柯孜木克颗粒对代谢综合征模型大鼠炎性状态的影响*

马丽娜·阿新拜,陈 阳,梅拉·哈万,库丽夏西·马尼,古丽加娜·奴尔包拉提,兰 卫△

(1.新疆医科大学中医学院,新疆 乌鲁木齐 830000;
2.新疆阿勒泰地区哈萨克医医院,新疆 阿勒泰 836300)

世界卫生组织于1998年首次定义代谢综合征(MetS)[1],并将胰岛素抵抗(IR)、肥胖、血脂异常和高血压联系起来。MetS与表现为慢性低度炎症状态的2型糖尿病、非酒精性脂肪性肝病、心肌梗死和中风的风险增加有关,其为全球性健康问题,是全世界心脑血管病发病率和死亡率攀升的主要原因。MetS具有腹型肥胖和IR这2个主要临床特征,而IR作为核心发病机制,与其他代谢危险因子的增加密切相关[2]。IR是慢性亚临床炎症过程,相互影响的胰岛素信号通路和炎性信号通路共同构成了IR复杂的机制网络。因此,IR和炎性反应是MetS的核心机制。柯孜木克颗粒(以下简称KZMK)由沙生蜡菊、黑果越橘、木贼组成,是哈萨克族民间经验方。有研究证实,KZMK能明显改善模型小鼠急慢性炎症,抑制内源性介质前列腺素E2及5-羟色胺的释放[3-4]。本研究中采用高盐高糖高脂饲料喂养雄性SD大鼠以建立Mets模型,探讨KZMK减轻炎性反应的作用及机制,为该制剂改善MetS提供理论证据。现报道如下。

1.1 仪器、试药与动物

仪器:Eppendorf 5417R型台式低温高速离心机(Eppendorf中国有限公司);
LEICA RM2135型石蜡切片机(德国Leica公司);
BX53型光学显微镜(日本Olympus公司);
Olympus IX71型倒置荧光显微镜(苏州景通仪器有限公司)。

试药:KZMK(新疆阿勒泰地区哈萨克医医院药房,组方:沙生蜡菊384 g、黑果越橘115 g、木贼192 g)。盐酸二甲双胍片(北京索莱宝科技有限公司,批号为404I021,纯度≥98.0%);
高盐高脂高糖饲料(江苏美迪森生物医药有限公司,成分为0.5%胆盐、5%食用盐、10%果糖、10%奶粉、2%胆固醇、10%蛋黄粉、10%熟猪油、52.5%基础饲料,批号为MD1203);
核因子κB(NFκB)P65抗体(美国Affinity Biosciences公司,批号为DF7003);
SP超敏免疫组化试剂盒(兔SP试剂盒,北京中杉金桥生物技术有限公司,批号为SP9001);
肿瘤坏死因子(TNF-α)酶联免疫(ELISA)试剂盒(上海酶联生物科技有限公司,批号为ml077385);
苏木素-伊红(HE)染液(武汉Servicebio公司,批号为G1005)。

动物:SD大鼠,雄性,6~8周龄,体质量(180±20)g,由新疆医科大学动物实验中心提供,实验动物使用许可证号SYXK(新)2018-0003。于新疆医科大学动物房饲养,自由饮水,温度19~24℃,相对湿度60%~70%,12 h交替光照,适应性喂养1周。

1.2 方法

1.2.1 分组与建模

将36只SD大鼠随机分为正常组(等体积生理盐水),模型组(等体积生理盐水),KZMK高、中、低剂量组(70.38,35.19,17.6 mg/kg),以及二甲双胍组(3 mg/kg),各6只。正常组饲以普通饲料,其余组均饲以高盐高脂高糖饲料[5-6]12周,以建立MetS大鼠模型。8周后,各组大鼠灌胃给予相应药物或生理盐水(灌胃体积10 mg/kg),每日1次,连续4周。末次给药后12 h禁食不禁饮,腹腔注射10%水合氯醛溶液以麻醉大鼠,腹主动脉取血5 mL,静置1 h后,4℃3000 r/min离心15 min,分离上层血清。

1.2.2 观察指标

血清TNF-α水平:取大鼠血清,采用ELISA法检测,严格按相应试剂盒说明书操作。

肝脏组织病理形态:取大鼠肝脏,在距离边缘1.0 cm处切取肝组织(0.5 cm×0.5 cm×1.0 cm),置4%多聚甲醛溶液;
剩余肝组织切成若干块,用冻存管-80℃保存。取多聚甲醛溶液中保存的肝组织,常规脱水,石蜡包埋后,采用石蜡切片机连续切4μm厚片。脱蜡,HE染色后以中性树胶(50μL)封片,显微镜下观察并拍照。

