隔藥灸對克羅恩病大鼠結腸p38MAPK、ERK1/2及c-fos調節作用的研究＊

吳麗潔，李茜瑩，楊延婷，楊 玲，施 征，趙粹英，吳煥淦，李志元，張 丹＊＊，馬曉芃，＊＊

（1. 上海中醫藥大學岳陽臨床醫學院 上海 201203；2. 上海市針灸經絡研究所 上海 200030；3. 浙江省中醫院 杭州 310060）

克羅恩病（Crohn's Disease，CD）是一種原因不明的腸道炎癥性疾病[1]，慢性起病，其主要臨床表現為反復發作的腹瀉、腹痛，可有血便、腹部包塊、瘺管形成或腸梗阻，并伴有不同程度的體重減輕、發熱、食欲不振、乏力、貧血等全身癥狀。嚴重者病程遷延難愈，預后不良，并可發生癌變[2]，嚴重影響患者的生活質量[3]。目前治療CD 的原則是實現臨床和內鏡緩解，以避免疾病進展并最小化手術切除，達到維持緩解，黏膜治愈，提高患者生活質量的目的[3]。CD 的發病機制尚不十分明確，研究發現，CD 患者結腸中的磷酸化p38α、ERK1/2 水平明顯增高，p38α選擇性抑制藥物可顯著下調MAPK通路的激活和促炎細胞因子TNF-α、IL-1β和IL-6 的分泌，提示p38MAPK、ERK1/2 與CD 發病關系密切[4,5]。本課題組前期研究發現艾灸可下調CD 結腸TNF-α、IL-1β等促炎細胞因子的表達，改善腸道炎癥、促進黏膜損傷的修復[6-10]。在此基礎上，本課題擬觀察隔藥灸對克羅恩大鼠結腸p38MAPK、ERK1/2 及cfos的影響，探討隔藥灸治療克羅恩病的抗炎機制。

1 材料與方法

1.1 實驗動物

清潔級健康雄性Sprague Dawley（SD）大鼠36 只，體重（150 ± 20）g，購于上海斯萊克實驗動物有限公司，合格證號：SCXK（滬）2013-0016，飼養于上海中醫藥大學實驗動物中心。飼養條件：溫度（20±1）°C，濕度50%左右，自由飲水、攝食。適應性飼養1 周，大鼠飲食、活動均正常后開始實驗。本實驗經上海中醫藥大學實驗動物倫理委員會批準。

1.2 主要儀器與試劑

組織脫水機、包埋機、切片機、烤片機（萊卡公司，德國）；光學顯微鏡及senscell 分析軟件（Olympus，日本）；轉膜電泳儀、垂直電泳槽、凝膠成像系統（Bio-Rad,美國）；5%（w/v）2，4，6-三硝基苯磺酸（TNBS）（Sigma，美國）；p38MAPK、c-fosELISA 試劑盒（源葉，中國）；BCA 蛋白濃度試劑盒、SYBR Green PCR 試劑盒（Thermo，美國）；逆轉錄試劑盒（Fermentas，加拿大）；Trizol（Invitrogen，美國）；Tris、TEMED（碧云天，中國）、SDSrunningbuffer（Bio-Rad,美 國）、ERK1/2（CST,美國）、GAPDH、二抗（博士德，中國）；蘇木素染色液、伊紅-染色液（南京建成，中國）；戊巴比妥鈉、甲醇、異丙醇、無水乙醇、氯仿、二甲苯、中性樹膠、甘氨酸（國藥集團，中國）。

1.3 模型制備方法

參照國際公認的Morris 法[11]，應用TNBS 合50%乙醇溶液造模。造模開始前大鼠禁食、不禁水24 h，采用2%戊巴比妥鈉（30 mg·kg-1）行腹腔注射麻醉。將無水乙醇加雙蒸水配成50%乙醇，然后將5%（W/V）的TNBS 與50%乙醇按照體積比2∶1 混合制備TNBS 灌腸液。以TNBS 灌腸液3mL·kg-1（TNBS 用量為100 mg·kg-1）灌腸造模。灌腸針連接注射器，并抽取適當灌腸液，大鼠體位為頭下尾上，灌腸時將灌腸針緩緩插入大鼠肛門6-8 cm，注入灌腸液，拔出灌腸針后再將大鼠倒立1 min，以防藥液溢出。每7 d 大鼠重復灌腸1次，共灌腸4 次。造模結束后，每組隨機抽取1 只大鼠，取結腸組織進行蘇木素-伊紅（Hematoxylin-eosin staining，HE）染色光鏡下觀察，以鑒定模型制備是否成功。在確定模型制備成功的基礎上開始干預治療。

