姜黄素对小鼠慢性酒精性肝损伤的保护作用及机制研究

来源 :武汉大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:garry0809
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目的:研究姜黄素对小鼠慢性酒精性肝损伤的保护效应及潜在的作用机制。方法:(1)将Balb/C小鼠随机分为正常对照组、慢性酒精暴露组(模型组)、慢性酒精暴露+姜黄素低剂量组(75 mg/kg)、慢性酒精暴露+姜黄素高剂量组(150mg/kg)、姜黄素150mg/kg对照组,每组15只。除正常对照组和姜黄素150mg/kg对照组外,其余各组小鼠灌胃给予56%白酒10 ml/(kg·bw·d)灌胃2周,2周之后将酒精剂量提高至12 ml/(kg·bw·d)持续灌胃2周,4周之后再将酒精剂量提高至15ml/(kg·bw·d)持续灌胃4周,共8周。姜黄素不同剂量给药组分别按相应的剂量灌胃给予姜黄素,每日1次,连续给药8周,正常对照组和慢性酒精暴露组给予等体积的蒸馏水。每周记录小鼠体重变化,末次给药后,小鼠禁食不禁水12h后眼球取血,颈椎脱臼处死小鼠。迅速取出肝脏并称重,计算肝脏指数(肝重/体重×100%);同时取部分肝脏组织,10%甲醛固定制备石蜡切片,H-E染色观察肝脏组织病理学变化,生化试剂盒检测血清谷丙转氨酶(Alanine aminotransferase, ALT)、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase, AST)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase, ALP)、甘油三酯(triglyceride, TG)、总胆固醇(total cholesterol, TC H)和低密度脂蛋白-胆固醇(low-density lipoprotein-cholesterol, LDL-C)和高密度脂蛋白-胆固醇(high-density lipoprotein-cholesterol, HDL-C)的水平。评价姜黄素改善慢性酒精性肝损伤的防治效果。(2)取一定的肝组织,制备10%肝脏组织匀浆,采用生化试剂盒测定肝脏匀浆中抗氧化酶超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase, SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(glutathione peroxidase, GSH-Px)的活性,及脂质过氧化产物丙二醛(malondialdehyde, MDA)的含量。(3)采用差速离心法制备肝脏线粒体,生化试剂盒测定肝脏线粒体中SOD和谷GSH-Px的活性,及脂质过氧化产物MDA的含量。采用Rh123测定肝脏线粒体膜电位(mitochondrial membrane potential, MMP),测定线粒体肿胀度来反映线粒体通透性转换孑L(mitochondrial permeability transition pore, MPTP)的开放程度,生化检测试剂盒测定肝脏线粒体Na+/k+-ATPase、Ca2+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase的活力。(4) Western blot法检测肝脏组织与线粒体发生和功能密切相关的过氧化物酶体增殖物激活受体-γ辅助激活因子la (peroxisome proliferator activated receptory coactivator-1α, PGC-1α)、核呼吸因子1 (nuclear respiratory factor 1,NRF1))和Mn-SOD蛋白表达水平,检测与抗氧化应激密切相关的核因子NF-E2相关因子2(nuclear erythroid 2-related factor 2, Nrf2)蛋白表达水平及其上游的调节信号丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)的磷酸化水平,检测内质网应激的标志伴侣分子葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78 kD, GRP78)的蛋白表达水平及其下游的应激信号激酶如蛋白激酶R样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase, PERK)和肌醇酶la (inositol requiring la,IRE1α)的磷酸化水平,检测抗炎信号核转录因子-κB (nuclear transcription factor-κB,NF-κB)的蛋白表达水平及NF-κB抑制蛋白IκBα的磷酸化水平。(5)实时定量PCR(Real-time PCR)法检测肝脏组织中Nrf2下游的抗氧化基因CuZn-SOD、GSH-Px、血红素加氧酶-1(heme oxygenase, HO-1)和醌氧化还原酶-1(NAD(P)H quinone oxidoreductase 1, NQO-1)的mRNA表达水平。(6)酶联免疫吸附测定(ELISA)法检测肝脏组织中肿瘤坏死因子-α (tumor necrosis factor-α, TNF-α),白细胞介素-1β (Interleukin-1β,IL-1β)和白细胞介素-6 (Interleukin-6, IL-6)的水平。