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      生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用

      2017-03-28 07:26:23姜衛(wèi)星王海燕索成云張海峰孫永新吳麗宏張艷慶
      中醫(yī)藥信息 2017年2期
      關(guān)鍵詞:生姜提取物氧化應(yīng)激

      姜衛(wèi)星,王海燕,索成云,張海峰,孫永新,吳麗宏,張艷慶

      (1.冀中能源峰峰集團(tuán)總醫(yī)院,河北 邯鄲 056200;2.邯鄲市中心醫(yī)院,河北 邯鄲 056001)

      生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用

      姜衛(wèi)星1,王海燕2,索成云1,張海峰1,孫永新1,吳麗宏1,張艷慶1

      (1.冀中能源峰峰集團(tuán)總醫(yī)院,河北 邯鄲 056200;2.邯鄲市中心醫(yī)院,河北 邯鄲 056001)

      目的:研究生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用。方法:將120只SD大鼠隨機(jī)分為6組:假手術(shù)組、模型組、生姜醇提取物(100、200、400 mg/kg)組和金納多;術(shù)前2周開(kāi)始灌胃給藥,每天1次;采用夾閉肝門靜脈和肝動(dòng)脈1 h后松夾的方法制備肝臟缺血再灌注大鼠模型。再灌注2 h后,測(cè)定肝臟組織中抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)活性和丙二醛(MDA)含量;測(cè)定血清中總抗氧化能力(T-AOC)水平和轉(zhuǎn)氨酶(ALT、AST)、乳酸脫氫酶(LDH)含量;HE染色法觀察肝臟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)改變;TUNEL法觀察肝細(xì)胞凋亡狀況并計(jì)算凋亡指數(shù)(Apoptosis Index,AI);Western blotting法檢測(cè)肝組織中NF-κB表達(dá)并進(jìn)行半定量分析。結(jié)果:生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組大鼠肝臟組織中SOD和CAT活性較模型組顯著升高,而MDA含量和血清中ALT、AST、LDH水平顯著降低,其中400 mg/kg組GSH-Px活性和T-AOC水平均顯著升高;生姜醇提取物各組大鼠肝臟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)改變和肝細(xì)胞凋亡狀況較模型組均明顯改善,均以400 mg/kg組效果最為顯著;生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組肝細(xì)胞AI較模型組顯著降低、NF-κB蛋白表達(dá)顯著下調(diào);上述差異均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05,P<0.01)。結(jié)論:生姜醇提取物能夠有效改善肝臟組織中抗氧化酶活性、抑制肝臟組織病變、改善肝功能、抑制肝細(xì)胞凋亡,提示生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷具有保護(hù)作用。

      生姜醇提取物;肝臟;缺血再灌注;氧化應(yīng)激

      肝臟組織是血流量非常大的器官之一,因此肝臟手術(shù)過(guò)程中經(jīng)常需要暫時(shí)阻斷肝臟血流以減少出血,但恢復(fù)血流再通后所產(chǎn)生的再灌注損傷,將進(jìn)一步損傷肝細(xì)胞,影響肝功能[1]。隨著病理生理機(jī)制研究的深入,發(fā)現(xiàn)再灌注過(guò)程中所產(chǎn)生的大量氧自由基是造成再灌注損傷的重要因素[2]。生姜為姜科植物姜的新鮮根莖,性味辛溫,具有解表散寒、溫中止嘔、行水解毒之功效,為我國(guó)臨床廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)中藥。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),生姜具有良好的抗氧化活性[3]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)夾閉肝門靜脈和肝動(dòng)脈1 h后松夾的方法制備肝臟缺血再灌注大鼠模型,研究生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注后氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用。

      1 材料與方法

      1.1 試驗(yàn)藥物與試劑

      生姜醇提取物(陜西旭煌植物科技有限公司,批號(hào)140728,以姜辣素計(jì):純度≥90%);金納多(臺(tái)灣濟(jì)生化學(xué)制藥廠股份有限公司,批號(hào)20141209);SOD、GSH-Px、CAT、MDA、T-AOC試劑盒(南京建成生物工程研究所,批號(hào)分別為 150416、150523、150129、141217、150419);ALT、AST、LDH試劑盒(深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司,批號(hào)分別為150124002,150312011,150309007);HE染色試劑盒、TUNEL檢測(cè)試劑盒(北京博奧森生物科技有限公司,批號(hào)150316、150124);NF-κB單克隆抗體(批號(hào)150327,北京博奧森生物技術(shù)有限公司);辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記山羊抗兔IgG(批號(hào)150506,南京建成生物工程研究所)。