1.4 分組與治療

SD 大鼠隨機分為正常組、模型組、隔藥灸組和假灸組，每組9 只。隔藥灸組，選取天樞穴（雙側）、氣海穴進行隔藥灸，每次每穴各灸2 壯（約10 min），每日灸治1 次，共治療7 次。藥餅的主藥為附子粉，隔藥灸前用黃酒調和，并用動物藥餅專用模具壓制成藥餅備用；同時用模具將艾絨壓實制成錐形艾炷備用，艾炷的重量為90 mg。隔藥灸操作時，將艾炷置于藥餅上，放置在穴位上點燃艾炷后施灸。假灸組除不點燃艾炷外，余操作均同隔藥灸組。模型組與正常組不進行任何治療，只作與隔藥灸組相同的抓取與固定。

1.5 樣本處理與制備

各組大鼠干預結束后，禁食、不禁水24 h，腹腔注射戊巴比妥鈉進行麻醉后，沿大鼠的腹正中線剪開腹部皮膚，充分暴露大鼠的直腸、結腸部分，自恥骨聯合處—盲腸取下結腸，沿腸系膜縱軸剖開，取自上而下的3 cm 結腸組織，用4°C 冷生理鹽水沖洗，分成3段，1段放入4%多聚甲醛溶液內固定；2段放入凍存管置于液氮內，后移入-80°C冰箱內保存備用。

1.6 指標檢測方法

1.6.1 結腸組織形態學觀察

HE 染色后，在光學顯微鏡下觀察各組大鼠結腸組織形態學變化。操作步驟主要包括：結腸組織脫水、包埋、切片、烤片處理后，置于二甲苯、梯度酒精中脫蠟脫水，蘇木素染色，1%鹽酸酒精分化，自來水返藍，0.5%伊紅染色，再依次經梯度酒精浸泡，二甲苯透明后，中性樹膠封片。

1.6.2 結腸p38MAPK、ERK1/2、c-fos蛋白檢測

取出-80°C 保存的結腸組織，裂解后勻漿，離心后取上清。采用BCA 蛋白定量法測定樣本蛋白濃度。ERK1/2 采用Western blot 方法檢測，蛋白變性后，經電泳-轉膜-封閉后，加入一抗ERK1/2（1：1000），4°C 孵育過夜，PBST 緩沖液洗膜，加入二抗（兔抗）（1：1000）室溫孵育1 h，PBST 緩沖液洗膜，加入一抗GAPDH（1：1000），室溫孵育3 h，PBST 緩沖液洗膜，加入二抗（兔抗）室溫孵育1 h，PBST 緩沖液洗膜后，凝膠成像系統拍攝條帶圖，使用Image J軟件分析灰度值。p38MAPK、c-fos 采用酶聯免疫吸附測定法（Enzyme Linked Immunoserbent Assay，ELISA）測定，具體操作按試劑盒說明書進行，適當比例稀釋待測樣本后，在96 孔板中依次加入待測樣本、親和素、酶標試劑，充分混勻后，37°C 孵育。去除以上液體，再依次加入顯色劑A、顯色劑B，充分混合后，37°C 避光顯色。最后，加入終止液終止顯色反應。酶標儀450 nm 波長下測定OD 值，蛋白濃度與OD 值之間呈正線性關系，通過繪制標準曲線計算出標本中目的蛋白的濃度。

1.6.3 結腸p38MAPK的mRNA表達檢測

采用實時熒光定量聚合酶鏈式反應（Real-time fluorescence quantitative polymerase chain reaction，RTqPCR）檢測，主要步驟包括：①組織總RNA 的抽提；②總RNA 中DNA 的消 除：DNase I 1 μL;10 × DNase I Buffer 1 μL;總RNA≦1 ng;DEPC-H2O nμL。③逆轉錄cDNA: RNA-Primer Mix 12 μL；5 × RT Reaction Buffer 5 μL；25 mMdNTPs 1 μL；25 U·μL-1RNase Inhibitor 1 μL;200 U·μL-1M-MLV Rtase 1 μL；Oligo (dt)18 1 μL；ddH2O（DNase-free）4 μL。PCR 擴增：SYBR Green Mix 12.5 μL；Primer F 0.5 μL；Primer R 0.5 μL；ddH2O 9.5 μL；cDNA 模板2 μL。4Real-time PCR 擴增。擴增條件：95°C，10 min（95°C，15 Sec；60°C，45 Sec）× 40；

