中国公共卫生  2017, Vol. 33 Issue (2): 202-205   PDF    
萱草花黄酮对免疫性肝损伤小鼠保护作用及机制
沈楠1, 黄晓东1, 王艳春1, 齐玲1, 徐博1, 陈雪1, 安英1, 刘婷婷2     
1. 吉林医药学院基础医学院, 吉林 吉林 132001;
2. 吉林医药学院附属医院病理科
摘要目的 探讨萱草花黄酮对免疫性肝损伤小鼠保护作用及凋亡相关基因bax、bcl-2表达变化。 方法 使用卡介苗和脂多糖制备小鼠免疫性肝损伤模型,将60只昆明小鼠随机分为对照组、模型组、低、中、高剂量萱草花黄酮(15、30、60 mg/kg)组。苏木素-伊红染色观察肝组织病理损伤程度;比色法测定肝组织中超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)含量;生化分析仪检测血清中谷丙转氨酶(ALT)含量;免疫组化法检测肝脏bax、bcl-2表达。 结果 与对照组比较,模型组小鼠血清中ALT水平[(105.48±46.34)U/L]、丙二醛含量[(8.57±0.54)nmol/mgprot]明显升高,SOD与GSH-Px活力[分别为(168.14±13.21)、(95.32±1.48)U/mgprot]明显下降(P < 0.01);与模型组比较,30、60 mg/kg萱草花黄酮组小鼠血清中ALT水平[分别为(56.38±26.31)、(59.77±13.34)U/L]、丙二醛含量[分别为(5.37±0.34)、(5.52±0.38)nmol/mgprot]降低(P < 0.05),SOD与GSH-Px活力[分别为(197.40±25.22)、(249.41±24.08)与(107.32±1.83)、(114.24±1.41)U/mgprot]升高(P < 0.05);与对照组比较,模型组小鼠肝脏bax基因表达上调,bcl-2基因表达下调(P < 0.05);与模型组比较,萱草花黄酮小鼠肝脏bax表达下调,bcl-2表达上调(P < 0.05)。 结论 萱草花黄酮对小鼠免疫性肝损伤具有一定保护作用,其机制可能与提高小鼠抗氧化能力、下调促凋亡基因bax表达、上调抗凋亡基因bcl-2表达有关。
关键词萱草花黄酮     免疫性肝损伤     氧化应激     凋亡    
Protective effect of Hemerocallis citrina baroni flavonids on autoimmune liver injury and its mechanism in mice
SHEN Nan, HUANG Xiao-dong, WANG Yan-chun, et al     
School of Basic Medicine, Jilin Medical College, Jilin, Jilin Province 132013, China
Abstract: Objective To study protective effect of Hemerocallis citrina baroni flavonids (HCBF) on autoimmune liver injury and the influence of HCBF on expressions of BCL-2-associated X protein (bax) and B cell lymyhoma/leukemia-2 protein (bcl-2) in mice. Methods The diabetic nephropathy (DN) mice model was established by injections of Bacillus Calmette-Guerin (BCG) and lipopolysaccharide (LPS).Sixty male Kunming mice were randomly divided into five groups:a control group, a DN model gourp, and low, moderate, and high treatment groups with HCBF of 15, 30, 60 mg/kg, respectively.Liver pathological changes were observed with hematoxylin-eosin staining.The contents of superoxide dismutase (SOD), malondialdehyde (MDA) and glutathione-peroxidase (GSH-Px) were measured with colorimetry.Serum alanine aminotransferase (ALT) was detected with biochemistry analyzer.The expressions of bax and bcl-2 were determined with immunohistochemistry. Results Compared to those of the controls, serum ALT (105.48±46.34 U/L) and MDA (8.57±0.54 nmol/mgprot) increased but SOD (168.14±13.21 U/mgprot) and GST-Px (95.32±1.48 U/mgprot) decreased in the mice of model group significantly (P < 0.01 for all).Compared to those of the mice of the model group, serum ALT (56.38±26.31 and 59.77±13.34 U/L) and MDA (5.37±0.34 and 5.52±0.38 nmol/mgprot) decreased but SOD (197.40±25.22 and 249.41±24.08 nmol/mgprot) and GST-Px (107.32±1.83 and 114.24±1.41 U/mgprot) increased significantly for the mice of 30 and 60 mg/kg HCBF treatment groups (P < 0.05 for all).Compared to the mice in the control, the expression of bax was up-regulated but the expression of bcl-2 was down-regulated for the mice in the model group (both P < 0.05).Compared to the mice in the model group, the expression of bax was down-regulated but the expression of bcl-2 was up-regulated for the mice in the HCBF treatment groups (P < 0.05 for all). Conclusion HCBF exhibits protective effect on autoimmune liver injury in mice and the effect may relate to the enhancement of antioxidant capacity, downregulation of bax and upregulation of bcl-2 in the mice.
Key words: Hemerocallis citrina baroni flavonids     autoimmune liver injury     oxidative stress     apoptosis    