      1.2 動(dòng)物

      清潔級(jí)級(jí)SD大鼠(雄性,7周齡,體質(zhì)量220~260 g),購(gòu)自河北省實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,許可證號(hào):SCXK (冀)2013-1-003。

      1.3 方法

      1.3.1 動(dòng)物分組與模型制備

      120只SD大鼠隨機(jī)分為6組:假手術(shù)組、模型組、生姜醇提取物(100、200、400 mg/kg)組和金納多(4 mg/kg)組;術(shù)前2周開(kāi)始灌胃給藥,每天1次,假手術(shù)組和模型對(duì)照組同步給予等體積生理鹽水。除假手術(shù)組外,其余各組大鼠均參照Taniguchi等[4]研究報(bào)道的方法制備大鼠肝臟缺血再灌注模型:使用無(wú)創(chuàng)動(dòng)脈夾夾閉肝門靜脈和肝動(dòng)脈,1 h后恢復(fù)血流再灌注;假手術(shù)組行手術(shù)通路,但不阻斷肝門靜脈和肝動(dòng)脈,其余操作同手術(shù)組;再灌注2 h后經(jīng)腹主動(dòng)脈取血,并取肝臟標(biāo)本,保存待測(cè)。

      1.3.2 肝臟組織中抗氧化酶活性和MDA含量的檢測(cè)

      取肝臟組織標(biāo)本,剪碎后行研磨勻漿,3 000 rpm離心10 min后取上清液,嚴(yán)格按照試劑盒操作方法步驟,通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定各組大鼠肝臟組織中抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)活性和MDA含量。

      1.3.3 血清中T-AOC水平和ALT、AST、LDH含量檢測(cè)

      取血液標(biāo)本,經(jīng)1 500 rpm離心10 min后取血清,按照各劑盒操作方法步驟,通過(guò)紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定血清中T-AOC水平并通過(guò)全自動(dòng)生化檢測(cè)儀測(cè)定ALT、AST和LDH含量。

      1.3.4 肝臟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)改變、肝細(xì)胞凋亡狀況的觀察及AI的計(jì)算

      取肝臟組織標(biāo)本,經(jīng)4%多聚甲醛溶液固定、石蠟包埋、切片(厚度約5 μm)后,參照試劑盒步驟行HE染色,于倒置光學(xué)顯微鏡下觀察肝臟組織病理形態(tài)學(xué)改變。取石蠟切片,經(jīng)二甲苯和梯度乙醇脫蠟水化、PBS浸洗、4%多聚甲醛固定15 min、PBS洗劑、去離子水沖洗、滴加100 μl TUNEL反應(yīng)混合液于標(biāo)本上(37℃暗濕盒中反應(yīng)1 h)、終止反應(yīng)、PBS 5min×3次、DAB避光顯色后,通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察細(xì)胞凋亡狀況(細(xì)胞核黃染為陽(yáng)性著色)。AI計(jì)算:每張染色切片隨機(jī)選取6個(gè)視野,分別計(jì)數(shù)每個(gè)視野中細(xì)胞總數(shù)和陽(yáng)性著色細(xì)胞數(shù),各組分別取平均值,然后計(jì)算AI。

      AI(%)=(陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)/細(xì)胞總數(shù))×100%

      1.3.5 肝組織中NF-κB表達(dá)的檢測(cè)及半定量分析

      取1.3.2制備的肝組織勻漿上清液,BCA法測(cè)定蛋白含量后進(jìn)行后續(xù)反應(yīng),進(jìn)行蛋白變性(90℃水浴10 min)、上樣、10%SDS-PAGE恒壓電泳(4℃,電壓80 V,30 min)+分離膠(4℃,電壓120 V,120 min)、轉(zhuǎn)NC膜(轉(zhuǎn)膜緩沖液中浸泡30 min)、印跡電轉(zhuǎn)移(4℃,100 V,3.5 h)、春紅溶液染色、室溫下5%脫脂奶粉封閉2 h,一抗(NF-κB,β-actin)4℃過(guò)夜、PBS溶液洗膜,二抗室溫孵育1 h后,經(jīng)ECL顯色,實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用Quantity One軟件進(jìn)行分析。

