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方证相关是指一个方剂的制方要素与其所主治的病证的证候和病机之间存在高度的相关性。复方与证候的高度针对性使从证和从方的不同角度研究具有互补性和互动性。“方证相关”的疑难疾病基础研究,能将现代医学的辨病论治和中医的辨证论治的精华更好地结合起来,为中医的现代化发展探索一条可行之路。 课题组前期基于肝炎后肝硬化的不同中医证候病机及“方证相关”的思维方法,结合临床用药经验,采用古典方剂茵陈蒿汤和一贯煎分别干预二甲基亚硝胺(DMN)和四氯化碳(CCl4)诱导的大鼠肝硬化模型,对治疗效果进行比较研究,发现清热利湿的茵陈蒿汤对DMN模型疗效显著,对CCl4模型的疗效不甚明显。而养阴的一贯煎对CCl4模型疗效显著,对DMN模型的疗效不甚明显。 那么DMN和CCl4肝硬化模型的基因表达有什么不同?为什么茵陈蒿汤对DMN模型有效,对CCl4模型无效,而一贯煎对CCl4模型有效,对DMN模型无效?茵陈蒿汤和一贯煎分别是怎样通过基因调控基因网络来抗肝硬化的? 目的: 基于课题组前期研究结果,提出假说:在疾病治疗中,“方剂在方证高度相关(有效)时,对于机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”,从而能够改善机体的病理状态,收到较显著的治疗效果;而在方证相应度较小,甚至无关时,方剂的干预作用可能表现为“差错倾向修复”占主导地位,因而不能产生疗效或者疗效不显著。本论文旨在通过对二甲基亚硝胺(dimethylnitrosamine,DMN)和四氯化碳(carbontetrachloride,CCl4)大鼠肝硬化模型的基因表达网络,以及清热利湿的茵陈蒿汤和养阴的一贯煎对两种模型的基因网络的的差异调控作用的比较研究来验证假说。 方法: 1.DMN和CCl4诱导的大鼠肝硬化模型的制备及给药:雄性Wistar大鼠分为正常组、DMN模型组和CCl4模型组,分别给予DMN和CCl4诱导肝硬化模型,模型成功后均给予茵陈蒿汤或一贯煎治疗。 a)DMN模型及用药组:生理盐水稀释DMN为0.05%(Vol/Vol)浓度,以10μl/kg(药物体积/大鼠体重)的给药量对大鼠进行腹腔注射,每日一次,每周连续3天,共4周。用药组大鼠从第4周开始灌胃给予茵陈蒿汤或一贯煎,每日1次,共2周。实验第6周末统一取材。 b)CCl4模型及用药组:50% CCl4-橄榄油溶液,按照0.2ml/100g(药物体积/大鼠体重)的给药量对大鼠进行皮下注射,每周2次,共12周。用药组从第8周开始灌胃给予茵陈蒿汤或一贯煎,每日1次,共4周。实验第12周末统一取材。 2.基因芯片分析:制备真核靶片断,杂交,洗脱、染色并扫描芯片,然后进行基因芯片的数据处理。分析全基因组基因表达情况,并对其进行基因功能的GO分析和基因通路分析,构建基因网络图,筛选差异基因进行验证。 结果: 1.肝硬化不同模型比较研究:DMN和CCl4都能成功复制大鼠肝硬化模型,但两者基因表达情况有很大差异。(1)两个模型的基因芯片分析结果显示,随着模型的加重,两个模型组与正常组相比的差异基因数量均逐渐增加。(2)基因芯片分析显示DMN模型差异基因功能主要与免疫反应、氧化还原过程、应对有机环状化合物、细胞凋亡过程、应对脂多糖、细胞粘附、脂质代谢过程、老化、应对营养、毒素应答、血管生成、蛋白磷酸化、脂肪酸代谢过程、低氧应答、炎症反应等有关;相关基因通路主要有哺乳动物的昼夜节律、酮体的合成和降解、氰基氨基酸代谢、萜类骨架合成、维生素B6代谢、糖胺聚糖降解、胆汁分泌、D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、叶酸参与的碳的汇集、维生素C代谢、苯丙氨酸代谢和合成类固醇等通路。(3)基因芯片分析显示CCl4模型差异基因功能主要与应对有机环状化合物、老化、细胞粘附、应对低氧、免疫反应、对糖皮质激素刺激、氧化还原过程、回应雌二醇刺激、应对营养、脂质代谢过程、应对激素刺激、大脑发育、应对毒素、肝脏发育、细胞增殖的负调控、细胞凋亡过程的正调控、应对脂多糖、碳水化合物的代谢过程、肽激素刺激应答、雌激素刺激应答、应对有机物等有关;相关基因通路主要有萜类骨架合成、D-精氨酸和D-乌氨酸代谢、酮体的合成和降解、赖氨酸生物合成、氰基氨基酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、类固醇合成、ABC转运、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、O型甘露聚糖的生物合成、维生素C代谢、其他聚糖降解、丁酸乙酯代谢、苯丙氨酸/酪氨酸和色氨酸生物合成、含硒氨基酸代谢、药物代谢-细胞色素P450、异生素的细胞色素P450代谢、哺乳动物的昼夜节律、化学致癌、戊糖和葡萄糖醛酸相互转化和不饱和脂肪酸的生物合成等通路。 