黃夢(mèng)琴,王雪松,甘雨涵,盧詩(shī)勤,鄧琪琪,朱 青 ,郭 姣(廣東藥科大學(xué)中醫(yī)藥研究院/廣東省代謝病中西醫(yī)結(jié)合研究中心/糖脂代謝病教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東省代謝性疾病中醫(yī)藥防治重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,廣州 510006)
便秘是胃腸道疾病中最常見的類型,其主要癥狀為大便秘結(jié)不通、排便時(shí)間延長(zhǎng)和排便困難。胃腸動(dòng)力不足及腸道水分和潤(rùn)滑性黏液分泌紊亂導(dǎo)致的腸道蠕動(dòng)減弱,是便秘發(fā)生的主要原因。便秘不僅給患者的身體和精神帶來(lái)困擾,還嚴(yán)重影響患者的日常生活和健康。中藥可通過多成分、多靶點(diǎn)和多機(jī)制治療便秘等癥,且副作用小,近年來(lái)已被廣泛應(yīng)用于便秘的治療。
潤(rùn)腸顆粒是廣東藥科大學(xué)中醫(yī)藥研究院的專利復(fù)方中藥制劑,具有益氣養(yǎng)陰的功效,臨床主要用于行氣潤(rùn)腸通便。該藥由白術(shù)、枳實(shí)、肉蓯蓉、厚樸、火麻仁、當(dāng)歸、黃芪、西洋參8 味中藥組成[1],其中白術(shù)和枳實(shí)能夠健脾理氣,促進(jìn)腸道蠕動(dòng),提高腸道的運(yùn)動(dòng)功能;肉蓯蓉、厚樸、火麻仁、當(dāng)歸具有潤(rùn)腸通便的作用;黃芪具有益氣補(bǔ)中的作用;西洋參具有補(bǔ)氣養(yǎng)陰和清熱生津的功效。然而,潤(rùn)腸顆粒治療便秘的具體作用機(jī)制尚未闡明?;诖耍狙芯坷寐暹叨“氛T導(dǎo)便秘小鼠模型,探討潤(rùn)腸顆粒對(duì)便秘的改善作用并探究其潛在作用機(jī)制,旨在為闡明潤(rùn)腸顆粒的藥效和作用機(jī)制提供參考。
本研究所用主要儀器包括ASP300S型組織脫水機(jī)、RM2235 型石蠟切片機(jī)(德國(guó)Leica 公司),YB-7LF 型石蠟包埋機(jī)(湖北省亞光醫(yī)用電子技術(shù)有限公司),BX53型光學(xué)顯微鏡(日本Olympus 公司),5804R 型冷凍離心機(jī)(德國(guó)Eppendorf公司),SM i3x型多功能酶標(biāo)儀(美國(guó)Molecular Devices公司),Light Cycler 480 Ⅱ型實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)儀(美國(guó)Roche 公司),Universal Hood Ⅱ型高靈敏度化學(xué)發(fā)光成像儀(美國(guó)Bio-Rad公司)。
潤(rùn)腸顆粒(規(guī)格10 g/袋,批號(hào)分別為201001、201002、201003)來(lái)源于廣東藥科大學(xué)中醫(yī)藥研究院;鹽酸洛哌丁胺膠囊(規(guī)格2 mg,批號(hào)KLJOBJ7)購(gòu)自西安楊森制藥有限公司;枸櫞酸莫沙必利片(規(guī)格0.005 g,批號(hào)6600C)購(gòu)自住友制藥(蘇州)有限公司;蘇木精-伊紅(HE)染色試劑(批號(hào)1014A21)購(gòu)自北京雷根生物技術(shù)有限公司;阿爾新藍(lán)染色試劑盒(貨號(hào)G8015-100ml)購(gòu)自廣州捷倍斯生物科技公司;兔黏蛋白2(mucin 2,MUC2)單克隆抗體和兔重組Tubulin 單克隆抗體(貨號(hào)分別為ab272692、ab176560)均購(gòu)自英國(guó)Abcam公司;兔干細(xì)胞因子(stem cell factor,SCF)、酪氨酸激酶受體c-kit 多克隆抗體和兔甘油醛-3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)單克隆抗體以及辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG(H+L)抗體(貨號(hào)分別為AF4113、AF6153、AF7021、S0001)均購(gòu)自江蘇親科生物研究中心有限公司。
SPF級(jí)雄性C57BL/6J小鼠,6~8周齡,體重(20±2)g,購(gòu)自廣東省醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,動(dòng)物生產(chǎn)許可證號(hào)SCXK(粵)2022-0002。本實(shí)驗(yàn)方案由廣東藥科大學(xué)實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物護(hù)理和使用倫理委員會(huì)批準(zhǔn),批準(zhǔn)號(hào)gdpulacspf2022056。小鼠在光照周期12 h、溫度(22±2)℃、相對(duì)濕度(50±10)%的環(huán)境下飼養(yǎng)。