      1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

      運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SPSS13.0對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,計(jì)量資料以(±s)表示,各組間均數(shù)比較采用單因素方差分析;計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn);P<0.05表示差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P<0.01表示具有極顯著性差異。

      2 結(jié)果

      2.1 各組大鼠肝臟組織中抗氧化酶活性和MDA含量比較

      模型組大鼠肝臟組織中抗氧化酶(SOD、GSHPx、CAT)活性較假手術(shù)組顯著降低且MDA含量顯著升高(P<0.01);生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組和金納多組SOD、CAT活性較模型對(duì)照組均顯著升高(P<0.05,P<0.01),MDA含量顯著降低(P<0.01),并且400 mg/kg預(yù)處理組 GSH-Px活性顯著升高(P<0.01),結(jié)果見(jiàn)表1。

      表1 各組大鼠肝臟組織中SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量比較(±s)

      表1 各組大鼠肝臟組織中SOD、GSH-Px、CAT活性和MDA含量比較(±s)

      注:與假手術(shù)組比較,△△P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。

      組別 n SOD(U/mg prot) GSH-Px(U/mg prot) CAT(U/mg prot) MDA(nmol/mg prot)假手術(shù)組10 13.2±2.8 18.9±3.5 4.0±0.7 3.4±0.8模型組 10 6.4±2.0△△9.7±2.4△△2.3±0.5△△9.3±2.2△△生姜醇提取物100 mg/kg組 10 7.0±2.3 10.5±2.7 2.8±0.7 8.2±2.5生姜醇提取物200 mg/kg組 10 8.5±2.7*11.4±3.3 3.1±0.8*5.7±1.9**生姜醇提取物400 mg/kg組 10 10.3±3.1**13.1±3.7**3.5±0.7**4.8±1.6**金納多4 mg/kg組 10 9.1±2.9*11.2±3.1 3.0±0.6*6.1±1.8*

      2.2 各組大鼠血清中T-AOC水平和ALT、AST、LDH含量比較

      模型組大鼠血清中T-AOC水平較假手術(shù)組顯著降低(P<0.01),ALT、AST、LDH含量顯著升高(P< 0.01);生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組和金納多組ALT、AST、LDH含量較模型組顯著降低(P<0.05,P<0.01),其中400 mg/kg組 T-AOC水平顯著升高(P<0.05),結(jié)果見(jiàn)表2。

      表2 各組大鼠血清中T-AOC水平和ALT、AST、LDH含量比較(±s)

      表2 各組大鼠血清中T-AOC水平和ALT、AST、LDH含量比較(±s)

      注:與假手術(shù)組比較,△△P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。

      組別 n T-AOC(U/L) ALT(U/L) AST(U/L) LDH(U/L)假手術(shù)組10 11.8±1.3 109.3±12.4 51.6±4.2 572.4±76.3模型組 10 6.2±0.9△△1270.4±142.5△△947.2±125.3△△1193.5±142.1△△生姜醇提取物100 mg/kg組 10 7.1±1.1 814.3±153.7*803.5±120.9 967.0±122.9生姜醇提取物200 mg/kg組 10 7.9±1.4 596.2±92.6**562.8±109.6*822.9±98.7*生姜醇提取物400 mg/kg組 10 8.6±1.7*417.5±80.1**397.4±121.3**754.8±81.6**金納多4 mg/kg組 10 7.5±1.5 604.9±128.0**580.3±103.5*816.5±102.2*

      2.3 各組大鼠肝臟組織細(xì)胞病理性形態(tài)學(xué)改變

      假手術(shù)組大鼠肝臟組織結(jié)構(gòu)及肝細(xì)胞形態(tài)均未見(jiàn)異常;模型組大鼠肝臟組織結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)肝組織紋理不清、肝竇充血、部分肝小葉結(jié)構(gòu)模糊,肝細(xì)胞呈空泡變性和壞死、胞核固縮并深染等明顯的病理性形態(tài)結(jié)構(gòu)改變;生姜醇提取物各組和金納多組肝臟組織病理性形態(tài)結(jié)構(gòu)改變呈不同程度改善,以生姜醇提取物400 mg/kg組效果最為顯著,見(jiàn)圖1。

