田洪波,卿芙蓉,謝韜,吳素珍,李林福,黃俊云,劉志平,
(1.贛南醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院;2.贛南醫(yī)學(xué)院炎癥與免疫中心;3.贛南醫(yī)學(xué)院藥學(xué)院;4.贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院檢驗(yàn)科,江西 贛州 341000)
炎癥性腸?。↖nflammatory Bowel Disease,IBD)是一種慢性、復(fù)發(fā)性腸道炎癥,主要分為克羅恩?。–rohn's Disease,CD)和潰瘍性結(jié)腸炎(Ulcerative Colitis,UC)。前者累及消化道任何部位,表現(xiàn)為穿透性肉芽腫性炎癥;后者累及直腸近端及結(jié)腸黏膜,表現(xiàn)為潰瘍性炎癥。這兩種疾病嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量[1]。近年來,我國IBD發(fā)病率明顯上升[2]。因其高發(fā)病率及易癌變的特點(diǎn),對(duì)IBD的研究非常必要。但I(xiàn)BD準(zhǔn)確的發(fā)病機(jī)制仍不清楚,目前廣泛認(rèn)為是腸上皮的完整性受損導(dǎo)致腸道免疫系統(tǒng)對(duì)腸道菌群發(fā)生異常免疫應(yīng)答,造成過度的免疫應(yīng)答和炎癥[3]。
目前,臨床上主要應(yīng)用一些基礎(chǔ)的抗炎藥物如氨基水楊酸、糖皮質(zhì)激素和柳氮磺胺吡啶來治療IBD[4-6],但療效一般,且在皮膚、血液、腎臟、肝臟、胰腺、胃腸道或神經(jīng)系統(tǒng)方面有不良反應(yīng)[7-10]。因此,尋找新的不良反應(yīng)小且療效高的藥物或輔助藥物很有必要,這也可以為研究IBD的發(fā)病機(jī)理提供新的手段。
油茶(Camellia oleifera Abel)為山茶科多年生常綠喬木,屬蟲媒異花授粉雙子葉植物,是世界四大木本油料植物之一[11]。油茶肉質(zhì)果(Camellia oleifera Abelfleshy fruit)是外擔(dān)菌(Exobasidium vexans Massee.)侵染油茶幼嫩果而形成的富有營養(yǎng)的中國南方傳統(tǒng)野生果[11-13]。但目前人們未對(duì)油茶肉質(zhì)果的使用引起重視。
研究顯示,油茶肉質(zhì)果提取物(Camellia oleifera Abelfleshy fruit extract, CFFE)中的多糖能夠誘導(dǎo)糖尿病小鼠肝細(xì)胞生產(chǎn)胰島素,且能使肝臟中轉(zhuǎn)錄因子胰十二指腸同源盒基因(Pancreatic duodenal ho?meobox-1, PDX-1)的蛋白表達(dá)上調(diào)[14]。同時(shí)油茶肉質(zhì)果多糖通過降低肌酸、血尿素氮,促炎癥細(xì)胞因子和纖維化相關(guān)蛋白的表達(dá)保護(hù)鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠的腎臟功能[15]。有研究顯示,CFFE可能通過清除體內(nèi)自由基及抗脂質(zhì)過氧化,減輕對(duì)胰島β細(xì)胞的損傷從而降低四氧嘧啶誘導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)性糖尿病的血糖,降糖效果與消渴丸相當(dāng)[16-17]。其次,CFFE也能明顯抑制小鼠移植性實(shí)體瘤生長(zhǎng),抑瘤能力在已知20種抗癌蔬菜中排名第9,抑瘤率為54.19%[18]。通過急性毒性試驗(yàn)、微核實(shí)驗(yàn)和精子致畸實(shí)驗(yàn)證明,CFFE無毒、無致突變活性,且能顯著抑制金黃色葡萄球菌生長(zhǎng)[19],提示CFFE在抗氧化抑菌方面發(fā)揮重要作用。結(jié)腸炎發(fā)病與氧化應(yīng)激和異常免疫反應(yīng)密切相關(guān),但油茶肉質(zhì)果在結(jié)腸炎中的作用尚未見報(bào)道。我們推測(cè)CFFE存在多種抗炎化合物,能夠有效調(diào)節(jié)小鼠結(jié)腸炎的發(fā)生,在腸道炎癥的預(yù)防和治療中起作用。
1.1 CFFE提取 油茶肉質(zhì)果在2016年清明節(jié)前后采集于江西省吉安市,并由贛南醫(yī)學(xué)院李加林副教授鑒定。樣本處理按照文獻(xiàn)[14-15],將樣品清洗、干燥并且切成小塊,再用高速粉碎機(jī)將其磨成細(xì)粉。將研磨后的材料在室溫下溶解于蒸餾水,然后在(99±1) ℃下萃取2 h。離心提取物,收集上清液并在70 ℃減壓濃縮。用3倍體積的乙醇沉淀該溶液,并通過過濾收集沉淀物,將其重新溶解在蒸餾水中。用Sevage法去除蛋白質(zhì)后,將提取物溶液用蒸餾水充分透析并冷凍干燥,然后將油茶肉質(zhì)果的提取物在-20 ℃下保存用于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)。
