毛堂友 高康丽 赵唯含 王允亮 郭一 谢添弘 陈晨 谭祥 韩亚飞 李军祥
温运清利法对非酒精性脂肪性肝炎大鼠肝组织DAG-PKCε信号通路的作用研究
毛堂友 高康丽 赵唯含 王允亮 郭一 谢添弘 陈晨 谭祥 韩亚飞 李军祥
目的 探讨温运清利法对非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)大鼠肝组织甘油二酯(diacylglycerol,DAG)/蛋白激酶Cε(protein kinase Cε,PKCε)信号通路的影响。方法 高脂饮食饲养SD大鼠8周制备NASH模型,造模成功后,将大鼠随机分为模型组、苓桂术甘汤组、茵陈蒿汤组、合方组(苓桂术等与茵陈蒿汤)、罗格列酮组,共5组,每组10只;另有空白组10只。药物治疗4周后,运用自动生化分析仪检测血清生化指标,HE染色、油红O染色观察肝组织病理,ELISA法检测肝组织DAG,RT-PCR检测PKCε mRNA、TNF-α mRNA,Western blot检测PKCε和TNF-α蛋白的表达。结果 (1)各给药组大鼠一般状况、肝组织脂肪变性和炎症反应程度、血清生化指标等均较模型组有一定的减轻;(2)苓桂术甘汤、合方组、罗格列酮组大鼠肝组织DAG较模型组明显降低(P<0.05,P<0.01);(3)各治疗组大鼠肝组织PKCε mRNA和蛋白含量均显著降低(P<0.05,P<0.01),茵陈蒿汤组、合方组及罗格列酮组大鼠肝组织TNF-α mRNA和蛋白含量显著降低(P<0.05)。结论 温运清利法可能是通过下调肝组织DAG,抑制PKCε表达,降低TNF-α水平,从而对肝内脂质代谢、胰岛素抵抗、炎症损伤起到了调节作用,DAG/PKCε通路有可能成为治疗NASH的新靶点。
温运清利法; 非酒精性脂肪性肝炎; DAG-PKCε信号通路; 作用研究
目前,非酒精性脂肪性肝炎(non-alcoholic steatohepatitis,NASH)的发病机制尚不清楚,较为普遍接受的是“二次打击”学说,初次打击的核心主要是胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)及脂质代谢紊乱,及在此基础上引发的第二次打击——氧化应激和脂质过氧化反应,而甘油二酯(diacylglycerol,DAG)/蛋白激酶Cε(protein kinase Cε,PKCε)信号通路参与这个过程。本课题组前期研究发现[1-3],苓桂术甘汤可调节肝内脂质代谢和改善IR,减轻肝脏炎性损伤;而茵陈蒿汤亦可改善脂代谢紊乱及高胰岛素血症状态,抑制脂质过氧化反应,但二者合方能否增强治疗效果,尚未可知。因此,本研究以DAG-PKCε信号通路为切入点,探讨进一步苓桂术甘汤、茵陈蒿汤及其合方治疗NASH的作用机制。
1.1 动物
健康SPF级雄性SD大鼠60只,体质量(120± 20)g,购自斯贝福(北京)实验动物科技有限公司合格证号:SCXK(京)2011-0004,常规饲养于中国中医科学院中药研究所SPF级动物房。高脂饲料(88%基础饲料+10%猪油+2%胆固醇)购自北京科澳协力饲料有限公司。
1.2 药物
苓桂术甘汤颗粒(茯苓12 g、桂枝9 g、白术6 g、炙甘草6 g);茵陈蒿汤颗粒(茵陈蒿18 g、栀子9 g、大黄6 g);茵陈蒿与苓桂术甘汤合方颗粒(茯苓12 g、桂枝9 g、白术6 g、炙甘草6 g、茵陈蒿18 g、栀子9 g、大黄6 g),均购自北京中医药大学东方医院配方颗粒药房;阳性药物罗格列酮片,购自成都恒瑞制药有限公司(批号:H20051706)。
1.3 试剂与仪器
总胆醇(total choleste,TC)试剂盒、甘油三酯(triglyceride,TG)试剂盒、高密度脂蛋白(high density lipid-cholesterol,HDL-C)试剂盒、低密度脂蛋白(low density lipoprotein-cholesterol,LDL-C)试剂盒,均购自中生北控生物科技股份有限公司。油红O染色及苏木精-伊红染色相关试剂(Sigma,USA)。TRNzol总RNA提取试剂(天根生化科技有限公司),BCA蛋白定量试剂盒、2 mg/mL BSA标准品、考马斯亮蓝染色液等均购自北京赛诺博生物技术中心。PKC-ε抗体 (CST,2683);TNF-α抗体(abcam,ab6671)。7160全自动生化仪(日本日立公司);BT224S电子天平(德国 Sartouris公司);QL-902涡旋振荡仪(海门市其林贝尔仪器制造有限公司);HB-202恒温水洛箱(北京中西远大);UCT型超薄切片机(德国莱卡公司);MR23i台式高速低温离心机(美国Thermo公司);Nikon50I光学显微镜(日本Nikon公司);美国Bio-Rad稳压稳流电泳仪;NANODROP2000分光光度计(Thermo scientifi公司)等。
