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茵陈四苓汤对酒精性肝损伤大鼠肠黏膜屏障ZO-1及occludin的影响*

2023-06-14王曼菲肖肽平赵好好马祺鑫艾碧琛

中医药导报 2023年5期
关键词:茵陈双环内毒素

王曼菲,肖肽平,赵好好,马祺鑫,艾碧琛

(湖南中医药大学,湖南 长沙 410208)

酒精性肝病(alcoholic liver disease,ALD),又称为酒精性肝损伤,是由于长期大量饮酒导致的肝脏疾病。ALD初期通常表现为单纯性脂肪肝,进而可发展成酒精性肝脂肪变、酒精性肝炎、肝纤维化和肝硬化,严重酗酒时可诱发广泛肝细胞坏死,甚至肝功能衰竭[1]。研究表明,ALD的主要病因是乙醇的过度摄入,但该疾病的发生发展过程则与多种因素有关[2]。肠黏膜屏障(intestinal barrier function,IBF)是阻止肠道内细菌及内毒素进入的第一道防线。自1988年马歇尔提出“肠-肝轴”理论后[3],肠黏膜屏障及其功能在ALD形成过程中的作用及机制逐渐成为研究热点。近年来,大量研究[4-6]表明酒精可造成肠道损伤,使得肠道通透性增加,引起内毒素(lipopolysaccharide,LPS)肠渗漏。LPS具有高度的免疫活性,可随着ALD进展而泛滥进入循环系统,激活炎症因子,导致促炎症因子瀑布式释放,形成肠源性内毒素血症(intestinal endotoxemia,IETM),对肝脏进行第二次打击,诱导并加重肝损伤,同时又可加剧肠黏膜屏障的损害,形成恶性循环。因此,临床对于肝病的防治日益重视对IBF的保护,了解肠黏膜屏障在ALD中的保护作用并探讨其相关性具有重要的临床意义。茵陈四苓汤出自《杏苑春生》,具有清热利湿、利胆退黄的功效[7]。实验研究显示,茵陈四苓汤具有护肝抗炎、改善肝纤维化的作用[8]。临床研究也证实,茵陈四苓汤治疗以湿热为主的肝病效果显著[9-10]。本研究以肠黏膜机械屏障为中心,通过观察茵陈四苓汤对酒精性肝损伤大鼠肠黏膜血清闭锁小带蛋白-1(Zonula occludens-1,ZO-1)和闭锁蛋白(occludin)的影响,探讨本方防治ALD的作用机制。

1 材料与方法

1.1 实验动物 SPF级雄性SD大鼠50只,体质量(180±20)g,由湖南斯莱克景达实验动物有限公司提供,生产许可证号:SYXK(湘2019-0009),动物合格证号:SCXK(湘)2019-0004。饲养于SPF级动物饲养室,室温20~26 ℃,每笼2~3只,自由饮水及进食,每日交替12 h的光明与黑暗周期。本研究已通过湖南中医药大学动物伦理委员会的审核,实验过程中严格按照《实验动物管理条例》,遵循人道主义原则,确保实验动物的福利伦理,批准编号为:LL2021032404。

1.2 药物与试剂 双环醇(北京协和药厂,规格:25mg×18粒/盒,批号:201204);茵陈四苓汤(方药组成:茵陈、泽泻、白术各15 g,枳实、猪苓各10 g,山栀子6 g),饮片购于湖南中医药大学第一附属医院;高脂饲料[11-13](77.5%基础饲料+10%猪油+2%蔗糖+8%蛋黄粉+2%胆固醇+0.5%胆盐),由湖南中医药大学动物实验中心提供;白酒为乙醇体积分数为56%的北京红星二锅头。总胆固醇(TC)试剂盒(批号:10412001H)、甘油三酯(TG)试剂盒(批号:10408002H)、谷丙氨酸氨基转移酶(ALT)试剂盒(批号:20210728-J8477)、天冬氨酸氨基转移酶(AST)试剂盒(批号:20210728-J8478)、脂多糖(LPS)试剂盒(批号:20210728-J3243)、大鼠肿瘤坏死因子α(TNF-α)试剂盒(批号:20210728-J3056)、大鼠白细胞介素10(IL-10)试剂盒(批号:20210728-J3071)均由湖南艾方生物科技有限公司提供。