肝脏疾病是威胁人类健康的主要疾病之一。随着生活水平提高,肝脏疾病的发生率也不断上升。脂肪肝、酒精肝、病毒性肝炎、免疫性肝损伤受到越来越广泛的重视。研究表明,许多肝脏疾病的发生、发展和预后与肝细胞凋亡有密切关系[1-2],氧自由基 (reactive oxygen species,ROS) 在肝细胞凋亡发生发展中起着主要作用,几乎所有肝损伤均与自由基所致机体蛋白质氧化损伤有关[3]。萱草花 (Hemerocallis citrina baroni) 又名黄花菜,是常用的补益类中药,有利湿热、宽胸隔、安五脏、治酒疸,安寐解郁等作用[4],中医用来治疗胸隔烦热、肝性黄疸、改善肝功能[5]。萱草花总黄酮 (Hemerocallis citrina baroni flavonids,HCBF) 是其主要功效成分之一,具有护肝、抗抑郁、镇静催眠、抗氧化等药理作用[6]。本研究以卡介苗与脂多糖诱导免疫性肝损伤小鼠为模型,通过观察HCBF对小鼠抗氧化能力及肝细胞凋亡相关基因表达影响,探讨HCBF抗免疫性肝损伤作用及机制,结果报告如下。

1 材料与方法 1.1 实验动物

昆明种小鼠80只,雄性,SPF级,体重 (20±3) g,购于吉林大学动物实验中心,许可证号:SCXK (吉)2010-0001。各组小鼠饲养于吉林医药学院机能实验动物中心,基础饲料喂养,自由饮水,光照时间7:00-19:00,湿度45%,适应饲养1周。

1.2 主要试剂与仪器

HCBF提取物 (总黄酮提取率为26.5%,1 g提取物相当于生药材28 g,吉林医药学院药学院提取);卡介苗 (武汉生物制品所);细菌脂多糖 (lipopolysaccharide, LPS)、2, 4-二硝基氯苯 (2,4-dinitrochlorobenzene,CDNB)(美国Sigma公司);超氧化物歧化酶 (superoxide dismutase,SOD)、丙二醛、谷胱甘肽过氧化物酶 (glutathione-peroxidase,GSH-Px) 试剂盒 (南京建成生物工程研究所);BCL-2-associated X protein (bax)、lymyhoma/leukemia-2 protein (bcl-2) 免疫组织化学试剂盒 (武汉博士德生物工程公司)。BECKMAN CX7全自动生化分析仪 (美国贝克曼公司);751分光光度计 (上海分析仪器厂);EL-301型酶联免疫仪 (美国Bio-Tek公司);Vanox多功能显微镜 (日本Olympus公司)。

1.3 HCBF制备

取萱草花粗粉适量,添加20倍量70%乙醇,加热、回流提取4 h,提取3次,冷冻干燥,得提取物粉末,按照文献[7]方法测定总黄酮含量,HCBF含量为9.4 mg/g,提取物粉末总黄酮含量为5.6%。取提取物粉末加水溶解成10 g/L水溶液 (总黄酮:0.56 g/L),作为大孔吸附树脂纯化准备液。取预先处理好AB-8大孔吸附树脂,按照径高比1:6湿法装柱,取准备液6倍柱体积 (bed volume, BV) 上样 (2 mL/min),用6 BV蒸馏水洗脱除杂 (2 mL/min),加入30%乙醇洗脱,收集3 BV洗脱液,30%洗脱液浓缩回收乙醇,冷冻干燥,得提取物粉末,依法测定总黄酮含量,纯化粉末总黄酮含量为26.5 %,备用。

1.4 动物模型建立及分组[8]

