脾不统血证大鼠模型的建立及肝脏线粒体功能与蛋白质组学研究

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背景:  中医理论中,认为脾为仓廪之官,后天之本,气血生化之源,其主要功能为运化水谷精微和水湿,统摄血液。长期处于饮食失节、过度劳累的状态下会导致脾运化功能失调,脾气虚。在此基础上,外来因素的诱发导致脾气统摄血液功能失常,机体能量代谢异常,以及出现各种出血症状,引起中医脾不统血证候。线粒体是细胞内氧化呼吸和能量产生的重要产所,通过氧化磷酸化过程产生为细胞代谢活动提供的能量,来维持生命活动的正常进行。1991年刘友章教授首次通过中医脾与西医线粒体密切相关性而提出“中医脾——线粒体”假说。在该假说中,认为脾主运化,不仅仅指的是水谷精微在胃肠的消化吸收而产生的“外运化”过程;更重要的是营养物质在线粒体体进行生物氧化产能所代表的“内运化”过程。研究发现脾虚证患者线粒体结构和功能均存在异常,证实中医脾和线粒体之间存在联系。  目的:  1.根据脾不统血证临床病症制定的脾不统血证大鼠模型评价标准,确定脾不统血证模型复制的方法;  2.分析脾不统血证大鼠肝脏病理变化,为脾不统血证提供临床诊断依据;  3.揭示脾不统血证疾病状态下线粒体功能变化,从现代分子生物学角度探讨脾主运化、统血与线粒体的关系;  4.筛查线粒体蛋白质组,初步了解脾不统血证大鼠肝脏线粒体蛋白质变化,从整体角度阐述线粒体蛋白质异常与线粒体功能变化的关系,从而揭示脾不统血证发生的分子生物学机理。  方法:  1.SPF级条件下SD大鼠分四组在劳倦过度与饮食不节共同作用下,皮下注射低分子肝素钠,检测脾不统血证大鼠的相关症状表现。运用代谢笼检测24 h饮食量、饮水量,抓力计检测肌张力,同时观察大鼠皮毛、体重和体温,根据与人症状类似的动物表现标准确定大鼠是否出现脾不统血证;  2.记录各组大鼠的血常规、凝血功能APTT与PT、血液流变学,结合各项血液数据与与人症状类似的动物表现确定大鼠是否出现脾不统血证;  3.组织病理切片HE染色,观察肝细胞形态变化,电镜切片观察肝细胞内线粒体形态与数量的变化,结合生化指标分析脾不统血证与肝脏的关系;  4.差速离心法粗提肝脏组织线粒体,用于线粒体功能检测;Percoll分离液纯化线粒体,Western blotting检测线粒体提取效果,用于线粒体蛋白质组学研究。  5.Real-Time PCR测定线粒体DNA(mtDNA)拷贝数;  6.运用试剂盒检测脾不统血证大鼠肝脏线粒体膜电位和ATP含量变化;  7.分光光度法检测线粒体呼吸链复合物Ⅰ-Ⅳ活性,ATP合酶试剂盒检测线粒体ATP合酶活性,评价脾不统血证大鼠肝脏线粒体氧化磷酸化功能变化;  8.同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术、Mascot软件和UniprotRat数据库对线粒体蛋白质进行鉴别定量对比分析,查找脾不统血证脾运化水谷精微与统摄血液功能失常与线粒体异常的相关性蛋白质,运用GO数据库进行功能分析;  9.Western blotting检测线粒体蛋白质Lon、COXⅠ、COXⅡ、ClpP、TFAM表达量,验证iTRAQ鉴定蛋白质组的结果。  结果:  1.饲养SPF级SD雄性大鼠42天后,脾气虚阳性对照组、脾不统血模型组较正常对照组与低分子肝素钠阳性对照组大鼠出现精神萎靡、毛色枯槁、发黄,舌淡,体型明显消瘦,饮水、进食量减少,尿量减少,提示脾气虚模型造模成功。第64天观察到脾不统血模型组大鼠鼻、眼周围部及眼内、腹部皮下、睾丸等处皆出现较严重不可逆的充血或出血症状,而低分子肝素钠对照组仅在初始注射LMWH时出现多一段时间的腹部皮下与睾丸部分出血症状,在持续注射LMWH时发现其出血症状逐渐减轻;  2.脾不统血模型组血常规数值中,RBC、HGB、PLT值均出现异常降低;血流变数值中全血高切粘度、低切粘度、血浆黏度等均比三组对照组明显降低;凝血功能中PT、APTT较三组对照组明显升高;  3.病理显示模型组肝组织内细胞数量明显减少,细胞结构改变,间隙变大,血细胞从血管内扩散到组织间隙。电镜切片显示模型组线粒体高度肿胀,嵴突破坏及消失,线粒体膜结构受损;  4.运用差速离心法加Percoll分离液纯化得到的线粒体不含胞浆蛋白,可使用于线粒体蛋白质组研究;  5.与对照组相比,脾不统血模型组肝脏mtDNA拷贝数减少;  6.与对照组相比,线粒体膜电位降低,ATP含量减少;  7.呼吸链复合物Ⅰ、Ⅲ和Ⅳ显著性降低,复合物Ⅱ显著性升高。线粒体数量显著性减少;  8.对纯化的线粒体蛋白质组鉴定对比分析得到344个脾不统血证大鼠差异表达蛋白质,显著上调22个,显著下调322个,主要涉及线粒体氧化磷酸化过程与线粒体质量控制调控过程。  结论:  1.长期饮食失节与劳倦过度再加外界出血因素导致大鼠统血失常出现脾不统血证;  2.脾不统血证大鼠线粒体结构与功能均受到损伤,表明脾统血失常与线粒体结构功能的异常密切相关;  3.线粒体氧化磷酸化过程中相关蛋白表达量的改变与线粒体功能损伤导致脾不统血证的发生发展相关,并为中医脾与线粒体的相关性提供了较有力的生物学依据。
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