95°C，15 Sec；60°C，1 min；95°C，15 Sec；60°C，15 Sec。記錄Ct值，以GAPDH 作為內參，蛋白引物設計見表1。通過2-△Ct法計算目的蛋白mRNA 的相對表達水平。

1.7 統計分析方法

實驗數據采用SPSS21.0 進行統計分析，對各組數據進行正態分布和方差齊性檢驗，符合正態分布資料采用X—± s 的形式表示；不符合正態分布的資料采用Median（min-max）的形式表示。若各組方差齊等，則采用單因素方差分析（One-Way ANOVA）進行檢驗，有統計學意義則進一步采用LSD 檢驗做兩兩比較；若各組方差不齊，采用Game-Howell 分析。統計檢驗水準均為α=0.05，P＜0.05表示差異有統計學意義。

表1 p38MAPK mRNA實時熒光定量PCR檢測引物設計

2 結果

2.1 各組大鼠結腸組織形態學變化

光鏡下觀察，正常組大鼠結腸黏膜、腺體形態正常，結構規則，未見炎性細胞浸潤，未見潰瘍。模型組結腸組織黏膜上皮缺失，腺體排列不規則，黏膜下層明顯增厚，血管增生，黏膜層及黏膜下層可見較多的單核細胞和淋巴細胞浸潤，淋巴組織增生，黏膜有裂隙狀潰瘍形成，部分潰瘍可深達腸壁肌層，偶見肉芽腫形成以及纖維化瘢痕。隔藥灸組可見愈合性潰瘍形成，黏膜上皮較為完整，可見炎性細胞浸潤，杯狀細胞增生，腺體排列較為規則，黏膜下層增厚減輕，可見少量成纖維細胞及淋巴細胞浸潤。假灸組大鼠結腸損傷程度、炎癥反應與模型組類似（圖1）。

2.2 結腸p38MAPK蛋白和mRNA的檢測結果

與正常組比較，模型組大鼠結腸p38MAPK 蛋白及mRNA 表達明顯增高，差異均有統計學意義（均P＜0.01）。與模型組比較，隔藥灸組大鼠p38MAPK 蛋白及mRNA 表達明顯降低，差異均有統計學意義（P＜0.01、P＜0.05）；假灸組大鼠均無明顯變化，差異無統計學意義（P＞0.05）。與假灸組比較，隔藥灸組大鼠p38MAPK 蛋白及mRNA 表達明顯降低，差異均有統計學意義（P＜0.01、P＜0.05）（表2）。

2.3 結腸ERK1/2蛋白表達的檢測結果

與正常組比較，模型組大鼠結腸ERK1/2 蛋白表達明顯增高，差異有統計學意義（P＜0.05）。與模型組比較，隔藥灸組ERK1/2 蛋白表達明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；假灸組大鼠ERK1/2 蛋白表達無明顯變化，差異無統計學意義（P＞0.05）。與假灸組比較，隔藥灸組ERK1/2 蛋白表達明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.05）（表3，圖2）。

2.4 結腸c-fos蛋白檢測結果

與正常組比較，模型組大鼠結腸c-fos蛋白濃度明顯增高，差異有統計學意義（P＜0.01）。與模型組比較，隔藥灸組c-fos 蛋白濃度明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.05）；假灸組大鼠c-fos 蛋白表達無明顯變化，差異無統計學意義（P＞0.05）。與假灸組比較，隔藥灸組大鼠c-fos蛋白濃度明顯降低，差異有統計學意義（P＜0.05）（表4）。

3 討論

克羅恩病是一種慢性炎癥性疾病，反復發病，臨床表現多變，根據不同的臨床癥狀，可歸屬于中醫“腹痛”、“腹瀉”、“痔漏”“積聚”等范疇。其病灶呈節段性分布，以末端回腸和鄰近結腸最為常見；其病理學特點主要為節段性全壁性腸炎、裂隙狀潰瘍、黏膜下層增厚、淋巴細胞聚集、結節病樣肉芽腫以及鵝卵石樣改變等。具體病因及發病機制尚未十分明確，多與遺傳、自身免疫缺陷等因素相關。其發病率呈逐年增高趨勢，且復發率高，預后不佳[12]。近年來，臨床研究發現艾灸能有效緩解輕、中度克羅恩病患者的臨床癥狀及抑郁、焦慮情緒[13-16]，是治療輕、中度克羅恩病的有效方法之一。深入研究艾灸（隔藥灸）治療克羅恩病的作用機制，有助于進一步提高臨床療效、促進臨床應用。