1.4 分组、造模及标本采集
造模方式同前期研究[4-6],将60只大鼠适应性喂养7天后,空白组(10只)给予普通饲料,其余大鼠(50只)给予高脂饲料,自由摄食、饮水。造模8周后,高脂饲料饲养组依据体重随机分为模型组、苓桂术甘汤组、茵陈蒿汤组、合方组(苓桂术甘与茵陈蒿汤)、罗格列酮组。各给药组分别以苓桂术甘汤、茵陈蒿汤、苓桂术甘与茵陈蒿汤合方、罗格列酮混悬液,按1 mL/100g大鼠等效剂量比例灌胃治疗;模型组和正常对照组按1 mL/100g鼠重给予去离子水灌胃,均为每天上午灌胃1次,治疗4周。每天观察动物进食、饮水、行为、精神状态、毛发及二便等情况,每周动物称体重1次。末次给药后,禁食禁水24小时,10%水合氯醛腹腔注射麻醉,抽取大鼠腹主动脉血,分离血清-80℃冰箱保存;在肝脏最大叶边缘处取9小块肝脏组织(1×1 cm),1份用 10%中性福尔马林固定液固定,制作石蜡切片;一份用OCT固定液固定,制作冰冻切片;剩下的放置于冻存管,-80℃冰箱冻存备用。
1.5 血清指标检测
血清(ALT、AST)、血脂(TC、TG、HDL、LDL)均采用自动生化分析仪检测。
1.6 肝组织病理检测
常规方法进行石蜡包埋切片(4 μm),HE染色;冰冻切片(10 μm)行油红O染色,并在光镜下观察肝脂肪变性程度、炎症活动度。
1.7 肝组织PKCε mRNA、TNF-α mRNA的检测
肝组织样本中提取总RNA后,计算其纯度和浓度。逆转录后进行 PCR扩增,PKCε上游引物5′-AAGGGATTCTGAATGGCGTGACA-3′,下游引物5′-CACTGAGGGGCCGTACTCCAAC-3′,扩增片段长度98 bp;TNF-α上游引物5′-GGGCAGGTCTACTTTGGAGTCATTG-3′,下游引物5′-GGGCTCTGAGGAGTAGACGATAAAG-3′,扩增片段长度128 bp;内参GAPDH上游引物5′-TGGAGTCTACTGGCGTCTT-3′,下游引物5′-TGTCATATTTCTCGTGGTTCA-3′,扩增片段长度138bp。PCR产物经电泳后,采用2-△△C T法进行数据的相对定量分析,计算PKCε、TNF-α值。
1.8 肝组织PKCε、TNF-α蛋白的检测
将肝组织裂解后,离心取上清液,置于BSA标准液中,检测样品蛋白含量。调整浓度后,进行电泳分离,分别加入一抗、二抗,漂洗后凝胶图像分析,得出数值。
1.9 统计学处理
采用SPSS 17.0软件进行统计分析,计量资料采用均数±标准差(±s)表示,本实验中各组大鼠体重及肝指数、血清血脂、血清肝功能及DAG的数据均符合正态分布,且方差齐,因此采用单因素方差分析中的两两比较LSD法;PKCε mRNA和蛋白、TNF-α mRNA和蛋白的数据方差不齐,因此采用Games-Howell法进行两两比较,以P<0.05为差异存在统计学意义的界限;P<0.01为具有显著差异。
2.1 一般情况
模型组大鼠较空白组大鼠精神差、毛发凌乱无光泽、行动笨拙、活动减弱、精神萎靡、体质量明显减轻。各给药组大鼠精神状态、毛发光泽、活动行为以及体质量增长较模型组相比,均有不同程度的好转。见表1。
表1 各组大鼠体重及肝指数比较(±s)
表1 各组大鼠体重及肝指数比较(±s)
注:与空白组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05。
组别 n 体质量(g) 肝指数(%)空白组10 520.14±43.27 2.39±0.28模型组 10 712.38±53.19a 4.19±0.17a苓桂术甘汤组 10 650.24±48.50b 3.26±0.20b茵陈蒿汤组 10 641.93±45.78b 3.11±0.24b合方组 10 618.37±50.74b 2.93±0.18b罗格列酮组 10 629.85±46.85b 3.09±0.16b
2.2 血清指标
2.2.1 对血清肝功能的影响 与空白组比较,模型组大鼠血清ALT、AST含量均显著升高(P<0.01);与模型组比较,苓桂术甘汤组、合方组、罗格列酮组大鼠血清ALT、AST明显降低(P<0.05),茵陈蒿汤组大鼠血清ALT明显降低(P<0.01),血清AST的含量无明显改变(P>0.05)。见表2。
2.2.2 对血清血脂的影响 与空白组比较,模型组大鼠血清TC、TG、LDL含量均显著升高(P<0.05),HDL含量显著降低(P<0.05);与模型组比较,苓桂术甘汤组、茵陈蒿汤组、罗格列酮TG明显降低(P<0.05),TC、LDL、HDL含量无明显变化(P>0.05);合方组TC、TG、LDL明显降低(P<0.05,P<0.01),HDL含量无明显变化(P>0.05)。见表3。
