文章信息
- 李贵宾
- LI Guibin
- 丹参多酚酸盐通过抑制内质网应激减轻小肠缺血再灌注损伤的研究
- Salvia polyphenolate reduces the intestinal ischemia-reperfusion injury by inhibiting endoplasmic reticulum stress
- 天津中医药, 2021, 38(9): 1195-1200
- Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2021, 38(9): 1195-1200
- http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2021.09.22
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文章历史
- 收稿日期: 2021-03-28
肠缺血再灌注(I/R)损伤是临床上常见的并发症,多见于肠道手术、重度感染、休克、心功能不全等疾病,是导致肠内毒素、细菌进入血液循环,刺激炎症介质、趋化因子等大量释放,进而引发多器官功能障碍综合征[1-2]。病理学研究发现,炎症反应及继发性细胞凋亡是肠I/R损伤发生发展的重要机制[3-4]。
丹参多酚酸(SAL)是中药丹参的主要活性成分,包括丹参酚酸A、丹参酚酸B、丹参素、原儿茶醛等,具有抗炎、抗氧化、抗凋亡等多种生物学活性[5-6],目前临床上主要用于缺血性心血管疾病的治疗。近年来研究发现,丹参酚酸A能够通过抑制细胞凋亡,丹参酚酸B能够通过抑制炎症反应减轻I/R损伤[7-8]。内质网应激是机体调节炎症反应和细胞凋亡的重要通路[9-10],本研究将复制小肠I/R损伤大鼠模型并于造模前给予SAL进行预处置,研究SAL对小肠I/R后内质网应激的影响,进一步探讨SAL对小肠I/R损伤的保护作用机制,现将研究结果报道如下。
1 材料与方法 1.1 实验动物健康清洁级雄性Wistar大鼠144只,7周龄,体质量(220±20)g,购自河北医科大学实验动物中心[SYXK(冀)2018-004],实验前适应性饲养7 d。光照黑暗12 h∶12 h交替、温度(25±1)℃、相对湿度(60±5)%。实验前12 h禁食禁水。
1.2 药物与试剂注射用丹参多酚酸盐(SAL,规格50 mg/瓶)购自上海绿谷制药有限公司(批号190527);银杏叶提取物注射液(EGB,规格5 mL∶17.5 mg)购自悦康药业集团有限公司;C反应蛋白(CRP)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素-1β(IL-1β)酶联免疫吸附(ELISA)试剂盒和原位末端转移酶标记(TUNEL)试剂盒购自南京建成生物工程研究所;糖调节蛋白78(GRP78)、c-Jun氨基端激酶(p-JNK)、增强子结合蛋白同源蛋白(CHOP)、核因子-κB(NF-κB)、激活型半胱氨酸蛋白酶-3(Cleved Caspase-3)抗体购自北京博奥森生物技术有限公司;十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶(SDS-PAGE)试剂盒、增强化学发光(ELC)试剂盒购自北京索莱宝生物科技有限公司。
1.3 动物分组、给药与模型制备将144只实验用Wistar大鼠进行数字编码,按照随机数字表法分为假手术组(Sham组),I/R组,SAL低(10 mg/kg)、中(20 mg/kg)、高(40 mg/kg)剂量组[11]和EGB组(阳性对照组,3.15 mg/kg)[12],每组24只。各组于造模前30 min腹腔注射给药进行预处置,Sham组和I/R组给予生理盐水。除Sham组外,其余各组大鼠均参照武向鹏等[13]报道的方法,通过手术分离并夹闭肠系膜上动脉60 min的方法复制小肠I/R损伤大鼠模型。再灌注120 min后行各指标检测。
1.4 肠组织含水量的测定各组随机取8只大鼠,麻醉后开腹取回盲部10 cm以上部位的肠管,用生理盐水将肠内容物和血液冲洗干净、滤纸拭干后称质量为湿质量(W1),置95 ℃烤箱烘烤至恒质量后称质量为干质量(W2),含水量(%)=[(W1-W2)/W1]×100%。
1.5 肠组织病理学检查与细胞凋亡观察各组随机取8只大鼠,麻醉后开腹取回盲部10 cm以上部位的肠管,用生理盐水将肠内容物和血液冲洗干净后置4%多聚甲醛溶液固定72 h后,液体石蜡浸润包埋、5 μm厚度连续切片,经二甲苯透明和梯度乙醇脱水处理后。1)行常规HE染色,封片后通过光学显微镜肠组织病理学变化;采用Chiu’s氏评分标准进行损伤评分:未见异常计0分,肠黏膜绒毛顶端上皮下间隙增宽计1分,绒毛尖端上皮抬高与固有层剥离计2分,绒毛两侧上皮成块脱落计3分,上皮完全脱落计4分,黏膜固有层崩解并出血计5分。2)遵照TUNEL试剂盒操作说明行染色处理,50%甘油封片后通过光学显微镜观察细胞凋亡状况(细胞核黄褐色为阳性着色);凋亡指数(AI)的计算:分别计数视野中总细胞数和阳性细胞数,AI(%)=(阳性细胞数/总细胞数)×100%。
