温中健脾、清热燥湿法对TNBS/无水乙醇诱导的溃疡性结肠炎(寒热错杂证)模型大鼠Occludin蛋白的影响*
2018-09-22韩亚飞贾博宜孙中美原文静丁庞华谢添弘李军祥
石 磊 韩亚飞 贾博宜 孙中美 原文静 丁庞华 郭 一 谢添弘 陈 晨 李军祥△
(1.北京中医药大学,北京 100029;2.北京中医药大学东方医院,北京 100078)
溃疡性结肠炎(UC)是一种由基因、免疫、心理、环境等多因素参与引起的肠道疾病,临床以黏液脓血便、腹痛、里急后重为主[1]。目前多数观点认为由机械、化学、生物和免疫屏障组成的肠屏障遭到破坏在UC发病中起到了重要的作用[2]。5-氨基水杨酸制剂为轻中度UC的主要治疗药物,但在使用中发现其诱导缓解效率较低、患者依从性差,更无法缓解患者腹部怕凉、手足不温、体质量下降等症状。中医药辨证论治用药灵活,在减轻UC病情、预防复发方面具有较明显的优势[3],而这可能与复方多靶点调控相关机制有关。紧密连接是保证机械屏障正常功能的基本结构,Occludin蛋白作为其中的重要组成部分,在维系上皮细胞极性、维持紧密连接完整结构方面起关键作用[4]。目前尚未见到从温中健脾、清热燥湿角度探讨扶正祛邪法通过改善Occludin蛋白表达发挥疗效的相关报道。因此本研究拟从温中健脾、清热燥湿角度立法,研究代表方清肠温中方对寒热错杂证UC大鼠及Occludin蛋白的作用影响,为温中健脾、清热燥湿法治疗溃疡性结肠炎(寒热错杂证)临床应用提供科学依据,为溃疡性结肠炎的中医药治疗提供新的治疗思路。现报告如下。
1 材料与方法
1.1 实验动物 SPF级健康雄性SD大鼠70只,体质量(200±20)g,购自斯贝福(北京)生物技术有限公司,许可证号:SCXK(京)2016-0002,饲养于北京中医药大学SPF级动物房,12 h/12 h光照/黑暗循环,温度(22±2)℃,湿度50%~60%,自由饮食饮水。
1.2 药物与试剂 清肠温中浸膏方 (黄连6 g,炮姜10 g,三七6 g,木香6 g,炙甘草6 g等)由北京中医药大学中药学院提供。阳性对照中药乌梅丸(乌梅16 g,细辛 6 g,干姜 10 g,黄柏 6 g,桂枝 6 g,黄连 16 g,当归 4 g,附子 6 g,川椒 4 g,人参 6 g),购自北京中医药大学东方医院颗粒剂药房。阳性对照西药美沙拉秦缓释颗粒(艾迪莎,国药准字H20143164),购自北京中医药大学东方医院药房;5%TNBS(w/v)(P2297)购自美国Sigma公司。4%多聚甲醛、无水乙醇购自中农博信(北京)科技有限公司;Anti-Occludin(ab31721)抗体购自美国Abcam公司。
1.3 分组与造模 SD大鼠适应性饲养1周,采用随机数字表法将70只大鼠随机分为空白组、模型组、清肠温中方高剂量组(2.0 g浸膏/kg)、清肠温中方中剂量组(1.0 g 浸膏/kg)、清肠温中方低剂量组(0.5 g 浸膏/kg)、美沙拉秦组(400 mg/kg)和乌梅丸组(8.4 g生药/kg)共7 组,每组 10 只。 采用 2,4,6-三硝基苯磺酸(TNBS)/无水乙醇改良复合法复制UC模型[5]。除空白组外,所有大鼠禁食不禁水12 h,10%水合氯醛(0.3 mL/100 g)腹腔注射以麻醉大鼠,将石蜡油浸润婴儿10 cm圆头灌肠管,由肛门缓慢插入8 cm,将终浓度33.3%无水乙醇的 TNBS(100 mg/kg)溶液0.6mL一次性于 1 min内缓慢推注入内,每只大鼠使用新灌肠管。保持仰卧位15 min后,放回笼内棉花保暖至清醒,共3 d,每日1次。