      2.4 各組大鼠肝細(xì)胞凋亡狀況及AI

      經(jīng)TUNEL染色后觀察發(fā)現(xiàn),假手術(shù)組大鼠肝臟組織僅存在極少量凋亡細(xì)胞,模型組凋亡細(xì)胞數(shù)量較假手術(shù)組明顯增多;與模型組比較,生姜醇提取物各組細(xì)胞凋亡狀況明顯好轉(zhuǎn),以400 mg/kg組效果最為顯著,見(jiàn)圖2。計(jì)算AI發(fā)現(xiàn):模型組大鼠肝臟細(xì)胞AI較假手術(shù)組顯著升高(P<0.01),而生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組和金納多組AI較模型對(duì)照組均顯著降低(P<0.01),結(jié)果見(jiàn)表3。

      圖1 各組大鼠肝臟組織病理性形態(tài)學(xué)改變(HE,×400)

      圖2 各大鼠肝臟細(xì)胞凋亡狀況比較(TUNEL,×400)

      2.5 各組大鼠肝組織NF-κB蛋白表達(dá)

      通過(guò)Western blotting檢測(cè)并進(jìn)行半定量分析發(fā)現(xiàn):模型對(duì)照組大鼠肝組織中NF-κB蛋白表達(dá)較假手術(shù)組顯著上調(diào)(P<0.01);而生姜醇提取物(200、400 mg/kg)組和金納多組NF-κB蛋白表達(dá)較模型組顯著下調(diào)(P<0.05,P<0.01),結(jié)果見(jiàn)圖3和表3。

      圖3 各組大鼠肝組織NF-κB蛋白表達(dá)量的變化

      表3 各組大鼠肝組織細(xì)胞凋亡指數(shù)及NF-κB蛋白表達(dá)量(±s)

      表3 各組大鼠肝組織細(xì)胞凋亡指數(shù)及NF-κB蛋白表達(dá)量(±s)

      注:與假手術(shù)組比較,△△P<0.01;與模型組比較,*P<0.05,**P<0.01。

      組別 n AI(%) NF-κB/β-actin假手術(shù)組10 2.3±1.5 0.15±0.04模型組 10 38.5±7.2△△0.42±0.13△△生姜醇提取物100 mg/kg組 10 29.1±6.6 0.37±0.12生姜醇提取物200 mg/kg組 10 23.4±5.0**0.32±0.09*生姜醇提取物400 mg/kg組 10 14.2±3.7**0.26±0.08**金納多4 mg/kg組 10 25.1±5.4**0.30±0.10*

      3 討論

      肝臟是對(duì)氧非常敏感的器官,低血容量性休克以及肝臟手術(shù)過(guò)程中暫時(shí)阻斷肝臟血流,均會(huì)導(dǎo)致急性缺血再灌注損傷。隨著病理生理機(jī)制研究的深入,發(fā)現(xiàn)隨著氧的涌入,氧自由基的大量生成和過(guò)剩,進(jìn)而誘發(fā)的氧化應(yīng)激損傷是導(dǎo)致肝臟缺血再灌注損傷非常重要的病理機(jī)制之一[5]。張琳[6]和李偉等[7]通過(guò)藥物干預(yù)肝臟缺血再灌注損傷大鼠模型發(fā)現(xiàn),抑制氧化應(yīng)激損傷能夠有效降低肝臟缺血再灌注損傷。

      氧自由基過(guò)剩是導(dǎo)致機(jī)體氧化應(yīng)激損傷的病理基礎(chǔ),正常生理狀態(tài)下,體內(nèi)氧自由基能夠在SOD催化作用下還原生成過(guò)氧化氫[8]并在GSH-Px或CAT的催化作用下進(jìn)一步還原生成對(duì)人體無(wú)害的水和氧[9-10],所以SOD、GSH-Px、CAT的活性能夠反映機(jī)體抗氧化能力;T-AOC水平能夠反映機(jī)體抗氧化能力;而MDA為機(jī)體脂質(zhì)過(guò)氧化終產(chǎn)物,其含量水平能夠間接反映機(jī)體氧化應(yīng)激損傷程度。ALT、LDH主要存在于肝細(xì)胞胞漿中而AST主要存在于肝細(xì)胞線粒體中,它們?cè)谘逯械暮渴欠从掣喂δ茏钪匾?、最敏感的指?biāo);正常生理狀態(tài)下它們的含量都非常低,而當(dāng)細(xì)胞膜系統(tǒng)受氧自由基攻擊而受損后將迅速釋放入血,導(dǎo)致血清中含量陡然增高,所以血清中ALT、AST和LDH含量水平能夠非常敏感的反應(yīng)肝臟組織受損傷程度。

