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目的:甲基莲心碱(Neferine,Nef)是莲心中含量最高的生物碱,研究发现其具有保护心血管、抗血栓、抗氧化、抗肿瘤和抗炎等作用。前期研究显示,甲基莲心碱可显著改善急性溃疡性结肠炎小鼠的临床症状和炎症指标。本研究通过葡聚糖硫酸钠(Dextran sulfate sodium,DSS)诱导的慢性溃疡性结肠炎小鼠模型评价甲基莲心碱的保护作用并探讨其可能的分子机制。
方法:C57BL/6J雄性小鼠随机分为空白组(n=8)、DSS模型组(n=12)、Nef低剂量组(10mg/kg,n=10)和Nef高剂量组(20mg/kg,n=10)。按照Stefan Wirtz等建模方法进行慢性溃疡性结肠炎的建模。给药组灌胃给予甲基莲心碱,对照组和模型组给予1%吐温80。每日记录小鼠的一般情況、腹泻和血便等情况,测量小鼠体重、计算疾病活动指数评分(Disease activity index,DAI)。于第7周给予DSS结束后处死小鼠,收集血浆,利用ELISA法检测血浆中白细胞介素1β(Interleukin-1beta,IL-1β)、白细胞介素6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor,TNF-α)、髓过氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)活性;测量结肠长度;H&E染色观察结肠病变,免疫组化检测结肠组织中NF-κB p65、受体相互作用蛋白激酶3(Receptor interacting protein kinase3,RIP3)、细胞间黏附分子-1(Intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的表达;Western blotting检测环氧化物水解酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)、NF-κB p65、NF-κB p-p65、ICAM-1、血管细胞黏附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)、RIP3、受体相互作用蛋白激酶1(Receptor interacting protein kinase1,RIP1)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase-8)的蛋白表达。
结果:在实验第5周至第7周,模型组小鼠体重下降百分率较空白组明显增加,给药组下降百分率较低。在第1、4、7周,模型组小鼠出现明显腹泻、血便等症状、DAI评分升高,且持续至自由饮水的2-4天后,DAI评分开始降低。Nef低、高剂量组小鼠DAI评分较模型组低、DAI评分增加幅度较模型组小;ddH2O恢复期DAI评分下降速度较模型组快。模型组小鼠结肠明显挛缩,脾脏明显肿大,Nef组小鼠结肠挛缩程度较轻,脾脏肿大较轻,重量较模型组轻。H&E染色显示,空白对照组小鼠结肠组织结构正常,模型组结肠组织损伤严重,腺体结构部分甚至完全消失,杯状细胞减少,大量炎性细胞浸润;给予甲基莲心碱后结肠组织病理损伤明显减轻,腺体结构部分保留,杯状细胞增多,浸润的炎症细胞明显减少。模型组血浆中IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著升高,MPO活性明显增高,Nef组较模型组明显降低。Western blotting结果显示,模型组小鼠结肠组织中iNOS、COX-2、NF-κB p65、NF-κB p-p65、RIP1、RIP3、ICAM-1、VCAM-1蛋白表达较空白组明显增加,而Caspase-8和IκBα较空白组明显降低,Nef组可显著逆转这些改变。IHC结果显示,模型组NF-κB p65、RIP3、ICAM-1表达较空白组明显升高,NF-κB p65棕色表达于全结肠尤其是在炎性细胞浸润部位、RIP3棕色主要表达在结肠隐窝结构中、ICAM-1棕色主要表达在结肠隐窝之间。Nef组明显降低它们的表达。