1.4 给药方法 实验第4日起,除空白组外,所有大鼠连续10 d以相应药物灌胃干预(1 mL/100 g),清肠温中浸膏方高、中、低剂量组分别以2.0 g浸膏/kg(临床患者2倍用量)、1.0 g浸膏/kg(临床患者用量)、0.5 g浸膏/kg(临床患者0.5倍用量);美沙拉秦组以400 mg/kg(临床患者用量);模型组以蒸馏水灌胃。
1.5 标本采集与检测 实验期间每日记录大鼠体质量,观察一般情况和便质,化验便潜血。实验第14日以10%水合氯醛(0.4 mL/100 g)腹腔注射麻醉大鼠,在装有碎冰的培养皿中迅速进行全结肠截取,将骨盆剪开彻底暴露盆腔,从肛门到膨大的回盲部全部取出,于PBS缓冲液中迅速涮洗并纵向剖开,根据CDMI评分标准进行评分。分离远端结肠(距肛门10 cm)2 cm,于4%多聚甲醛溶液固定,石蜡包埋切片,片厚4 μm,抗原修复后采用DAB显色法免疫组化染色观察Occludin蛋白表达。采用Image J软件(1.37c NIH,USA)对染色结果进行分析计算,平均光密度值(AOD=IntDen/Area)表示目标蛋白的具体染色情况。
1.6 观察指标 1)疾病活动指数(DAI)[6]。 体质量下降率:无下降0分;1%~5%记1分;5%~10%记2分;10%~15%记3分;大于15%记4分。便质:正常0分,稀软便2分;水样便4分;便潜血:阴性0分;阳性2分;肉眼血便 4 分。 2)结肠黏膜损伤指数(CMDI)[3]。 0分为无损伤;1分为无溃疡;2分为肠壁变厚,无溃疡;3分为有溃疡,直径<1 cm;4分为有溃疡,直径>1 cm,肠管与周围组织无粘连;5分为有溃疡,直径>1 cm,肠管与周围组织有粘连。3)结肠组织病理学评分[4]。炎细胞浸润:0分为无浸润;1分为轻度;2分为中度;3分为重度。肉芽肿:0分为无;1分为轻度;2分为中度;3分为重度。病变深度:0分为黏膜层;1分为黏膜下层;2分为肌层;3分浆膜层。
1.7 统计学处理 应用 SPSS22.0(IBM,USA)统计软件。符合正态分布的计量资料以(±s)表示,用单因素方差分析进行检验,方差齐用LSD法,不齐用T2法。不符合正态分布的计量资料及计数资料用中位数 (四分位数间距)描述,用独立样本非参数检验的K-W检验。P<0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 各组DAI分类及大鼠一般情况比较 模型复制期间,除空白组大鼠外,均出现潜血阳性情况,后期逐渐出现血便表现并持续天数较长,可同时伴有粪便不成形或淡黄色黏液果胶形状,症状持续至停药后2~3 d。严重者肛门因便血量大、血液凝固后肛周皮毛潮湿、色黑,大鼠精神状态低下,蜷缩抱团,部分大鼠可见不自主颤栗现象。结合下利脓血、肛周潮湿以及畏寒抱团的大体症状,考虑该方法复制的大鼠UC模型,符合寒热错杂证。
随后清肠温中方中剂量组、美沙拉秦组和乌梅丸组大鼠逐渐呈现好转情况,血便减少或消失,粪便逐渐成形,一般状态较前好转,食欲增加。体质量变化率方面,几组之间尚不存在统计学差异。便潜血和便质情况上,模型组评分均明显高于空白组(P<0.01);而与模型组比较,清肠温中方中剂量、美沙拉秦和乌梅丸组大鼠评分均有所降低(P<0.05),以上结果见表1。实验期间空白组大鼠无死亡,模型组死亡4只,清肠温中方高、低剂量组各死亡3只,清肠温中方中剂量组、美沙拉秦组和乌梅丸组各死亡2只。
