;與乙肝寧顆粒高劑量組相比,▲P<0.05。
組別空白組模型組乙肝寧顆粒高劑量組乙肝寧顆粒低劑量組聯(lián)苯雙酯組F 值P 值TGF-β 相對表達量0.976±0.454 1.813±0.753**1.165±0.488##1.201±0.320#△▲1.147±0.485##0.322 0.000 Smad3 相對表達量1.439±0.861 3.445±1.327**1.932±1.195##1.998±1.231#△▲1.894±1.097##0.118 0.000
中醫(yī)學中無“肝纖維化”的病名,根據(jù)其臨床癥狀,可歸屬于“積聚”“癥瘕”“脅痛”“膨脹”等范疇,肝纖維化的原發(fā)病因各異,臨床表現(xiàn)雖有不同,但是基本病機為正虛邪盛,邪毒久稽,肝絡受損,氣滯血瘀,可歸納為“虛損生積”。 乙肝寧顆粒是治療慢性肝炎的常用藥,由黃芪、白花蛇舌草、茵陳、金錢草、黨參、蒲公英、制何首烏、牡丹皮、丹參、茯苓、白芍、白術、川楝子13 味中藥組成。 方中黃芪補氣健脾利水,茵陳清熱利濕,丹參活血祛瘀、通絡止痛,三藥共為方中之君藥;輔以金錢草、蒲公英、白花蛇舌草助茵陳清熱利濕、退黃疸,黨參、白術、茯苓補氣健脾、燥濕利濕,以增強黃芪扶正祛邪之功,牡丹皮活血祛瘀、清熱涼血;佐以何首烏滋補肝腎之陰,川楝子清熱行氣止痛,白芍養(yǎng)血柔肝、緩急止痛。 諸藥合用,共奏調氣健脾、清熱利膽、活血化瘀之功。
HF 是一種慢性肝損傷所致的持續(xù)性病理改變,其主要病理學表現(xiàn)為肝內細胞外基質合成與降解平衡失調,在HF 過程中肝星狀細胞的增殖活化與肝內細胞外基質的大量沉積密切相關[19]。HF 發(fā)病機制的相關研究顯示,肝星狀細胞(hepatic stellatecell, HSC)激活與轉化是肝臟纖維化形成的關鍵,TGF-β1 在肝臟纖維化形成的過程中起著非常重要的作用。 TGF-β1 是促進HSC 活化,并促進細胞外基質(extracellular matrix, HSC)表達細胞外基質(extracellular matrix, ECM)的關鍵因子。 TGF-β1能促進HSC 合成彈性蛋白、黏著蛋白、膠原及蛋白聚糖等細胞外基質,減少降解蛋白酶的合成,從而阻止新合成ECM 的分解,打破了ECM 合成與降解的平衡,使ECM 的沉積增多,加速肝臟纖維化的發(fā)展。TGF-β1 的促纖維化作用主要通過下游Smads 家族中Smad3 傳遞信號,相關研究表明TGF-β/Smad 信號途徑在HF 的發(fā)病機制中發(fā)揮了關鍵作用[20]。
AST 和ALT 是臨床上用于檢測肝功能的指標,正常情況下兩者活性較低,而當肝細胞受到損傷時會發(fā)生變化,故其活性的高低在一定范圍內可反映肝細胞受損的程度[21]。TLR4 作為重要的模式識別受體,主要分布在HSC、肝細胞、肝巨噬細胞等細胞中[22],可特異性識別致纖維化因子脂多糖,激活下游NFκB 通路,TGF-β1、TNF-α 等炎癥因子被激活,繼續(xù)正反饋作用于NF-κB通路,進一步參與HSC 細胞活化和炎癥反應,導致一系列炎性介質的大量釋放,從而加重肝損傷[23-24]。 可見,TLR4/NF-κB 信號通路異常與肝損傷關系密切。研究表明,TLR4/NF-κB 信號通路介導體內炎癥反應,肝臟受損時TLR4/NFκB 信號通路介導的體內炎癥反應表達上升[25]。研究發(fā)現(xiàn),HF 模型大鼠肝組織中TLR4 和NF-κB 蛋白大量表達[26],與本研究中模型組的蛋白表達量一致。
有研究表明,HF 模型大鼠肝內TLR4、NF-κB表達的增加,可能與肝組織出現(xiàn)的病理改變有關[27]。本研究通過四氯化碳腹腔注射建立HF 大鼠模型,在團隊前期臨床觀察、文獻調研以及數(shù)據(jù)分析的基礎上,選用乙肝寧顆粒進行研究。結果發(fā)現(xiàn):與空白組比較,模型組大鼠肝臟指數(shù)、血清AST 及ALT 含量均增加,ALB 和TP 含量顯著下降,出現(xiàn)肝細胞變性、空泡形成、炎性浸潤和膠原纖維沉積等病理表現(xiàn);表明四氯化碳腹腔注射可誘導HF 模型大鼠出現(xiàn)肝細胞損傷和炎癥反應。與模型組比較,乙肝寧顆粒高、中低劑量組和聯(lián)苯雙酯組均可改善HF 模型大鼠肝臟組織病理表現(xiàn),降低肝臟指數(shù)、血清AST及ALT 的含量,升高ALB 和TP 含量,反映了3 種治療方法均具有療效,但仍具有一定的差異性,從研究中可以發(fā)現(xiàn),低劑量乙肝寧顆粒的療效低于高劑量組,表明在乙肝寧顆粒的用藥劑量上,高劑量可獲得更佳的療效。 通過觀察肝臟組織中TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 蛋白表達水平發(fā)現(xiàn),與空白組相比,模型組大鼠肝臟組織中TLR4、NF-κB、TGF-β、Smad3 蛋白的表達顯著升高,表明HF 模型大鼠肝臟組織的病理改變可能與上述蛋白的升高有關。 經治療后發(fā)現(xiàn),上述蛋白的水平明顯下降,可以推斷發(fā)揮療效的作用機制可能與降低TLR4、NF-κB、TGFβ、Smad3 蛋白的表達有關,其中,低劑量乙肝寧顆粒療效低于高劑量組,表明高劑量的乙肝寧顆粒療效更佳。
綜上,本次實驗發(fā)現(xiàn),乙肝寧顆粒改善肝臟組織病理表現(xiàn)、發(fā)揮療效的機制可能與降低肝臟組織中TLR4、NF-κB 蛋白的表達有關。 本文僅從藥效評價的角度入手,觀察乙肝寧顆粒在治療HF 過程中可能存在的作用機制,在今后的實驗研究中,計劃進一步結合功能獲得和缺失試驗驗證方能確定是否為該通路,從而探索其中深層次的作用機制,為臨床運用乙肝寧顆粒治療HF 提供理論依據(jù)。