將小鼠隨機(jī)分為正常對(duì)照組,模型組,潤(rùn)腸顆粒低劑量組(5 g/kg)、潤(rùn)腸顆粒高劑量組(10 g/kg)和莫沙必利組(0.003 g/kg,陽(yáng)性對(duì)照),每組6 只。正常對(duì)照組小鼠灌胃純水,其余4組小鼠灌胃洛哌丁胺(0.004 g/kg)造模,每天9:00和18:00各灌胃1次,持續(xù)灌胃3 d后開始藥物治療,期間造模條件不變[2]。每天上午洛哌丁胺造模結(jié)束1 h后,正常對(duì)照組和模型組小鼠灌胃純水,各藥物組小鼠灌胃相應(yīng)藥物,給藥劑量按照前期預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果設(shè)置,連續(xù)給藥7 d。
各組小鼠于給藥第7天后,單獨(dú)放于代謝籠中,自由飲食飲水,收集3 h內(nèi)各組小鼠的糞便,以新鮮的糞便質(zhì)量作為糞便濕重;隨后將糞便放入60 ℃的烘箱中烘干12 h,以此時(shí)稱定的糞便質(zhì)量作為糞便干重;計(jì)算糞便含水量:糞便含水量=(糞便濕重-糞便干重)/糞便濕重×100%[3]。
將阿拉伯樹膠100 g倒入燒杯中,加入純水800 mL,加熱并攪拌,煮沸至透明后,加入活性炭粉末50 g,煮沸后冷卻至室溫,重復(fù)3次,加純水定容到1 000 mL,混勻,制得墨汁,備用。在第7天測(cè)定小鼠糞便含水量后,將小鼠禁食不禁水16 h,即第8天上午,正常對(duì)照組小鼠灌胃純水,其余4組小鼠灌胃洛哌丁胺(0.004 g/kg)。30 min后,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組小鼠分別按5、10 g/kg灌胃含潤(rùn)腸顆粒的墨汁,莫沙必利組小鼠按0.003 g/kg 灌胃含枸櫞酸莫沙必利片的墨汁,正常對(duì)照組和模型組小鼠灌胃純墨汁。25 min 后立即處死小鼠,取出腸道,并將腸系膜分離干凈,緩慢拉直腸道,以此時(shí)測(cè)量的腸道長(zhǎng)度作為“腸道總長(zhǎng)度”,以從幽門的位置到墨汁的前沿位置作為“墨汁推進(jìn)長(zhǎng)度”,計(jì)算腸道推進(jìn)率:腸道推進(jìn)率=墨汁推進(jìn)長(zhǎng)度(cm)/腸道總長(zhǎng)度(cm)×100%[4]。
小鼠取材后,立即將其結(jié)腸和回腸組織沖洗干凈,取每只小鼠相同位置的一段結(jié)腸和回腸放入包埋盒,置于4%多聚甲醛中24 h,乙醇脫水、包埋、切片,將厚度為4 μm 的石蠟切片進(jìn)行HE 染色,中性樹脂封片后,置于顯微鏡下觀察小鼠結(jié)腸和回腸組織結(jié)構(gòu)變化。
取厚度為4 μm的小鼠結(jié)腸組織石蠟切片進(jìn)行阿爾新藍(lán)染色,然后置于顯微鏡下觀察小鼠結(jié)腸黏液分泌量(結(jié)腸切片中的藍(lán)色部分為小鼠結(jié)腸黏液)。
取厚度為4 μm的小鼠結(jié)腸組織石蠟切片,烤片、脫蠟、水化和抗原修復(fù)后,用5%山羊血清室溫封閉30 min;加入c-kit 抗體(稀釋比例為1∶500),于4 ℃孵育過夜;用0.02%磷酸鹽緩沖液洗3 次后,再加入二抗(稀釋比例為1∶500),室溫孵育1 h。用DAB 顯色,封片并于顯微鏡下拍照觀察,使用Image-Pro Plus軟件計(jì)算5個(gè)視野中c-kit陽(yáng)性染色的面積。
取小鼠結(jié)腸組織適量,采用Trizol 法提取RNA,檢測(cè)樣品RNA的濃度,按照EZBioscience試劑盒說明書將RNA 逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,用實(shí)時(shí)定量PCR 儀以GAPDH 為內(nèi)參,檢測(cè)炎癥因子[腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白細(xì)胞介素6(interleukin-6,IL-6)、IL-1β、誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)]、促進(jìn)腸道運(yùn)動(dòng)相關(guān)因子[神經(jīng)型一氧化氮合酶(neuronal nitric oxide synthase,nNOS)、平滑肌肌球蛋白輕鏈激酶(smooth muscle myosin light chain kinase,smMLCK)、5-羥色胺受體4(5-hydroxytryptamine 4 receptor,5-HT4R)、MUC2、SCF、c-kit]mRNA表達(dá)水平,采用2-ΔΔCt法進(jìn)行相對(duì)定量分析。引物由北京擎科生物科技股份有限公司合成,具體序列及產(chǎn)物長(zhǎng)度見表1。
