陳 鎮(zhèn),向 彪,周 鑫,付子煜,劉 濤,吳金鴻,歐陽林旗,喻 斌,鄧桂明*
湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院,湖南 長沙410007
烏藥為樟科山胡椒屬植物烏藥[Lindera aggregata (Sims) Kosterm.]的干燥塊根,主產(chǎn)于浙江、湖南、廣東等地,具有溫腎散寒、行氣止痛的功效。烏藥主要化學(xué)成分為揮發(fā)油、生物堿、黃酮類、呋喃倍半萜及其內(nèi)酯、鞣質(zhì)等[1]。 現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明,烏藥具有抗炎鎮(zhèn)痛、抗腫瘤、保肝、降脂、降糖等藥理活性,其對胃腸道疾病、心血管疾病、代謝綜合征、脂肪肝等疾病具有顯著的防治作用[1-4]。 課題組前期對烏藥藥理、藥效作用進(jìn)行了研究[4-6],發(fā)現(xiàn)烏藥水提物對腹瀉型腸易激綜合征(diarrhea-predominant irritable bowel syndrome, IBS-D)大鼠腹痛、腹瀉等癥狀具有顯著改善作用。前期研究證實(shí),烏藥防治IBSD 大鼠療效確切,但其作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步深入研究。
IBS-D 是一種非器質(zhì)性病變的功能性胃腸道疾病,以持續(xù)或間歇性腹痛或腹部不適、排便頻率、糞便性狀改變等為主要特征[7]。IBS-D 發(fā)病機(jī)制尚未完全闡明,研究表明其與內(nèi)臟高敏感性、胃腸動(dòng)力異常、腸道菌群失調(diào)、免疫功能異常、腸道低度炎癥等有關(guān)[8-9]。 為進(jìn)一步開發(fā)烏藥臨床藥用價(jià)值,本研究通過HPLC 方法對10 批不同產(chǎn)地烏藥的質(zhì)量進(jìn)行分析和評價(jià);同時(shí),通過構(gòu)建IBS-D 大鼠模型,進(jìn)一步研究烏藥對IBS-D 大鼠低度炎癥的作用機(jī)制,以期為闡明烏藥防治IBS-D 的作用機(jī)制研究提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
雄性SPF 級SD 大鼠60 只,體質(zhì)量(200±20) g,購自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司。 動(dòng)物合格證號43004700022217,許可證號SCXK(湘)2017-0003。 飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心,室溫(23±2) ℃,相對濕度60%~70%,晝夜交替12 h/12 h。 大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)一周后進(jìn)行實(shí)驗(yàn),動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心倫理委員會批準(zhǔn)(倫理編號:ZYFY20170618-11)。
番瀉葉(批號2015112712)購自湖南三湘中藥飲片有限公司;10 批次烏藥購于湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院和廣州大參林藥店,其來源信息分別為S1:批號20140227,郴州;S2:批號20160531,河北;S3:批號20150321,寧鄉(xiāng);S4:批號SL15090807,浙江;S5:批號20151028,湖南;S6:批號160406,浙江;S7:批號AM15032602,浙江;S8:批號HD16052602,湖南;S9:批號20150824,湖南;S10:批號160501,廣州。上述中藥材經(jīng)湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院張?jiān)C窠淌诜謩e鑒定為樟科植物烏藥Lindera aggregata (Sims) Kosterm 的干燥塊根和豆科植物番瀉葉Cassia angustifolia Vahl 的干燥小葉,均符合《中華人民共和國藥典》收載標(biāo)準(zhǔn)。 匹維溴銨片(批號639288,50 mg/片)購自Abbott Products SAS 公司。色譜級乙腈(批號:14094423,美國Merk 公司);色譜級醋酸銨(批號:14091246,上海麥克林公司);β-actin 抗 體(批號:AP0060)、YAP 抗 體 (批號:BZ00449)均購自美國Bioworld 公司;PPAR-γ 抗體(批號:sc-7273)、VCAM-1 抗體(批號:sc-6285)均購自美國SANTA CRUZ 公司;SRC 抗體(批號:11097-1-AP,美國Proteintech 公司);超純水由FLB00003057超純水制備系統(tǒng)制得。