1.3 主要仪器 真空采血管(山东省成武县华博医疗器械有限公司,普通管、EDTA2K);离心沉淀机[微量高速离心机(国产),TG16W];电热恒温培养箱(武汉一恒苏净科学仪器有限公司,DHP-9012);移液枪(Finnpipette,4641020N);洗板机(Tianshi,988洗板机);酶标仪(Rayto,RT-6100);恒温摇床(上海赫田科学仪器有限公司,HT-111B);荧光分光光度计(BioTeck,Epoch)。

1.4 造模与分组 采用高脂饲料加白酒灌胃方式建立酒精性肝损伤模型[14-16]。50只大鼠适应性喂养1周后,按照随机数字表法分为空白组(n=15)和实验组(n=35)。空白组予普通饲料喂养,蒸馏水灌胃;其余大鼠用高脂饲料喂养,用乙醇体积分数为56%的白酒灌胃。各组大鼠灌胃量为1 mL/100 g,每周记录体质量1次,根据体质量调整灌胃量。因酒精过敏、灌胃操作不当、大鼠之间斗殴等导致部分大鼠在实验过程中死亡。12周后,随机抽取空白组(n=11)及实验组(n=22)大鼠各5只,检测肝功能并取相同部位肝组织HE染色观察组织形态学改变,若实验组大鼠出现明显的肝细胞脂肪变、气球样变及部分炎症细胞浸润,且肝功能与空白组比较,差异有统计学意义(P<0.05),则造模成功。

1.5 实验给药 将造模成功的17只实验组大鼠,按随机数字表法分为模型组、双环醇组、茵陈四苓汤组(以下简称茵四组),分别为5只、6只、6只。根据人与动物体表面积-剂量换算法,以70 kg成人剂量进行换算,按照茵陈四苓汤组成比例,将所有药物浸泡1 h后,水煎2次,每次30 min,合并2次滤液,将茵陈四苓汤浓缩至含生药1.07 g/mL,双环醇以0.5%CMC-NA水溶液配制成100 mg/10 mL混悬液,置于4 ℃冰箱保存备用。双环醇组及茵四组大鼠给予相应药液灌胃,空白组及模型组大鼠以蒸馏水灌胃,每次灌胃量为1 mL/100 g,每日2次(09:00:00和15:00:00各1次),连续给药4周。每周称体质量1次,以便根据体质量调整灌胃量。

1.6 观察指标 末次给药后,各组大鼠禁食不禁水12 h,予10%水合氯醛腹腔注射麻醉,打开腹腔,腹主动脉采血,2000r/min离心15 min后,提取血清及血浆,置于-20 ℃冰箱保存备用;切除完整肝脏,取肝左叶部分肝组织装入EP管中,用液氮速冻,-80 ℃保存,另取肝左叶5 mm×5 mm×5 mm大小肝组织,置于4%多聚甲醛溶液固定;取临近回盲部(<4 cm)的近端结肠组织,用4%多聚甲醛固定。

1.6.1 一般情况 观察大鼠的精神状态、体质量及死亡情况。

1.6.2 肝组织病理学观察 取肝组织,4%多聚甲醛固定,常规脱水处理、石蜡包埋、切片,HE染色,光镜下观察肝组织病理学改变。

1.6.3 血清相关生化指标及血浆内毒素测定 采用ELISA检测血清ALT、AST、TC、TG水平;提取血浆,用ELISA法检测LPS含量,以上操作均严格按照试剂盒说明书进行。

1.6.4 激活KCs后的炎症反应 取部分肝组织,用ELISA法检测肝脏组织TNF-α及IL-10水平,观察LPS激活KCs后的炎症反应。具体操作均严格按照试剂盒说明书进行。

1.6.5 结肠组织ZO-1、occludin表达 取结肠组织,用免疫组化法检测相关蛋白表达。每组选取5个样本,分别随机观察3个视野,通过Image Pro Plus测定阳性表达的灰度值和面积,计算平均吸光度(MOD)。

