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瑞香狼毒素亚慢性染毒对大鼠胃组织的影响*

2021-12-14李昌哲洪秋月李军杨光红赵华胡婷

贵州医科大学学报 2021年11期
关键词:毒素剂量蛋白

李昌哲,洪秋月,李军,杨光红,赵华,胡婷**

(1.贵州医科大学 环境污染与疾病监控教育部重点实验室 毒性检测中心,贵州 贵阳 550025;2.贵州医科大学 公共卫生学院,贵州 贵阳 550025;3.贵州医科大学 公共卫生学院 环境卫生与职业卫生教研室,贵州 贵阳 550025)

瑞香狼毒俗称狼毒、断肠草等,是瑞香科狼毒属植物,其成分主要包含香豆素、黄酮、二萜原酸酯以及木脂素类等化合物[1]。《神农本草经》记载,瑞香狼毒有“主咳逆上气,破积聚,恶疮,鼠瘘疽蚀”等功效[2];现代药理研究发现,瑞香狼毒素在抗肿瘤、抗HIV以及抗菌等方面有生理活性[3-5]。近年来,瑞香狼毒素被广泛用于农业害虫防治、抗真菌抗螨虫的药剂开发中[6-7],与人的接触机会增加,虽然瑞香狼毒素的药用价值明显,但其潜在风险也不应被忽视。有报道提出瑞香狼毒素属低毒物质,具有一定胃毒毒性[8-9],可引发腹泻、皮疹等不良反应[10]。瑞香狼毒素引起的胃肠道毒性作用究竟有多严重,转归如何鲜见报道,本研究针对这一问题展开研究,以期为瑞香狼毒素制剂的合理使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1实验动物 健康断乳的SPF级SD大鼠,体质量100~120 g,共50只,雌雄各半,购于贵州医科大学实验动物中心,动物合格证号SCXK(黔)2017-0027。

1.1.2实验试剂和仪器 瑞香狼毒素(有效成分含量为20%),由贵州医科大学毒性检测中心提供;胃蛋白酶原(pepsinogen,PG)Ⅰ(PGⅠ)和Ⅱ(PGⅡ)生化套装,购自浙江宁波瑞源生物科技有限公司;一抗缝隙连接蛋白43(connexin43,CX43),购自abcam(批号GR3271571-13);内参β-actin,购自bioss(批号AH01032107);BCA蛋白浓度测定试剂盒(增强型),购自碧云天生物技术研究所;其余试剂均为国产分析纯。组织脱水机、包埋机、切片机、全自动染色机、光学显微镜均为德国徕卡;全自动生化分析仪(AU400,日本奥林巴斯)、超级酶标仪(MQX200,美国Bio-Tek公司)、高速冷冻离心机(5417R,德国Eppendorf公司)、凝胶成像仪(Chemi DocTMXRS+,美国Bio-Rad公司)、基础电泳仪(PowerPacTM,美国Bio-Rad公司)。

1.2 实验方法

1.2.1动物分组和处理 50只SD大鼠经检疫和适应性喂养后,采用随机数字表法将其分为5组,每组10只,雌雄各半。对照组给予去离子水灌胃90 d。低、中、高剂量组:瑞香狼毒素溶于去离子水,染毒剂量分别为31.25、125.00、500.00 mg/kg,灌胃90 d。恢复组:瑞香狼毒素按500 mg/kg染毒剂量灌胃90 d后,不做任何处理再饲养7 d;以上各组每周灌胃6 d(每日1次)休息1 d,灌胃剂量为10 mL/kg。

1.2.2标本采集及保存 实验终期,采用7%水合氯醛麻醉大鼠,心脏采集非抗凝血2 mL,分离血清用于生化指标测定;将动物解剖后取胃,沿胃大弯剪开,生理盐水清洗干净,观察胃黏膜的大体损伤情况,取损伤最严重的部位进行固定,用于之后的组织病理学检察,同时在此部位取胃壁组织0.02 g加预冷裂解液200 μL匀浆,12 000 r/min低温离心5 min,取上清液用于蛋白表达量测定。

