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肉苁蓉多糖对便秘型肠易激综合征大鼠的影响 Δ

2023-10-09刘延忠贾新梅郭洪章王雪莲刘东升甘肃省药品监督管理局信息中心统计咨询科兰州70070武威市中医医院药剂科甘肃武威7000甘肃省中医院消化内科兰州7000甘肃省药品监督管理局审核查验中心药品检查科兰州70070甘肃省药品检验研究院中成药检验研究室兰州70070

中国药房 2023年18期
关键词:结肠含水量粪便

刘延忠 ,贾新梅 ,郭洪章 ,王雪莲 ,刘东升 (1.甘肃省药品监督管理局信息中心统计咨询科,兰州 70070;.武威市中医医院药剂科,甘肃 武威 7000;.甘肃省中医院消化内科,兰州 7000;.甘肃省药品监督管理局审核查验中心药品检查科,兰州 70070;.甘肃省药品检验研究院中成药检验研究室,兰州 70070)

肠易激综合征(irritable bowel syndrome,IBS)是一种慢性功能性胃肠道疾病,主要分为4 种类型:腹泻型IBS、便秘型IBS(constipation-predominant irritable bowel syndrome,IBS-C)、混合型IBS 和未分类IBS[1]。其中,IBS-C 约占IBS 的三分之一,以腹痛、排便不尽、排便习惯改变等为主要表现,虽不造成任何器质性病变和生化指标异常,但会严重影响患者(尤其是功能性肠道疾病患者)的生活质量和工作效率[2]。研究指出,与西药治疗相比,中药治疗能更好地缓解IBS 患者的相关症状,同时可使其复发率更低[3]。可见,有必要不断探索可有效治疗IBS-C的中药。

有“沙漠人参”之称的中药肉苁蓉来源于列当科植物肉苁蓉Cistanche deserticolaY. C. Ma 或管花肉苁蓉Cistanche tubulosa(Schenk)Wight 的干燥带鳞叶的肉质茎,具有温肾通便、调节内分泌、保护神经等药理作用;其活性成分之一的肉苁蓉多糖(以下简称“CDPS”)可调节肠道菌群结构和组成,促进益生菌生长,对维持肠道健康具有重要作用[4]。研究表明,CDPS可通过恢复肠道微生物群失调来缓解衰老小鼠的认知能力下降[5],但其对IBS-C的具体作用尚不明确。

神经生长因子(nerve growth factor,NGF)是一种原型神经营养因子,具有维持和诱导外周神经细胞分化的能力,可作用于中枢神经系统、免疫系统和内分泌系统;原肌球蛋白受体激酶A(tropomyosin receptor kinase A,TrkA)是受体酪氨酸激酶家族的关键成员,也是NGF的同源受体[6]。研究发现,NGF介导的TrkA信号转导与炎症相关的内脏痛觉过敏的发展有关,且NGF、TrkA 在IBS 患者结肠黏膜组织中的表达均明显上调,故抑制NGF 可能是治疗该症的重要策略[7];另一项基于脊髓损伤白化大鼠的研究发现,肉苁蓉提取物中的低聚糖能通过激活NGF 前体来发挥抗炎、抗氧化应激、抗凋亡作用[8]。由此可见,肉苁蓉的糖类提取物(如CDPS)可能对NGF 介导的信号通路具有一定的调控作用。为验证这一假设,本研究拟基于NGF/TrkA 信号通路探讨CDPS对IBS-C 大鼠的影响,以期为探索更多有效治疗IBS-C的方案提供参考。

1 材料

1.1 主要仪器

本研究所用主要仪器包括SpectraMax iD5 型多功能微孔酶标仪[美谷分子仪器(上海)有限公司],E100型光学显微镜(日本Nikon 公司),CFX96 Touch 型荧光定量聚合酶链反应(PCR)仪、ChemiDoc MP型全能成像系统[伯乐生命医学产品(上海)有限公司]等。

1.2 主要药品与试剂

CDPS[货号BJ-1962,规格200 mg(每克相当于生药12.61 g)]购自北京凯诗源生物科技有限公司;枸橼酸莫沙必利片[阳性对照,批号20220824,规格5 mg(按C21H25ClFN3O3·C6H8O7计算)]购自江苏豪森药业集团有限公司;苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色试剂盒(货号E-IR-R117)购自武汉伊莱瑞特生物科技股份有限公司;RNA提取试剂(Trizol法)、两步法实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time PCR,qRT-PCR)试剂盒(货号分别为R401-01、R232-01)均购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;兔源NGF、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH)多克隆抗体和兔源TrkA 单克隆抗体(货号分别为ab6199、ab9485、ab302524)均购自英国Abcam公司;辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG 二抗(货号FNab09778)购自武汉菲恩生物科技有限公司;5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)酶联免疫吸附测定(ELISA)试剂盒(货号EK-H12226)购自上海酶研生物科技有限公司。