1.6 肠组织炎症因子水平检测取各组剩余的8只大鼠,麻醉后开腹取回盲部10 cm以上部位的肠管,用4 ℃预冷生理盐水将肠内容物和血液冲洗干净后,剪碎、加入9倍量4 ℃预冷裂解液、研磨匀浆,3 000 r/min,离心半径10 cm,离心10 min,取上清液,然后遵照ELISA试剂盒操作说明处理,通过酶标仪检测肠组织CRP、TNF-α、IL-1β水平。
1.7 肠组织蛋白表达检测取肠组织匀浆液,4 ℃、12 000 r/min,离心半径8 cm,离心20 min取上清液,检测总蛋白含量后通过95 ℃水浴使蛋白变性,30 μg蛋白量上样、SDS-PAGE凝胶电泳、转膜、丽春红染色、5%脱脂奶粉溶液37 ℃封闭60 min,磷酸盐缓冲溶液(PBS溶液)洗膜3次后滴加目标蛋白抗体、β-actin抗体4 ℃孵育过夜,PBS溶液洗膜后滴加IgG二抗室温孵育1 h,PBS溶液洗膜后滴加ELC发光试剂显色,以β-actin为内参,通过凝胶成像系统半定量目标蛋白表达量。
1.8 统计学方法运用SPSS 24.0软件进行统计分析,计量资料以均数±标准差(
与Sham组比较,I/R组大鼠肠组织含水量显著升高,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL中、高剂量组和GBE组含水量降低,差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01);SAL高剂量组含水量与EGB组比较,差异无统计学意义(P > 0.05)。见表 1。
2.2 SAL对小肠I/R损伤大鼠肠组织病变及Chiu’s氏评分的影响Sham组大鼠肠组织未见病理性形态结构改变;I/R组可见肠系膜组织结构紊乱、上皮细胞脱落、固有层分离、大量炎性细胞浸润等病变;与I/R组比较,SAL低、中、高剂量组和EGB组上述病变呈不同程度减轻,其中SAL高剂量组肠系膜结构较完整、炎性细胞明显减少,效果优于其他组。计算Chiu’s氏评分:与Sham组比较,I/R组大鼠Chiu’s氏评分显著升高,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL中、高剂量组和EGB组Chiu’s氏评分显著降低,差异有统计学意义(P < 0.01);与EGB组比较,SAL高剂量组Chiu’s氏评分显著降低,差异有统计学意义(P < 0.05)。见图 1、表 1。
2.3 SAL对小肠I/R损伤大鼠肠细胞凋亡及AI的影响Sham组大鼠肠组织可见极少量的凋亡细胞;模型组凋亡细胞数量明显增多,AI较Sham组显著升高,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL中、高剂量组和EGB组凋亡细胞数量明显减少,AI较I/R组显著降低,差异有统计学意义(P < 0.01);与EGB组比较,SAL高剂量组AI显著降低,差异有统计学意义(P < 0.01)。见表 1。
2.4 SAL对小肠I/R损伤大鼠肠组织炎症因子水平的影响与Sham组比较,I/R组大鼠肠组织炎症因子CRP、TNF-α、IL-1β水平显著升高,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL中、高剂量组和EGB组CRP、TNF-α、IL-1β水平显著降低,差异有统计学意义(P < 0.01);与EGB组比较,SAL高剂量组CRP、TNF-α水平显著降低,差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01)。见表 2。
2.5 SAL对小肠I/R损伤大鼠肠组织GRP78、p-JNK、CHOP蛋白表达的影响与Sham组比较,I/R组大鼠肠组织GRP78、p-JNK、CHOP表达显著上调,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL低、中、高剂量组和EGB组GRP78、p-JNK、CHOP表达显著下调,差异有统计学意义(P < 0.01);与EGB组比较,SAL高剂量组GRP78、CHOP表达显著下调,差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01)。见图 2、表 3。
2.6 SAL对小肠I/R损伤大鼠肠组织NF-κB、Cleved Caspase-3蛋白表达的影响与Sham组比较,I/R组大鼠肠组织NF-κB、Cleved Caspase-3表达显著上调,差异有统计学意义(P < 0.01);与I/R组比较,SAL中、高剂量组和EGB组NF-κB、Cleved Caspase-3表达显著下调,差异有统计学意义(P < 0.05或P < 0.01);与EGB组比较,SAL高剂量组NF-κB、Cleved Caspase-3表达显著下调,差异有统计学意义(P < 0.05)。见图 3、表 4。