2.茵陈蒿汤和一贯煎对两种模型不同作用的比较研究: (1)茵陈蒿汤:从基因数量上来说,剔除两个模型中相同的基因后,茵陈蒿汤调控DMN模型中的基因数量明显多于CCl4模型中的基因数量。茵陈蒿汤对DMN模型特有的基因功能调控主要与应对有机环状化合物、细胞凋亡过程中的负调控、应对有机物、免疫反应、细胞粘附、细胞凋亡过程、氧化还原过程、应对乙醇、应对药物、细胞迁移、响应病毒、应对雌激素刺激、细胞凋亡过程的正调控等有关;相关基因通路主要有D-精氨酸和D-鸟氨酸代谢、酮体的合成和降解、原发性胆汁酸合成、胆甾醇丁酸酯代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、线粒体脂肪酸延伸、缬氨酸,亮氨酸和异亮氨酸降解、D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代谢、细胞外基质-受体相互作用、蛋白质的消化吸收等通路。主要通过调控Ccr1, Cd44, Cyp26a1, Cyp7a1, Cyp17a1, Cyp3a2, Gstm5, Gstp1, Cyp2c11, Bax,Ehhadh,Acat1,Hibch,Shmt1等15个关键基因来发挥对整个基因网络的有效调控作用。茵陈蒿汤对CCl4模型基因功能调控主要与由RNA聚合酶Ⅱ启动子调控的转录、抗凋亡、免疫反应、辅助因子作为伴侣介导的蛋白质折叠、成骨细胞分化的正调控、响应细胞因子刺激、rRNA基因处理、回应脂多糖、蛋白质折叠等有关;相关基因通路主要有叶酸生物合成、nod样受体信号通路、近端小管碳酸氢盐再利用等通路。 (2)一贯煎:从基因数量上来说,剔除两个模型中相同的基因后,一贯煎调控CCl4模型中的基因数量明显多于DMN模型中的基因数量。一贯煎对CCl4模型特有的基因功能调控主要与代谢过程、氧化还原过程、细胞周期、脂质代谢过程、碳水化合物的代谢过程、蛋白水解、应对营养、脂肪酸代谢过程、应对激素刺激、细胞分裂、胆固醇代谢、有丝分裂、负调控内肽酶的活性等有关;相关基因通路主要有赖氨酸生物合成、近端小管碳酸氢盐再利用等通路;主要通过调控Ptgs1、Cyp3a2、Cyp2d3、Ugt2b、Maob、Mgst3、Dgkd、Acaa2、Echs1、Ehhadh、Glud1等12个关键基因来发挥对整个基因网络的有效调控作用。一贯煎对DMN模型基因功能调控主要与负调控细胞的凋亡过程细胞粘附、应对氧化应激、蛋白水解、脂多糖应答、免疫反应、有机物应答、衰老、药物应答、应对营养等有关;相关基因通路主要有D型精氨酸和D-鸟氨酸代谢、牛磺酸和亚牛磺酸代谢、咖啡因的代谢、原发性胆汁酸的生物合成、不饱和脂肪酸、酮体的合成与降解、朊病毒病、胆甾醇丁酸酯代谢等通路。 结论: 1.DMN诱导的大鼠肝硬化模型中基因表达主要集中于炎症免疫、代谢和凋亡等相关基因,而CCl4诱导的大鼠肝硬化模型中基因表达的主要集中于脂肪酸代谢相关基因。 2.茵陈蒿汤对DMN模型有效而对CCl4模型无效的主要机制可能在于其对DMN模型中与炎症免疫和脂代谢相关基因的有效调控。一贯煎对CCl4模型有效而对DMN模型无效的主要机制可能在于其对CCl4模型中与脂肪酸、氨基酸和生长发育相关基因的有效调控。 3.茵陈篱汤在DMN模型中,对基因的有效调控多为将造模后异常表达的基因反向调节至正常水平,基因调控符合“无差错修复”的特点;在CCl4模型中,对基因的有效调控多为进一步增加异常基因的表达水平,或不对关键基因进行调控,甚至表现出对肿瘤相关基因的表达的异常调控,基因调控呈现出“差错倾向修复”特点。一贯煎在CCl4模型中,对基因的有效调控多为将造模后异常表达的基因反向调节至正常水平,基因调控符合“无差错修复”的特点;在DMN模型中,对基因的有效调控多为进一步增加异常基因的表达水平,或不对关键基因进行调控,甚至表现出对肿瘤相关基因的表达的异常调控,基因调控呈现出“差错倾向修复”。 4.方剂在方证(病)高度相关(有效)时,对于机体基因的调控遵循‘无差错修复’原则”,从而能够改善机体的病理状态,收到较明显的治疗效果;而在方证相应度较小,甚至无关时,方剂的干预作用可能表现为“差错倾向修复”占主导地位,因而不能产生疗效或者疗效不显著。