结论:甲基莲心碱可显著改善DSS诱导的小鼠慢性溃疡性结肠炎的临床症状与病理损伤,抑制其发生发展,其主要机制可能与抑制NF-κB信号通路、减轻炎症因子分泌、抑制肠道炎症反应等有关。本研究进一步确认了甲基莲心碱对溃疡性结肠炎的保护作用,为中药莲芯的临床应用以及甲基莲心碱的进一步研究开发提供了科学数据。
方法:C57BL/6J雄性小鼠随机分为空白组(n=8)、DSS模型组(n=12)、Nef低剂量组(10mg/kg,n=10)和Nef高剂量组(20mg/kg,n=10)。按照Stefan Wirtz等建模方法进行慢性溃疡性结肠炎的建模。给药组灌胃给予甲基莲心碱,对照组和模型组给予1%吐温80。每日记录小鼠的一般情況、腹泻和血便等情况,测量小鼠体重、计算疾病活动指数评分(Disease activity index,DAI)。于第7周给予DSS结束后处死小鼠,收集血浆,利用ELISA法检测血浆中白细胞介素1β(Interleukin-1beta,IL-1β)、白细胞介素6(Interleukin-6,IL-6)、肿瘤坏死因子-α(Tumor necrosis factor,TNF-α)、髓过氧化物酶(Myeloperoxidase,MPO)活性;测量结肠长度;H&E染色观察结肠病变,免疫组化检测结肠组织中NF-κB p65、受体相互作用蛋白激酶3(Receptor interacting protein kinase3,RIP3)、细胞间黏附分子-1(Intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1)的表达;Western blotting检测环氧化物水解酶-2(Cyclooxygenase-2,COX-2)、诱导型一氧化氮合酶(Inducible nitric oxide synthase,iNOS)、NF-κB p65、NF-κB p-p65、ICAM-1、血管细胞黏附分子-1(Vascular cell adhesion molecule-1,VCAM-1)、RIP3、受体相互作用蛋白激酶1(Receptor interacting protein kinase1,RIP1)、含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶(Cysteinyl aspartate specific proteinase,Caspase-8)的蛋白表达。
结果:在实验第5周至第7周,模型组小鼠体重下降百分率较空白组明显增加,给药组下降百分率较低。在第1、4、7周,模型组小鼠出现明显腹泻、血便等症状、DAI评分升高,且持续至自由饮水的2-4天后,DAI评分开始降低。Nef低、高剂量组小鼠DAI评分较模型组低、DAI评分增加幅度较模型组小;ddH2O恢复期DAI评分下降速度较模型组快。模型组小鼠结肠明显挛缩,脾脏明显肿大,Nef组小鼠结肠挛缩程度较轻,脾脏肿大较轻,重量较模型组轻。H&E染色显示,空白对照组小鼠结肠组织结构正常,模型组结肠组织损伤严重,腺体结构部分甚至完全消失,杯状细胞减少,大量炎性细胞浸润;给予甲基莲心碱后结肠组织病理损伤明显减轻,腺体结构部分保留,杯状细胞增多,浸润的炎症细胞明显减少。模型组血浆中IL-1β、IL-6、TNF-α水平显著升高,MPO活性明显增高,Nef组较模型组明显降低。Western blotting结果显示,模型组小鼠结肠组织中iNOS、COX-2、NF-κB p65、NF-κB p-p65、RIP1、RIP3、ICAM-1、VCAM-1蛋白表达较空白组明显增加,而Caspase-8和IκBα较空白组明显降低,Nef组可显著逆转这些改变。IHC结果显示,模型组NF-κB p65、RIP3、ICAM-1表达较空白组明显升高,NF-κB p65棕色表达于全结肠尤其是在炎性细胞浸润部位、RIP3棕色主要表达在结肠隐窝结构中、ICAM-1棕色主要表达在结肠隐窝之间。Nef组明显降低它们的表达。
结论:甲基莲心碱可显著改善DSS诱导的小鼠慢性溃疡性结肠炎的临床症状与病理损伤,抑制其发生发展,其主要机制可能与抑制NF-κB信号通路、减轻炎症因子分泌、抑制肠道炎症反应等有关。本研究进一步确认了甲基莲心碱对溃疡性结肠炎的保护作用,为中药莲芯的临床应用以及甲基莲心碱的进一步研究开发提供了科学数据。