3 讨论小肠对缺氧缺血非常敏感,小肠I/R损伤在重度感染、创伤、休克、心功能不全等危重疾病病理过程中发挥着重要作用。小肠I/R损伤将导致肠黏膜屏障受损,使肠道毒素和细菌进入血液循环而引发系统性炎症反应综合症,是导致患者死亡的重要因素。因此,防治小肠I/R损伤对改善危重病患者预后至关重要。
丹参以唇形科植物丹参的干燥根和根茎入药,味苦、性微寒,具有活血祛瘀、通经止痛、凉血消痈之功效。SAL为中药丹参的水溶提取物,具有良好的抗炎、抗凋亡等生物活性。本实验采用夹闭肠系膜上动脉的方法复制小肠I/R大鼠模型,该方法制备的动物模型与临床小肠I/R损伤患者病变特征接近,是目前比较公认的造模方法。本研究发现,小肠I/R损伤模型大鼠肠组织呈现水肿,肠系膜组织结构紊乱、上皮细胞脱落、固有层分离、大量炎性细胞浸润等病变,与孙孟彪等[14]研究结果一致。进一步研究发现,经SAL干预能够显著降低小肠I/R损伤大鼠肠组织含水量,改善肠组织病变、降低Chiu’s氏评分,改善细胞凋亡状况、降低AI,并且SAL高剂量组对肠组织Chiu’s氏评分、AI的影响优于EGB组,提示SAL对大鼠小肠I/R损伤具有保护作用。
肠I/R损伤将病理性刺激CRP、TNF-α、IL-1β等炎症因子大量释放,其中TNF-α、IL-1β作为炎性趋化因子能够刺激粒细胞进一步合成与释放炎症因子,从而引发炎症级联反应,导致肠组织烧伤逐渐加重[15]。本研究发现,经SAL干预能够显著降低小肠I/R损伤大鼠肠组织CRP、TNF-α、IL-1β水平,并且SAL高剂量组对CRP、TNF-α的影响优于EGB组,提示SAL对大鼠小肠I/R损伤后炎症反应具有抑制作用。
内质网存在于真核细胞中一种膜性细胞器,具有调节钙稳态、脂质合成等多种生理作用。但缺血性损伤等将病理性刺激内质网功能紊乱,庞志路等[16]研究发现,内质网应激介导细胞凋亡在小肠I/R损伤的重要病理通路。GRP78是存在于内质网的钙离子伴侣蛋白,对维持内质网稳态至关重要,GRP78和p-JNK升高可作为内质网应激标志检测物质[17-18];内质网应激将诱导促凋亡蛋白CHOP上调表达并激活Caspase-3,进而诱导细胞凋亡[19]。内质网应激能够诱导NF-κB表达[20],NF-κB则能够刺激CRP、TNF-α、IL-1β等炎症因子大量释放,既往研究发现通过药物抑制NF-κB表达能够显著降低缺血再灌注损伤大鼠炎症反应[21]。王伟[22]研究发现SAL能够通过抑制内质网应激介导的细胞凋亡减轻大鼠脑缺血再灌注损伤,陈裕琳等[23]研究发现丹参能够通过抑制内质网应激介导的炎症反应减轻大鼠脑缺血再灌注损伤。本研究发现,经SAL干预能够显著下调小肠I/R损伤大鼠肠组织GRP78、p-JNK、CHOP、NF-κB、Cleved Caspase-3蛋白表达,并且SAL高剂量组对GRP78、CHOP、NF-κB、Cleved Caspase-3表达的影响优于EGB组,提示SAL抑制小肠I/R损伤大鼠炎症反应和细胞凋亡的作用可能与抑制内质网应激有关。
综上所述,SAL对大鼠小肠I/R损伤具有保护作用,其机制可能与SAL抑制内质网应激通路,进而抑制炎症反应和细胞凋亡有关。
[1] |
贾中芝. 肠缺血-再灌注损伤机制、预防和治疗[J]. 介入放射学杂志, 2018, 27(7): 700-703. JIA Z Z. Intestinal ischemia-reperfusion injury: its mechanism, precaution and management[J]. Journal of Interventional Radiology, 2018, 27(7): 700-703. DOI:10.3969/j.issn.1008-794X.2018.07.023 |
[2] |
罗丹, 吴鹏俐, 陈晓琴, 等. 肠缺血再灌注损伤相关分子机制的研究进展[J]. 西南国防医药, 2019, 29(2): 197-199. LUO D, WU P L, CHEN X Q, et al. Research progress of molecular mechanism related to intestinal ischemia-reperfusion injury[J]. Medical Journal of National Defending Forces in Southwest China, 2019, 29(2): 197-199. DOI:10.3969/j.issn.1004-0188.2019.02.037 |
[3] |
