基于TGF-β1/Smads和ERK/MAPK信号通路探讨老鼠簕生物碱A抗肝纤维化的作用机制

来源 :广西医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:quake
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目的:课题组之前的研究表明,老鼠簕生物碱A(4-羟基-2(3)-苯并唑酮,HBOA)具有明显的护肝作用,但其确切的机制仍不清楚。本文以CCl4诱导的肝纤维化大鼠为研究对象,研究HBOA对TGF-β1/Smads、ERK/MAPK信号通路的影响,进一步探究HBOA对肝纤维化的作用机制。方法:将78只雄性Sprague Dawley(SD)大鼠随机分成6组:正常对照组,肝纤维化模型组,秋水仙碱阳性对照组和HBOA高剂量药物组(HBOA-H)、HBOA中剂量药物组(HBOA-M)和HBOA低剂量药物组(HBOA-L),除正常对照组外,其余各组大鼠均灌胃予以50%CCl4橄榄油溶液2 mL·kg-1每周2次,连续12周,复制肝纤维化模型。同时正常对照组给予相同体积的生理盐水。造模第8周,随机挑取6只大鼠,5只肝纤维化大鼠和1只正常组进行H&E病理学检查,H&E染色结果确定肝纤维化模型成功后,秋水仙碱对照组灌胃0.4 mg/kg的秋水仙碱溶液,高、中、低药物组分别灌胃100 mg/kg,50 mg/kg,25 mg/kg的老鼠簕生物碱A,正常对照组及模型组灌胃给予相同体积生理盐水,每日一次,连续4周。最后一次给药后24小时,对大鼠禁食不禁水12h后进行麻醉处理,后采集腹主动脉血。将血液进行离心取上层血清,取一部分血清分装进行保存,剩下一小部分血清用全自动生化分析仪检测谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、总蛋白(TP)和白蛋白(Alb)等肝功能指标的活性;同时用试剂盒测定肝组织中氧化应激物谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA),一氧化氮(NO)、一氧化氮合酶(iNOS)和羟脯胺酸(HYP)的含量。制作肝组织病理学切片,H&E染色、Masson三色染色在光学显微镜下观察肝脏组织病理学变化;TUNEL染色法检测肝组织凋亡;免疫组织化学法检测大鼠肝组织I型胶原蛋白(COL-I)、III型胶原蛋白(COL-III)、α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的蛋白表达。RT-PCR法检测大鼠肝组织TβRI、TβRII、Smad2、Smad3和Smad7的mRNA表达。Western blot法检测COI、COIII、α-SMA、基质金属蛋白酶(MMPs)及其抑制剂(TIMPs)的蛋白和凋亡相关因子如BAX、BAK、Bcl-2、Bcl-xl、Bad、Caspase3蛋白,以及TGF-β1/Smads信号通路和ERK/MAPK信号通路相关蛋白的表达。结果:1.HBOA能改善CCl4致大鼠肝损伤造模8周,成功复制CCl4大鼠肝纤维化模型后,再连续给药4周后发现,与模型对照组相比,HBOA能降低CCl4所致肝纤维化大鼠血清中ALT、AST、TP、Alb的含量(P<0.01)以及降低MDA、NO和iNOS含量(P<0.05或P<0.01),而升高GSH、GSH-PX、SOD含量(P<0.05或P<0.01)。H&E病理结果显示,正常对照组中肝小叶结构正常,而模型组中的肝细胞肿胀,有炎症浸润,细胞核深染、点状或局灶性坏死,而HBOA治疗组明显改善肝脏的形态和结构。提示,HBOA能够减轻CCl4所致的肝组织损伤。2.HBOA对胶原蛋白沉积的影响Masson病理染色结果显示,模型组中,肝小叶被胶原束包裹,正常的小叶结构被破坏,而HBOA治疗组能够减少胶原沉积、假小叶的形成以及炎症细胞的浸润。