表2 各组大鼠血清肝功能的含量比较(U/L,±s)
表2 各组大鼠血清肝功能的含量比较(U/L,±s)
注:与空白组比较,aP<0.05,bP<0.01;与模型组比较,cP<0.05,dP<0.01。
组别 n 10 16.95±8.49 82.41±49.65模型组 10 41.78±14.04b 172.09±47.30a苓桂术甘汤组 10 21.52±6.86d 108.25±50.51c茵陈蒿汤组 10 25.49±12.90d 165.41±88.46合方组 10 18.06±4.12d 76.17±27.20c罗格列酮组 10 22.61±9.73d 104.09±38.43 ALT AST空白组c
2.3 肝组织病理学检测
HE染色显示:空白组大鼠肝组织着色均匀,肝小叶结抅正常,肝索排列整齐呈放射状(图1A);模型组大鼠存在明显的肝细胞脂肪变性,肝小叶界限不清,肝索结构紊乱,肝组织可见弥漫性、混合性的空泡及气球样改变,汇管区和小叶内可见大量中性粒细胞浸润呈灶状积聚(图1B);各治疗组病变较模型组均有不同程度的减轻,肝细胞形态和小叶结构有不同程度恢复,胞内脂滴及炎性细胞浸润减少。(图1 C、D、E、F)。
油红O染色显示:空白组肝组织不着色(图2 A);模型组大鼠肝组织可见大量脂滴(图2 B);各治疗组肝组织中脂滴明显减少,呈不均匀分布(图2 C、D、E、F)。
2.4 对肝组织DAG的影响
与正常组比较,模型组大鼠肝组织DAG含量显著升高(P<0.05);与模型组比较,苓桂术甘汤、合方组、罗格列酮明显降低(P<0.05,P<0.01),茵陈蒿汤组降低,但差异无统计学意义(P>0.05),见表4。
2.5 对肝组织PKCε mRNA和蛋白表达的影响
与正常组比较,模型组大鼠肝组织PKCε mRNA和蛋白均显著升高(P<0.05),茵陈蒿汤组、合方组及罗格列酮组的PKCε mRNA显著升高(P<0.05);与模型组比较,各治疗组大鼠肝组织PKCε mRNA和蛋白含量均显著降低(P<0.05),见表5、图3。
表3 各组大鼠血清血脂的含量比较(mmol/L,±s)
表3 各组大鼠血清血脂的含量比较(mmol/L,±s)
注:与空白组比较,aP<0.05,bP<0.01;与模型组比较,cP<0.05,dP<0.01。
0.46±0.20 0.27±0.76组别 n 10 0.68±0.63 0.24±0.19 0.34±0.23 0.60±0.36模型组 10 1.28±0.46b 0.42±0.08a 0.65±0.29a 0.38±0.05a苓桂术甘汤组 10 0.86±0.52 0.28±0.13c 0.48±0.35 0.33±0.14b茵陈蒿汤组 10 1.30±0.69 0.30±0.11c 0.59±0.29 0.50±0.22合方组 10 0.60±0.32d 0.26±0.85c 0.35±0.11c 0.29±0.13罗格列酮组 10 0.97±0.41 0.28±0.09cTC TG LDL HDL空白组
图1 温运清利法对12周时大鼠肝组织石蜡切片苏木精-伊红染色的影响(×400)
图2 温运清利法对12周时大鼠肝组织石蜡切片油红O染色的影响(×100)
表4 各组大鼠肝组织DAG的比较(mmol/L,±s)
表4 各组大鼠肝组织DAG的比较(mmol/L,±s)
注:与空白组比较,aP<0.05;与模型组比较,bP<0.05,cP<0.05。
组别 n DAG空白组10 1.81±0.28模型组 10 2.66±0.23a苓桂术甘汤组 10 1.80±0.25b茵陈蒿汤组 10 1.90±0.22合方组 10 1.20±0.20b罗格列酮组 10 1.41±0.31c
表5 对肝组织PKCε mRNA和蛋白表达的影响(±s)
表5 对肝组织PKCε mRNA和蛋白表达的影响(±s)
注:与空白组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.05,cP<0.01。
组别 n PKCε mRNA PKCε蛋白空白组10 1.27±0.26 0.39±0.01模型组 10 2.47±0.38a 0.51±0.01a苓桂术甘汤组 10 1.60±0.97b 0.33±0.01c茵陈蒿汤组 10 1.64±0.00b 0.45±0.01b合方组 10 0.72±0.35c 0.26±0.01c罗格列酮组 10 0.51±0.13c 0.18±0.01c
图3 大鼠肝组织PKCε的Western blot的表达
2.5 对肝组织TNF-α mRNA和蛋白表达的影响