1.2 液相色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-MS) 將油茶肉質(zhì)果的提取物以1.0 mg·mL-1溶解在80%甲醇水溶液中,用于LC-MS分析。液相色譜分離(HPLC)采用Ultimate 3000液相色譜儀(Thermofisher)進(jìn)行。色譜條件Waters ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(100 mm×2.1 mm,1.7 μm);流動(dòng)相A:0.1%甲酸-水,流動(dòng)相B:乙腈;流速:0.3 mL·min-1;進(jìn)樣量:5 μL;自動(dòng)進(jìn)樣器溫度:10 ℃。梯度洗脫條件:0~60 min,5%~95%流動(dòng)相B乙腈。質(zhì)譜條件ESI離子源,正離子檢測(cè)模式下噴霧電壓:3.2 KV,負(fù)離子檢測(cè)模式下噴霧電壓:2.8 KV;毛細(xì)管溫度:320 ℃;保護(hù)氣體流速:30 L·min-1;輔助氣體流速:10 L·min-1;掃描模式:Full MS/dd-MS2,F(xiàn)ull MS分辨率70 000,dd-MS2分辨率17 500,掃描范圍:100~1 500 m/z,階梯碰撞能量:20、40、60 V。
1.3 動(dòng)物和實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì) 健康C57BL/6小鼠由湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司提供,6~7周齡,飼養(yǎng)在贛南醫(yī)學(xué)院實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心。本研究評(píng)價(jià)了CFFE對(duì)DSS誘導(dǎo)的小鼠結(jié)腸炎的影響。首先將小鼠隨機(jī)分為4組。除對(duì)照(Control)組外,其余各組均于第21天在飲水中加入3% DSS誘導(dǎo)結(jié)腸炎。由于收集的油茶肉質(zhì)果提取物數(shù)量有限,藥物組只設(shè)了高劑量組和低劑量組。實(shí)驗(yàn)小鼠分組:⑴Control組,無處理,正常飼養(yǎng)28天;⑵PBS+DSS組(每日灌胃PBS,連續(xù)21天,之后開始在飲水中加入3% DSS);⑶CFFE-H+DSS組[每日灌胃0.05 mL·(10 g)-1CFFE,連續(xù)21天,之后開始飲水中加入3% DSS];⑷CFFE-L+DSS組[每日灌胃0.025 mL·(10 g)-1CFFE,連續(xù)21天,之后開始在飲水中加入3%DSS]。實(shí)驗(yàn)過程中記錄小鼠體重變化。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后(第28天)處死小鼠,收集結(jié)腸樣本,測(cè)定結(jié)腸長(zhǎng)度。
1.4 逆轉(zhuǎn)錄-定量聚合酶鏈反應(yīng)(RT-qPCR) 使用Trizol(Invitrogen)從結(jié)腸組織中提取總RNA,然后使用逆轉(zhuǎn)錄試劑盒(Takara Japan)合成cDNA。再用熒光定量PCR檢測(cè)β肌動(dòng)蛋白(Actb)、白細(xì)胞介素-6(Il-6)、腫瘤壞死因子-ɑ(Tnf)、單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1)和角質(zhì)細(xì)胞趨化因子(KC)的mRNA表達(dá)水平。PCR循環(huán)包括95 ℃變性5 s,60 ℃ 1 min,共40個(gè)循環(huán)。采用2-ΔΔCt方法計(jì)算各組mRNA相對(duì)表達(dá)量。用于PCR分析的引物序列如表1。
表1 小鼠RT-qPCR引物序列表
1.5 ELISA分析 收集結(jié)腸樣本,按照Mouse IL-6(Interleukin 6)ELISA Kit和Mouse TNF-α(Tumor Necrosis Factor alpha) ELISA Kit(武漢伊萊瑞特生物科技股份有限公司,武漢)要求處理樣本,測(cè)定IL-6和TNF-α蛋白表達(dá)水平。
