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目的: 本课题主要在实验室前期研究的基础上,进一步深入探讨CGA抑制APAP肝毒性的分子机制,同时观察CGA是否可以抑制MCT诱导的HSOS及其机制,从而为临床上药物性肝损伤,尤其是APAP和PAs肝毒性的解毒提供一定的实验依据,也为阐明CGA的保肝活性提供一定的科学依据。 方法: 1.在人正常肝L-02和肝癌HepG2细胞上,采用MTT(3-(4,5-dimethyl-thiazol-2-yl)2,5-diphenyltetrazolium bromide)实验检测CGA对APAP及其毒性代谢产物N-acetyl-p-benzoquinonimine(NAPQI)诱导肝细胞毒性的抑制;在L-02细胞上采用活性氧(reactive oxygen species,ROS)实验检测CGA对APAP诱导肝细胞氧应激损伤的抑制。 2.采用MTT法、双荧光素酶报告基因法、Western-blot、Real-time PCR等实验,结合运用抑制剂和siRNA,揭示CGA通过调控细胞外信号调节激酶1/2(extracellular signal regulated protein kinase1/2,ERK1/2)介导的核因子E2相关因子-2(nuclear factor erythroid2-related factor2,Nrf2)信号通路抑制APAP诱导肝氧应激损伤的机制。 3.采用分子对接实验揭示CGA对Nrf2与其抑制蛋白Kelch状ECH相关蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein1,Keap1)相互作用的影响。 4.CGA预防给药抑制APAP肝毒性的动物实验:ICR小鼠连续给药CGA(10,20,40 mg/kg)6天,末次给药后lh再给药APAP(300 mg/kg),APAP给药后4h取血、取肝组织。检测血清谷丙转氨酶(alanine transaminase,ALT)/谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)酶活力、肝组织还原型谷胱甘肽(reducedglutathione,GSH)含量以及Nrf2的核转位,在体内动物水平证实Nrt2参与调控了CGA抑制APAP的肝毒性。进一步利用Nrf24基因敲除小鼠,通过检测动物血清ALT/AST酶活力和肝组织病理切片观察,最终确证Nrf2在CGA抑制APAP肝毒性中的重要作用。 5.CGA治疗给药抑制APAP肝毒性的动物实验:ICR小鼠先给药APAP(400mg/kg),给药后1h再给药CGA(10,20,40 mg/kg),APAP给药后4h取血、取肝组织。检测血清ALT/AST酶活力,进行肝组织病理切片观察,采用Western-blot,Real-time PCR,ELISA等实验结合髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性检测,揭示CGA通过抑制Toll样受体3/4(Toll-like receptors3/4,TLR3/4)和核因子κB(nuclear factorκB,NFκB)信号通路缓解APAP诱导炎性肝损伤的机制。 6.CGA治疗给药抑制MCT诱导HSOS的动物实验:SD大鼠先给药MCT(90mg/kg),分别在给药6h和30h后再给药CGA(20 mg/kg),MCT给药后48 h取血、取肝组织。检测血清各项生化指标,进行肝组织病理观察和肝组织电镜分析,采用Western-blot,Real-time PCR等实验,揭示CGA通过调控TLRs/NFκB,Nrf2等信号通路抑制MCT诱导HSOS的机制。 结果: 1.MTT实验结果显示,CGA显著逆转了L-02和HepG2细胞上APAP和NAPQI降低的细胞存活率;CGA还显著减少了L-02细胞上APAP诱导的ROS产生。 2.双荧光素酶报告基因和Western-blot实验结果显示,CGA与细胞孵育18h能显著增加Nrf2的转录激活和核转位。进一步运用了Nrf2 siRNA结合MTT实验发现,CGA对APAP肝细胞毒性的保护作用明显被抑制。Western-blot,Real-timePCR实验的结果显示,CGA可以提高Nrf2调控的下游分子血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)和醌氧化还原酶(NAD(P)H dehydrogenase(quinone1),NQO1)的基因和蛋白表达。