防己黄芪汤对气虚水负荷模型大鼠的利尿作用及对肾脏AQP1~4表达的影响

2023-11-04 11:51高丽严文允李茹超魏楠楠周文静白赟
关键词:气虚

高丽 严文允 李茹超 魏楠楠 周文静 白赟

摘要:目的 观察防己黄芪汤对气虚水负荷模型大鼠的利尿作用及肾脏水通道蛋白(Aquaporin,AQP)1~4表達的影响。方法 采用“游泳疲劳+饮食失节”复合因素诱导制备气虚大鼠模型,生理盐水造成水负荷状态,设防己黄芪汤低、中、高剂量组,另设空白对照组,每组10只。观察各组大鼠一般状态及体重变化,用显微镜观察各组大鼠的肾脏病理变化,Real-Time PCR法和Western Blot法检测各组大鼠肾脏AQP1~4的mRNA和蛋白表达。结果 给药后,与模型组比较,防己黄芪汤中、高剂量组一般状态良好,体重明显增长(P<0.05)。肾脏病理检测结果显示,模型组有肾小管扩张化,其余各组未见异常变化。Real-Time PCR和Western Blot结果显示,与空白对照组比较,模型组大鼠肾脏组织AQP 1~4 mRNA和蛋白表达明显升高(P<0.05);与模型组比较,防己黄芪汤中、高剂量组大鼠肾组织AQP 1~4 mRNA和蛋白表达明显降低(P<0.05)。结论 防己黄芪汤对气虚水负荷模型大鼠有明显的利尿作用,这可能与下调肾AQP 1~4的mRNA和蛋白表达有关。

关键词:防己黄芪汤;气虚;盐水负荷;水通道蛋白;利尿作用

中图分类号:R285.5中图分类号文献标志码:A文献标识码

Diuretic effect and the expression of AQP1~4 in kidney of Fangji Huangqi

decoction on rats with Qi-deficiency and saline-loading

GAO  Li,YAN  Wenyun,LI  Ruchao,WEI  Nannan,ZHOU  Wenjing,BAI  Yun

(Shanxi University of Traditional Chinese Medicine, Jinzhong,Shanxi 030619, China)

Abstract:  Objective The study was to observe the diuretic effect and the expression of Aquaporin (AQP) 1~4 in kidney of Fangji Huangqi Decoction on rats with Qi-deficiency and saline-loading. Methods The model rats of Qi-deficiency were established by composite factors of exhaustive swimming and intemperance of taking food, which were given saline by intragastric administration. The model rats were randomly divided into model group and medication groups (high, middle and low dosage) of Fangji Huangqi Decoction. Another blank group was controlled. The changes of general state and body weight of rats in each group were observed. The pathological changes of kidneys were observed by microscope. Real-Time PCR was used to detect mRNA expression of AQP 1~4, and Western Blot was used to detect protein expression of AQP 1~4 in kidneys. Results After administration, compared with the model group, the middle and high dose groups of Fangji Huangqi Decoction were generally in good condition and their body weight increased significantly (P<0.05). Renal pathological examination showed that tubule expansion could be observed in the model group, while no obvious abnormal changes in the other groups. Compared with blank group, mRNA and protein expression of AQP 1~4 in model group were increased significantly (P<0.05). Compared with the model group, mRNA and protein expression of AQP 1~4 in middle and high dose group of Fangji Huangqi Decoction were decreased significantly (P<0.05). Conclusion Fangji Huangqi decoction could significantly improve and regulate water metabolism in rats of Qi-deficiency and Saline-loading, and down-regulating mRNA and protein expression of AQP 1~4 in renal might be one of its action mechanisms.