1.3 实验动物

SPF级雄性SD大鼠,6周龄,体重(200±20)g,购自中国农业科学院兰州兽医研究所,动物生产许可证号为SYXK(甘)2020-0002。所有大鼠均在26 ℃、60%相对湿度的环境下饲养,并自由摄食、饮水。本实验方案经武威市中医医院医学伦理委员会审核批准,批号为2022伦审0003号。

2 方法

2.1 大鼠模型的建立与分组

所有大鼠适应性饲养1 周后,将其分为对照组(20只)和造模组(90 只)。对照组大鼠正常饲养;造模组大鼠参照文献方法[9],每天上午8:00灌胃0~4 ℃生理盐水2 mL,连续14 d,以建立IBS-C 大鼠模型。末次灌胃结束后,所有大鼠禁食禁水4 h,记录这4 h 内各组大鼠的粪便颗粒数,并根据Bristol粪便性状分型量表[10]进行评分,若粪便颗粒数、Bristol 评分均显著低于对照组则表明造模成功。由于造模期间,造模组大鼠有2只死亡,5只的粪便颗粒数、Bristol评分与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05),故本研究随机选择造模成功的80只大鼠,分为模型组、阳性对照组、CDPS 低剂量组、CDPS高剂量组,每组20只。阳性对照组大鼠灌胃枸橼酸莫沙必利混悬液1.35 mg/kg(以水为溶剂)[11],CDPS低、高剂量组大鼠分别灌胃CDPS 混悬液50、100 mg/kg(以水为溶剂)[5],对照组和模型组大鼠均灌胃等体积水,每天1次,持续28 d。

2.2 大鼠粪便含水量检测

给药期间,每天清理大鼠粪便;末次给药结束后,将大鼠放入代谢笼中,收集其排泄的新鲜粪便并置于无菌管中称重(即新鲜粪便质量);随后,将粪便干燥24 h(80 ℃),再次称重(即干燥粪便质量)并按下式计算粪便的含水量:含水量=(新鲜粪便质量-干燥粪便质量)/新鲜粪便质量×100%。

2.3 大鼠血清中5-HT含量检测

采用ELISA法进行检测。粪便含水量检测结束后,将大鼠用1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)麻醉,于腹主动脉采血2 mL,离心后分离上层血清,置于-20 ℃保存,备用。取各组大鼠上述血清样品,采用ELISA法以酶标仪检测其5-HT含量。严格按照相应试剂盒说明书操作。

2.4 大鼠肠道炭末推进率检测

采用炭末推进法进行检测。采血后,从每组大鼠中随机选取5只,禁食不禁水24 h后,灌胃5%活性炭和4%阿拉伯胶混悬液(二者体积比1∶2)10 mL/kg;30 min后,用1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)麻醉,以颈椎脱位法处死,打开腹腔取出完整的肠道组织,平放在吸水纸上,测量肠管长度(即小肠全长)和幽门至炭末前沿的距离并按下式计算炭末推进率:炭末推进率=幽门至炭末前沿的距离/小肠全长×100%。

2.5 大鼠结肠组织病理形态观察

采用HE 染色法进行观察。将各组剩余大鼠用1%戊巴比妥钠(40 mg/kg)麻醉后,以颈椎脱位法处死,取出其结肠组织于-80 ℃冻存。从每组样品中随机选取5只小鼠的组织样品,放入4%多聚甲醛中固定过夜,随后行常规石蜡包埋、切片;切片以HE 染色后,再以梯度乙醇脱水、二甲苯透明,以中性树脂封片后,使用显微镜观察各组大鼠结肠组织的病理形态。

2.6 大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA表达检测

采用qRT-PCR 法进行检测。从“2.5”项下冻存的每组样品中随机选取另5 只小鼠的结肠组织样品,利用Trizol 法提取RNA,再利用反转录试剂将其反转录为cDNA;以cDNA 为模板进行PCR 扩增,反应体系包括:2×SYBR qPCR Master Mix 10 μL,上、下游引物(具体序列及产物长度见表1)各0.4 μL,cDNA 模板1 μL,加ddH2O 至20 μL。反应程序包括:95 ℃预变性2 min;95 ℃变性10 s,60 ℃退火30 s,共40个循环。以GAPDH为内参,采用2-ΔΔCt法计算大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA的相对表达量。