Agilent1290 型高效液相色譜儀(美國安捷倫公司);5415R 型冷凍高速離心機(jī)(德國艾本德股份公司);KQ5200D 型超聲儀(東莞市科橋超聲波設(shè)備有限公司);BS124S 型十萬分之一電子天平(賽多利斯科學(xué)儀器北京有限公司);RE-5203 型旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器(上海亞榮儀器廠);DR-200Bs 型多功能酶標(biāo)儀(Diatek 公司);WD-9405A 型脫色搖床(北京市六一儀器廠);A101439 型電泳儀、721BR12725 型凝膠成像系統(tǒng)均購自美國Bio-Rad 公司;205A 型生物顯微鏡(中國Motic 公司);KD-BM Ⅱ型生物組織包埋機(jī)(浙江省金華科迪儀器設(shè)備有限公司);YD-A 型生物組織攤片機(jī)(金華市益迪醫(yī)療設(shè)備有限公司);Milli-Q 型超純水凈化系統(tǒng)(美國Billerica 公司)。
參考課題組前期文獻(xiàn)制備方法[10],將10 批不同產(chǎn)地的烏藥制備成水提物,分別稱取適量烏藥,加入8 倍體積的水,浸泡30 min,武火加熱至沸騰,煎煮1 h,濾取藥物,藥渣繼續(xù)用6 倍水,武火加熱至沸騰,煎煮1 h,濾取藥物,合并續(xù)慮物,減壓回收濃縮,使每毫升藥物相當(dāng)于1.0 g 生藥,即為烏藥水提物供試品溶液。
參考文獻(xiàn)方法[11],稱取適量番瀉葉,按照1∶4 的料液比加入沸水將番瀉葉浸泡30 min 后,過濾;然后,再按照上述方法分別再浸泡3 次,過濾;合并前后4次濾液、混勻;將番瀉葉水浸液減壓濃縮至0.5 g·mL-1,4 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
色譜柱:Infinity Lab Poroshell 120 EC-C18(3.0 mm×100 mm,2.7 μm);溫度25 ℃;流動(dòng)相0.1 mol·L-1醋酸銨水溶液(A)-乙腈(B);梯度洗脫:0~30 min,2%~9% B;30~70 min,9%~12% B;70~80 min,12%~40% B;80~82 min,40% B;流速0.3 mL·min-1;進(jìn)樣體積10 μL;檢測波長280 nm。
2.4.1 精密度 取樣品S9 的供試品溶液,稀釋50倍,離心30 min(12 000 r·min-1,4 ℃),用0.22 μm 微孔濾膜過濾于離心管中待測,按上述色譜條件重復(fù)進(jìn)樣6 次,計(jì)算得各主要峰的相對保留時(shí)間RSD 為1%以內(nèi),峰面積的RSD 均小于3.0%,符合指紋圖譜的檢測要求。
2.4.2 重復(fù)性 取樣品S9 6 份,精密稱定,按“2.1”方法制得供試品溶液,并稀釋50 倍,精濾后在上述色譜條件下測定,各主要色譜峰相對保留時(shí)間的RSD為1%以內(nèi),峰面積的RSD 均小于3.0%,表明該方法的重復(fù)性良好。
2.4.3 穩(wěn)定性 取樣品S9 1 份,按“2.1”方法制得供試品溶液,并稀釋50 倍,精濾后按上述色譜條件分別在0、2、4、6、8、10 h 進(jìn)樣。各主要色譜峰的相對保留時(shí)間的RSD 為1%以內(nèi),峰面積的RSD 均小于3.0%,表明此樣品溶液在10 h 內(nèi)基本穩(wěn)定。
適應(yīng)性飼養(yǎng)結(jié)束后,按照區(qū)組隨機(jī)分組法將60只SD 大鼠分成對照組10 只,模型組50 只。采用“番瀉葉灌胃聯(lián)合束縛應(yīng)激”的方法制備IBS-D 大鼠模型[12]:灌胃3.0 g·kg-1番瀉葉水浸液,灌藥1 h 后捆綁其前肢0.5 h,造模持續(xù)2 周。 將造模成功的50只大鼠隨機(jī)分為IBS-D 模型組、烏藥低劑量組、烏藥中劑量組、烏藥高劑量組和陽性藥物組,每組各10 只。 烏藥低、中、高劑量組大鼠分別給予0.94、1.88、3.76 g·kg-1烏藥水提物灌胃,陽性藥物組給予1.5 g·kg-1匹維溴銨水溶液灌胃,對照組和IBS-D模型組大鼠給予等體積蒸餾水灌胃,所有大鼠每日灌胃1 次,共持續(xù)2 周。