结果:(1)姜黄素改善小鼠慢性酒精性肝损伤的效果评价与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠体重明显减轻(P<0.01),但肝脏重量和肝脏指数明显增加(P<0.05或P<0.01)。姜黄素干预可明显降低小鼠的肝脏指数,与酒精暴露的模型组相比,姜黄素75mg/kg和150mg/kg组小鼠的肝脏指数分别降低了7.1%(P<0.05)和12.5%(P<0.01)。HE染色病理结果表明,正常对照组小鼠肝细胞完整,胞核清晰,肝索排列整齐;而酒精暴露的模型组小鼠肝索排列紊乱,肝细胞轮廓模糊,并出现明显的肝细胞水肿和脂肪变性,且伴有炎性细胞浸润:姜黄素干预可明显改善酒精暴露小鼠的肝脏组织病理变化,表现为小鼠肝细胞水肿和脂肪变性均有所减轻,肝索排列较整齐,炎性细胞浸润减少。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠血清ALT、AST、ALP、 TG、TCH和LDL-C的水平明显升高(P<0.01),但血清HDL-C的水平明显降低(P<0.01),而姜黄素干预可明显降低慢性酒精暴露所致的小鼠血清ALT、AST、ALP、TG、TCH和LDL-C的水平升高(P<0.05或P<0.01),可明显升高慢性酒精暴露所致的小鼠血清HDL-C的水平降低(P<0.05或P<0.01)。(2)姜黄素对慢性酒精性肝损伤小鼠肝脏氧化应激和线粒体功能的影响与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝匀浆SOD和GSH-Px的活性分别降低了43%和39%(P<0.01),而脂质过氧化产物MDA的含量增加了253%(P<0.01);姜黄素干预可明显提高SOD和GSH-Px的活力而降低MDA的含量(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏线粒体膜电位(MMP)显著降低(P<0.01),线粒体通透性转换孔(MPTP)开放增加(P<0.01);姜黄素干预可减轻慢性酒精暴露所致的MMP下降和MPTP开放的增加(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏线粒体中Na+/k+-ATPase、Ca2+-ATPase和Ca2+Mg2+-ATPase的活力均明显降低(P<0.01);姜黄素干预可明显升高酒精暴露所致的Na+/k+-ATPase、Ca2+-ATPase和C a2+Mg+-ATPase的活力降低(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏线粒体SOD和GSH-Px的活性均降低(P<0.01),而脂质过氧化产物MDA的含量增加(P<0.01);姜黄素干预可明显提高肝脏线粒体SOD和GSH-Px的活性(P<0.05或P<0.01),降低MDA的含量(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏组织PGC-1α、NRF1和Mn-SOD蛋白表达水平均明显降低(P<0.01);给予姜黄素干预后可不同程度的增加酒精暴露所致的肝脏组织PGC-1α、NRF1和Mn-SOD蛋白表达水平的降低(P<0.05或P<0.01)。(3)姜黄素对慢性酒精性肝损伤小鼠肝脏Nrf2-ARE抗氧化通路的影响与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏胞核中Nrf2蛋白表达水平及其下游的抗氧化基因CuZn-SOD、GSH-Px、HO-1和NQO-1的mRNA表达水平均显著降低(P<0.01),但姜黄素干预可明显增加胞核中Nrf2蛋白及其下游基因CuZn-SOD、GSH-Px、HO-1和NQO-1的RNA表达水平(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏组织Nrf2上游的调节信号ERK和p38 MAPK的磷酸化水平显著降低(P<0.05或P<0.01),而姜黄素干预可明显增加肝脏组织ERK和p38的磷酸化水平(P<0.05或P<0.01)。(4)姜黄素对慢性酒精性肝损伤小鼠肝脏内质网应激及炎症反应的影响与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏GRP78蛋白表达水平及内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)感受蛋白PERK和IRE1α的磷酸化水平均明显增加(P<0.01),姜黄素干预可明显降低酒精暴露所致的肝脏组织GRP78蛋白表达水平增加,降低酒精暴露所致的PERK和IREla的磷酸化水平增加(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏胞核中NF-κB的蛋白表达及Ir,Ba的磷酸化水平均显著增加(P<0.01),姜黄素干预可明显降低小鼠肝脏胞核中NF-κB蛋白水平和Iκ,Bα的磷酸化水平(P<0.05或P<0.01)。与正常对照组相比,酒精暴露的模型组小鼠肝脏匀浆中TNF-α、IL-1p和1I-6的水平均明显升高(P<0.01),而姜黄素干预可明显减轻酒精暴露所致肝脏组织中TNF-α、IL-1β和IL-6水平的增加(P<0.05或P<0.01)。结论:姜黄素对慢性酒精性肝损伤小鼠有保护作用,其机制可能与其调控MAPK-Nrf2-ARE抗氧化通路,上调PGC-1α、NRF-1和Mn-SOD蛋白表达从而改善线粒体功能,调节GRP78蛋白表达和PERK和IRE1α的磷酸化水平从而减轻内质网应激有关。
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