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大承气汤干预重症急性胰腺炎并发肝损伤的作用机制

2020-02-18孙文杰陈亚峰李红昌曹亦军奉典旭

中成药 2020年1期
关键词:承气汤程序性淀粉酶

孙文杰,陈亚峰,李红昌,刘 欢,李 劼,曹亦军,陈 腾,奉典旭

(上海中医药大学附属普陀医院,上海 200062)

急性胰腺炎(acute pancreatitis,AP)是胰腺的急性炎症反应,因其往往会影响多个器官功能,现在越来越多专家认为AP 是一种全身性疾病,并且有20%~30%的AP 患者病情恶化为重症急性胰腺炎(severe acute pancreatitis,SAP)[1],造成多个器官的功能障碍。肝损伤是SAP 常见的并发症之一,临床回顾性观察分析显示[2],肝衰竭是SAP 患者死亡的主要影响因素之一,因此对SAP 合并肝损伤的防治有着较大意义。

程序性坏死作为一种可以引发炎症反应的细胞死亡方式,其主要是在TNF-α 诱导下,由受体相互作用蛋白3(receptor-interacting protein3,RIP3)进行调控[3]。近年来研究表明,程序性坏死主要执行蛋白RIP3 在急性肝损伤中也起着重要作用[4-5],其可以通过多种途径加剧肝损伤。

大承气汤是中医经典的通里攻下方剂,源自汉代《伤寒论》,由大黄(君)、芒硝(臣)、枳实(佐使)、厚朴(佐使)组成,主要用于治疗一些腹部疼痛性疾病。大承气汤对A P 的治疗作用已在临床及基础研究中得到验证,并且基于该方临床还研究出一些类方[6]。近年来也有专家探讨大承气汤或大黄主要成分在防治SAP 引起肝损伤中的作用[7-8],进一步扩大了其应用范围。课题组前期发现,在SAP 动物及细胞模型中,大承气汤可以通过干预胰腺腺泡细胞程序性坏死来减轻胰腺损伤,近期研究发现,大承气汤在防治SAP 加重过程中,也可以通过抑制RIP3-MCP1 信号通路减轻SAP 合并的肝损伤。

1 材料

1.1 动物 40 只健康雄性C57BL/6 小鼠,体质量(18±2)g,SPF 级,8 周龄,购于上海斯莱克公司,生产许可证号SCXK(沪)2017-0002。

1.2 药物 大承气汤由生大黄(600 g)、芒硝(300 g)、枳实(600 g)、厚朴(1 200 g)组成,以上药材均购于上海康桥中药饮片有限公司,经上海中医药大学中药学院崔波老师鉴定为正品,并经甲醇超声提取60 min,其具体制作方法同Pan 等[9]报道,获得大承气汤固体颗粒246 g(得率9.11%),最终用生理盐水分别配置成0.25、0.5、1 g/mL。

1.3 试剂 雨蛙素(批号SLBS3844)、脂多糖(批号L-2800)购自美国Sigma 公司;所有ELISA 试剂盒,包括淀粉酶(批号ab36345)、TNF-α(批号ab35884)、ALT(批号E4324)、AST(批号E4320)均购自杭州联科生物技术股份有限公司;RIPA 裂解液(中)(批号P0013C)、PMSF(批号ST506)、蛋白酶抑制剂(批号P1031)、磷酸酶抑制剂(批号P1082)均购上海碧云天生物科技有限公司;所有抗体,包括RIP1(批号ab42125)、RIP3(批号ab56164)、TNF-α(批号ab6671)、MCP1(批号ab9669)、GAPDH(批号ab181602)抗体均购自英国Abcam 公司。

1.4 仪器 酶标仪、双向电泳仪、PCR 基因扩增仪(美国Bio-Rad 公司);石蜡组织块包埋机、病理切片机(德国Leica 公司);Real time PCR 扩增仪(美国 Applied Biosystems 公司);WB 显影仪(上海培清科技有限公司)。

2 方法

2.1 造模、分组及给药 将小鼠随机分为正常组、模型组及大承气汤组低、中、高剂量(5、10、20 g/kg),每组8只(剂量使用按小鼠体表面积剂量换算法获得)。各组小鼠造模前12 h 及造模后予以禁食(自由饮水),正常组腹腔内注射生理盐水0.1 mL/10 g,共6 次(间隔时间1 h);模型组腹腔连续6 次注射雨蛙素(50 μg/kg),最后2 次联合注射脂多糖(7.5 mg/kg),具体方法同Chen 等[10]报道;大承气汤组在模型组的基础上,于造模前30 min 及造模后3、6 h 用不同剂量大承气汤灌胃3 次,给药体积为20 mL/kg,并于造模后10 h 采集样本。

2.2 血清炎症因子检测 实验结束后小鼠摘除眼球取血,并迅速处死,分离上层血清后根据ELISA Kit 说明书,分别检测淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 水平。

2.3 胰腺、肝脏组织病理变化观察 取各组小鼠胰腺、肝脏组织,通过10%中性甲醛固定,梯度脱水后用二甲苯透明,用石蜡包埋,进行切片(厚度5 μm),然后HE 染色,最后在光学显微镜下观察胰腺及肝组织病理变化,分别根据其病变程度(水肿、炎症及坏死等)进行评分,具体病理评分标准分别参考Schmidt[11]、Camargo[12]报道。

2.4 肝组织RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白及mRNA 表达检测 剪取适量小鼠肝组织,分别提取总蛋白及RNA,BCA 蛋白定量、RNA 浓度检测后,根据相应试剂盒操作说明进行Western blot 和RT-PCR 法以检测相应蛋白和基因表达情况。引物由Sangon Biotech 公司合成,序列见表1。