表1 引物序列及產(chǎn)物長(zhǎng)度
取小鼠結(jié)腸組織適量,加入裂解液勻漿處理,使用BCA 蛋白濃度測(cè)定試劑盒檢測(cè)上清液中蛋白濃度并制備蛋白樣品。取蛋白樣品20 μg,電泳、轉(zhuǎn)膜,用5%脫脂牛奶室溫封閉1 h,加入MUC2、SCF、GAPDH、Tubulin抗體(稀釋比例分別為1∶2 000、1∶1 000、1∶3 000、1∶3 000),于4 ℃過夜;用TBST 緩沖液洗3 次,加入辣根過氧化物酶標(biāo)記的山羊抗兔IgG(H+L)抗體(稀釋比例為1∶3 000),室溫孵育1 h;用ECL顯影,曝光并拍照保存。使用Image J 軟件進(jìn)行分析,以MUC2 蛋白與內(nèi)參蛋白Tubulin、SCF 蛋白與內(nèi)參蛋白GAPDH 的灰度值比值分別計(jì)算MUC2和SCF蛋白的相對(duì)表達(dá)量。
采用SPSS 21.0軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。所有數(shù)據(jù)均用±s表示,若方差齊,采用單因素方差分析和SNK-q檢驗(yàn);若方差不齊,采用秩和檢驗(yàn)。檢驗(yàn)水準(zhǔn)α=0.05。
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠糞便質(zhì)地堅(jiān)硬干枯,糞便含水量和腸道推進(jìn)率均顯著降低(P<0.01)。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠糞便質(zhì)地蓬松,糞便含水量和腸道推進(jìn)率均顯著增加(P<0.01)。結(jié)果見表2。
表2 各組小鼠糞便含水量和腸道推進(jìn)率的比較(±s,n=6)
表2 各組小鼠糞便含水量和腸道推進(jìn)率的比較(±s,n=6)
a:與正常對(duì)照組比較,P<0.01;b:與模型組比較,P<0.01。
組別正常對(duì)照組模型組潤(rùn)腸顆粒低劑量組潤(rùn)腸顆粒高劑量組莫沙必利組糞便含水量/%57.47±7.85 33.05±4.35a 55.81±7.56b 53.49±6.65b 52.03±4.50b腸道推進(jìn)率/%72.99±10.18 35.26±7.23a 71.59±9.72b 73.30±8.74b 71.31±16.77b
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織出現(xiàn)損傷,炎癥細(xì)胞明顯浸潤(rùn),杯狀細(xì)胞數(shù)量顯著減少,回腸絨毛結(jié)構(gòu)出現(xiàn)斷裂。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸組織損傷均減輕,炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)均減少,杯狀細(xì)胞數(shù)量均增加,回腸絨毛結(jié)構(gòu)斷裂均明顯改善。結(jié)果見圖1、圖2(潤(rùn)腸顆粒低劑量組圖略)。
圖1 各組小鼠結(jié)腸組織結(jié)構(gòu)的顯微圖(HE染色)
圖2 各組小鼠回腸組織結(jié)構(gòu)的顯微圖(HE染色)
正常對(duì)照組、模型組、潤(rùn)腸顆粒低劑量組、潤(rùn)腸顆粒高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸黏液分泌量分別為0.10±0.01、0.04±0.02、0.07±0.01、0.09±0.01、0.06±0.01(n=6)。與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸黏液分泌量顯著減少(P<0.01)。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒高劑量組小鼠結(jié)腸黏液分泌量顯著增加(P<0.01)。結(jié)果見圖3(潤(rùn)腸顆粒低劑量組圖略)。
圖3 各組小鼠結(jié)腸黏液的染色圖(阿爾新藍(lán)染色)
