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目的: 客观评价栀子的安全性,了解是否有潜在的毒性及其特点,以栀子苷为研究对象,研究短期和长期给予大鼠栀子苷所引起的毒性反应,阐明短期给药引起肝损伤的特点及剂量-毒性的关系和长期给药的毒性靶器官和量-时-毒的关系,并从影响胆汁酸代谢、合成和转运方面探讨其诱导肝损伤的作用机制。 方法: 1.短期给予大剂量栀子苷引起大鼠肝损伤的作用机制研究 (1)将雄性的SD大鼠随机分为3组,包括对照组、栀子苷100和300mg/kg组(相当于临床栀子用量的10和30倍)。栀子苷各剂量组连续三天每天灌胃给药一次,对照组给予同体积纯净水。 (2)末次给药24h后将禁食大鼠麻醉后,收集血清和肝脏等样本进行指标检测。一部分血清用来检测生化指标,另一部分用于检测胆汁酸。而肝脏组织一部分用来做病理学检查,剩下的用于胆汁酸、qRT-PCR和western-blot检测。 2.长期给予栀子苷对大鼠的慢性毒性研究及对肝肾的影响 (1)将SD大鼠按体重随机分成4组,对照组、栀子苷25、50和100mg/kg组(相当于临床栀子用量的2.5、5和10倍),雌雄各半。每组动物还分成四个给药阶段,分别为1个月、3个月、6个月和恢复期,栀子苷各剂量组灌胃给药,每日一次,对照组给予同体积的纯净水,恢复期的动物在连续给药6个月后停药恢复1个月。 (2)在给药过程中观察给药前后动物的状态,每周称取一次体重和剩余饲料量,计算饲料消耗量。 3.长期给予栀子苷引起大鼠肝脏损伤的相关作用机制研究 将长期毒性实验给药的各个时间点收集到的血清和肝脏样品用于机制研究,用UPLC-MS/MS法分析血清和肝脏中胆汁酸的水平,用qRT-PCR方法检测与胆汁酸合成转运相关的mRNA表达情况。 结果: 1.短期给予大剂量栀子苷诱导肝损伤的作用机制研究 连续给予栀子苷300mg/kg3天可见明显的肝损伤作用,这种肝损伤作用可能与影响胆汁酸合成和转运,导致肝脏中牛磺结合型胆汁酸蓄积有关,栀子苷100mg/kg组则未见明显的肝损伤作用。 栀子苷300mg/kg连续给予3天后能明显升高血清中ALT、AST、ALP和γ-GT的水平,肝脏组织出现伴有肝细胞肿胀、脂肪滴样变性和淋巴细胞浸润等明显的病理改变。栀子苷300mg/kg组肝脏中总胆汁酸的含量与对照组相比升高了75%(p<0.05),血清中总胆汁酸的含量也有上升趋势,其中对牛磺结合型胆汁酸的影响最为明显,栀子苷300mg/kg组血清和肝脏中的牛磺结合型胆汁酸的含量与对照组相比均显著增加(p<0.05)。胆汁酸的多元分析结果表明血清中T-α-MCA、TCA和TCDCA可能是300mg/kg栀子苷诱导大鼠肝脏损伤的潜在生物标志物。此外,栀子苷300mg/kg组FXR、SHP mRNA表达显著下调,轻微上调CYP7A1mRNA的表达,同时显著下调BSEP、NTCP mRNA表达并显著上调Mrp3mRNA的表达,提示300mg/kg栀子苷可能通过影响与胆汁酸合成转运相关的核受体和转运体基因的表达,进而增加血清和肝脏中牛磺结合型胆汁酸的含量而产生肝损伤作用。而100mg/kg栀子苷能显著上调NTCP、Mrp2和Mrp3mRNA表达,这种调节可能是一种有效的代偿作用,以控制胆汁酸的水平,减少蓄积,因此100mg/kg栀子苷组未见明显肝损伤作用。 2.长期给予栀子苷对大鼠的慢性毒性研究及对肝肾组织的影响 栀子苷的剂量≤100mg/kg且给药时间在3个月内雌雄大鼠未见明显的与给药相关的毒性反应。继续给药6个月后栀子苷100mg/kg可见雌雄大鼠出现明显的肝肾损伤现象,且与给药相关,但这种损伤作用可能是可逆的。栀子苷25和50mg/kg给药6个月未见明显的与给药相关的毒性作用。 给药3个月后栀子苷100mg/kg组个别动物的肝肾组织有轻微的病理改变,2只雌性大鼠的肝脏有轻度胆管增生(2/10),1只雄性和2只雌性大鼠的肾脏出现轻微的肾小管肿胀(3/10),但这种病理改变可能与给药无关,其他脏器的病理组织也无异常改变。而给药6个月后,栀子苷100mg/kg组的尿分析结果也出现了与肝损伤相关的异常改变,病理结果也表明雌雄大鼠的肝肾组织中可见较严重的病理改变,肝脏组织可见不同程度的胆管增生,肾脏组织中也可见明显的肾小管损伤,包括肾小管上皮细胞脱落、管内大量蛋白渗出等,此外肝细胞和肾小管上皮细胞中也观察到较多的颗粒样物质沉积的现象,且沉积的颗粒物质越多,观察到该处组织的损伤程度越大,病理评分结果表明栀子苷100mg/kg组雌雄大鼠出现明显肝肾损伤,且雌性大鼠的病理损伤程度略高于雄性大鼠的。