表1 各组大鼠实验终点DAI分类评分表[中位数(四分位数间距)]
2.2 各组大鼠日均体质量比较 见表2。随着模型复制的进行,所有造模大鼠体质量均呈明显下降,且造模期间每组均有大鼠死亡,体质量下降趋势持续至造模停药后2~3 d。随着药物干预治疗日期的延长,除模型组外其余大鼠食欲较前好转,体质量均能有所增加,死亡情况也明显少于模型组。模型组大鼠体质量持续下降,实验终点体质量较空白组明显减轻(P<0.01)。清肠温中方中剂量组、乌梅丸组大鼠与模型组相比,体质量增长最明显(P<0.01),美沙拉秦组体质量也有所增加(P<0.05)。
2.3 各组Occludin蛋白表达比较 免疫组化染色后可以发现(图1),空白组大鼠结肠组织表达大量Occludin蛋白,且表达位置主要位于细胞膜,模型组由于肠道结构紊乱消失,与空白组比较,Occludin蛋白表达也明显减少(P<0.01)。经药物干预后,与模型组相比,清肠温中方中剂量组和美沙拉秦组能明显上调Occludin表达(P<0.01),其余各组也能使该蛋白表达上调(P<0.05),阳性染色Occludin蛋白平均光密度值见表2。
表2 各组大鼠日均体质量、结肠Occludin蛋白表达比较(±s)
表2 各组大鼠日均体质量、结肠Occludin蛋白表达比较(±s)
组 别 n空白组 10模型组 6日均体质量(g) AOD(平均光密度值)347.83±29.98 0.717±0.035 176.36±7.03* 0.303±0.025*高剂量组 7 248.26±7.91 0.513±0.021△中剂量组 8 270.92±26.22△△ 0.613±0.045△△低剂量组 7 250.76±24.51 0.510±0.036△美沙拉秦组 8 268.22±34.82△ 0.603±0.031△△乌梅丸组 8 279.52±41.37△△ 0.543±0.035△
图1 各组大鼠结肠Occludin蛋白免疫组化图(DAB染色,200倍)
2.4 各组结肠CMDI评分比较 见表3。模型组大鼠结肠高度粘连,脆性大,触碰易出血和折断,严重者与腹腔部分粘连,剖开肠道可见多处较大圆形斑片状溃疡,结肠明显缩短,评分与空白组相比,明显升高(P<0.01)。与模型组相比:美沙拉秦组能较明显地改善溃疡分布和大小(P<0.05),清肠温中方各剂量组和乌梅丸组也均能减轻溃疡,但水肿、肠道增厚情况未能明显改善(P>0.05)。
2.5 各组结肠组织病理学评分比较 见表3。HE染色观察结肠组织(图2)可见模型组肠道黏膜的4层结构消失,隐窝结构紊乱消失,伴大量中性粒细胞浸润全视野,炎症程度严重,评分与空白组比较明显升高(P<0.01)。清肠温中方中剂量组和美沙拉秦组可见整齐的4层结构。可见清晰的隐窝和较多规律分布的杯状细胞,中性粒细胞浸润以黏膜层为主,少有黏膜下层浸润,偶见嗜酸性粒细胞,与模型组相比,评分明显降低(P<0.01)。其余各组均有好转趋势,组织学改变介于上述两者情况之间,但与模型组比较,尚不存在统计学差异。
表3 各组大鼠结肠CMDI评分、结肠组织病理学评分表[分,中位数(四分位数间距)]
图2 各组大鼠结肠组织病理学图(HE染色,200倍)