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織中c-kit蛋白表達(dá)水平降低。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸組織中c-kit 蛋白表達(dá)水平均增加。結(jié)果見圖4(潤(rùn)腸顆粒低劑量組圖略)。
圖4 各組小鼠結(jié)腸組織中c-kit 蛋白表達(dá)的免疫組化圖
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織中TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOS mRNA 相對(duì)表達(dá)量均顯著增加(P<0.01)。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸組織中TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOS mRNA相對(duì)表達(dá)量均顯著降低(P<0.05 或P<0.01)。結(jié)果見表3。
表3 各組小鼠結(jié)腸組織中炎癥因子mRNA 表達(dá)水平比較(±s,n=6)
表3 各組小鼠結(jié)腸組織中炎癥因子mRNA 表達(dá)水平比較(±s,n=6)
a:與正常對(duì)照組比較,P<0.01;b:與模型組比較,P<0.05;c:與模型組比較,P<0.01。
iNOS 1.00±0.28 3.65±0.91a 1.21±0.62c 1.05±0.27c 0.95±0.29c組別正常對(duì)照組模型組潤(rùn)腸顆粒低劑量組潤(rùn)腸顆粒高劑量組莫沙必利組TNF-α 1.00±0.38 3.90±1.56a 2.01±0.35b 1.53±0.27c 2.14±0.63c IL-6 1.00±0.60 5.38±3.09a 1.79±1.34b 1.79±0.80b 1.49±0.69c IL-1β 1.00±0.42 3.74±1.66a 0.61±0.17c 1.79±0.72b 1.68±0.54c
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織中nNOS、smMLCK、5-HT4R、MUC2、SCF、c-kit mRNA相對(duì)表達(dá)量均顯著降低(P<0.05或P<0.01)。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸組織中nNOS(潤(rùn)腸顆粒低劑量組除外)、smMLCK、5-HT4R、MUC2、SCF(潤(rùn)腸顆粒低劑量組除外)、c-kit mRNA相對(duì)表達(dá)量均顯著增加(P<0.05或P<0.01)。結(jié)果見表4。
表4 各組小鼠結(jié)腸組織中促進(jìn)腸道運(yùn)動(dòng)相關(guān)因子mRNA表達(dá)水平比較(±s,n=6)
表4 各組小鼠結(jié)腸組織中促進(jìn)腸道運(yùn)動(dòng)相關(guān)因子mRNA表達(dá)水平比較(±s,n=6)
a:與正常對(duì)照組比較,P<0.01;b:與正常對(duì)照組比較,P<0.05;c:與模型組比較,P<0.05;d:與模型組比較,P<0.01。
組別正常對(duì)照組模型組潤(rùn)腸顆粒低劑量組潤(rùn)腸顆粒高劑量組莫沙必利組nNOS 1.00±0.20 0.07±0.03a 0.71±0.36 0.90±0.33d 0.98±0.44d smMLCK 1.00±0.22 0.36±0.13a 0.91±0.27c 1.00±0.19c 1.03±0.14c 5-HT4R 1.00±0.23 0.12±0.09a 0.92±0.23d 1.05±0.23d 1.17±0.39d MUC2 1.00±0.29 0.43±0.17b 1.03±0.25c 1.06±0.37d 0.99±0.23c SCF 1.00±0.25 0.40±0.24b 0.80±0.10 1.06±0.29c 1.04±0.42c c-kit 1.00±0.31 0.16±0.08a 0.98±0.28d 1.23±0.34d 1.26±0.52d
與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織中MUC2和SCF 蛋白相對(duì)表達(dá)量均顯著降低(P<0.05 或P<0.01)。與模型組比較,潤(rùn)腸顆粒低、高劑量組和莫沙必利組小鼠結(jié)腸組織中MUC2 和SCF 蛋白相對(duì)表達(dá)量均顯著增加(P<0.05或P<0.01)。結(jié)果見圖5、圖6。