田丹, 田苗, 张蕾蕾, 等. 丙泊酚对兔小肠缺血再灌注损伤的影响[J]. 长春中医药大学学报, 2019, 35(4): 727-730,735. TIAN D, TIAN M, ZHANG L L, et al. Influence of propofol on intestinal ischemia-reperfusion injury in rabbits[J]. Journal of Changchun University of Traditional Chinese Medicine, 2019, 35(4): 727-730,735. |
[4] |
钱幸尔, 戴晓薇, 郑旻, 等. 盐酸右美托咪定预处理对肠梗阻手术患者缺血再灌注后炎症因子的影响[J]. 北京医学, 2019, 41(8): 705-707,711. QIAN X E, DAI X W, ZHENG M, et al. Effects of dexmedetomidine hydrochloride pretreatment on inflammatory factors after ischemia-reperfusion in patients undergoing intestinal obstruction surgery[J]. Beijing Medicine Journal, 2019, 41(8): 705-707,711. |
[5] |
梁文仪, 陈文静, 杨光辉, 等. 丹参酚酸类成分研究进展[J]. 中国中药杂志, 2016, 41(5): 806-812. LIANG W Y, CHEN W J, YANG G H, et al. Research progress on salvianolic acids of Salvia miltiorrhiza[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2016, 41(5): 806-812. |
[6] |
陈素枝, 陈文军, 檀金川. 丹参多酚酸盐的临床及实验研究进展[J]. 江苏中医药, 2017, 49(9): 81-85. CHEN S Z, CHEN W J, TAN J C. Clinical and experimental research progress of salvia miltiorrhiza polyphenolate[J]. Jiangsu Journal of Traditional Chinese Medicine, 2017, 49(9): 81-85. DOI:10.3969/j.issn.1672-397X.2017.09.034 |
[7] |
ZU G, ZHOU T, CHE N, et al. Salvianolic acid a protects against oxidative stress and apoptosis induced by intestinal ischemia-reperfusion injury through activation of Nrf2/HO-1 pathways[J]. Cellular Physiology & Biochemistry, 2018, 49(6): 2320-2332. |
[8] |
陈桂林, 徐姗, 吴紫娟, 等. 丹酚酸B对肠缺血再灌注损伤大鼠模型肠道的保护作用[J]. 中国医学科学院学报, 2020, 42(1): 30-36. CHEN G L, XU S, WU Z J, et al. Protective effect of salvianolic acid B on intestinal ischemia-reperfusion injury in rats[J]. Acta Academiae Medicinae Sinicae, 2020, 42(1): 30-36. |
[9] |
刘冲, 杨旭, 沈娜, 等. 小檗碱抑制内质网应激炎症通路对2型糖尿病大鼠局部脑缺血再灌注损伤的探讨[J]. 中华老年医学杂志, 2020, 39(1): 73-77. LIU C, YANG X, SHEN N, et al. Berberine alleviates cerebral ischemia-reperfusion injury in type 2 diabetic rats by inhibiting endoplasmic reticulum stress-related inflammatory pathways[J]. Chinese Journal of Geriatrics, 2020, 39(1): 73-77. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-9026.2020.01.014 |
[10] |