1.7 统计学方法 采用SPSS 25.0统计软件进行数据分析。计量资料以“均数±标准差“(±s)表示,多组间比较采用单因素方差(ANOVA)分析,两两比较满足方差齐性用LSD法,不满足方差齐性则选用Dunnett’T3检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 各组大鼠一般情况比较 空白组大鼠体型正常,皮毛有光泽,精神佳,活动灵活,饮食正常;模型组、双环醇组、茵四组大鼠体型较胖,毛色枯槁晦暗,精神欠佳,倦怠,食量减少。

2.2 各组大鼠肝组织病理形态观察 空白组大鼠肝小叶结构清晰,肝索排列整齐,呈放射状,肝细胞形态规则,无明显脂肪样变,未见明显炎症细胞浸润及坏死。模型组大鼠肝细胞体积增大,细胞内出现大量的脂肪细胞堆积,可见大量脂滴空泡形成,肝索排列紊乱,肝窦挤压变窄,伴有不同程度炎症细胞浸润、坏死,可见气球样变或纤维样变。双环醇组和茵四组肝细胞较模型组脂肪变性均有改善,程度不等,肝索排列也相对整齐,肝细胞形态尚规则,炎症浸润情况也明显减轻。(见图1)

图1 各组大鼠肝组织形态 (HE 染色,×200)

2.3 各组大鼠血生化结果及LPS水平比较 与空白组比较,模型组大鼠血清ALT、AST、TC、TG、LPS水平均升高(P<0.01);与模型组比较,双环醇组及茵四组大鼠血清ALT、AST、TC、TG、LPS水平均降低(P<0.05或P<0.01)。(见表1)

表1 各组大鼠血清ALT、AST、TC、TG、LPS 比较 (±s)

表1 各组大鼠血清ALT、AST、TC、TG、LPS 比较 (±s)

注:与空白组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.05,cP<0.01;与双环醇组比较,dP<0.05,eP<0.01。

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2.4 各组大鼠肝组织TNF-α、IL-10水平比较 与空白组比较,模型组大鼠肝组织TNF-α水平升高(P<0.01),IL-10水平降低(P<0.01);与模型组比较,双环醇组及茵四组大鼠肝组织TNF-α水平均降低(P<0.01),IL-10水平均升高(P<0.01)。(见表2)

表2 各组大鼠肝组织TNF-α、IL-10 水平比较 (±s,pg/g)

表2 各组大鼠肝组织TNF-α、IL-10 水平比较 (±s,pg/g)

注:与空白组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.01,与双环醇组比较,cP<0.01。

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2.5 各组大鼠结肠组织ZO-1、occludin表达比较 空白组大鼠结肠ZO-1、occludin阳性表达较多,黏膜上皮细胞着色较深,呈棕褐色;模型组大鼠结肠组织ZO-1、occludin相对减少,着色较浅;双环醇组与茵四组大鼠结肠组织阳性表达与模型组相比有所增加,着色程度也有不同程度加深。(见图2)与空白组比较,模型组大鼠结肠组织ZO-1、occludin蛋白表达降低(P<0.01);与模型组比较,双环醇组及茵四组大鼠结肠组织ZO-1、occludin表达升高(P<0.01)。(见表3)

图2 各组大鼠结肠组织ZO-1、occludin 蛋白表达 (免疫组化,×200)

表3 各组大鼠结肠组织ZO-1、occludin表达比较(±s,MOD)

表3 各组大鼠结肠组织ZO-1、occludin表达比较(±s,MOD)

注:与空白组比较,aP<0.01;与模型组比较,bP<0.01。

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3 讨论

酒精性肝损伤已成为欧美等发达地区肝硬化形成的首要病因,其发病机制错综复杂。近十余年来研究显示,除酒精大量蓄积引起肝损伤外,肠道微生物组成比例改变,即生态失调、微生物及其代谢产物、细菌易位导致肠道屏障功能障碍、内毒素血症、机体免疫损伤也被认为是引发ALD的中心环节。越来越多的研究者们开始拓宽视野,逐渐将目光转移到与肝病发生发展有关的其他因素及其关系中,而肝脏与肠道的关系正是目前被关注的重点。已有研究证实肠黏膜屏障参与肝功能恶化及肝性脑病的发生发展[17]。