Key words: Fangji Huangqi decoction;Qi deficiency;saline loading;aquaporin;diuretic effect

防己黃芪汤是源自《金匮要略》的经典名方,由防己、黄芪、白术、炙甘草、生姜、大枣组成,功效益气健脾,利水消肿。根据方证相关理论,防己黄芪汤正对气虚水肿之证。临床上,防己黄芪汤加减用来治疗多种水液代谢相关疾病,如肾病综合征[1]、心力衰竭[2]、高血压[3]等,凡辨证属气虚的,均疗效显著。现代研究发现水通道蛋白(aquaporin,AQP)是位于细胞膜上的一种特殊蛋白,负责运输水及一些小分子通过细胞内外,具有高度选择性,以维持组织器官甚至全身水平衡。目前为止,已发现13种同工型AQP,在肾脏中发现9种(AQP1~AQP8和AQP11),其中,AQP1~4在尿液形成中起着重要作用。故本实验选择气虚水负荷模型大鼠来研究防己黄芪汤对肾AQP1~4表达的影响,以期为防己黄芪汤的临床应用和理论研究提供实验依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 实验动物

Wistar大鼠70只,SPF级,雄性,体重(200±20)g,购买于北京维通利华实验动物技术有限公司,动物许可证号SCXK(京)2016-0006。

1.1.2 仪器与设备

TE612-L电子天平(梅特勒-托利台仪器上海有限公司),KDC-OHR高速冷冻离心机(安徽中科中佳科技仪器有限公司),Spectra Max190型酶标仪(美国,MD公司),ImageQuant LAS 500一体化成像仪(美国GE公司),BG-PS电泳仪(生工生物工程(上海)股份有限公司),QuantStudioTM5荧光定量PCR仪(赛默飞)。

1.1.3 药品与试剂

黄芪饮片购自安徽精诚本草中药饮片有限公司,批号为20201001,防己饮片、炙甘草饮片、白术饮片购自北京同仁堂股份有限公司,批号分别为20200801、20201001、20201201。Na、K、Cl测试盒购自南京建成生物工程研究所,批号分别为20211123、20211110、20211029。AQP1、AQP2抗体、HRP-羊抗兔IgG均购自博士德公司,批号分别为ZP2009BP09、ZP2010BP10、BST16I26C16J54;AQP3、AQP4抗体均购自ABclonal,批号分别为0058560102、0073660202。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。

1.2 方法

1.2.1 气虚模型的建立

实验前全部动物进行负重(在鼠尾缠绕约体重7%的铁丝)游泳,水温20±2 ℃,筛选时长为10~30 min内的动物继续实验。按照数字随机法将大鼠分为两组,正常组和气虚模型组。其中正常组按常规喂养,不做任何处理;气虚模型组参照《中药治疗脾虚证的临床研究指标原则》[4]和《中医湿病学》[5],采用“游泳疲劳+饮食失节”复合因素诱导建立。具体操作为采用隔日禁食、隔日给食及每日负重游泳,直至口鼻没入水中3~4 s捞出,连续4周。

1.2.2 防己黄芪汤的制备

防己黄芪汤参照原书比例,按防己:黄芪:白术:甘草=4∶5∶3∶2进行前煮,煎煮时再加入生姜、大枣。将药材以10倍体积的水浸泡2 h,用武火煮沸,继续文火煎煮30 min。第二次用8倍水体积浸泡,以相同方法煎煮,合并两次的过滤液,蒸馏浓缩至所需要的浓度。静置冷却后放入4 ℃冰箱保存备用。

1.2.3 实验分组与给药

造模成功后,将40只气虚水负荷模型大鼠按照数字随机法分为4组,即模型组、防己黄芪汤低剂量组、防己黄芪汤中剂量组、防己黄芪汤高剂量组,每组10只。另设空白对照组10只。各组大鼠分别按2 mL/100g的灌胃体积进行灌胃。空白对照组、模型组大鼠灌服生理盐水;防己黄芪汤低、中、高剂量组分别灌服为2.20、4.40、8.80 g·kg-1的剂量防己黄芪汤,连续7天。