小鼠按体重随机分为5组 (n=16):对照组、模型组、HCBF低、中、高剂量组 (15、30、60 mg/kg)。各组小鼠腹腔注射卡介苗15 mg/g (溶于0.2 mL生理盐水中,新鲜配制),对照组注射同等体积生理盐水,HCBF各剂量组小鼠灌胃给予相应剂量HCBF,1次/d,连续7 d,对照组小鼠灌胃等量双蒸水。第8天小鼠腹腔注射LPS 2 μg/g,对照组小鼠腹腔注射同等体积生理盐水,8 h后,各组随机取8只小鼠断头处死,分离血清,待测;取肝组织,4 ℃生理盐水冲洗,加双蒸水冰浴匀浆,20%匀浆液离心,取上清,-20 ℃贮存。另8只小鼠,以0.4%戊巴比妥钠 (0.01 mL/g) 腹腔麻醉,开胸,门静脉插管,用灌注液 (4 ℃乙醇、磷酸盐缓冲液50 mmol/L、NaCl 120 mmol/L,乙二胺四乙酸10 mmol/L、pH 8.0) 灌流10 min,取肝脏左叶制备石蜡切片,进行组织病理学检查。

1.5 指标与方法 1.5.1 小鼠体重及肝、脾指数测定[9]

最后一次灌胃8 h后,各组小鼠断头处死,解剖肝、脾称量重量,并按照下列公式计算肝指数、脾指数。肝指数=(肝重量×100%)/体重;脾指数=(脾重量×100%)/体重。

1.5.2 小鼠血清alanine aminotransferase (ALT) 活性检测[10]

小鼠断头取血1 mL,3 500 r/min离心5 min,分离血清,用自动生化分析仪测定各组小鼠血清ALT活性。

1.5.3 小鼠肝组织病理切片观察

取小鼠肝脏左叶,10%甲醛固定、选块、3 μm切片、苏木精-伊红染色法 (hematoxylin-eosin staining,HE),200倍显微镜观察。

1.5.4 肝组织丙二醛含量和SOD、GSH-Px活力检测[11]

取肝脏左叶0.5 g,冰冷生理盐水漂洗,去血液,冰浴条件下,以1:4(M/V) 加入生理盐水制成20 %组织匀浆,3 500 r/min低温离心10 min,取上清,采用硫代巴比妥酸反应法检测丙二醛含量,采用硝酸还原酶法检测SOD活力,采用比色法检测GSH-Px活力,严格按照试剂盒说明书操作。

1.5.5 肝组织中bax、bcl-2表达检测

采用免疫组织化学 (streptavidin-biotin complex, SABC) 法[12],取小鼠肝组织3×3 mm,固定、脱水、包埋、切片,按常规SABC法烤片、脱蜡,浸入无水乙醇Ⅰ、无水乙醇Ⅱ中各3 min,浸入95%、90%、80%、70%酒精中各3 min,蒸馏水洗3 min,浸入3%H2O2 5 min,0.01 mol/L构椽酸盐缓冲液 (pH6) 加热10 min,磷酸缓冲盐溶液 (phosphate buffer saline,PBS) 洗3次,加5%牛血清蛋白封闭液20 min,吸干后加入一抗 (兔抗鼠bax、bcl-2),4 ℃过夜,PBS洗3次,加入二抗,30 min,PBS洗3次,加入SABC液,20 min,PBS洗3次,二氨基联苯胺 (diaminobenzidine,DAB) 显色,苏木素复染,脱水后,中性树胶封片,显微镜观察。全自动图像分析仪随机取10个视野测定阳性面积,HPIAS图像分析软件计算肝组织阳性细胞面积吸光度平均值,为bax、bcl-2表达相对含量。

1.6 统计分析

数据以±s表示,采用SPSS 16.0软件进行统计分析,组间比较采用t检验,P < 0.05为差异有统计学意义。

2 结果 2.1 HCBF对免疫性肝损伤小鼠血清ALT活性影响

对照组、模型组、HCBF低、中、高剂量组小鼠血清ALT活性分别为 (36.83±12.17)、(105.48±46.34)、(65.57±24.54)、(56.38±26.31)、(59.77±13.34) U/L;与对照组比较,模型组小鼠血清中ALT活性明显升高,差异有统计学意义 (P < 0.01),表明模型建立成功。与模型组比较,HCBF低、中、高剂量组小鼠血清ALT活性均明显降低,差异有统计学意义 (P < 0.05)。