与正常组比较,模型组大鼠肝组织 TNF-α mRNA和蛋白均显著升高(P<0.01);与模型组比较,茵陈蒿汤组、合方组及罗格列酮组大鼠肝组织TNF-α mRNA和蛋白含量显著降低(P<0.05),苓桂术甘汤组大鼠也降低,但差异无统计学意义(P>0.05),见表6、图4。
表6 对肝组织TNF-α mRNA和蛋白表达的影响(±s)
表6 对肝组织TNF-α mRNA和蛋白表达的影响(±s)
注:与空白组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.05,cP<0.01。
组别 n TNFα mRNA TNFα蛋白空白组10 0.85±0.12 1.16±0.12模型组 10 3.30±0.84a 2.19±0.24a苓桂术甘汤组 10 2.10±1.00 1.87±0.15茵陈蒿汤组 10 0.94±0.27b 1.58±0.21b合方组 10 0.62±0.32c 1.53±0.14b罗格列酮组 10 1.29±0.18b 1.66±0.19b
图4 大鼠肝组织TNF-α的Western blot的表达
胰岛素抵抗是NASH发病的重要机制之一[7],几乎所有的NASH患者都存在周围组织和肝脏的IR。高脂饮食状态下,脂肪在肝脏大量蓄积,致使其对胰岛素的敏感性下降,从而发生IR,而IR又可反过来增加脂肪在肝细胞内蓄积,形成恶性循环。持续的脂肪蓄积会诱生炎症、氧化应激及脂质过氧化,从而造成肝脏的炎性损伤。因此,改善IR及炎症反应是防治NASH的关键。
DAG是甘油三酯和磷脂合成的中间物质,与NASH密切相关[8]。DAG含量的升高是NASH发生IR的一个重要标志,其与胰岛素敏感性的相关度达到64%,并与胰岛素抵抗指数呈显著正相关[8]。PKCε是DAG的靶蛋白,其被激活后,可下调胰岛素受体,抑制胰岛素受体底物的酪氨酸磷酸化[9],从而引起胰岛素生物效应的减弱,影响胰岛素的信号传导,促进IR的发生。因此,DAG/PKCε信号通路的异常可引起脂质代谢紊乱和IR,是形成NASH的发病基础[8]。
DAG在肝细胞内大量合成并蓄积后,会引发肝细胞的脂肪变性,造成持续的肝脏损伤,从而引起TNF-α的过度分泌,其一方面通过降低胰岛素受体底物的酪氨酸磷酸化来加重IR,另一方面同时又直接损伤肝细胞,增加肝内ROS的产生,增强氧化应激及脂质过氧化反应,诱导肝细胞的炎症、坏死[10],促进NASH的发生发展。
本次实验以高脂饲料诱导大鼠NASH模型,8周后可见大鼠体重及肝指数、血清生化指标等均明显升高,肝脏组织病理可见大量脂肪空泡及气球样变,证明模型构建成功。研究结果显示,模型组大鼠肝组织DAG、PKCε、TNF-α mRNA和蛋白均较正常组升高,提示DAG-PKCε通路参与了NASH的发生发展。而苓桂术甘汤组及含有苓桂术甘汤成分的合方组能显著降低肝组织DAG的含量,同时下调PKCε mRNA和蛋白的表达水平较茵陈蒿汤组明显,推测苓桂术甘汤在针对第一次打击的脂质代谢和IR发挥着更为重要的作用;而茵陈蒿汤组及含有茵陈蒿汤组能够显著下调TNF-α mRNA和蛋白的表达,推测茵陈蒿汤可能更针对第二次打击,而合方组的疗效均优于单用苓桂术甘汤组及茵陈蒿汤组。
本课题组认为,“痰浊内阻,湿热瘀结,肝体用失调”是NASH中医病机的关键,结合现代医学“二次打击学说”,痰浊内阻,阻滞气机,壅塞肝络,肝体用失调,病情较轻,是造成脂类物质在肝细胞内堆积,形成对肝脏“第一次打击”的发病基础;痰浊内阻,久郁化热,湿热瘀结,损伤肝络,肝体用失调,病情渐重,是致使脂肪酸氧化增强,进而出现氧应激和脂质过氧化的肝脏“第二次打击”的病理机制。因此创立温运清利法治疗NASH,以苓桂术甘汤着眼中焦,茵陈蒿汤擅入肝胆,两方合用,兼顾肝脾,既可运脾温化痰浊,又可清利肝胆郁积之湿热,温运清利并用,增强疗效。本研究的结果也证实,苓桂术甘汤和合方组针对第一次打击的IR,效果要优于茵陈蒿汤组;针对第二次打击之炎症损伤,茵陈蒿汤组及合方组要优于苓桂术甘汤组,而合方组又要优于单用苓桂术甘汤组及茵陈蒿汤组,由此可推测,苓桂术甘汤与茵陈蒿汤合方可同时针对引起NASH发病的二次打击,从而达到治疗NASH的目的。
本次研究通过动物实验探讨了DAG-PKCε信号通路对NASH大鼠的调控机制,对温运清利法治疗NASH的作用机制做了初步研究,进一步深化了NASH发病机制的认识。但本次研究仅是动物实验,DAG-PKCε信号通路能否促进人类NASH的发生发展,还有待今后进一步研究。
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(本文编辑:蒲晓田)
Experimental study of“Wenyun Qingli”method on DAG-PKCε signal pathway in liver tissue of NASH rats