免疫组织化学法及Western blot法检测结果表明,与正常对照组比较,模型对照组COL-I、COL-III、α-SMA的蛋白表达明显升高(P<0.01);与模型对照组比较,HBOA高、中、低治疗组COL-I、COL-III、α-SMA的蛋白表达明显降低(P<0.01)。提示,HBOA能抑制胶原蛋白沉积,从而减轻肝纤维化。3.HBOA对CCl4诱导的肝纤维化大鼠肝细胞凋亡的影响采用TUNEL染色检测凋亡肝细胞。模型对照组可以观察到大量的凋亡细胞。然而,HBOA治疗组中凋亡细胞数较模型对照组少。此外,我们还用Western blot法检测了肝组织中凋亡相关蛋白的表达水平,包括Bcl-2家族蛋白和caspase-3蛋白。与模型组相比,HBOA药物组能显著降低BAX、BAK、Bad、caspases-3蛋白表达(P<0.05或P<0.01),而升高Bcl-2、Bcl-xl蛋白表达(P<0.05或P<0.01)。结果表明,HBOA可以减轻CCl4诱导的肝纤维化大鼠肝细胞凋亡。4.HBOA对TIMP-1,MMP-1和MMP-9蛋白表达水平的影响Western blot结果检测,与正常对照组相比,模型对照组显著上调大鼠肝组织中MMP-9、TIMP-1蛋白表达水平,而抑制MMP-1的蛋白表达水平(P<0.01);与模型对照组相比,秋水仙碱对照组与HBOA药物组均显著升高大鼠肝组织中MMP-1蛋白表达含量,而抑制MMP-9、TIMP-1的表达水平(P<0.01)。提示,HBOA通过调节MMPs/TIMPs平衡从而减轻细胞外基质(ECM)的合成与沉积。5.HBOA抑制ERK/MAPK信号通路的活化为了进一步了解HBOA对HSCs活化的抑制机制,我们研究了肝组织中ERK/MAPK信号通路。Westerns blot结果显示,与正常对照组比较,模型对照组中大鼠肝组织的P38、P-MAPK和MAPK蛋白表达明显增加,且Raf、MEK、ERK的磷酸化水平也显著升高(P<0.01);与模型对照组比较,秋水仙碱组与HBOA药物组均显著降低肝组织中P38、P-MAPK和MAPK蛋白表达水平,且Raf、MEK、ERK的磷酸化水平也降低(P<0.05或P<0.01),这表明,HBOA能抑制ERK/MAPK信号通路,继而抑制HSCs活化增殖。6.HBOA抑制肝纤维化大鼠TGF-β1/Smads信号通路RT-PCR检测结果显示,与正常组对照比较,模型对照组中肝组织TβR-I、TβR-II、Smad2、Smad3 mRNA表达升高,而Smad7 mRNA表达降低(P<0.01);经过药物干预后,与模型对照组比较,秋水仙碱组与HBOA药物组中肝组织TβR-I、TβR-II、Smad2、Smad3 mRNA表达水平明显下降,而Smad7 mRNA表达水平增高(P<0.05或P<0.01)。Western blot结果与RT-PCR检测结果基本一致,Western blot方法检测结果表明,与正常对照组相比,模型对照组显著上调大鼠肝组织中TGF-β1、TβR-I、TβR-II、Smad2、Smad3、Smad4蛋白表达水平,而抑制Smad7的蛋白表达水平(P<0.01),与模型对照组相比,秋水仙碱组与HBOA药物组均显著降低大鼠肝组织中TGF-β1、TβR-I、TβR-II、Smad2、Smad3、Smad4蛋白表达含量,而上调Smad7的蛋白表达水平(P<0.05或P<0.01),提示,HBOA抑制HSCs活化增殖还与抑制TGF-β1/Smads信号通路有关。结论:本研究结果表明HBOA对CCl4诱导的大鼠肝纤维化具有明显的保护作用。HBOA能够抑制脂质过氧化,提高内源性抗氧化系统,减少胶原的生成及过度沉积,能够调节MMPs和TIMPs的表达促进ECM降解,减少肝细胞凋亡,以及抑制HSC活化,减少ECM生产,其机制可能与抑制TGF-β1/Smads和ERK/MAPK信号通路有关。
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