肠和肝的紧密联系始于胚胎发育期,他们共同起源于腹侧前肠内胚层[18]。两者在生理病理上紧密联系,双向沟通[19]。一方面,肝脏通过胆管排泄胆汁及其他生物活性介质与肠道沟通,影响肠道微生态;另一方面,代谢营养物通过门静脉运输到肝脏,同时肠道细菌及其产物、内毒素和炎症介质也会通过门静脉转运,从而使得肝脏易受肠道微环境的影响而发生病理性改变。当肠黏膜屏障结构及功能受损时,肠黏膜通透性增加,肠道中大量细菌、内毒素及炎症因子通过门静脉进入肝脏;慢性肝病发生时,若肠黏膜通透性增加,进入体循环的内毒素含量也随之增加,从而引发内毒素血症造成肝微循环障碍,对肝脏进行第二次打击,加重肝脏疾病[20]。大量研究[21-23]证实,酒精性或非酒精性脂肪肝、肝纤维化、肝硬化等肝脏疾病的发生发展均与“肠-肝轴”有着密切关系。因此,“肠-肝轴”理论为肝脏疾病的治疗打开新的思路——从肠治肝[24]。

内毒素是脂多糖的活性成分,而肠黏膜屏障正是防止其进入体循环的第一道防线。肝脏固有免疫系统也发挥着重要的防御作用。对于那些逃逸的内毒素,作为第二防线的肝脏可通过胞饮的形式将其吞噬,从而维持内环境稳定。无论是IBF功能障碍还是肝脏功能受损均可导致体内LPS的蓄积。LPS通过影响肝脏微循环直接损伤肝细胞,破坏肝窦内皮细胞和微血管,激活凝血系统,导致微血栓形成,加重肝细胞损伤和加快肝纤维化过程。此外,LPS还可通过影响炎症因子、内源性介质等间接造成肝损伤,LPS与细胞膜上的受体结合后激活肝内外单核-巨噬细胞系统,通过丝裂原活化蛋白激酶通路、PKC通路、NF-κB通路[25]等,诱导细胞内肿瘤坏死因子TNF-α、IL-10、NO等多种炎症介质大量生成、释放。因此明确LPS与ALD的关系,减轻炎症反应,在治疗ALD等慢性肝病方面至关重要。

本研究中,与空白组比较,模型组大鼠LPS水平显著升高(P<0.01),说明在高脂饲料加白酒刺激下模型组大鼠肠源性内毒素血症形成。经治疗后,与模型组比较,双环醇组及茵四组LPS水平明显降低(P<0.01);茵四组LPS水平低于双环醇组,差异有统计学意义(P<0.05),说明茵陈四苓汤对减轻ALD模型大鼠血浆内毒素水平疗效明显,且茵陈四苓汤对于ALD模型大鼠体内LPS水平的改善效果优于双环醇。模型组大鼠TNF-α水平显著升高(P<0.01),作为抗炎因子的IL-10水平则明显降低(P<0.01),说明模型组大鼠肝脏炎症反应明显。经治疗后,双环醇组及茵四组TNF-α水平明显低于模型组(P<0.01),IL-10水平也有所上升(P<0.01)。说明茵陈四苓汤能有效降低ALD模型大鼠的TNF-α水平,激发抗炎因子释放,改善炎症反应,从而减少对肝脏的进一步损伤。除了降低LPS水平,减轻炎症反应外,恢复肠道通透性、改善肠黏膜屏障功能也可以治疗ALD。ZO-1和occludin是肠黏膜机械屏障中最重要的结构蛋白,可阻止细菌微生物、代谢产物和毒素的侵入,对肠黏膜屏障功能的正常发挥起着直接作用。本研究发现,经茵陈四苓汤治疗后,ALD大鼠ZO-1、occludin表达增加(P<0.01),ALT、AST、TC、TG水平均明显降低(P<0.05),说明茵陈四苓汤对肠黏膜机械屏障具有修复作用并能改善肝功能,调控脂代谢,这一结果论证了从肠治肝的可行性及有效性。