1.2.4 标本采集与保存

每组大鼠按生理盐水50 mL·kg-1灌胃造成水负荷,30 min后,收集每小时尿液,连续收集6 h。3 000 r·min-1离心15 min,取上清,进行尿Na+、K+、Cl-含量测定pH值的测定。尿液收集结束后以10%水合氯醛麻醉各组大鼠,摘取肾脏,除去包膜,把一侧放入装有组织固定液的标本瓶中固定,以制备病理切片;另一侧置于-80 ℃冰箱保存,以备Na+-K+-ATP酶检测和RNA及蛋白质的提取。

1.2.5 肾Na+-K+-ATP酶活力的检测

取肾组织放入匀浆管中,加入0.9%的生理盐水作为匀浆介质,制成10%的匀浆液,用低速离心机2 500 r·min-1离心10 min,取上清按说明书进行测定。

1.2.6 蛋白免疫印迹法检测大鼠肾组织AQP1~4的蛋白表达

取适量肾组织,加入蛋白裂解液,匀浆制备肾组织蛋白匀浆液,用BCA蛋白浓度测定试剂盒检测蛋白浓度。稀释至同一浓度进行蛋白变性,上样,跑电泳,转膜,用含5%脱脂奶粉的TBST封闭液进行封闭2 h;加入含AQP1、AQP2、AQP3、AQP4一抗、β-actin内参的TBST稀释液进行4℃孵育过夜;摇床洗脱3次/10min;加入含二抗(1∶5 000)TBST稀释液继续孵育1h,摇床洗脱3次/10min;用化学发光试剂和一体化成像仪进行显影曝光,用image-j分析其灰度值。

1.2.7 Real Time-PCR检测大鼠肾组织AQP1~4的mRNA表达

取适量肾组织,按照RNA快速提取试剂盒提取RNA,用紫光分度计检测其浓度。稀释至同一浓度,按照试剂盒进行反转录实验,再进行Real-Time PCR扩增,实验步骤严格按照说明书进行。

1.2.8 统计学方法

应用SPSS 22.0统计软件进行分析,各组数据服从正态分布用均数±标准差(X-±S)表示,组间差异的比较采用单因素方差分析,在方差齐的情况下,多组间比较采用LSD-t检验,方差不齐的情况下,用Dunnetts T3作进一步的分析。以P<0.05有统计学意义。

2 结果

2.1 大鼠一般状况的观察

空白对照组大鼠食欲好,反应灵敏,皮毛光泽,大便正常,一般情况良好。气虚模型组大鼠第1周开始出现食量下降,第2周出现倦怠少动、眼睛迷离、自主活动降低、蜷缩,皮毛少光;第3周开始出现皮毛干枯、蓬乱,粪便时软时溏;第4周时,大鼠身体瘦弱,精神不振,眯眼,弓背,爪色及耳色偏淡。大鼠体重、6 h总尿量、游泳时长结果见表2。

给药治疗后,与模型组相比,防己黄芪汤各组大鼠的食欲渐增、精神状态良好、粪便形态有所改善,皮毛不似之前干枯。与模型组比较,防己黄芪汤各组的体重有所增加,结果见表3。

2.2 对大鼠各时间点及6 h总尿量的影响

与模型组比较,防己黄芪汤各剂量组在第2 h的尿量明显增加(P<0.05),中剂量组在第2、3 h的尿量明显增加(P<0.05),高剂量组在第2 h至第6 h的尿量持续明显增加(P<0.05)。与空白对照组比较,模型组、防己黄芪汤低、中剂量组6 h总尿量明显减少(P<0.05);防己黄芪汤高剂量组大鼠的6 h总尿量明显增加(P<0.05)。与模型组比较,防己黄芪汤中、高剂量组大鼠的6 h总尿量明显增加(P<0.05),结果见图1。