公威, 李奥博, 马友才, 等. 内质网应激介导的凋亡参与急性心肌梗死后心脏破裂的作用及机制[J]. 中国医药, 2020, 15(6): 830-834. GONG W, LI A B, MA Y C, et al. Effect and mechanism of endoplasmic reticulum stress-mediated apoptosis in cardiac rupture after myocardial infarction[J]. China Medicine, 2020, 15(6): 830-834. |
[11] |
李兵. 丹参多酚酸盐对大鼠心肌缺血再灌注后心肌细胞凋亡的抑制作用及机制研究[J]. 中西医结合心脑血管病杂志, 2019, 17(2): 192-195. LI B. Inhibitory effect of salvianolate on myocardial apoptosis after myocardial ischemia-reperfusion injury in rats and its mechanism[J]. Chinese Journal of Integrative Medicine on Cardio/Cerebrovascular Disease, 2019, 17(2): 192-195. |
[12] |
裴志萍, 牛文革, 柴静波, 等. 黄芪预处理对大鼠肠系膜缺血/再灌注损伤的影响及机制[J]. 天津中医药, 2016, 33(10): 614-618. PEI Z P, NIU W G, CHAI J B, et al. Effects and mechanism of astragalus on mesentery in ischemia-reperfusion rats[J]. Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2016, 33(10): 614-618. DOI:10.11656/j.issn.1672-1519.2016.10.10 |
[13] |
武向鹏, 崔薇. 大蒜素对小肠缺血再灌注损伤保护作用的研究[J]. 实用药物与临床, 2018, 21(9): 1007-1010. WU X P, CUI W. Protective effects of allicin on intestinal ischemia-reperfusion injury[J]. Practical Pharmacy and Clinical Remedies, 2018, 21(9): 1007-1010. |
[14] |
孙孟彪, 张政, 李贝, 等. 灯盏花注射液通过抑制IκB-α/NF-κB/ICAM-1通路减轻大鼠肠缺血再灌注损伤[J]. 实用医学杂志, 2017, 33(19): 3201-3204. SUN M B, ZHANG Z, LI B, et al. Breviscapine reduces intestinal ischemia reperfusion via inhibiting IκB-α/NF-κB/ICAM-1 pathway in a rat model[J]. The Journal of Practical Medicine, 2017, 33(19): 3201-3204. DOI:10.3969/j.issn.1006-5725.2017.19.012 |
[15] |
HE Y H, XIAO Y F, YANG X F, et al. SIRT6 inhibits TNF-α-induced inflammation of vascular adventitial fibroblasts through ROS and Akt signaling pathway[J]. Experimental Cell Research, 2017, 357(1): 88-97. DOI:10.1016/j.yexcr.2017.05.001 |
[16] |
庞志路, 付志杰, 何龙, 等. 右美托咪定对小鼠肠缺血再灌注时内质网应激的影响[J]. 中华麻醉学杂志, 2018, 38(10): 1253-1257. PANG Z L, FU Z J, HE L, et al. Effects of dexmedetomidine on endoplasmic reticulum stress during intestinal ischemia-reperfusion in mice[J]. Chinese Journal of Anesthesiology, 2018, 38(10): 1253-1257. DOI:10.3760/cma.j.issn.0254-1416.2018.10.025 |
[17] |