现代医学所讨论的肠道功能可归于中医“脾胃”所主范畴,而解剖学的肝脏则可与中医“肝”的范畴相对应。肝脾理论的运用早在东汉时期就有所体现,如《金匮要略》中记载“见肝之病,知肝传脾,当先实脾”[26]。这句话不仅阐述了肝病的传变规律,还在《难经》的基础上补充了治法。肝木患病易乘脾土。这既是中医整体观念的体现,也是对治未病思想的实践。“实脾,则肝自愈”,因此,在治疗肝病的同时,重视调补脾气,使脾脏健运正常,不受邪侵,才能早日康复。此外,脾病亦可侮肝,早在《黄帝内经》[27]中便提出了相关理论:“气有余,则制己所胜而侮所不胜;其不及,则己所不胜,侮而乘之,己所胜,轻而侮之”。肝病实脾、肝脾同治的学术思想一直被世人推崇并逐渐完善。如清代叶天士言“补脾必以疏肝,疏肝即以补脾也”,临证多重视肝脾同调;张锡纯在《医学衷中参西录》[28]中介绍到:“欲治肝者,原当升脾降胃,培养中宫,俾中宫气化敦厚,以听肝木自理”;再到后来“肠-肝轴”学说的提出。不难发现,西医所提出的“肠-肝轴”实际上是对与中医肝脾相关理论另一角度的补充。

中医学认为ALD系酒酪不节所致,常与湿热侵袭、情志不畅相关。大量饮酒造成脾胃运化失司,湿热困脾,脾失健运,水湿内生,痰瘀互结,阻滞肝脉。脏腑上与肝脾最为密切,病机不外“湿热”“气滞”,辨证多属湿热内蕴,其特点为本虚标实。茵陈四苓汤由茵陈、白术、泽泻、猪苓、山栀子、枳实组成。方中茵陈性微寒,味苦辛,归脾、胃、肝、胆经,具有清利湿热、利胆退黄的功效,使体内稽留之湿热毒邪外出,同时还可畅达肝气,使气机升降功能得以恢复。现代研究表明,茵陈所含有的茵陈多肽能增强巨噬细胞的吞噬能力,降低TNF-α水平从而减轻炎症反应,保护肝脏。此外,茵陈与山栀子合用还能稳定肝细胞膜,减少肝细胞凋亡,从而促进肝脏功能的恢复。白术归脾、胃经,味甘苦,性温,具有益气健脾、燥湿利水之功,用以恢复脾土治水之功,顾护后天之本。泽泻性寒,味甘、淡,归肾、膀胱经,可利水渗湿泄热。现代药理研究发现其具有利尿、抗炎、降脂、护肝的作用[29]。猪苓味甘、平,性微热,归心、脾、胃、肺、肾经,具有祛寒利水、消肿渗湿之功效。山栀子性寒,味苦,入心、肝、肺、胃经,可入血分,加强清热利湿凉血之效。枳实性微寒,味苦、辛、酸,归脾、胃经,可以破气消积,化痰散痞。《神农本草经》中记载枳实还具有“长肌肉,利五脏,益气轻身”的功效。诸药合用,共奏清热解毒、利水渗湿、凉血止血、利胆退黄的功效,可用于治疗酒精性肝损伤之湿热蕴结证。根据上述“肠-肝轴”及肝脾相关理论,本方从“脾”入手,通过健运脾胃修复肠屏障功能从而达到“治肝”的目的。

综上,茵陈四苓汤可增加ALD大鼠结肠ZO-1、occludin表达,调节炎症因子TNF-α、IL-10水平,保护肠黏膜屏障,从而降低内毒素水平,改善肝功能,调控血脂。提示茵陈四苓汤可调节“肠-肝轴”,也为临床“从肠治肝”防治慢性肝病提供了实验依据。

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