      細(xì)胞凋亡是一種繼發(fā)性行為,而氧化應(yīng)激損傷是其非常重要的誘發(fā)因素[11-13],因此細(xì)胞凋亡狀況也能間接反映機(jī)體氧化應(yīng)激損傷程度。NF-κB為多效能核轉(zhuǎn)錄因子,常態(tài)下NF-κB以無(wú)活性形式存在于胞質(zhì)中,而當(dāng)細(xì)胞受到外界因素刺激時(shí),NF-κB將被激活并參與調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄和表達(dá)。張楷等[14]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),NF-κB激活在氧化應(yīng)激誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

      生姜為姜科植物姜的新鮮根莖,為我國(guó)傳統(tǒng)中藥之一,其提取物具有良好的抗氧化活性。本研究采用夾閉肝門靜脈和肝動(dòng)脈1 h后松夾的方法制備肝臟缺血再灌注大鼠模型,研究生姜醇提取物對(duì)肝缺血再灌注大鼠氧化應(yīng)激損傷的保護(hù)作用,發(fā)現(xiàn)生姜醇提取物能夠有效改善肝臟組織抗氧化酶活性、減輕脂質(zhì)過(guò)氧化損傷、抑制肝臟組織病變、改善肝功能,提示生姜醇提取物對(duì)肝臟缺血再灌注損傷大鼠氧化應(yīng)激損傷具有保護(hù)作用。

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      [13]張楷,吳浩榮.褪黑素對(duì)缺血再灌注后大鼠肝臟NF-κB表達(dá)及肝細(xì)胞凋亡的影響[J].江蘇醫(yī)藥,2006,32(10):957-959.

      Protective Effect of Ethanol extract of Zingiber Officinale on Oxidative Stress after Hepatic Ischemia-reperfusion in Rats

      JIANG Wei-xing1,WANG Hai-yan2,SUO Cheng-yun1,ZHANG Hai-feng1,SUN Yong-xin1,WU Li-hong1,ZHANG Yan-qing1
      (1.General Hospital of Fengfeng Group,Handan 056200,China;2.Handan Central Hospital,Handan 056001,China)

      Objective:To investigate the protective effect of ethanol extract of zingiber officinale on oxidative stress after hepatic ischemia-reperfusion in rats.Methods:120 rats were randomly devided into six groups: sham operation group,model group,ethanol extract of zingiber officinale 100,200,400 mg/kg groups and Ginaton 4mg/kg group.Two weeks before operation,the drugs were given by intragastric administration,once a day.Two hours after reperfusion,the activity of SOD,GSH-Px,CAT and the content of MDA in hepar were determined;the level of T-AOC and the content of ALT,AST,LDH in serum were determined;the histopathological changes and hepatocyte apoptosis were observed,and the apoptosis index(AI)was calculated;the expression of NF-κB protein was detected by Western blotting and semi-quantitative analysis.Results:Compared with the model group,the activities of SOD,CAT in hepar of ethanol extract of zingiber officinale 200,400 mg/kg groups were significantly increased;the contents of MDA in hepar and the content ofALT,AST,LDH in serum were significantly decreased;the activity of GSH-Px and the level of T-AOC in 400 mg/kg group were significantly increased;the histopathological changes and the hepatocyte apoptosis were significantly improved compared with those of model group;the AI of 200,400 mg/kg groups was significantly decreased(P<0.01);the expression of NF-κB proten was significantly down-regulated.All of the above differences were significant(P<0.05,P<0.01).Conclusion:Ethanol extract of zingiber officinale can effectively improve the activity of antioxidase,inhibit the histopathological changes,improve hepar function,depress hepatocyte apoptosis,suggesting that ethanol extract of zingiber officinale has a protective effect on oxidative stress after focal hepatic ischemia-reperfusion in rats.

      Ethanol extract of zingiber officinale;Hepar;Ischemia-reperfusion;Oxidative stress

      R285.5

      A

      1002-2406(2017)02-0009-05

      邯鄲市科學(xué)技術(shù)研究與發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目(No.1623208094ZC)

      姜衛(wèi)星(1978-),男,碩士,主治醫(yī)師,主要從事外科疾病研究工作。

      2016-07-19

      修回日期:2016-08-10

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