2.2 HCBF对免疫性肝损伤小鼠肝组织病理学影响 (图 1)
注:A:对照组;B:模型组;C、D:HCBF 30、60 mg/kg组。 图 1 HCBF对免疫性肝损伤小鼠肝组织病理影响 (HE,×200)

对照组小鼠肝组织结构清晰,肝细胞索排列整齐呈放射状 (图 1A);与对照组比较,模型组小鼠肝细胞坏死严重,排列紊乱,伴大量淋巴细胞侵润,胞浆水肿,部分细胞出现脂肪空泡变性 (图 1B);HCBF 30、60 mg/kg剂量组小鼠肝脏可见肝细胞轻度胞浆疏松,炎细胞侵润轻重不一,少量细胞见脂肪空泡,坏死程度较模型组减轻,肝细胞主要表现为胞浆弥漫性水肿 (图 1CD)。

2.3 HCBF对免疫性肝损伤小鼠肝组织抗氧化能力影响 (表 1)
表 1 HCBF对免疫性损伤小鼠肝脏抗氧化能力影响 (x±sn=8)

与对照组比较,模型组小鼠肝组织中SOD、GSH-Px活力明显降低、丙二醛含量明显升高,差异有统计学意义 (P < 0.01);与模型组比较,HCBF各剂量组小鼠肝脏中SOD活力均明显升高 (P < 0.05),HCBF中、高剂量组小鼠肝脏中GSH-Px活力均明显升高 (P < 0.01)、丙二醛含量明显下降 (P < 0.05)。

2.4 HCBF对小鼠体重及肝、脾指数影响 (表 2)
表 2 HCBF对小鼠体重及肝、脾指数影响 (x±sn=8)

与对照组比较,模型组小鼠体重下降 (P < 0.05),肝指数升高 (P < 0.05);与模型组比较,HCBF 60 mg/kg组小鼠体重升高,肝指数下降,差异有统计学意义 (P < 0.05);各组小鼠脾指数变化不明显。

2.5 HCBF对小鼠肝组织中bax、bcl-2表达影响 (表 3)
表 3 HCBF对小鼠肝组织中bax、bcl-2表达影响 (x±sn=8)

与对照组比较,模型组小鼠肝脏中bax表达升高,bcl-2表达下降 (P < 0.05),bax/bcl-2比例明显升高;与模型组比较,HCBF 30、60 mg/kg剂量组小鼠肝脏中bax表达下降,bcl-2表达明显升高 (P < 0.05)。

3 讨论

肝是机体物质代谢重要器官,当受到药物、病毒、缺氧、免疫等有害因子侵害时,肝细胞可出现损伤,发生炎症、坏死及纤维化等病理改变。肝损伤发生机制涉及多环节,氧化应激反应在免疫性肝损伤发生发展过程中扮演着重要角色,维持氧自由基动态平衡,可有效减轻肝损伤[13]。本研究采用卡介苗和脂多糖诱导小鼠免疫性肝损伤,该模型稳定且重现性好。本研究结果显示,HCBF能够明显降低免疫性肝损伤小鼠血清ALT活性,表明HCBF对小鼠肝脏过氧化脂质生成具有明显抑制作用;病理切片结果表明HCBF可明显减轻肝细胞变性、坏死及炎性侵润,减轻肝组织病理性损伤。提示,HCBF对免疫性肝损伤具有保护作用。

SOD是机体抗氧化体系的一种含金属离子酶,可催化超氧自由基的歧化反应,保护细胞膜结构与功能完整性[14]。丙二醛是自由基代谢机体不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化产物。GSH-Px主要作用为清除超氧阴离子 (O2-) 和过氧化氢 (H2O2)[15]。本研究结果表明HCBF各剂量组小鼠肝细胞抗氧化酶SOD、GSH-Px活力明显高于模型组,丙二醛含量低于模型组。提示,HCBF可降低卡介苗和脂多糖诱导的免疫性肝损小鼠氧化应激程度。

位于线粒体膜、核膜、内质网膜上的bcl-2蛋白可抑制组织细胞凋亡,其家族中的bax可对抗bcl-2抗凋亡作用,是促凋亡基因。bcl-2与bax形成同二聚体或异二聚体,从而改变线粒体膜通透性,加速细胞凋亡[16-17]。bax与bcl-2的表达程度与2者比值对细胞凋亡起关键作用[18]。bax在体内组织中表达较bcl-2广泛,bcl-2在肝组织中仅少量表达或不表达,而bax在肝组织为中等表达。本研究结果显示,对照组小鼠肝脏未见bcl-2蛋白表达,而Bax蛋白在各组小鼠肝脏中均有不同程度表达;与模型组比较,HCBF 30、60 mg/kg组小鼠肝脏bcl-2蛋白表达升高,Bax蛋白表达减少,bax/bcl-2比例下降。提示,HCBF拮抗卡介苗和脂多糖诱导的免疫性肝损伤机制可能与促进肝脏bcl-2表达、降低bax蛋白表达,进而抑制免疫性肝损伤细胞凋亡有关。