1.6 Western-blot分析 結(jié)腸組織在含有蛋白酶和磷酸化酶抑制劑的蛋白裂解液中勻漿,12 000 rpm離心30 min收集上清。用BCA法測(cè)蛋白上清濃度。20 ng蛋白樣品于10%聚丙烯酰胺凝膠電泳分離,25 V轉(zhuǎn)膜25 min。之后放入5%的脫脂奶粉中37 ℃封閉1 h,加入IκB、p-IκB、p38、p-p38、Erk、p-Erk、Jnk和p-Jnk一抗(1∶1 000,CST,UK)和內(nèi)參抗體β-actin(1∶8 000,Sigma),4 ℃孵育過夜,漂洗,加二抗室溫孵育1 h,滴加ECL發(fā)光液(Thermo Fisher,USA)曝光顯示條帶。
1.7 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析 使用Graphpad Prism 8.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差表示。組內(nèi)比較采用單因素方差分析(One-way ANOVA),Post-hoc測(cè)試使用Dunnett's test檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 CFFE的成分分析 首先,對(duì)提取得到的CFFE進(jìn)行LC-MS分析,然后將得到的數(shù)據(jù)在mzVault、chemspider及mzCloud數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行比對(duì)檢索,確定CFFE的主要成分。其中包括已知的多種抗炎化合物,如茶多酚(圖1A和1B),山柰酚(圖1C和1D)和槲皮素(圖1E和1F)等。
圖1 LC-MS鑒定CFFE的成分
2.2 CFFE灌胃預(yù)防小鼠結(jié)腸炎作用 與Control組相比,PBS+DSS組在DSS處理后第5天體重開始出現(xiàn)顯著性下降,并在第8天體重下降14.8%,與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組體重下降程度明顯減輕,而CFFE-L+DSS組體重下降程度差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖2A)。在結(jié)腸長(zhǎng)度方面,與Control組相比,PBS+DSS組結(jié)腸縮短程度顯著下調(diào),與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組和CFFE-L+DSS組結(jié)腸長(zhǎng)度顯著性增加(圖2B)。通過對(duì)結(jié)腸外觀的觀察發(fā)現(xiàn)Control組結(jié)腸呈正常淺紅色,糞便呈顆粒狀,PBS+DSS組結(jié)腸呈暗紅色,腸壁腫脹、出血,糞便稀薄,而與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組和CFFE-L+DSS組的結(jié)腸外觀有所改善(圖2C)。為了觀察各組小鼠結(jié)腸組織損傷,我們進(jìn)行了病理分析。結(jié)腸組織HE染色結(jié)果顯示,Control組結(jié)腸無炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),隱窩解構(gòu)清晰,PBS+DSS組結(jié)腸有大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),隱窩結(jié)構(gòu)被破壞,出現(xiàn)小面積潰瘍?yōu)樘卣鞯慕M織病理學(xué)變化,與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組結(jié)腸炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)程度和隱窩結(jié)構(gòu)破壞程度有所減輕,CFFE-L+DSS組結(jié)腸仍有大量炎癥細(xì)胞浸潤(rùn),有潰瘍?yōu)樘卣鞯慕M織病理學(xué)變化(圖2D)。
圖2 CFFE處理對(duì)結(jié)腸炎小鼠的影響
2.3 CFFE處理對(duì)結(jié)腸炎小鼠的促炎細(xì)胞因子基因表達(dá)的影響 與Control組相比,PBS+DSS組結(jié)腸Il-6和Tnf基因表達(dá)水平顯著升高,與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組結(jié)腸組織Il-6和Tnf基因表達(dá)水平降低,CFFE-L+DSS組結(jié)腸組織Il-6的基因表達(dá)無顯著性差異,但Tnf的基因表達(dá)水平降低(圖3A和3B)。同時(shí),與Control組相比,PBS+DSS組結(jié)腸MCP-1的基因表達(dá)水平顯著升高,而KC的基因表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但有增加的趨勢(shì),與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組和CFFE-L+DSS組的MCP-1和KC表達(dá)差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,但CFFE-H+DSS組結(jié)腸的MCP-1呈一定的下降趨勢(shì)(圖3C和3D)。此外,與PBS+DSS組相比,CFFE-H+DSS組和CFFE-L+DSS組結(jié)腸組織IL-6和TNF-α蛋白分泌水平顯著降低(圖3E和3F)。