1.2.3指标测定 (1)大鼠一般情况观察及体质量测量:实验期间,每天观察并记录动物的一般表现、行为和死亡情况,每周称重两次,计算各时间段的体质量增长率,体质量增长率(%)=[(后一时间点的体质量-前一时间点的体质量)/前一时间点的体质量]×100%;(2)血清指标检测:采用胶乳增强免疫比浊法检测血清PGⅠ和PGⅡ含量;(3)胃组织病理学检察:胃组织固定 48 h后,按常规方法制片,苏木素-伊红(hematoxylin-eosin staining,HE)染色、光镜下检查组织形态结构;(4)胃组织匀浆CX43的测定:使用BCA 蛋白浓度测定试剂盒(增强型)测定胃组织匀浆蛋白浓度,根据蛋白浓度决定上样量;依次进行电泳、转膜、封闭,兔抗大鼠单克隆抗体(1/2 000)4 ℃孵育过夜后,辣根酶标记的山羊抗兔二抗(1/3 000)室温下孵育2 h,充分洗涤后ECL化学发光显影,使用凝胶成像仪拍摄图像并分析各条带的灰度值。

1.3 统计学分析

2 结果

2.1 各组大鼠一般情况

实验期间高剂量组大鼠的活动程度明显减弱、精神状态呈低度萎靡,皮肤毛发较光泽、顺整,饮食减少、饮水量增多,大便基本成型,尿量增多、色黄,其余各组一般情况表现与对照组比较,无明显差异。

2.2 各组大鼠体质量和体质量增长率

与对照组相比,5~8周低、中、高剂量组大鼠的体质量增长率下降,9~13周高剂量组大鼠体质量增长率降低,差异有统计学意义(P<0.05)。见图1和表1。

图1 瑞香狼毒素连续给药90 d各组大鼠的体质量变化Fig.1 Weight changes of rats treated with S. chamaejasme for 90 days

表1 各组大鼠体质量增长率比较Tab.1 Comparison of weight growth rate

2.3 血清PGI和 PGII

与对照组相比,中、高剂量组大鼠血清PGI降低,差异具有统计学意义(P<0.05);与低剂量组相比,高剂量组PGI分泌量降低(P<0.05);与对照组相比,高剂量组血清PGII含量降低(P<0.05),低、中、高剂量组大鼠PGI /PGII比值降低,但差异无统计学意义(P>0.05);与高剂量组相比,恢复组血清PGI、PGII含量和PGI /PGII比值变化不明显(P>0.05)。见表2。

表2 各组大鼠血清中PGI、PGII和PGI/PGII比值Tab.2 The serum PGI,PGII,and PGI /PGII proportion of rats in each

2.4 胃组织学观察

对照组大鼠皮胃黏膜覆盖复层鳞状上皮,黏膜下富含血管;腺胃为单层柱状上皮,固有层含大量腺体,腺体间为少量结缔组织。高剂量组大鼠的胃黏膜上皮缺损,上皮反应性不典型增生与上皮细胞黏蛋白和纤维蛋白的渗出混合,胃腺萎缩和纤维化,基底部炎细胞浸润,部分被纤维包裹。恢复组的病变情况和高剂量组基本一致。见图2。

图2 各组大鼠胃组织学观察(HE,×100)Fig.2 Histology observation of gastric tissue of each group (HE,×100)

2.5 胃组织细胞CX43表达

与对照组相比,低、中、高剂量组胃组织匀浆CX43蛋白表达量下降(P<0.05);与低剂量组相比,中、高剂量组胃组织匀浆CX43蛋白表达量下降(P<0.05);与中剂量组相比,高剂量组胃组织匀浆CX43蛋白表达量明显下降(P<0.05);与高剂量组相比,恢复组胃组织匀浆CX43蛋白表达量变化并不明显(P>0.05)。见图3。

注:(1)与对照组相比,P<0.05;(2)与低剂量组相比,P<0.05;(3)与中剂量组相比,P<0.05。图3 各组大鼠胃组织胃组织匀浆CX43蛋白表达Fig.3 CX43 protein expression on the stomach of rats in each group

3 讨论

随着医药事业快速发展,对瑞香狼毒素的研究和利用越来越广泛,成绩显著。瑞香狼毒素除了在癌症治疗方面的积极贡献外[11-12],近年来发现瑞香狼毒素可用于治疗高脂血症[13-14]。Jo等[15]采用狼毒治疗特异性皮炎,可有效改善特应性皮肤症状。市售多种抗真菌的中药搽剂,都含有瑞香狼毒素[16]。瑞香狼毒素还被广泛应用于多种有害生物的防治,比如蚜虫、菜青虫、飞蝗、线虫、斑潜蝇以及螨虫[17-19]。