表1 qRT-PCR引物及产物长度

2.7 大鼠结肠组织中NGF、TrkA蛋白表达检测

采用Western blot法进行检测。从“2.5”项下冻存的每组样品中选取剩余5只小鼠的结肠组织样品,放入匀浆器中,加入蛋白裂解液匀浆并提取总蛋白,以BCA测定法进行蛋白定量后再作变性处理。取变性蛋白适量,以10%十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳分离后,转移至聚偏二氟乙烯膜上,然后以5%脱脂奶粉于4 ℃下封闭过夜;加入NGF、TrkA、GAPDH 一抗(稀释比例分别为1∶1 000、1∶1 000、1∶2 500),室温孵育2 h;加入相应二抗(稀释比例为1∶1 000),室温孵育2 h;再以ECL试剂避光显色后,于全能成像系统下成像。以GAPDH为内参,使用Image J软件分析目的蛋白的相对表达量。

2.8 统计学方法

利用GraphPad Prism 9.0软件对数据进行统计分析。计量资料均以±s表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较采用SNK-q检验。检验水准α=0.05。

3 结果

3.1 CDPS对大鼠粪便含水量的影响

与对照组比较,模型组大鼠的粪便含水量显著降低(P<0.05);与模型组比较,各药物组大鼠的粪便含水量均显著升高(P<0.05),且阳性对照组和CDPS高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表2。

表2 各组大鼠的粪便含水量、血清5-HT含量和炭末推进率比较(±s)

表2 各组大鼠的粪便含水量、血清5-HT含量和炭末推进率比较(±s)

a:与对照组比较,P<0.05;b:与模型组比较,P<0.05。

组别对照组模型组阳性对照组CDPS低剂量组CDPS高剂量组粪便含水量(n=20)/%60.54±3.11 38.42±2.15a 58.83±2.64b 47.16±2.38ab 59.21±2.93b 5-HT(n=20)/(ng/mL)40.28±2.76 63.41±4.12a 43.16±3.24b 55.62±3.41ab 42.83±3.32b炭末推进率(n=5)/%74.65±3.41 51.34±2.38a 72.46±3.23b 63.20±2.81ab 73.79±3.26b

3.2 CDPS对大鼠血清中5-HT含量的影响

与对照组比较,模型组大鼠血清中5-HT 含量显著升高(P<0.05);与模型组比较,各药物组大鼠血清中5-HT含量均显著降低(P<0.05),且阳性对照组和CDPS高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表2。

3.3 CDPS对大鼠炭末推进率的影响

与对照组比较,模型组大鼠的炭末推进率显著降低(P<0.05);与模型组比较,各药物组大鼠的炭末推进率均显著升高(P<0.05),且阳性对照组和CDPS高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表2。

3.4 CDPS对大鼠结肠组织病理形态的影响

对照组大鼠的结肠组织结构完整,黏膜层腺体排列整齐,无明显炎症细胞浸润;与对照组比较,模型组大鼠的结肠组织黏膜肌层出现断裂,腺体紊乱,炎症细胞浸润和细胞水肿明显;与模型组比较,阳性对照组和CDPS低、高剂量组大鼠的结肠组织形态逐渐恢复,黏膜层腺体排列较规则,炎症细胞浸润和细胞水肿明显减轻,其中阳性对照组、CDPS 高剂量组的形态与对照组较为接近。结果见图1。

图1 各组大鼠结肠组织病理形态的显微图

3.5 CDPS 对大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA 水平的影响

与对照组比较,模型组大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA 的相对表达量均显著升高(P<0.05);与模型组比较,各药物组大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA的相对表达量均显著降低(P<0.05),且阳性对照组和CDPS高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表3。

表3 各组大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相对表达量比较(±s)

表3 各组大鼠结肠组织中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相对表达量比较(±s)

a:与对照组比较,P<0.05;b:与模型组比较,P<0.05。

组别对照组模型组阳性对照组CDPS低剂量组CDPS高剂量组mRNA(n=5)NGF 0.59±0.04 1.03±0.08a 0.63±0.04b 0.85±0.06ab 0.62±0.05b TrkA 0.48±0.03 0.99±0.07a 0.52±0.04b 0.74±0.05ab 0.51±0.03b蛋白(n=5)NGF 0.79±0.05 1.45±0.09a 0.84±0.07b 1.16±0.08ab 0.83±0.06b TrkA 0.67±0.04 1.38±0.08a 0.71±0.06b 1.08±0.07ab 0.69±0.05b