表1 引物序列

3 结果

3.1 大承气汤对血清淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 的影响 由表2 可知,模型组小鼠血清淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 水平较正常组升高(P<0.01),血清指标表现出SAP合并肝损伤模型;在低、中、高大承气汤组中,这些指标均有一定的好转(P<0.01),并且在高剂量效果最明显。

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表2 大承气汤对血清淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 水平的影响(±s,n=8)

表2 大承气汤对血清淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 水平的影响(±s,n=8)

注:与正常组比较,##P<0.01;与模型组比较,**P<0.01。

3.2 大承气汤对SAP 小鼠胰腺及肝脏病理的影响 由图1、表3 可知,正常组小鼠胰腺、肝组织叶间隙分布均匀,无水肿及炎性渗出;模型组小鼠胰腺及肝组织叶间隙扩张,小叶内弥散炎性细胞,病理评分均高于正常组(P<0.01);大承气汤组小鼠可不同程度减轻胰腺和肝脏的病理损伤(P<0.01),并且在高剂量下效果最明显。

图1 各组小鼠胰腺及肝脏HE 染色(×200)

表3 各组小鼠胰腺及肝脏病理评分(±s,n=8)

表3 各组小鼠胰腺及肝脏病理评分(±s,n=8)

注:与正常组比较,##P<0.01;与模型组比较,**P<0.01。

3.3 大承气汤对肝脏RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达的影响 由图2、表4 可知,与正常组比较,模型组RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达显著升高(P<0.01);与模型组比较,大承气汤各组可降低肝脏RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达(P<0.01),且剂量越高效果越明显,而RIP1 蛋白表达未见差异(P>0.05)。

图2 各组肝脏RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达

表4 大承气汤对RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达的影响(±s,n=8)

表4 大承气汤对RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白表达的影响(±s,n=8)

注:与正常组比较,##P<0.01;与模型组比较,**P<0.01。

3.4 大承气汤对肝脏RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 mRNA表达的影响 表5 显示,与正常组比较,模型组RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 mRNA 表达升高(P<0.01);与模型组比较,大承气汤组RIP3、TNF-α、MCP1 mRNA 表达降低(P<0.01),且剂量越高效果越明显,而RIP1 mRNA 表达未见差异(P>0.05)。

表5 大承气汤对RIP1、 RIP3、 TNF⁃α、 MCP1 mRNA 的影响(±s,n=8)

表5 大承气汤对RIP1、 RIP3、 TNF⁃α、 MCP1 mRNA 的影响(±s,n=8)

注:与正常组比较,##P<0.01;与模型组比较,**P<0.01。

4 讨论

因胰腺与肝脏的解剖位置毗邻,SAP 发生时胰腺所产生的炎症介质可以通过门静脉直接损伤肝细胞,继而肝脏产生更多的炎症因子参与到SAP 相关的局部和全身炎症反应中,使得肝损伤成为AP 发展为SAP 及死亡的重要因素[13]。研究表明[13-14],在SAP 早期阶段,肝脏可以因刺激而产生TNF-α,而TNF-α 作为促进细胞死亡的主要炎症介质,在不同的模型中可以分别启动RIP1 调控的细胞凋亡或RIP3 调控的细胞程序性坏死。研究也表明[14-15],程序性坏死对AP 的轻重程度有重要影响,在雨蛙素诱导的AP模型中,RIP3 基因过表达往往引起胰腺腺泡细胞坏死,并且RIP3 基因的缺失可以降低AP 的严重程度,而RIP1 作为介导凋亡、坏死必须参与的基因,往往在轻症AP 中高表达,在SAP 中表达降低。

近年来研究表明[16-17],程序性坏死在肝损伤模型中也发挥着一定的作用,正常肝脏组织表达RIP1 与RIP3 极低,我们的实验结果与相关文献报道的相一致,并且在不同的模型中RIP1 与RIP3 对肝损伤的作用不同。M Deutsch 研究发现[4],在不同的肝损伤模型中,阻断RIP3 均可一定程度的减轻肝损伤,而RIP1 的阻断则会加重肝损伤;Wei S等[5]报道RIP3 缺陷可通过ROCK1 调节TLR4-NF-κB 信号通路,导致巨噬细胞炎症减少,以此减轻肝损伤。本实验初步证实程序性坏死关键基因RIP3 在雨蛙素联合脂多糖诱导的SAP 并发肝损伤小鼠发病机制中有着重要作用,其机制可能是TNF-α 启动的RIP3-MCP1 炎症信号通路,进而引起ALT、AST 等促炎因子介导机体免疫应答,引起一系列炎症反应,这也提示药物若能在早期干预,可通过有效阻止RIP3-MCP1 信号通路激活来避免或减轻SAP 合并的肝损伤。

另外,值得注意的是,虽然有研究显示大黄可引起一定的肝损伤[19],但也有学者基于代谢组学[20],发现在肝纤维化大鼠模型中,大黄又能减少ALT 及AST 含量,表明了大黄对于肝功能的双向调节作用[21]。

本研究显示,在SAP 合并肝损伤模型中,RIP1、RIP3、TNF-α、MCP1 基因显著上调,而大承气汤能通过抑制肝脏RIP3、TNF-α、MCP1 蛋白及mRNA 表达,下调血清淀粉酶、TNF-α、ALT、AST 水平,其机制可能是通过调控RIP3-MCP1 信号通路进而抑制炎性细胞因子分泌,最终减轻SAP 小鼠模型的肝损伤程度。但大承气汤成分繁杂,其在不同模型中对SAP 并发肝损伤的作用靶点也可能会有不同,并且RIP3-MCP1 信号通路在临床中的作用也仍需进一步验证,所以大承气汤在治疗SAP 合并肝损伤中的研究仍有待深入探索。

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