圖1 各組大鼠結腸組織HE染色結果

表2 各組大鼠結腸p38MAPK蛋白及mRNA表達的比較

表3 各組大鼠結腸ERK1/2蛋白表達的比較

表4 各組大鼠結腸c-fos蛋白濃度表達的比較

圖2 各組大鼠結腸ERK1/2蛋白表達條帶圖

目前在炎癥性腸病（Inflammatory bowel disease，IBD）的研究中發現，促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族能夠抑制上皮細胞增殖并促進腸道細胞凋亡[17]，且MAPK 的不同亞型在IBD患者的結腸黏膜中顯著活化[18],在其發病過程中起重要的作用，其主要包括細胞外信號調節激酶（ERK/MAPK）、c-JUN 氨基末端激酶（JNK）、p38 MAPK 和ERK5/BMK1（BMK1）[19]。與其他MAPK 相比，p38 MAPK 在IBD 患者炎癥腸黏膜內的活性較強[20]。Otsuka 等發現，CD 患者的結腸組織的固有肌層中p38MAPK和ERK1/2表達明顯增加；且在TNBS處理的小鼠中，骨髓細胞特異性缺失p38 小小鼠較正常小鼠炎癥表現較輕和疾病狀況得到改善[21]。Mulsow等發現，在復發性CD 狹窄患者中，可以通過抑制ERK 1/2 MAPK 信號傳導降低TGF-導促纖維化作用，有望成為治療CD 的新靶標[22]。Ko 等發現結腸上皮細胞中類桿菌毒素能導致MAPK 信號傳導的快速激活，活化的MAPK 信號通過腸上皮細胞中的IKK-NF-κB 信號傳導途徑誘導HO-1 分子誘導細胞凋亡[23]，而腸上皮細胞的凋亡是其炎癥發生的主要相關因素[24]，Piegholdt等的研究表明生物素A 和prunetin 可通過下調ERK 來改善上皮功能[25,26]。Zhang 等人發現MBF-DE 通過抑制NF-κB/p65 和MAPK/p38/ERK 信號減弱了LPS 誘導的結腸炎癥反應[27]。Ihara 等發現，在結腸炎期間，ERK 和p38MAPK 對卡巴膽堿誘導的腸道收縮的作用顯著，導致結腸平滑肌收縮功能障礙[28]。這些研究均提示了p38MAPK、ERK 信號級聯反應可能是CD 發病的重要途徑之一。本課題組前期研究發現，隔藥灸可以調節CD 大鼠結腸MAPK 家族中JNK 信號通路相關蛋白的表達，起到緩解炎癥、促進結腸損傷愈合的作用[29]。在此基礎上，研究隔藥灸對MAPK 家族中其他蛋白及相關通路的影響，進一步完善隔藥灸對MAPK信號通路的調控機制，有助于全面闡釋隔藥灸治療克羅恩病的作用機制。

在本研究中，模型組結腸組織黏膜上皮缺失，黏膜層及黏膜下層可見較多的單核細胞和淋巴細胞浸潤，有裂隙狀潰瘍形成。與正常組比較，模型組大鼠結腸炎癥表現明顯，且p38MAPK 和ERK1/2 的表達也較正常組明顯升高，提示p38MAPK 和ERK1/2 的過度表達可能與腸道的炎癥性表現密切相關；同時ERK1/2下游c-fos 蛋白水平也明顯升高，與文獻報道一致[30]。c-fos能夠誘導結腸上皮細胞生長、增殖、分化和凋亡，參與了結腸黏膜的損傷過程。與模型組比較，隔藥灸組可見愈合性潰瘍形成，黏膜上皮較為完整，p38MAPK、ERK1/2、c-fos 的表達也明顯降低，提示：隔藥灸能下調克羅恩大鼠結腸p38MAPK、ERK1/2、c-fos的表達，改善腸道炎癥、促進腸道組織修復；下調結腸p38MAPK、ERK1/2、c-fos 表達可能是隔藥灸治療CD 的抗炎機制之一。本研究僅觀察了隔藥灸對MAPK信號通路靶蛋白p38 MAPK、ERK1/2、c-fos的影響，缺少對p38MAPK和ERK 信號通路激活調節途徑的研究，尚需在此基礎上進一步開展研究，有助于較為全面地揭示隔藥灸對克羅恩病結腸MAPK信號通路的調控作用及相關機制。