蓝莓对肝纤维化大鼠肝脏TGF蓝莓对肝

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  摘要:
  目的 观察蓝莓对大鼠肝纤维化肝组织TGF-B1和MMP-2、TIMP-1mRNA表达的影响,探讨蓝莓对大鼠肝纤维化的预防保护作用机制。
  方法 SD大鼠随机分为生理盐水对照组(A),模型组(B),蓝莓汁预防组(C),丹芍化纤胶囊预防组(D),蓝莓汁 丹芍化纤胶囊预防组(E),用四氯化碳(CC14)复合因素复制大鼠肝纤维化模型,共8周。测定各组大鼠血清谷氨酸氨基转移酶(ALT)、天门冬氨酸氨基转移酶(AST)活性;并进行肝组织病理学检查;采用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)检测TGF β1和MMP-2、TIMP-2mRNA的表达
  结果 与B组比较,各预防组血清ALT及AST均明显降低(P<0.05)。与A组比较,B组TGF B 1、TIMP1的表达增加(P<0.05),MMP2的表达减少(P<0.05)。与B组比较,各预防组的TGF β1、TIMP1的表达均减少(P<0.05),而MMP2的表达增加(P<0.05)。
  结论 蓝莓对CC14所致大鼠肝纤维化具有一定的预防保护作用,其机制可能与蓝莓抑制TGF-β1及TIMP-1分子的表达,增加MMP-2的表达有关。
  关键词:蓝莓;肝纤维化;TGF-β1;MMP-2:TIMP-1
  肝纤维化(hepatic fibrosis)是机体对慢性肝损伤的一种修复反应,是慢性肝病的共有病理变化。肝纤维化的实质是细胞外基质(extracellularMatrix,ECM)合成与降解失衡,导致ECM在肝内过度沉积所致。在肝内ECM降解中起关键作用的是基质金属蛋白酶(Matrix Mettalloproteinases,MMPs)和天然抑制物金属蛋白组织抑制剂(Tissue inhibitor of Mettalloproteinases,TIMPs)。TIMPs可特异性结合活化型的MMPs,导致后者功能失活。通过动物实验和临床研究,目前已认识到MMPs和TIMPs在肝纤维化中发挥着重要作用。
  蓝莓属杜鹃花科越桔属,因其富含花青素、多酚类和黄酮类等生物活性物质,具有较强的抗氧化作用。本课题组的前期研究结果显示,蓝莓对四氯化碳(CC14)所致的大鼠急性肝损伤和大鼠肝纤维化有一定的预防作用。本研究旨在观察蓝莓对大鼠肝纤维化组织中TGF β1和MMP2、TIMP1表达的影响,进一步探讨蓝莓预防肝纤维化作用机制。
  1.材料
  1.1实验动物 雄性SD大鼠清洁级,体重220±20g,由贵阳医学院动物实验室提供。批号:SCXK(黔)2002-0001。
  1.2主要药品与试剂 蓝莓(兔眼品种),由贵州省麻江县蓝莓生产基地提供,7月份采摘,-20℃保存,临用时解冻榨汁,2g干果约榨1ml蓝莓汁。丹芍化纤胶囊,胶囊由贵阳制药厂生产(批号:20081011)。TGF-β1、TIMP1、MMP2引物用Primer Express Soft Ware设计,委托上海捷瑞生物有限公司合成。β-actin引物由美国国家环境卫生科学研究所刘杰博士惠赠。CC14由成都金山化学试剂有限公司生产(批号:070410),胆固醇由北京化学试剂公司生产(批号:060801),SYBRGreen试剂盒由美国Applied Biosystems公司生产(批号:10804104),RNA纯化试剂盒由北京天根生化科技有限公司生产(批号:#H6820),反转录试剂盒由加拿大Fermentas MBI公司生产(批号:00033699),Trizol由美国Invitrogen公司生产(批号:382739),DEPC、磷酸盐缓冲液(PBs液)、枸橼酸盐缓冲液均由武汉博士德生物工程有限公司(批号:AR0044、AR0030、AK0024)。
  2.方法
  2.1分组 45只雄性SD大鼠随机分为5组:生理盐水对照组(A组)、模型组(B组)、蓝莓汁预防组(C组)、丹芍化纤胶囊预防组(D组)、蓝莓汁 丹芍化纤胶囊预防组(E组),每组各9只。