圖3 CFFE處理對(duì)結(jié)腸促炎癥細(xì)胞因子表達(dá)的影響
2.4 CFFE處理對(duì)炎癥信號(hào)通路激活的影響 4組小鼠結(jié)腸組織中IκB、磷酸化(p-IκB)、p38絲裂原活化蛋白激酶(p38)、磷酸化p38(p-p38)、細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白激酶(Erk)、磷酸化Erk(p-Erk)7蛋白表達(dá)水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而PBS+DSS組磷酸化Jnk(p-Jnk)蛋白表達(dá)水平同Control組相比明顯升高,CFFE-H+DSS組結(jié)腸組織p-Jnk蛋白表達(dá)水平明顯弱于PBS+DSS組,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(圖4)。
圖4 CFFE處理可抑制小鼠結(jié)腸Jnk的活化
腸道是機(jī)體病原微生物聚集的主要部位,異常的免疫反應(yīng)是IBD反復(fù)發(fā)作的主要原因。維持腸道穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要,增強(qiáng)腸道的抗炎能力將有助于IBD易感個(gè)體維持和改善腸道健康狀態(tài)。油茶肉質(zhì)果是一種可食用的優(yōu)質(zhì)水果,且具有抗炎抗氧化作用,但目前關(guān)于油茶肉質(zhì)果對(duì)結(jié)腸炎的影響尚無實(shí)驗(yàn)研究報(bào)道。
本研究中,我們探討CFFE是否能有效預(yù)防實(shí)驗(yàn)性結(jié)腸炎的發(fā)展,其中體重減輕和結(jié)腸縮短是DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎的主要特征;促炎癥細(xì)胞因子IL-6是由T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞產(chǎn)生的刺激免疫反應(yīng)中主要的促炎癥細(xì)胞因子之一[20];TNF-α是來源于活化的巨噬細(xì)胞的經(jīng)典細(xì)胞因子之一;MCP-1和KC是誘導(dǎo)中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞遷移的趨化因子[21]。我們觀察到,高濃度的CFFP能顯著改善結(jié)腸炎的一些主要特征,包括體重變化、結(jié)腸長(zhǎng)度、促炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)。
MAPK超家族由三條主要信號(hào)通路組成:Erk、Jnk和p38[22]。參與調(diào)控多種細(xì)胞過程,能將胞外刺激信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)成胞內(nèi)的轉(zhuǎn)錄和翻譯后效應(yīng),參與調(diào)節(jié)炎癥、疼痛等多種病理生理過程[22-23]。在MAPK通路的級(jí)聯(lián)反應(yīng)中,根據(jù)細(xì)胞和刺激不同來激活相應(yīng)的MAPK激酶及下游分子[24],其中Erk主要由MKK1激活[24],P38主要由MKK3/6和MKK4激活[25],Jnk由MKK4和MKK7激活[26],使這些蛋白分子在不同疾病中發(fā)揮獨(dú)特作用。有文獻(xiàn)報(bào)道,Jnk抑制劑阻斷Jnk通路后可以緩解DSS誘導(dǎo)的結(jié)腸炎模型的腸道炎癥[27]。本研究發(fā)現(xiàn)CFFP能顯著抑制Jnk的活化。提示CFFP可能對(duì)結(jié)腸炎的發(fā)生有一定的抑制作用。
本研究也存在一定的局限性:首先,CFFE是一種復(fù)雜的化合物,雖然我們鑒定了CFFP的一些抗炎生物活性成分,但對(duì)于其他成分可能的作用還不清楚。第二,由于CFFE來源有限,我們只選擇了兩種濃度,對(duì)最佳的濃度還有待進(jìn)一步研究。第三,除了對(duì)體內(nèi)研究外,尚未進(jìn)行體外研究,保護(hù)腸道機(jī)制還不夠深入。
綜上所述,我們目前的研究表明,CFFE可能通過抑制Jnk通路激活和炎癥因子表達(dá)預(yù)防結(jié)腸炎。