末次給藥后,所有大鼠禁食不禁水24 h,麻醉,腹主動(dòng)脈采血后處死。收集各組大鼠的結(jié)腸組織,生理鹽水淋洗干凈后,一部分浸泡于4%多聚甲醛中備用,另外一部分分裝好迅速轉(zhuǎn)移至-80 ℃冰箱備用。
取大鼠結(jié)腸組織于4%多聚甲醛中固定,切成約0.2 cm 厚的組織塊,常規(guī)梯度乙醇脫水、二甲苯透明。 浸蠟:48~52 ℃軟蠟30 min,58~62 ℃硬蠟60 min;包埋:自然冷卻后修整蠟塊置低溫保存?zhèn)溆?;切片:厚度約5 μm,攤片,撈片,60 ℃溫箱中烘烤;染色。二甲苯中透明5 min,中性樹膠封片,常溫晾干。
切片、脫蠟后,于N-HCl 液內(nèi)室溫浸洗1 min。再轉(zhuǎn)入已預(yù)熱到60 ℃的N-HCl 液內(nèi)8 min。 水解后在N-HCl 液室溫浸洗1 min。 在臨用時(shí)新配的亞硫酸溶液內(nèi)洗3 次,每次2 min。流水沖洗5 min,蒸餾水洗。復(fù)染于1%光綠水溶液2 min,復(fù)染后水洗。脫水,透明,封片。 最后,根據(jù)Kruschewski 法進(jìn)行組織學(xué)指數(shù)評分,觀察各組大鼠結(jié)腸隱窩上的杯狀細(xì)胞數(shù)量的變化。
切片、脫蠟后,3%過氧化氫浸泡10 min,蒸餾水洗,PBS 洗2 次,每次3 min。 抗原修復(fù)1 次:把切片浸泡在PBS 中,微波爐加熱沸騰即可。隔水冷卻至常溫,PBS 洗2 次,每次3 min。 37 ℃恒溫箱中孵育β-actin 抗體2 h,PBS 洗3 次,每次2 min。 使用中杉金橋PV9000 二抗試劑盒,滴加試劑1,室溫20 min,PBS 洗3 次,每次2 min;滴加試劑2,室溫30 min,PBS 洗3 次,每次2 min;加DAB 顯色,顯微鏡下觀察顯色結(jié)果,自來水終止反應(yīng)。 蘇木素復(fù)染3 min,水洗,鹽酸乙醇分色,自來水中促藍(lán)。 脫水、透明,中性樹膠封片,常溫晾干。
適量結(jié)腸組織塊研碎,加入適量裂解液冰上放置20 min,使用超聲破碎儀粉碎20 s,于4 ℃,15 000 r/min 離心10 min,取上清液測量蛋白濃度,酶標(biāo)儀檢測各個(gè)樣品562 nm 波長的吸光度值。分別配制10%分離膠及5%濃縮膠,每孔上樣本蛋白40 μg。 80 V 濃縮膠中電泳30 min,120 V 分離膠中電泳約90 min,溴酚蘭距玻璃板5 mm 左右終止電泳,并以4 ℃,100 V 濕轉(zhuǎn)1.5 h 后,將PVDF膜取出置TBST 配制的5%脫脂牛奶封閉1 h。 PVDF膜和β-actin 抗體(1∶5 000)放入抗體孵育盒,4 ℃過夜。TBST 緩沖液洗膜3 次,37 ℃孵育山羊抗兔二抗1 h,TBST 緩沖液洗膜3 次。 凝膠成像軟件顯影、定量并計(jì)算目標(biāo)蛋白的相對表達(dá)量。
使用SPSS 25.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,數(shù)據(jù)用“±s”表示。若滿足正態(tài)性檢驗(yàn),多組間比較采用單因素方差分析,方差齊用LSD,方差不齊用Dunnet T3 分析;若不滿足正態(tài)性檢驗(yàn),多組間比較采用秩和檢驗(yàn);組間比較采用獨(dú)立樣本t 檢驗(yàn);P<0.05 表示差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
按照“2.1”制備S1-S10 號供試品溶液,并稀釋50 倍,精濾后再按上述色譜條件進(jìn)行檢測。將10 批烏藥樣品的HPLC 圖譜數(shù)據(jù)導(dǎo)入“中藥色譜指紋圖譜相似度評價(jià)系統(tǒng)(2004 版本)”軟件,并生成指紋圖譜,設(shè)置S5 為參照圖譜,對色譜峰多點(diǎn)校正后進(jìn)行全譜峰匹配后標(biāo)定了14 個(gè)共有峰。