  2.2模型复制除正常对照组外,其他4组用复合病因刺激制备肝纤维化模型。模型制备首剂为0.4 ml/100g CC14皮下注射,CC14浓度为40%,按2:3比例与花生油配制,每隔4 d注射1次,以后剂量为0.3 ml/100g,同时给予高脂饮食(79.5%玉米粉、20%猪油、0.5%胆固醇),共8周。同期,蓝莓汁预防组用蓝莓汁(1.5 ml//100g)每天灌胃1次。丹芍化纤胶囊预防组用丹芍化纤胶囊(0.1 g/100g)每天灌胃1次。蓝莓汁 丹芍化纤胶囊预防组用蓝莓汁(1.5ml//100g) 丹芍化纤胶囊(0.1g/100g)每天灌胃1次。正常对照组,从饲养即日起,每天予0.9%氯化钠注射液2 ml灌胃,并予普通大鼠饲料饲养。
  2.3标本采集实验结束时从股动脉放血处死全部动物,血液以半径5 cm,1500 r/min离心10 min,分离血清,置于-80℃低温冰箱保存。迅速切取大鼠肝脏标本置于冰氯化钠溶液中充分洗涤,取右叶相同的部分以10%甲醛溶液固定,3 d内石蜡包埋备组织病理检测。剩余肝脏修剪成5 mm×3 mm×2 mm大小,其余部分肝脏-80℃低温冰箱保存。
  2.4肝脏指数计算肝脏指数计算=肝脏湿重/体重×100%。
  2.5肝组织病理检测肝组织石蜡包埋、切片、HE染色由贵阳医学院病理科完成,根据病理切片中组织增生程度,按半定量分级法分为0~Ⅵ级。0级:肝组织正常,无胶原纤维增生;Ⅰ级:胶原纤维从汇管区或中央静脉周围轻度向外延伸;Ⅱ级:胶原纤维延伸明显,但未相互连接包绕整个肝小叶;Ⅲ级:胶原纤维延伸明显,相互连接,包绕整个肝小叶;Ⅳ级:胶原纤维包绕、分割肝小叶,以至正常肝小叶结构破坏,假小叶形成,但以大、方形假小叶为主;v级:肝小叶结构完全破坏,假小叶形成,大、方形假小叶与小圆形假小叶约各占50%;Ⅵ级:肝内布满小圆形假小叶,纤维间隔粗大增生。   2.6检测血清ALT、AST的活性采用Siemens Advia 1650全自动生化分析仪按试剂盒要求测定ALT、AST的活性。
  2.7 Real-time-PCR检测4TGF β1、TIMP1、MMP2 mR_NA在肝组织中的表达
  采用Triz01提取鼠肝组织总RNA,纯化柱纯化,用紫外分光光度法测定RNA的量,A260/A280鉴定RNA纯度。分别取1000 ng总RNA,经MMLV逆转录酶催化合成cDNA第一链,以此为模板进行实时荧光定量PCR扩增,得出各样本的初始拷贝数。实验过程中以Beta-actin看家基因作为实时荧光RT-PCR的质控。每组样本一式2份,在指数期内,设定参数值,得到每个PCR反应的循环域(cycletkeshold,Ct)值,既模板cDNA经PCR扩增后达到某一荧光强度的循环次数。以每例标本组织的目的片段与带内参片段的Ct比值作为该标本基因表达的相对数值,以对照组的表达量为100%,计算各预防组的表达量。
  所用引物序列如下:件分析。计量资料呈正态分布,以x±S表示,多组间均数比较用单因素方差分析,组见均数多重比较用LSD-t检验。各组资料经方差齐性检验(Levene检验)方差齐。等级资料用Kruskal-Wallis秩和检验,组间资料多重比较用Wilcoxon秩和检验。P<0.05表示差异有统计学意义。
  3.结果与分析
  3.1各组大鼠肝脏指数及ALT、AST结果
  模型组大鼠血清AST、ALT均较生理盐水对照组大鼠明显升高(P值<0.05);蓝莓汁预防组、丹芍化纤胶囊预防组及蓝莓 丹芍化纤胶囊预防组大鼠血清AST、ALT较模型组明显下降(P值<0.05)。见表1。
  3.2各组大鼠肝纤维化程度
  生理盐水对照组肝小叶结构完整,肝细胞大小,形态相似,排列规则,小叶内无细胞变性,无炎性细胞浸润;模型组可见多数肝小叶结构紊乱,肝细胞脂肪变性较多,汇管区及肝小叶内有较多炎性细胞浸润,肝小叶结构破坏,明显纤维间隔形成;各预防组:肝纤维化程度减轻(P<0.05)。见表2及图1。
  A.生理盐水对照组为正常肝组织;B.模型组明显肝纤维化;C-E分别显示.蓝莓汁预防组、丹芍化纤胶囊预防组、.蓝莓汁 丹芍化纤胶囊预防组,肝纤维化程度比模型组减轻。