运用抑制剂结合MTT实验发现,HO-1和NQO1的抑制剂可以减弱CGA对APAP肝细胞毒性的保护。CGA可以诱导ERK1/2的持续磷酸化,ERK1/2抑制剂可以减弱CGA对APAP肝细胞毒性的保护。CGA可以诱导Nrf2的磷酸化,而ERK1/2抑制剂可以抑制CGA诱导增加的Nrf2磷酸化及其随后的核转位,双荧光素酶报告基因实验发现运用ERK2siRNA后可以降低CGA增加的Nrf2转录激活。CGA可以降低蛋白磷酸酶(protein phosphatase,PP)2A-A和PP5的表达。 3.分子对接实验结果提示CGA可以与Keap1上的Nrf2结合位点相互作用,从而阻止了Nrf2与Keap1的结合,释放Nrf2,诱导Nrf2的转录激活。 4.CGA预防给药抑制APAP肝毒性的动物实验:CGA给药可以降低APAP升高的血清中ALT/AST酶活力,逆转APAP降低的肝GSH含量,并增加肝组织中Nrf2的核转位。Nrf2-/-基因敲除小鼠实验的结果发现:野生型小鼠给药APAP和CGA后,CGA可以降低APAP升高的血清ALT/AST酶活力,病理切片观察也证实了CGA对APAP诱导肝毒性的抑制;而在Nrf2-/-小鼠上,CGA对APAP肝毒性的抑制作用则完全消失。 5.CGA治疗给药抑制APAP肝毒性的动物实验:CGA给药可以降低APAP升高的血清中ALT/AST酶活力、肝组织中MPO活性。肝组织病理观察进一步证实了CGA治疗给药对APAP肝毒性的抑制作用。Western-blot,Real-time PCR以及ELISA的实验结果显示,治疗给药CGA可以降低肝组织中TLR3,TLR4,髓样分化因子88(myeloid differentiation factor88,Myd88)的蛋白表达,抑制了NFκB信号通路的激活,继而降低下游炎性因子,如肿瘤坏死因子(tumornecrosis factorα,TNFα),白介素(interleukin,IL)-1β,单核细胞趋化蛋白(monocyte chemoattractant protein,MCP)-1,IL-6和角质细胞趋化因子(keratinocyte chemoattractant, KC)的基因和蛋白表达,从而缓解了APAP诱导的肝炎性损伤。 6.CGA治疗给药抑制MCT诱导HSOS的动物实验:大鼠血清生化指标检测、肝组织病理切片观察、肝组织电镜分析和肝组织中基质金属蛋白酶9(matrixmetalloprotein9,MMP9)蛋白表达的实验结果显示,CGA可以有效的改善MCT诱导的HSOS。Western-blot,Real-time PCR结果显示,CGA可以通过抑制TLRs/NFκB、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPKs)和磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol3 kinase,PI3K)信号通路抑制MCT诱导的HSOS,CGA还能通过激活Nrf2来抵御MCT诱导的HSOS。 结论: 1.在体外细胞水平发现CGA可以抑制APAP及其毒性产物NAPQI诱导的肝细胞毒性。体内动物实验还发现CGA预防给药和治疗给药都可以抑制APAP诱导的肝毒性。CGA治疗给药还可以抑制MCT诱导的HSOS。 2.深入机制研究发现:CGA可以诱导重要的抗氧化转录因子Nrf2的激活,随后增加其下游抗氧化酶HO-1和NQO1的表达,从而在CGA预防给药抑制APAP肝毒性中发挥了重要的调控作用。CGA诱导Nrf2激活的机制为:CGA一方面可以通过降低蛋白磷酸酶PP2A-A,PP5的表达,减少了ERK1/2的脱磷酸化,促使ERK1/2长时间的磷酸化,进而诱导Nrf2磷酸化,导致了Nrf2的转录激活;另一方面CGA通过与Keap1上Nrf2结合位点的相互作用,阻止了Nrf2与Keap1的结合,释放Nrf2导致其转录激活。 3.CGA治疗给药抑制APAP肝毒性的机制研究发现:CGA通过抑制TLR3/TLR4-NFκB信号通路,减少下游炎性因子TNFα、IL-1β、MCP-1、IL-6和KC的表达,从而缓解了APAP诱导的肝炎性损伤。 4.CGA治疗给药抑制MCT诱导HSOS的机制研究发现:CGA可以抑制TLRs/NFκB信号通路,增加Nrf2信号通路的激活,发挥了抑制MCT诱导HSOS的作用,其中MAPKs和PI3K信号通路也有一定的参与。