選擇10 批烏藥樣品中色譜峰峰型、分離度良好且基線平整的S5 樣品色譜圖作為參照指紋圖譜。對色譜峰多點(diǎn)校正后進(jìn)行全譜峰匹配,用中位數(shù)法生成對照圖譜。 結(jié)果顯示,S6 的相似度為0.868,而其余9 批烏藥樣品相似度均大于0.950。浙江烏藥相似度較其他產(chǎn)地烏藥低,表明它們在化學(xué)成分組成上存在一定的差異。
10 批烏藥的HPLC 指紋圖譜中共有14 個(gè)共有峰(見表1、圖1),將14 個(gè)共有峰的相對峰面積數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析和主成分分析(見圖2)。 結(jié)果顯示,樣品S6 偏離原點(diǎn)較遠(yuǎn),自成一類;而其余批次,不同產(chǎn)地的烏藥聚集成同一類。由此說明,浙江烏藥與其余批次烏藥在化學(xué)成分組成上具有較大的差異,而湖南、河北、廣東烏藥在化學(xué)組成上差異不大。 上述分析結(jié)果與相似度結(jié)果一致,說明烏藥飲片質(zhì)量相對穩(wěn)定。 基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果,本文選取產(chǎn)于湖南的烏藥(批號20150824)作為被試藥材水提物對IBS-D大鼠進(jìn)行干預(yù)治療。
表1 10 批烏藥14 個(gè)共有峰的峰面積
圖1 10 批不同產(chǎn)地烏藥水提物的HPLC 圖譜
圖2 聚類分析結(jié)果和主成分分析
HE 染色結(jié)果顯示,與對照組相比,模型組可見炎性細(xì)胞浸潤,但未見充血、壞死、潰瘍等情況。 用IPP6.0 軟件分析結(jié)腸隱窩深度,并根據(jù)Kruschewski法進(jìn)行組織學(xué)指數(shù)評分。與對照組相比,模型組中隱窩深度顯著變淺;與模型組相比,烏藥水提物低、中、高劑量組和陽性藥物組中隱窩深度顯著加深(圖3A、B)。 PSA 染色結(jié)果(圖3A、C)顯示,IBS-D 模型組大鼠結(jié)腸組織隱窩杯狀細(xì)胞數(shù)目顯著少于對照組(P<0.01),而在中、高劑量的烏藥水提物和陽性藥物干預(yù)下,IBS-D 大鼠隱窩杯狀細(xì)胞顯著增加(P<0.05)。上述研究結(jié)果表明,采用“番瀉葉灌胃聯(lián)合束縛應(yīng)激”造模方法可成功制備IBS-D 大鼠模型;烏藥水提物能顯著改善IBS-D 大鼠腸道低度炎癥的癥狀。
圖3 烏藥水提物對IBS-D 大鼠結(jié)腸組織形態(tài)及杯狀細(xì)胞的影響
免疫組化結(jié)果顯示,模型組大鼠結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞中YAP、PPAR-γ 和SRC 的平均光密度顯著低于對照組(P<0.01),VCAM-1 顯著高于對照組(P<0.01)。與IBS-D 模型組相比,烏藥低、中、高劑量組和陽性藥物組大鼠結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞中YAP、PPAR-γ 和SRC 的平均光密度顯著升高(P<0.05),VCAM-1 顯著降低(P<0.05)。 詳見圖4。
圖4 烏藥水提物對IBS-D 大鼠結(jié)腸組織YAP、PPAR-γ、SRC 和VCAM-1 表達(dá)的影響
Western blot 結(jié)果顯示與免疫組化一致。 與對照組相比,模型組YAP 和SRC 蛋白相對表達(dá)量顯著低于對照組(P<0.01)。與模型組相比,烏藥水提物低、中、高劑量組和陽性藥物組蛋白相對表達(dá)量顯著增加(P<0.05,P<0.01)。 詳見圖5。
圖5 烏藥水提物對IBS-D 大鼠結(jié)腸組織YAP、PPAR-γ、SRC 和VCAM-1 蛋白表達(dá)的影響
本研究基于HPLC 法對湖南、河北和浙江等省10 批烏藥進(jìn)行分析、檢測,通過建立特征圖譜,標(biāo)定出14 個(gè)共有峰。 方法學(xué)考察結(jié)果表明,該分析方法穩(wěn)定可靠、重現(xiàn)性較好。相似度分析結(jié)果顯示,10 批烏藥樣品與對照指紋圖譜相似度為0.868~1.0,其中湖南、河北、廣東產(chǎn)烏藥與對照指紋圖譜相似度較高(0.950~1.0),浙江產(chǎn)烏藥與對照指紋圖譜相似度較低(0.868~0.950)。 通過聚類分析和主成分分析,可將10 批烏藥分為浙江烏藥與其他產(chǎn)地烏藥兩類。聚類分析結(jié)果顯示,湖南、河北、廣東等不同地區(qū)的烏藥聚為一類。由此可見,中藥材烏藥具有一定的產(chǎn)地適應(yīng)性,各產(chǎn)地烏藥質(zhì)量基本穩(wěn)定、可控。