2.3 对大鼠尿液Na+、K+、Cl-含量和pH值的影响

与空白对照组比较,模型组大鼠尿Na+、K+、Cl-含量明显降低(P<0.05),防己黄芪汤低剂量组大鼠的尿Na+、Cl-含量明显降低(P<0.05)。与模型组比较,防己黄芪汤中、高剂量组大鼠的尿Na+、Cl-含量明显升高(P<0.05);防己黄芪汤高剂量组大鼠的尿K+含量明显升高(P<0.05)。各组大鼠尿液pH值比较无统计学意义(P>0.05),结果见图2。

2.4 对大鼠肾Na+-K+-ATP酶活力的影响

与空白对照组比较,模型组大鼠肾Na+-K+-ATP酶活力明显降低(P<0.05)。与模型组比较,防己黄芪汤中、高剂量组大鼠的肾Na+-K+-ATP酶活力明显升高(P<0.05),结果见表4。

2.5 对大鼠肾组织病理的影响

肾脏病理学观察显示,正常组及防己黄芪汤各治疗组大鼠皮质髓质分界明显;皮质肾小球分布均匀,肾小球中细胞数量以及基质均匀;髓质未见明显异常;肾间质无明显增生;未见明显的炎性改变。模型组大鼠的肾皮质局部可见少量肾近曲小管扩张,结果见图3。

2.6 对大鼠肾组织AQP1、2、3、4蛋白表达的影响

与空白对照组比较,模型组大鼠肾组织AQP1、2、3、4蛋白表达明显升高(P<0.05)。与模型组比较,防己黄芪汤低剂量组大鼠肾AQP1蛋白表达明显降低;中、高剂量组大鼠肾AQP1、2、3、4蛋白表达明显降低(P<0.05),结果见图4和图5。

2.7 对大鼠肾组织AQP1、2、3、4 mRNA表达的影响

与空白对照组比较,模型组大鼠肾AQP1、2、3、4 mRNA表达含量明显增高(P<0.05)。与模型组比较,防己黄芪汤低剂量组大鼠肾AQP2、3 mRNA表达含量明显降低(P<0.05);中、高剂量组大鼠肾AQP1、2、3、4 mRNA表达含量明显降低(P<0.05)。见图6。

3 讨论

本项目从方证相关角度对经典名方药效作用机制进行研究。方证相关是指一个方剂内的药味及其配伍关系与其针对的病证病机或病理环节之间具有高度相关性或针对性。方证相关强调了方药与其作用对象之间的相互作用,即方剂的功用是特定方药与其作用对象特定證之间相互作用的结果,方药-机体(病证)的密切关联是中医辨证论治中的重要特征。防己黄芪汤益气健脾、利尿消肿,正对气虚水肿之证。本实验采用单日禁食、双日给食结合约7%的负重游泳疲劳法制备气虚模型,再施以水负荷刺激制备气虚水负荷模型大鼠,符合气虚水肿之中医证型。

中医理论认为水液代谢是由肺、脾、肾等多脏腑参与的复杂生理活动,是脏腑生理功能的协调综合作用。现代医学研究发现AQP在肺、肾、消化系统等器官广泛分布,起到介导水跨膜转运的作用,是维持体内水液代谢平衡的分子学基础。这提示我们,将AQP与水液代谢密切的关系,与中医理论的肺、脾、肾等功能联系起来,可以为中医药的发展提供理论基础与实验依据。

在肾组织中,已发现9种AQP分别在肾脏不同部位、不同细胞表达,以维持正常的尿液浓缩功能,组织发育和物质代谢等。研究最多的是AQP1~4,它们是参与水的重吸收和尿液浓缩的主要通道[6]。AQP1位于近端小管上皮细胞的顶质膜、髓袢降支细段管腔膜及直小血管降部,负责肾小管水分子的重吸收,敲除掉AQP1的转基因小鼠,在肾近端小管对水的通透性降低,会阻碍肾小球滤过的水的重吸收,表现出多尿[7-8]。AQP2位于集合管根尖和基底外侧膜及根尖下囊泡中,在维持水平衡、调节体液体积及渗透压方面起着至关重要的作用,是参与水重吸收的关键AQP,AQP2基因突变或缺陷会导致尿液浓度的缺陷[9]。AQP3分布在集合管上皮细胞基底膜外侧,除了水外,AQP3还能转运小分子,如甘油和尿素;AQP4主要存在于集合管中,以内髓部分为主,参与水的重吸收和尿液的浓缩[10-11]。