YANG Q, GAO H, DONG R, et al. Sequential changes of endoplasmic reticulum stress and apoptosis in myocardial fibrosis of diabetes mellitus-induced rats[J]. Molecular Medicine Reports, 2016, 13(6): 5037-5044. DOI:10.3892/mmr.2016.5180 |
[18] |
李爽. 内质网氧化应激与自噬在脑缺血-再灌注损伤[J]. 全科口腔医学电子杂志, 2019, 6(17): 159-160. LI S. Endoplasmic reticulum oxidative stress and autophagy in cerebral ischemia-reperfusion injury[J]. The Department of Oral Medicine Electronic Magazine(Electronic Edition), 2019, 6(17): 159-160. |
[19] |
张羽飞, 孟娜娜, 李厚忠, 等. 柚皮苷对糖尿病大鼠心肌病氧化应激及内质网应激的影响[J]. 中国中药杂志, 2018, 43(3): 596-602. ZHANG Y F, MENG N N, LI H Z, et al. Effect of naringin on oxidative stress and endoplasmic reticulum stress in diabetic cardiomyopathy[J]. China Journal of Chinese Materia Medica, 2018, 43(3): 596-602. |
[20] |
郑烈, 戴彦成, 张亚利, 等. 内质网应激信号分子PERK在溃疡性结肠炎肠黏膜损伤中的研究进展[J]. 世界华人消化杂志, 2015, 23(34): 5493-5498. ZHENG L, DAI Y C, ZHANG Y L, et al. Research progress of endoplasmic reticulum stress signal molecule PERK in intestinal mucosal injury of ulcerative colitis[J]. World Chinese Journal of Digestology, 2015, 23(34): 5493-5498. |
[21] |
任国强, 陈萍, 于金贵. 右美托咪定对大鼠离体心脏缺血再灌注损伤心肌组织炎症反应和氧化应激损伤的影响[J]. 中国老年学杂志, 2018, 38(11): 2709-2712. REN G Q, CHEN P, YU J G. Effects of dexmedetomidine on the inflammatory response and oxidative stress injury of myocardial tissue after ischemia- reperfusion injury in isolated rat hearts[J]. Chinese Journal of Gerontology, 2018, 38(11): 2709-2712. DOI:10.3969/j.issn.1005-9202.2018.11.058 |
[22] |
王伟. 丹参多酚酸对大鼠脑缺血再灌注内质网应激的影响[J]. 中国老年保健医学, 2018, 16(1): 52-54. WANG W. Effects of salvianolate on endoplasmic reticulum stress in rats with cerebral ischemia reperfusion[J]. Chinese Journal of Geriatric Care, 2018, 16(1): 52-54. DOI:10.3969/j.issn.1672-2671.2018.01.019 |
[23] |
陈裕琳, 万海同, 周惠芬, 等. 丹参与红花有效成分配伍对大鼠脑缺血再灌注损伤的保护作用[J]. 中草药, 2018, 49(16): 3875-3881. CHEN Y L, WAN H T, ZHOU H F, et al. Protective effects of salvia miltiorrhiza and carthamus tinctorius active ingredients in different compatibility on cerebral ischemia/reperfusion injury in rats[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2018, 49(16): 3875-3881. DOI:10.7501/j.issn.0253-2670.2018.16.022 |