MAO Tang-you,GAO Kang-li,ZHAO Wei-han,et al.Dongfang Hospital of Beijing
University of Chinese Medicine,Beijing 100078,China
Li Jun-xiang;E-mail:lijunxiang1226@163.com
Objective To investigate the effect of Wenyun Qingli method on DAG-PKCε signal pathway in NASH rats.Methods High fat diet was used to induce NASH model on SD rats for 8 weeks. After 4 weeks of treatment,the automatic biochemical analyzer was used to measure the serum liver function (AST,ALT),blood lipid(TC,LDL,HDL,TG)level.HE staining and oil-red O staining method was used to observe the pathological changes of liver tissue,ELISA was used to detect the DAG of liver tissue,RT-PCR was used to detect the PKCε mRNA and TNF-α mRNA,Western blot was used to observe the expression of PKCε and TNF-α.Results (1)The mental state:general condition,liver index,inflammation and serum biochemical indices of treated groups were decreased compared with the model group;(2)The DAG levels of Linggui Zhugan decoction group,combination group,rosiglitazone group were decreased significantly compared with the model group(P<0.05,P<0.01);(3)The PKC mRNA and protein content of treated groups were decreased significantly compared with the model group(P<0.05,P<0.01),TNF-α mRNA and protein content in liver tissue of Yinchenhao decoction group,combination group,rosiglitazone group were significantly decreased(P<0.05).Conclusion Wenyun Qingli method plays a role in protecting and treating NASH by down-regulating hepatic DAG and PKC expression,decreasing the levels of TNF alpha.DAG/PKCε pathway may be a new target for treating NASH.
WenyunQinglimethod; NASH; DAG-PKCεsignalpathway;Experimental study
R285.5
A doi:10.3969/j.issn.1674-1749.2016.08.002
高等学校博士学科点专项科研基金(20130013110007);北京中医药大学自主选题项目(2015-JYBXS172)
100078 北京中医药大学东方医院脾胃肝胆科[毛堂友(博士研究生)、高康丽(硕士研究生)、赵唯含(博士研究生)、王允亮、郭一(博士研究生)、谢添弘(博士研究生)、陈晨(硕士研究生)、谭祥(硕士研究生)、韩亚飞(硕士研究生)、李军祥]
毛堂友(1989-),2014级在读博士研究生。研究方向:中医药防治胃肠疾病的研究。E-mail:maotangyouqun@126.com
李军祥(1964-),博士,主任医师,博士生导师。研究方向:中医药防治慢性肝胆和胃肠道疾病。E-mail:lijunxiang1226@163.com
(2016-02-26)