Hippo 信號通路是一條能夠調(diào)控細(xì)胞分裂、增殖、分化和凋亡的信號通路,YAP 是該通路上的一個(gè)效應(yīng)因子,具有啟動(dòng)Hippo 通路基因轉(zhuǎn)錄、翻譯的能力[13]。Hippo 信號通路與器官發(fā)育、細(xì)胞增殖分化、免疫調(diào)節(jié)等生理活動(dòng)密切相關(guān)。 研究發(fā)現(xiàn),Hippo 信號通路上的關(guān)鍵激酶YAP 在LGR5+腸道干細(xì)胞增殖分化,維持腸道干細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的生理過程中扮演著重要角色[14]。 LGR5+腸道干細(xì)胞是一類特異性表達(dá)LGR5、具有持續(xù)增殖分化功能的細(xì)胞,當(dāng)LGR5+腸道干細(xì)胞增殖分化失衡或功能缺失可造成機(jī)體腸上皮修復(fù)障礙,從而誘發(fā)炎癥性腸病、結(jié)直腸癌等一系列腸道疾病[15]。 FALLAH S 等[16]研究發(fā)現(xiàn),YAP 能夠抑制杯狀細(xì)胞、吸收性細(xì)胞等腸上皮細(xì)胞分化,該抑制作用與SRC 家族激酶對Hippo 通路介導(dǎo)有關(guān)。 此外,TANIGUCHI K 等[17]研究發(fā)現(xiàn),增強(qiáng)YAP 和SRC蛋白表達(dá)能夠促進(jìn)炎癥破壞后的腸道修復(fù)。 由此提示,Hippo/YAP/SRC 信號通路對修復(fù)腸道的破壞及改善腸道低度炎癥癥狀具有重要意義。
PPAR-γ 為核受體超家族成員可在血管平滑肌、內(nèi)皮細(xì)胞、巨噬細(xì)胞中表達(dá)[18]。 PPAR-γ 在炎癥因子刺激下,其相對表達(dá)量會降低[19]。此外,PPAR-γ可調(diào)節(jié)VCAM-1、ICAM-1 等細(xì)胞黏附分子和其他炎癥介質(zhì)的分泌和釋放,從而對炎癥反應(yīng)起到一種負(fù)調(diào)控作用[20]。研究表明,PPAR-γ 與NF-κB 之間存在一種雙向拮抗作用[21]。 PPAR-γ 低表達(dá)會削弱了其對NF-κB 信號通路的抑制作用,從而增強(qiáng)VCAM-1蛋白表達(dá),導(dǎo)致腸道炎癥的發(fā)生、發(fā)展[22]。
課題組前期基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn),烏藥對Hippo/YAP 和PPAR-γ 信號通路具有調(diào)節(jié)作用[6]。因此,本文在前期研究基礎(chǔ)上,采用“番瀉葉灌胃聯(lián)合束縛應(yīng)激”的方法制備IBS-D 大鼠模型,進(jìn)一步探討烏藥對IBS-D 大鼠的作用機(jī)制。 HE 和PAS 染色結(jié)果表明,IBS-D 大鼠腸道存在低度炎癥,而烏藥水提物能顯著改善IBS-D 大鼠腸道低度炎癥的癥狀。免疫組織化學(xué)和Western blot 研究結(jié)果表明,烏藥水提物能夠增強(qiáng)YAP 和SRC 蛋白表達(dá)。由此提示,烏藥水提物可能是通過增強(qiáng)YAP 和SRC 蛋白表達(dá),抑制杯狀細(xì)胞分化,促進(jìn)腸道炎癥的修復(fù),最終改善IBS-D 大鼠腸道低度炎癥癥狀。此外,免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示,IBS-D 大鼠結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞中PPAR-γ平均光密度顯著減少,VCAM-1 平均光密度顯著增加;而烏藥水提物能夠顯著升高IBS-D 大鼠結(jié)腸黏膜上皮細(xì)胞中PPAR-γ 光密度,顯著降低VCAM-1光密度。 由此提示,烏藥水提物還可能通過PPARγ/VCAM-1 通路改善IBS-D 大鼠腸道炎癥癥狀。
綜上所述,本文通過HPLC 技術(shù)對不同產(chǎn)地的烏藥進(jìn)行質(zhì)量評價(jià),證實(shí)被試的不同批次烏藥質(zhì)量穩(wěn)定、可靠。 此外,研究發(fā)現(xiàn)烏藥治療IBS-D 大鼠低度炎癥的作用機(jī)制可能與PPAR-γ/VCAM-1 信號通路有關(guān)。