人们在对瑞香狼毒素的药理药性研究中较多关注它积极的一方面,缺乏对其危害性的研究。本实验研究显示,较长时间经口接触低浓度的瑞香狼毒素虽不会引起动物死亡,但会给动物的脏器及其功能带来不利影响,本研究中主要观察了其对胃的影响。

动物实验研究中,体质量作为非特异性的常规观测指标,能大体反映外源性物质对动物机体的毒性效应。本实验研究发现,从染毒第5周开始,中、高剂量组动物体重明显低于正常组。随着染毒时间的延长和剂量的增加,中、高剂量组体重增长率明显下降,尤以高剂量组为甚。结合染毒期间中、高剂量组大鼠出现不同程度被毛光泽暗淡、精神萎靡、活动减少、反应迟钝等症状,表明染毒大鼠出现不同程度的中毒效应。

病理学检查对于组织器质性病变的判断是其它任何方法无法替代的[20]。本研究发现,高剂量组大鼠的胃发生了不同程度的病理组织学改变:胃黏膜上皮缺损,上皮反应性不典型增生,上皮细胞黏蛋白和纤维蛋白的渗出混合,胃腺萎缩,基底部炎细胞浸润,部分被纤维包裹。这说明较长期高浓度瑞香狼毒素染毒的大鼠胃组织结构会遭到破坏,存在反复发作的溃疡,胃腺萎缩。

在反映胃黏膜功能和状态方面,PG水平是一个很重要的参考指标[21]。其中PGI能检测胃泌酸腺细胞功能,胃酸分泌增多时PGI升高,分泌减少或腺体萎缩时PGI则降低;PGII则与胃底粘膜的病变相关性较大,胃底腺管萎缩、胃上皮化生或假幽门腺化生、异型增殖都会使其升高;PGI/PGII比值进行性降低,代表胃粘膜发生了萎缩,当降低到一定低值,并且PGI也降低到某个值时,提示有罹患癌症的风险[9]。本研究发现,随着瑞香狼毒素染毒剂量的增加,与对照组相比,PGI的含量逐渐降低,PGⅡ也在降低,在高剂量组降低最明显,同时PGI/PGII比值也在进行性降低,高剂量组最明显,提示胃腺萎缩在进行性加剧,这与病理学检查结果基本一致。

CX43在胃粘膜遭受破坏的早期,作为应激状态下胃粘膜细胞间的快速反应因子,对应激状态下胃粘膜细胞凋亡和增殖产生影响,在维持胃粘膜细胞正常的生理生化功能方面起着重要作用[22]。本研究发现,低剂量组的CX43蛋白含量已经较正常组发生了明显下降,随染毒时间和剂量增加,CX43还在持续下降。说明CX43的反应很灵敏,在蛋白层面是最先被破坏的一类物质,并且随染毒剂量的增加,这种破坏还在加剧。

CX43作为细胞间隙连接的结构蛋白,可以偶联其它细胞,及时将化学信号、电信号、能量物质通过间隙连接迅速流向其它细胞[23]。本实验中,CX43含量的变化,并没有立即引发PGI和PGII的变化,直到高剂量组,PGI、PGII含量和PGI/PGII比值全部发生明显的变化,相关性分析也提示了这一点。说明胃腺体发挥了部分代偿能力。

本实验中设置了恢复组,安排了7 d的恢复期,虽然时间不长,不足以使病理改变发生明显变化,但其PGI、PGII分泌量和CX43蛋白表达量这些随情况的变化能在早期发生改变的指标,与高剂量组比较,也没有发生变化,说明暴露因素虽消除,但之前的暴露在体内发生了蓄积,并且该物质的半衰期较长,这与何华红等[24]研究结果类似。

综上所述,瑞香狼毒素较长期染毒会对大鼠胃组织造成损害,引起广泛性的胃慢性萎缩,这种损害可能与CX43表达被抑制有关,并且瑞香狼毒素可以在机体发生蓄积,对于机体的损害会持续较长一段时间。由此可见,瑞香狼毒这把双刃剑,在使用时一定要注意量和时间的问题,在日常生活中,也要尽量少接触。

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