  3.3各组大鼠TGF-B 1和TIMP-1、MMP-2mRNA表达的比较
  与生理盐水对照组比较,模型组肝组织内TGF-B 1和TIMP-1,MMP-2mRNA的表达均增加,P<0.05;与模型组比较,各预防组TGF-B1、TIMP-1mRNA的表达明显低于模型组(P<0.05),而MMP-2mRNA的表达高于模型组(P<0.05),各预防组之间无统计学差别。见表3。
  ★与丹芍化纤胶囊预防组比较p<0.05
  讨论
  肝纤维化的形成是胶原合成与降解失衡的结果,如果基质的沉积占优势,则向肝纤维化方向发展;如果基质降解过程增强,则肝纤维化可逆转,恢复。在肝组织内,参与细胞外基质(ECM)降解的主要是基质金属蛋白酶(MMPs)和特异性抑制剂金属蛋白酶组织抑制剂(TIMPs),肝星状细胞(HSC)是产生MMP-2的主要细胞,HSC活化产生MMP-2,后者降解正常内皮下基质,又促进HSC活化,激活的HSC分泌TIMP-1和TIMP-2,抑制MMPs的功能,从而抑制胶原的降解,促进肝纤维化的进展。肝纤维化的进程中,MMPs与TIMPs调控机制的异常是胶原过多形成的原因。目前,在肝内共发现了8种基质金属蛋白酶,其中间质胶原蛋白酶(MMP-1),能够降解纤维化肝脏中ECM的主要成分Ⅰ、Ⅲ型胶原,减少细胞外基质的沉积,对抑制肝纤维化的发生发展有重要作用。TIMP-1是体内MMP-1的特异抑制剂,它能通过其N-末端特异性地与MMP-1催化活性中心的锌离子结合,从而封闭期催化活性,使有活性的MMP-1失活。大量研究表明,TIMP-1的表达在肝纤维化过程中逐渐增强,到肝硬化阶段达到高峰。因此,随着肝纤维化的发展,TIMP-1进行性升高,使TIMP-1活性下降,造成肝损伤后肝脏内增生的ECM降解减少而过度沉积在肝内。有研究表明,在纤维化形成过程中,TGF-β1、TIMP1、Ⅰ型胶原表达依次升高。进一步研究TGF β1抑制MMP基因表达的机制,在兔MMP—1基因上游-249 bp、鼠MMP-3基因上游-709 bp处鉴定发现了一个TGF-β1抑制性反应元件(TIE)。在分子水平的研究,进一步证实TGF-β1对MMP及TIMP调节作用机理及其在纤维化性病变中的作用。TGF-β1改变了基质金属蛋白酶(MMP)及其抑制剂(TIMP)的性。
  蓝莓被誉为“第一号抗氧化剂”、“黄金浆果”,本课题组研究表明:蓝莓通过抗脂质过氧化作用对CC14所致大鼠急性肝损伤有保护作用;可激活小鼠肝脏的Nrf2及HO-1和NqOl的表达,提高T细胞的免疫功能,通过诱导金属硫蛋白(MT)的表达对CC14所致的大鼠肝纤维化有一定的预防作用。因此,我们通过检测肝纤维化大鼠肝组织中TGF-β和MMP-2、TIMP-1mRNA表达变化,进一步探讨蓝莓预防肝纤维化作用机制。丹参、赤芍、汉防己、银杏等组成的中药复方制剂(丹芍化纤胶囊)是我们课题组根据中医活血化淤、通络软坚弹沦及多年临床探索研制而成的,大量的实验及临床研究中已经显示出有良好防治肝纤维化作用,其抗纤维化机制可能与抑制HSC增殖等有关,故本研究用丹芍化纤胶囊作为阳性对照。
  在实验过程中观察到:蓝莓汁预防组,丹芍化纤胶囊预防组及蓝莓汁 丹芍化纤胶囊预防组均能明显降低肝组织中ALT、AST的含量,改善肝功能,使肝组织病理程度减轻。在大鼠实验性肝纤维化模型组中,大鼠的肝组织呈现明显的胶原纤维沉积,与生理盐水组相比,模型组肝组织中TGF-β1、TIMP1表InRNA达水平显著增加,与模型组组相比,预防组肝组织中TGF-β1和TIMP1的含量明显降低。与正常组相比,模型组与各干预组MMP2mRNA的表达均增高,以各干预组增高更为明显。有报道在肝纤维化早期MMP-2在肝组织中的表达增加。MMP-2主要降解Ⅵ、Ⅴ型胶原和弹性硬蛋白(elastin)、纤维连接蛋白(fibronectin)及变性的工、Ⅲ型胶原,而Ⅳ型胶原是构成基底膜的主要成分。因此蓝莓预防肝纤维化的机制可能是通过抑制TGF β-1,TIMP-1的表达,以致其抑制MMP-2的能力减弱,从而提高MMP-2的活性,促进细胞外基质的降解,逆转肝纤维化的发展。
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