参考文献
[1] 刘欢, 陈英利, 张冰, 等. 酒精性肝损伤的氧化应激和同型半胱氨酸促进肝细胞凋亡及其机制[J]. 哈尔滨医科大学学报, 2015, 49(3) : 219–224.
[2] 李素婷, 吴淑彦, 杜超, 等. 山楂叶总黄酮对酒精性肝损伤小鼠肝细胞凋亡的影响[J]. 中国老年学杂志, 2015, 35(7) : 1889–1891.
[3] 杨社华, 葛斌, 王艳红, 等. 马栗籽提取物对急性肝损伤小鼠自由基及TNF-α含量的影响[J]. 中国医院药学杂志, 2014, 34(17) : 1453–1456.
[4] 王云锋, 赵丽晶, 徐博, 等. 萱草花的营养成分和生物活性研究进展[J]. 吉林医药学院学报, 2012, 33(1) : 46–49.
[5] 潘红, 郝丽静, 黄建梅, 等. 萱草花化学成分研究[J]. 时珍国医国药, 2012, 23(9) : 2186–2187.
[6] 安英, 沈楠, 赵丽晶, 等. 萱草花总黄酮对四氯化碳诱导大鼠慢性肝纤维化的保护作用[J]. 时珍国医国药, 2015, 26(7) : 1623–1625.
[7] 郭冷秋, 张颖, 张博, 等. 萱草根及萱草花的化学成分和药理作用研究进展[J]. 中华中医药学刊, 2013, 31(1) : 74–76.
[8] 龚晓男, 王晶. 黄芪甲苷对免疫性肝损伤大鼠保护作用[J]. 中国公共卫生, 2014, 30(5) : 634–636.
[9] 杨逸, 覃筱燕, 郭哲, 等. 人参皂苷Rg1对小鼠免疫性肝损伤保护作用[J]. 中国公共卫生, 2015, 31(3) : 309–311.
[10] Long Y, Dong X, Yuan Y, et al. Metabolomics changes in a rat model of obstructive jaundice:mapping to metabolism of amino acids, carbohydrates and lipids as well as oxidative stress[J]. J Clin Biochem Nutr, 2015, 57(1) : 50–59. DOI:10.3164/jcbn.14-147
[11] Amorim BO, Covolan L, Ferreira E, et al. Deep brain stimulation induces antiapoptotic and anti-inflammatory effects in epileptic rats[J]. J Neuroinflammation, 2015, 12(1) : 162. DOI:10.1186/s12974-015-0384-7
[12] 秦佩, 雷志明, 吴双, 等. 槲皮素对Con A诱导自身免疫性肝损伤作用[J]. 中国公共卫生, 2015, 31(6) : 757–759.
[13] Sen S, Chakraborty R, Thangavel G, et al. Hepatoprotective and antioxidant activity of Karisalai Karpam, a polyherbal Siddha formulation against acetaminophen-induced hepatic damage in rats[J]. Anc Sci Life, 2015, 34(4) : 198–202. DOI:10.4103/0257-7941.160863
[14] Choi EK, Jung H, Kwak KH, et al. Effects of allopurinol and apocynin on renal ischemia-reperfusion injury in rats[J]. Transplant Proc, 2015, 47(6) : 1633–1638. DOI:10.1016/j.transproceed.2015.06.007
[15] Jiang H, Wang Z, Ma Y, et al. Effects of dietary lycopene supplementation on plasma lipid profile, lipid peroxidation and antioxidant defense system in feedlot Bamei lamb[J]. Asian-Australas J Anim Sci, 2015, 28(7) : 958–965. DOI:10.5713/ajas.14.0887
[16] Kuroda K, Kabata T, Hayashi K, et al. The paracrine effect of adipose-derived stem cells inhibits osteoarthritis progression[J]. BMC Musculoskelet Disord, 2015, 16(1) : 236. DOI:10.1186/s12891-015-0701-4
[17] Carnet O, Lecomte J, Masset A, et al. Mesenchymal stem cells shed amphiregulin at the surface of lung carcinoma cells in a juxtacrine manner[J]. Neoplasia, 2015, 17(7) : 552–563. DOI:10.1016/j.neo.2015.07.002
[18] 杨方万, 穆茂媛, 肖娟娟, 等. 内质网应激诱导细胞凋亡机制的研究进展[J]. 医学研究杂志, 2014, 43(10) : 176–180.