肾小管和集合管中AQP表达增多,则会有大量的水重吸收,进而导致尿量的减少及尿液浓缩。而实验研究证实中医药治疗水液代谢紊乱方面的疾病可通过调节AQP的表达来实现,如车前子提取物[12]、茯苓[13]通过下调AQP1,AQP2的表达实现利水作用;水栀子的利尿作用与下调AQP2,AQP3相关[14];真武汤通过下调肾AQP2的表达改善水液失衡问题[15];五苓散通过降低肾AQP 1~4的表达实现治疗水液代谢疾病[16-19]。

防己黄芪汤源自《金匮要略》,是益气利水的经典名方,由祛风利水的防己和健脾利水的黄芪共为君药,伍以“健脾燥湿第一要药”白术,调和诸药的炙甘草,佐加生姜、大枣而成。防己黄芪汤在临床上常用于治疗和气虚有关的水液代谢紊乱疾病,疗效突出。本实验研究结果显示,气虚水负荷模型大鼠肾AQP 1、AQP2、AQP3、AQP4 mRNA及蛋白含量高度表达,可能使肾脏水液重吸收功能加强,从而减少尿量、破坏电解质平衡,这可能是加速机体水肿发展的因素之一。而防己黄芪汤有显著的利尿作用,可能是通过下调肾AQP 1、AQP2、AQP3、AQP4 mRNA和蛋白过度表达,促进水钠的排放,增加尿量而实现的。这些结果可为防己黄芪汤益气健脾、利水消肿的作用提供了实验依据,也可为进一步说明防己黄芪汤与气虚水肿证之间的方证相关提供理论依据。

防己黄芪汤药物组成不算复杂,但中药有效成分众多,有关该方化学成分方面的研究主要有陈萌等[20]采用HPLC-UV/ELSD进行了防己黄芪汤指纹图谱研究,关皎等[21]采用高效液相色谱法测定了防己黄芪汤中粉防己碱、防己诺林碱、毛蕊异黄酮葡萄糖苷、甘草苷、甘草酸和白术内酯Ⅰ6种成分的含量。另有李燕子等[22]检测了防己黄芪汤中黄芪甲苷含量,刘幸平等[23]检测了防己黄芪颗粒剂中防己诺林碱、粉防己碱的含量。防己黄芪汤全方在体内的药物代谢动力学过程也尚不明确,主要研究成果集中于山西大学秦雪梅教授团队,他们采用UHPLC-Q-TOF-MS分析了防己黄芪汤作用于阿霉素肾病大鼠的血浆样本,共鉴定出原型25种,代谢物50种,同时通过DAS 2.0软件拟合了防己黄芪汤中20种原型及6种代谢物的药代动力学曲线,表明黄酮类及皂苷类化合物的达峰时间在1~3 h,生物碱类化合物的达峰时间在5~8 h,防己黄芪汤有效成分的半衰期为6.619 h[24]。中药疗效确切,具有多成分、多靶点、整合调节的优势,但中药的药效物质基础及作用机理不明确使中药国际化受到很大限制。今后有关防己黄芪汤的研究也可在药物代谢方面开展,以探求防己黄芪汤在体内的动态规律,促进防己黄芪汤药效物质基础、药效作用机制的研究。

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(责任编辑:编辑唐慧)

收稿日期:中文收稿日期2022-05-27

基金项目:山西省自然基金项目(201901D111338);山西中医药大学科技创新能力培育计划项目(2019PY-120);山西中医药大学研究生创新创业项目(2021CX010)

作者简介:高丽(1977—),女,副教授,从事方剂效用及其物质基础研究,e-mail:342014263@qq.com。

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