3 讨 论
肠上皮细胞(IECs)的完整性缺失和肠屏障渗透性增高会导致UC发生,而紧密连接(TJs)在肠腔和黏膜间起到重要的防御作用[7]。Occludin是一种分子量65 kDa的跨膜蛋白,在与转运过程中,既是结构也是功能蛋白[8]。当Occludin表达减少,非限制性转运通道异常开启,使细菌抗原、毒素等大分子物质异常通过并进入IECs[9],引起黏膜免疫的调节异常,加重了肠屏障的破坏和功能紊乱[10]。本研究发现,模型组大鼠肠道的Occludin蛋白表达量明显降低,这与目前的主观认识相一致。
该方法建立的UC大鼠模型可出现下利脓血、泄泻、畏寒蜷缩及抱团颤抖等表现,结合症状体征可辨证为寒热错杂证。乌梅丸是寒热错杂证的基础方[11],美沙拉秦是轻中度UC的常规用药[11],当采用清肠温中方治疗并对比疗效后发现,清肠温中方能明显减轻疾病程度、降低疾病相关各项评分、促进黏膜修复和上调Occludin表达,其治疗效果与美沙拉秦相当,尤其是对结肠黏膜的修复,效果更是优于乌梅丸。
《灵枢·百病始生》提到“两虚相得,乃客其形”,扶正祛邪是中医治病的重要原则。本文通信作者李军祥教授认为此病病位在肠,与脾胃关系密切。病性为本虚标实、寒热错杂;本虚为脾阳不足,标实为湿热内蕴或夹瘀血;病因病机为外感湿热之邪,或饮食不节,脾胃受伤;或情志不畅,肝气犯脾,日久导致脾胃虚弱,运化失司,水湿内停,湿郁化热,湿热内蕴,而湿热与肠道气血相搏结,气血凝滞,化为脓血。因此,李教授谨守病机,创立了相应治法的清肠温中方。
方中以炮姜、炙甘草温中健脾、培补后天阳气;黄连、苦参、青黛苦寒清热燥湿,同时配伍理气活血药,共奏温中健脾、清热燥湿、调气理血之效。张冰[12]在总结谢晶日教授观点后指出:脾胃虚弱为UC的发病之本,气滞血瘀为标实,因此在治疗上当以扶正为主,这与本文通信作者李教授提出的观点相一致。此外,现代研究显示黄连素及其总生物碱均具有显著的抗溃疡作用[13];青黛对于难治性UC有明显的疗效并能改善相关症状[14];苦参总碱能够抑制 NF-κB 的活化,减少炎性因子表达[15];三七对改善黏液血便尤为显著,能够提高远端UC的临床疗效[16];此外地榆也具有抗炎及调节免疫等作用[17]。
温中健脾、清热燥湿法正是从脾胃入手,着重培补后天之阳,以苦寒燥湿为辅,兼以调气理血,才能起到治疗UC的功效。后天之本得以巩固,一身之正气方可充沛,营气充实、卫气活跃才能温养肠黏膜浅表的分肉和腠理、抵御外邪,起到了与肠屏障同等重要的防御功能[18]。余秀婷发现黄连素能上调TJs以及抗凋亡蛋白表达,进而修复肠屏障[19];马家宝指出三七总皂苷可以明显促进Occludin蛋白表达并修复TJs[20]。本研究也发现清肠温中方可以明显增加Occludin蛋白表达,而这可能就是温中健脾、清热燥湿法修复TJs、改善肠屏障,从而发挥治疗UC的潜在机制。
本课题组还发现实验中清肠温中方的不同剂量疗效不同,其中,与临床患者用量相同的中剂量在改善各项指标时效果最突出,这可能分别与高、低剂量引起大鼠的毒副作用或过低刺激无法应答有关,进一步的具体机制我们将在后续开展更为详细的拆方研究。此外,Occludin蛋白表达情况与UC严重程度间存在某种平行升降的关系,下一步我们将通过更深层次的分子生物学和信号通路,展开两者相关性的具体研究,为温中健脾、清热燥湿法在UC中潜在的作用机制和临床应用寻找科学依据。