NF-κB表达水平:采用免疫组织化学法。取大鼠肝脏组织,固定,脱水,切片,滴加兔抗大鼠NF-κBp65抗体,4℃过夜,再滴加二抗,DAB显色、贴片、脱水、透明、封片,在倒置荧光显微镜下观察并拍照;
采用Image-Pro Plus 6.0软件进行图像分析,测定平均光密度值。

1.3 统计学分析

采用SPSS19.0统计学软件分析。计量资料以±s表示,采用单因素方差分析,以LSD-t检验进行多重比较。P<0.05为差异有统计学意义。

2.1 大鼠肝脏组织病理形态

正常组大鼠的肝脏组织形态正常,特点是肝小叶结构完整清晰,肝细胞索整齐,无肿胀和炎性细胞浸润。模型组大鼠肝小叶结构不清晰,肝细胞松散、肿胀、紊乱,肝脏脂肪变性明显,炎性细胞浸润。KZMK低剂量组大鼠肝小叶略微完整,肝细胞肿胀较少,炎性细胞浸润较少;
KZMK中剂量组大鼠的肝小叶结构较模型组明显改善,肝细胞肿胀减少;
KZMK高剂量组大鼠肝小叶结构清晰完整,肝细胞索有序,无明显肝细胞肿胀。二甲双胍组肝组织形态介于模型组与KZMK各剂量组之间,脂肪变性少见。详见图1。

图1 大鼠肝脏组织病理形态(HE,×200)A.Normal group B.Model group C.Metformin group D.KZMK lowdose group E.KZMK medium-dose group F.KZMK high-dose groupFig.1 Histopathological morphology of liver in rats(HE,×200)

2.2 大鼠血清TNF-α水平

实验结束时,各组所剩大鼠只数不一。与正常组比较,模型组大鼠血清TNF-α水平有所升高;
与模型组比较,KZMK各剂量组大鼠血清TNF-α水平均显著降低(P<0.05)。详见表1。

2.3 大鼠肝脏组织NF-κB表达水平

与正常组比较,模型组大鼠肝脏组织NF-κB表达水平显著升高(P<0.05)。与模型组比较,KZMK各剂量组NF-κB表达水平均显著降低(P<0.05)。详见表1。

表1 各组大鼠血清TNF-α及肝脏组织NF-κB水平比较(±s)Tab.1 Comparison of TNF-αlevel in serum and NF-κB level in liver tissue of rats in each group(±s)

表1 各组大鼠血清TNF-α及肝脏组织NF-κB水平比较(±s)Tab.1 Comparison of TNF-αlevel in serum and NF-κB level in liver tissue of rats in each group(±s)

注:与正常组比较,#P<0.05;
与模型组比较,*P<0.05。Note:Compared with those in the normal group,#P<0.05;
Compared with those in the model group,*P<0.05.

组别正常组(n=6)模型组(n=3)二甲双胍组(n=4)KZMK低剂量组(n=6)KZMK中剂量组(n=5)KZMK高剂量组(n=5)F值P值剂量(mg/kg)3.0 17.6 35.19 70.38 TNF-α(ng/mL)0.63±0.01 0.67±0.02 0.63±0.03 0.57±0.07*0.60±0.06*0.56±0.04*8.559 0.019 NF-κB 136.53±13.53 152.49±10.82#137.56±6.36 137.54±2.94*137.32±7.12*137.17±13.74*1.281 0.306

据估计,全世界有20%~30%成年人患有MetS[7],且发病年龄趋于年轻化。近年来,我国的MetS患病率(19.58%~33.9%)与世界水平持平[8]。现代社会以久坐的生活方式为特点,加之人们缺乏体育活动,尤其是饮食习惯的改变,导致MetS的发病率不断上升[9]。因此,MetS的预防和治疗至关重要。MetS是多系统病理生理过程的集合体,而不是单一的疾病实体,它是由环境因素、遗传因素及慢性全身性炎性状态相互作用引发的一组临床症候群[10]。具体而言,存在腰围增加、高甘油三酯血症(>150 mg/dL或已开始药物治疗)、低高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)血症(<40mg/dL或已开始药物治疗)、血压升高(收缩压>130 mmHg和/或舒张压>85mmHg,或已开始抗高血压治疗)、空腹血糖升高(>100 mg/dL或已开始药物治疗)中的3个因素即为MetS[11]。