栀子苷中剂量的病理结果表明仅个别动物的肝肾组织中可见轻度的病理改变。除肝肾以外,栀子苷100mg/kg组的其他脏器或组织均未观察到异常的病理改变。提示给予栀子苷100mg/kg6个月可能引起明显的肝肾损伤。血象结果表明给药1个月后100mg/kg栀子苷可显著升高雌雄大鼠的Retic值,提示栀子苷100mg/kg仅给药1个月即可能使机体出现贫血现象。给药3个月时100mg/kg栀子苷对Retic的影响作用与1个月时的作用相同,均能显著增加雌雄大鼠Retic值。而给药6个月后100mg/kg栀子苷能显著增加雌性大鼠的Retic值,并显著升高雄性大鼠的WBC水平。停药恢复1个月后,栀子苷100mg/kg组的肝肾组织均未观察到严重的病理改变,栀子苷各剂量组的尿常规结果、血生化结果、凝血结果、血液学结果、相对脏器重量结果均未见明显差异,提示栀子苷100mg/kg诱导的肝肾损伤可能是可逆的,且停止给药后对100mg/kg栀子苷诱发的贫血也有改善作用。此外,给予栀子苷100mg/kg1个月、3个月、6个月及恢复1个月均可显著降低TBIL的水平,且呈剂量依赖性。 3.长期给予栀子苷引起大鼠肝损伤的作用机制研究 结果表明给予100mg/kg栀子苷6个月诱导雌雄大鼠肝损伤的作用机制可能有所不同。栀子苷100mg/kg6个月引起雌性大鼠的肝损伤可能是通过影响肝脏中胆汁酸的转运,增加游离型胆汁酸的蓄积而产生的。而栀子苷100mg/kg6个月诱导雄性大鼠的肝损伤可能与抑制BSEP和NTCP mRNA的表达有关。 血清和肝脏中胆汁酸的结果表明给予雄性大鼠不同剂量栀子苷1个月、3个月和6个月后可引起血清或肝脏中的总胆汁酸水平有不同程度的降低,主要影响的是牛磺结合型胆汁酸的水平,这个与100mg/kg栀子苷组肝组织病理损伤结果有所差异。而在雌性大鼠中,给予栀子苷100mg/kg从3个月起明显增加了游离型胆汁酸的比例,使游离型胆汁酸的含量升高了1349.61%,此外还使血清中游离型胆汁酸的含量升高了504.47%,当继续给药6个月后栀子苷100mg/kg可明显改变血清和肝脏中胆汁酸的组成比例,增加游离型胆汁酸的比例,下调牛磺结合型胆汁酸和甘氨结合型胆汁酸的比例,使肝脏和血清中游离型胆汁酸的含量分别上升了532.02%和438.84%。qRT-PCR结果表明当给药6个月时雌雄大鼠栀子苷100mg/kg组的FXR mRNA表达与对照组相比呈略微的下调趋势,而涉及胆汁酸合成的基因表达无显著异常。栀子苷100mg/kg能显著下调雌性大鼠BSEP和NTCP mRNA的表达,显著上调Mrp3mRNA的表达,提示100mg/kg栀子苷诱导的雌性大鼠肝损伤作用可能与影响胆汁酸转运有关。此外栀子苷100mg/kg能显著下调雄性大鼠BSEP和NTCP mRNA的表达,显著上调Mrp3mRNA的表达,提示100mg/kg栀子苷诱导的雄性大鼠的肝损伤作用可能与下调BSEP和NTCP这些转运体的mRNA表达有关。 结论: 1.短期给予栀子苷300mg/kg可能诱导大鼠出现明显的肝脏损伤,而100mg/kg则未见明显肝损伤。而长期给药中栀子苷的剂量≤100mg/kg且给药时间不超过3个月时雌雄大鼠未见明显的与给药相关的毒性作用。当栀子苷100mg/kg继续给予6个月后可见明显的肝肾损伤作用,且与给药有关,但这种损伤作用可能是可逆的。此外给予25和50mg/kg栀子苷6个月均未见明显的与给药相关的肝肾损伤作用。提示需在《中国药典》中限定栀子中栀子苷的含量上限,因为如果药材中栀子苷的含量过高的话,摄入的栀子苷剂量是很有可能达到引起毒性的剂量的(300mg/kg),因此建议设置栀子苷含量上限有助于降低因临床摄入的过高含量的栀子苷而诱发的肝损伤风险,同时还需要控制给药时间,降低因长期用药引起药物蓄积而诱发的毒性作用的风险。 2.短期和长期给予栀子苷诱导的肝损伤作用均与胆汁酸有关,作用靶点相似。短期给予栀子苷300mg/kg诱导大鼠的肝损伤作用可能通过影响胆汁酸的合成和转运,进而增加大鼠肝脏中牛磺结合型胆汁酸的蓄积而实现的,类似胆汁淤积性的。血清中TCA、TCDCA和T-α-MCA可能是栀子苷诱导肝损伤的潜在生物标志物。给予栀子苷100mg/kg6个月引起雌性大鼠的肝损伤作用可能是通过影响肝脏中胆汁酸的转运,提高游离型胆汁酸占总胆汁酸的比例,增加血清和肝脏中游离型胆汁酸的含量而产生的。而给予栀子苷100mg/kg6个月诱导雄性大鼠的肝损伤作用可能与抑制BSEP和NTCP mRNA的表达有关。