3.6 CDPS 对大鼠结肠组织中NGF、TrkA 蛋白表达的影响

与对照组比较,模型组大鼠结肠组织中NGF、TrkA蛋白的相对表达量均升高(P<0.05);与模型组比较,各药物组大鼠结肠组织中NGF、TrkA 蛋白的相对表达量均显著降低(P<0.05),且阳性对照组和CDPS高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义(P>0.05)。结果见表3、图2。

图2 各组大鼠结肠组织中NGF、TrkA蛋白表达的电泳图

4 讨论

IBS是一种常见的胃肠道疾病,其特征以腹部不适、腹痛反复发作并伴排便习惯改变为主,严重降低了患者的生活质量[12]。学界普遍认为,IBS-C 的发病机制与自主神经系统功能障碍、内脏高敏感性、肠道细菌过度生长和肠道炎症等有关,然而能有效改善IBS-C患者症状的上市治疗方案很少[13]。IBS-C 属中医“便秘”范畴,病因为脾虚气弱、肝郁不畅、郁而化火,从而致大肠传导功能异常[14]。肉苁蓉是一种可增强机体肠道蠕动、提升免疫力、抗衰老、抗氧化的功能性药用植物。CDPS作为其主要活性成分,不仅具有调节免疫、抗氧化和抗炎等多种生物活性,而且在改善老年人便秘方面也有较大潜力[15],但该组分对IBS-C 的作用尚不明确。枸橼酸莫沙必利是消化道促动力剂,常用于改善功能性消化不良、慢性胃炎伴烧心、嗳气、恶心、呕吐、早饱、上腹胀、上腹痛等消化道症状[16]。基于此,本研究建立了IBS-C 大鼠模型,并以枸橼酸莫沙必利为阳性对照,结果显示,模型组大鼠的粪便含水量和炭末推进率均较对照组显著降低,结肠组织黏膜肌层出现断裂,腺体紊乱,炎症细胞浸润和细胞水肿明显;而各药物组大鼠的粪便含水量和炭末推进率均较模型组显著升高,结肠组织损伤有所减轻,上述指标(CDPS低剂量组除外)与对照组相当,组织形态(CDPS低剂量组除外)逐渐接近于对照组。这提示CDPS可软化IBS-C模型大鼠的粪便,促进粪便排出,从而缓解结肠组织的病理改变,高剂量CDPS 的作用与阳性对照药物相当。

内脏超敏反应是IBS 的重要病理生理变化之一,与腹痛有关,可涉及神经系统的多个层次,如包括NGF 在内的多种神经内分泌介质[17]。NGF 是神经营养因子家族的重要成员,参与了内脏超敏反应过程,可导致内脏疼痛阈值降低[18]。研究显示,NGF可诱导肠道干细胞增生,并驱动其扩增、分化为分泌细胞,从而促进神经递质5-HT 高表达,最终导致内脏痛觉敏感和胃肠道运动加剧[18]。TrkA 是NGF 的高亲和力受体,两者结合后可调节下游信号通路(如促分裂原活化的蛋白激酶/胞外信号调节激酶通路、磷脂酰肌醇3激酶/蛋白激酶B通路等),从而促进神经递质的释放、突触受体的表达和神经可塑性的改变[19]。研究显示,通泻安肠汤可通过抑制NGF/TrkA 信号通路来减轻腹泻型IBS 大鼠的内脏高敏感性[17]。本研究结果显示,模型组大鼠血清中5-HT含量和结肠组织中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相对表达量均显著高于对照组,而各药物组大鼠血清中5-HT 含量和结肠组织中NGF、TrkA mRNA 及蛋白的相对表达量均显著低于模型组,且阳性对照组和CDPS 高剂量组上述指标与对照组比较差异均无统计学意义。这提示CDPS可抑制NGF/TrkA 信号通路的激活,减少5-HT 的产生,减轻IBS-C大鼠的内脏高敏感性和胃肠道运动,从而抑制IBS-C的发展。

综上所述,CDPS能够缓解IBS-C大鼠的症状,其作用可能与NGF/TrkA信号通路被抑制有关。本研究初步证实了CDPS 对IBS-C 具有潜在的治疗作用,并提供了相关理论依据。然而有研究发现,CDPS 能够通过激活Wnt/β-联蛋白信号通路来预防骨质疏松,同时该通路的激活增加了NGF的分泌[20—21]。但关于这两种信号途径在IBS-C发生发展中的级联反应还有待深入探索。

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