MetS的组分共同增加了罹患心血管疾病、2型糖尿病、肝脂肪变性和肥胖相关癌症等疾病的风险。同时MetS是全身性系统性的低度炎症状态。因此,慢性全身炎症状态与MetS相关,且起着介导IR的作用[12]。脂肪细胞中的脂肪组织由于脂质大量积累而不断肥大,由于组织和细胞应激及缺氧,从而引起脂肪细胞坏死,同时巨噬细胞浸润,分泌TNF-α、白细胞介素(IL)-6等促炎性介质,其引发的局部炎症会扩散成全身炎症[12],同时诱导脂肪细胞和周围组织中的IR[13]。总而言之,当机体出现MetS时,TNF-α、IL-6等炎性因子水平可能会相应升高[14]。前期研究证实以高盐高脂高糖饲料喂养SD大鼠8周可复制MetS大鼠模型,该模型存在明显的IR、糖脂代谢紊乱,在病因学、全身疾病背景方面均与人类MetS发病极为相似,是研究MetS发病机制较理想的一种动物模型。同时,早期监测TNF-α等炎性因子水平,能及早发现并干预MetS及相关系统性疾病[15]。本研究中发现,与模型组相比,KZMK各剂量组大鼠肝组织肝小叶结构改善,肝细胞肿胀程度减轻,炎性细胞浸润减少,脂肪泡减少,说明KZMK能改善MetS模型大鼠肝脏组织病理形态;
与模型组比较,KZMK各剂量组血清TNF-α水平均显著降低,说明KZMK能降低MetS模型大鼠炎性因子水平,改善其炎症状态。

MetS的特点是慢性低度炎症状态,其起因是各种炎症信号通路的激活,导致NF-κB、Jun N-末端激酶和炎症小体的激活,这些通路汇聚到一起,减少胰岛素信号转导,并在代谢组织中诱导炎性反应。激活的NF-κB进入细胞核后,与炎症基因的转录起始区进行特异性结合,启动转录,介导TNF-α、IL-1等炎性因子的释放[16]。NF-κB信号可诱导大量炎症趋化因子、细胞因子的产生,由此形成低度炎症环境。NF-κB的活化对TNF-α、IL-1、IL-1β、IL-6等炎性因子的产生是必需的,NF-κB激活后,促进上述因子转录,使其大量合成并加速分泌。同时TNF-α又使NF-κB活化,活化后的NF-κB进入细胞核,如此往复,加剧组织和细胞的炎性损伤[17]。因此,对于MetS的防治,炎症启动因素的控制及炎性因子之间平衡的恢复至关重要[18]。抑制NF-κB的活化或降低NF-κB水平很可能有助于改善MetS炎性状态。本研究中,与模型组比较,各给药组大鼠肝脏组织NF-κB表达水平均降低,即发挥了抑制NF-κB活化的作用,在一定程度上抑制MetS模型大鼠炎性反应,有利于MetS的防治。

MetS的最佳治疗方法是改变生活方式,但对患者来说难度较大,故还需配合药物治疗。西医主要使用胰岛素增敏剂、他汀类药物、肾素-血管紧张素系统(RAS)受体阻滞剂等,常见副作用包括体质量增加、胰岛素敏感性降低、体液潴留、影响骨骼等。中医药方面,柴芪汤[7,19-20]、小柴胡汤[21]、黄连温胆汤[22]等均为长期用于临床治疗MetS的方剂。KZMK中沙生蜡菊盛产于新疆,杨金香等[23]研究发现,其中的芹菜素可作用于不同信号通路,抑制TNF-α、IL-6等炎性因子的产生,进而减轻肝脏炎性病变;
黑果越橘属新疆特色药材,其能增强胰岛素敏感性,激活肝脏一磷酸腺苷(AMP)依赖性蛋白激酶,抑制葡萄糖产生,进而改善IR[24];
木贼别名接骨草,姜秀娟等[25]发现其能减轻非酒精性脂肪性肝病大鼠肝细胞炎性反应,改善其肝脏功能。综上所述,KZMK能通过抑制NF-κB的活化,减少TNF-α的产生,改善炎性状态及肝组织病变程度,有利于MetS的防治。

本研究中,KZMK在一定程度上可改善MetS模型大鼠肝脏组织肝小叶结构,缓解肝细胞肿胀,减少炎性细胞浸润,进而改善肝脏组织病理形态。同时对MetS模型大鼠肝脏组织中NF-κB的活化有一定的抑制作用。本研究为KZMK用于MetS的防治提供了理论证据。下一步将加大样本量、延长用药疗程进一步研究该药的治疗机制。

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