圖5 各組小鼠結(jié)腸組織中MUC2 和SCF 蛋白表達(dá)的電泳圖
圖6 各組小鼠結(jié)腸組織中MUC2 和SCF 蛋白表達(dá)水平檢測(cè)結(jié)果
中醫(yī)認(rèn)為腸道傳導(dǎo)失司和腸道失于濡潤(rùn)都將導(dǎo)致便秘。洛哌丁胺是一類μ阿片受體激動(dòng)劑,其能夠通過抑制腸道水分的分泌和結(jié)腸的蠕動(dòng),從而延長(zhǎng)糞便排空時(shí)間,并延緩腸道的運(yùn)輸[5],已被廣泛用于誘導(dǎo)便秘模型。莫沙必利能夠改善胃腸動(dòng)力,臨床上常用于治療便秘,本研究將其作為治療便秘的陽(yáng)性對(duì)照藥[6]。本研究結(jié)果顯示,潤(rùn)腸顆粒能改善便秘小鼠的糞便質(zhì)地,提高糞便含水量和腸道推進(jìn)率,且高劑量潤(rùn)腸顆粒的作用與莫沙必利相似。這表明潤(rùn)腸顆粒能夠促進(jìn)小鼠糞便軟化和腸道蠕動(dòng),用于便秘小鼠的療效與莫沙必利相當(dāng)。
結(jié)腸外黏液層內(nèi)平坦的管腔表面能夠保護(hù)腸上皮細(xì)胞免受細(xì)菌侵害,抑制炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),防止腸道發(fā)生感染[7]。本研究結(jié)果顯示,潤(rùn)腸顆粒能夠減少小鼠結(jié)腸炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn),降低炎癥因子TNF-α、IL-6、IL-1β、iNOS mRNA相對(duì)表達(dá)量。這表明潤(rùn)腸顆??赏ㄟ^減輕便秘小鼠結(jié)腸炎癥,降低腸道通透性,而保護(hù)腸道屏障。結(jié)腸的黏液分泌是影響排便的重要因素。在腸黏膜中,MUC2是杯狀細(xì)胞分泌最多的黏液蛋白,其能夠使腸上皮細(xì)胞免受細(xì)菌攻擊,保護(hù)腸黏膜[8]。本研究結(jié)果顯示,與正常對(duì)照組比較,模型組小鼠結(jié)腸組織中MUC2 mRNA和蛋白表達(dá)均受到抑制,而潤(rùn)腸顆??勺柚惯@種抑制作用,能使MUC2的表達(dá)恢復(fù)到正常水平。這提示潤(rùn)腸顆??赡芡ㄟ^潤(rùn)滑腸黏膜,減少腸道刺激和摩擦,而促進(jìn)腸黏膜細(xì)胞產(chǎn)生更多的MUC2蛋白。
腸道傳輸收縮節(jié)律異常在便秘的發(fā)生機(jī)制中具有關(guān)鍵作用[9]。nNOS 缺陷的小鼠已被證明可表現(xiàn)出運(yùn)動(dòng)功能障礙和消化道功能、結(jié)腸功能紊亂[10]。smMLCK是控制平滑肌收縮起始的關(guān)鍵調(diào)節(jié)酶,降低腸道smMLCK活性,會(huì)導(dǎo)致以弱蠕動(dòng)為特征的腸道運(yùn)動(dòng)障礙[11]。5-羥色胺是一類對(duì)腸道運(yùn)動(dòng)具有重要作用的神經(jīng)遞質(zhì),其能參與消化道功能的調(diào)節(jié),5-HT4R 能夠驅(qū)動(dòng)腸道對(duì)5-羥色胺產(chǎn)生蠕動(dòng)反應(yīng)[12]。本研究結(jié)果顯示,潤(rùn)腸顆粒能夠上調(diào)便秘小鼠結(jié)腸組織中nNOS、smMLCK、5-HT4R mRNA相對(duì)表達(dá)量,這表明潤(rùn)腸顆??稍鰪?qiáng)腸道運(yùn)動(dòng)功能。Cajal 間質(zhì)細(xì)胞(interstitial cells of Cajal,ICC)作為胃腸道的起搏細(xì)胞,對(duì)于正常的腸道運(yùn)動(dòng)至關(guān)重要。SCF/c-kit信號(hào)傳導(dǎo)對(duì)ICC的發(fā)展具有重要作用[13]。本研究結(jié)果顯示,潤(rùn)腸顆粒能夠上調(diào)便秘小鼠結(jié)腸組織中SCF 和c-kit mRNA 相對(duì)表達(dá)量。這提示潤(rùn)腸顆粒改善便秘的作用機(jī)制可能是通過激活SCF/c-kit信號(hào)通路,增加ICC 的表達(dá),來(lái)促進(jìn)便秘小鼠腸道運(yùn)動(dòng),改善腸道運(yùn)動(dòng)障礙。
綜上所述,潤(rùn)腸顆粒具有潤(rùn)腸通便的作用,能夠改善小鼠便秘,其潤(rùn)腸機(jī)制可能與促進(jìn)結(jié)腸黏液分泌和MUC2表達(dá)有關(guān),其通便機(jī)制可能與激活SCF/c-kit信號(hào)通路有關(guān)。