加味一贯煎对绵羊肝细胞损伤的调控研究及妊娠毒血症绵羊血液代谢组学分析

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妊娠毒血症(pregnancy toxemia,PT)是妊娠末期绵羊常见的一种营养代谢性疾病,以酮血、酮尿为特征。该病主要发生于怀多羔的母羊,给养羊业造成了巨大的经济损失。然而,绵羊PT的发病机制尚未完全阐明。多项研究指出,作为酮体主要组成部分的β-羟基丁酸(β-hydroxy butyric acid,BHBA)和非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acids,NEFAs)在绵羊PT的发生过程中扮演了重要的角色。肝脏是动物机体能量代谢的主要器官,而高浓度的BHBA和NEFAs对绵羊肝细胞的作用机制尚不清楚。此外,多项研究表明,中药具有提高免疫力、调节机体代谢、抗氧化应激等多种药理作用。因此,本试验通过分离培养绵羊原代肝细胞,分别研究BHBA和NEFAs对肝细胞脂代谢、氧化应激及炎症通路的影响,并以BHBA和NEFAs共同刺激绵羊原代肝细胞构建细胞损伤模型,探讨加味一贯煎抗BHBA和NEFAs致肝细胞损伤的效果及作用机制;采用高分辨非靶向代谢组学技术对PT绵羊与正常绵羊血液进行检测,进一步阐明绵羊PT的发病机制。结果如下:1.采用胶原酶两步灌流法成功分离并培养了绵羊原代肝细胞,所得肝细胞形态完整,贴壁良好,存活率平均为92%;PAS和CK-18荧光染色呈阳性,细胞纯度大于95%,可用于进一步试验研究。2.分别用0、0.6、1.2、1.8、2.4、4.8 mmol/L BHBA和0、0.4、0.8、1.2、1.6、3.2mmol/L NEFAs处理绵羊原代肝细胞。结果显示,绵羊肝细胞的活力与BHBA、NEFAs的浓度呈时间剂量依赖效应,随着BHBA、NEFAs浓度的增加,绵羊肝细胞的活力显著受到抑制;低浓度的BHBA和NEFAs可以激活AMPK通路、Nrf2通路,而高浓度的BHBA和NEFAs则显著提高VLDL、TG、T-CHOL的水平,增强ALT、AST的活性,抑制AMPK通路、Nrf2通路,并激活NF-κB通路,但各浓度的BHBA对ATGL、HSL的m RNA表达无显著影响。以上结果表明,低浓度的BHBA和NEFAs通过活化AMPK通路和Nrf2通路来抑制细胞脂质合成、促进脂质氧化,并提高肝细胞的抗氧化应激能力。而高浓度的BHBA和NEFAs则通过抑制AMPK通路、Nrf2通路以及激活NF-κB通路来促进脂质合成、抑制脂质氧化,并引起细胞炎症反应。此外,BHBA对肝细胞的脂解作用有限,但低浓度的NEFAs可以提高肝细胞的脂解能力,高浓度的NEFAs则抑制肝细胞的脂解,最终导致肝细胞脂质代谢紊乱和损伤。3.根据绵羊PT的诊断指标以及不同浓度BHBA、NEFAs对绵羊肝细胞的影响,确定采用1.8 mmol/L BHBA、1.6 mmol/L NEFAs处理24 h用于肝细胞损伤模型的筛选。分别设定对照组、BHBA处理组、NEFAs处理组、BHBA+NEFAs共处理组,按上述分组处理绵羊肝细胞24 h。结果表明,BHBA和NEFAs联合应用可加重对绵羊肝细胞的损伤程度,更适合模拟绵羊PT的肝细胞内环境。4.在BHBA和NEFAs联合诱导的绵羊肝细胞损伤模型上,评价加味一贯煎对细胞模型的保护效果及作用机制。结果如下,加味一贯煎作用于绵羊原代肝细胞的安全用药浓度在2000μg/m L以内。与模型组相比,400、800、1200μg/m L加味一贯煎均能够在不同程度上降低VLDL、TG、T-CHOL的水平,抑制ALT、AST的活性,并激活AMPK通路和Nrf2通路,但对NF-κB通路的影响不显著。以上结果表明,加味一贯煎可以通过调控AMPK和Nrf2通路来抑制BHBA和NEFAs引起肝细胞损伤反应,促进脂质分解,抑制脂质合成,并提高抗氧化应激能力。5.采集PT绵羊与正常绵羊血液,每组5个样本,运用高分辨非靶向代谢组学技术鉴定PT绵羊与正常绵羊血液差异代谢物,通过单变量统计分析及PCA、PLS-DA、OPLS-DA等多元统计分析,筛选出PT绵羊血液差异代谢物,进行生物信息学分析。结果显示,共获得亚油基肉碱、甘氨酸、甜菜碱、3-羟基丁酸、棕榈酸、甘露甾醇等25个显著性差异代谢物,其中9种上调,16种下调,这些物质涉及脂肪酸、氨基酸等。KEGG富集分析和通路注释分析发现,这些显著性差异代谢物主要参与了三磷酸腺苷结合盒转运蛋白,2-氧羰基酸代谢等代谢途径,定位于新陈代谢、遗传信息处理等生物过程中。基于以上研究,BHBA和NEFAs可通过AMPK、NF-κB和Nrf2三个信号通路来调节绵羊肝细胞的脂质代谢、氧化应激和炎症状态;加味一贯煎可通过调控AMPK通路和Nrf2通路来促进脂质分解,抑制脂质合成,增强抗氧化应激能力,以缓解BHBA和NEFAs联合诱导的绵羊肝细胞损伤;代谢组学技术揭示了绵羊PT的发生主要是通过调节三磷酸腺苷结合盒转运蛋白,2-氧羰基酸等代谢途径,对体内代谢状态和多个生物系统功能产生影响。
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