洛神花多糖對大鼠急性肝損傷干預作用

孫華林,田奎蓉,賀夢凡,方安才,黃小娥,扎西英派,劉俊林

(西北民族大學生命科學與工程學院,甘肅蘭州 730030)

急性肝損傷可由短期大量攝入超出機體代謝能力的酒精而引起,造成肝臟微循環失調、肝細胞壞死、肝組織纖維化、肝硬化等,同時能介導肝癌的形成[1]。除此之外,酒精的大量攝入還能誘導低血糖、高血壓、高血脂等多種急性、慢性疾病的發生[2]。研究表明由于酒精作用下能阻止氧化型輔酶Ⅰ(NAD+)向還原型輔酶Ⅱ(NADPH)的轉化,引起糖異生異常導致機體脂肪代謝受阻,最終引起肝細胞甘油三酯(TG)大量沉積可導致酒精性脂肪肝(AFL)的形成。組織器官進行大量乙醇氧化代謝還會造成細胞內信號傳導通路的紊亂以及對蛋白轉錄異常[3],對機體造成嚴重傷害。據統計,因急性肝損傷介導的酒精性肝病(ALD)在世界范圍內發病率呈逐年上升趨勢,約占全世界疾病導致死亡率的3.8%,發病人群以青年人居多[4]。ALD的發病機制十分復雜,在諸多研究成果中顯示,通過大量、連續的飲酒是導致該病的主要因素[5-6],而一次性或者短期大量飲酒導致的急性肝損傷是其主要的發病原因之一。

洛神花學名玫瑰茄(HibiscussabdariffaLinn.),在我國廣泛地區均有培植。洛神花成品多添加于各類花果茶與保健類食品中,經沖泡過后,其色澤鮮亮,酸甜可口,帶有清新的果香,因而受到廣大消費者歡迎。研究表明洛神花有利尿、清除氧自由基與加快脂肪代謝等作用[7],《傣醫藥》中記載洛神花:“清熱解渴,斂肺止咳”,具有降血壓、解酒的能力[8],此外洛神花對護腎、降血脂以及抗腫瘤[9-10]均有顯著效果。在前期研究中發現洛神花多糖提取物對大鼠急性肝損傷具有良好效果,因此本文選用洛神花多糖提取物對大鼠急性肝損傷模型進行干預,以確定相關劑量效應,分析其作用能力,并對其干預機制進行探討,以期為洛神花多糖提取物作為良好天然解酒保健品提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 材料與儀器

大鼠 200～250 g Wister大鼠120只，雌雄各半,由中國農業科學院蘭州獸醫研究所提供(實驗動物許可證號:SYXK(甘)2015-0001),其飼養、實驗及處死過程遵照實驗動物管理條例和福利倫理指南執行;ELISA試劑盒:谷丙轉氨酶(ALT)試劑盒、谷草轉氨酶(AST)試劑盒、堿性磷酸脂酶(ALP)試劑盒、膽堿酯酶(CHE)試劑盒 上海江萊生物科技有限公司;總蛋白(TP)試劑盒、白蛋白(ALB)試劑盒、球蛋白(GLB)試劑盒與谷胱甘肽(GSH)試劑盒 南京建成生物工程研究所;“紅星二鍋頭(56 °)”(500 mL/瓶) 北京紅星股份有限公司;“海王金樽”片(3 g×12) 杭州海王生物工程有限公司;其余試劑 均為國產分析純。

UV-1800紫外分光光度計 日本島津公司;N-1100D旋轉蒸發器 上海儀電儀器有限公司;Beckman Coulter AU680全自動生化分析儀 美國貝克曼公司;Biotek多功能酶標儀 美國博騰儀器有限公司;FD-1C-50真空冷凍干燥儀 北京博醫康實驗儀器有限公司;3K30超速低溫離心機 Sigma公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 洛神花多糖提取物制備 洛神花烘干粉碎后,按料液比1∶100 g/mL,80 ℃加入熱水浸提4 h后將提取液濃縮至原體積的1/3,按體積比1∶5 (V/V)加入80%乙醇,3000 r/min離心10 min,重復多次收集沉淀[11],得洛神花多糖粗提物,沉淀用蒸餾水溶解,活性炭脫色后,用Sevage試劑(正丁醇∶氯仿=4∶1,V/V)多次脫蛋白,取上清液,得洛神花多糖提取液[12],40～45 ℃旋轉蒸發濃縮,真空冷凍干燥(-60 ℃)至恒重,得到淡紅色粉末,裝瓶密封于-20 ℃冰箱保存。并采用苯酚-硫酸法測定多糖含量[12],在490 nm處測定吸光度,以葡萄糖標準濃度為橫坐標,吸光度為縱坐標,得到標準曲線,Y=0.0007x-0.0043(R=0.9758),測定所得提取物中洛神花多糖含量為67.21 mg/g。

1.2.2 急性肝損傷模型建立與治療過程 將 120 只 Wister 大鼠隨機分為 7 組,實驗組、模型組和陽性對照組大鼠每只灌胃 17.5 mL/kg·d BW 的“紅星二鍋頭(56 °)”[10]持續 7 d,從各組中隨機抽取5只大鼠進行病理檢查,觀察肝臟腫脹情況,即當肝臟細胞邊界模糊,胞漿中充滿大小不等的脂肪空泡,少數細胞核被擠到一邊時,確立模型建立[13]。實驗組按照多糖濃度需求配成 1.0、2.0、4.0、8.0 g/kg BW 劑量(分別標記為:1.0 g/kg洛神花組、2.0 g/kg洛神花組、4.0 g/kg洛神花組與8.0 g/kg洛神花組)的洛神花多糖提取物,對各組給予急性肝損傷大鼠進行灌胃,陽對照組給予“海王金樽”10 mg/kg BW灌胃,模型組與正常組給予等量直飲水,持續治療7 d。

1.2.3 血液學檢測采用ELISA法測定 各組血清中ALT、AST、ALP與CHE的活力測定(均為雙抗夾心法),使用Beckman Coulter AU680全自動生化分析儀測定血清中TP(雙縮脲法)、ALB(溴甲酚綠法)、GLB和GSH(分光光度法)含量,具體操作按照試劑盒測定說明書進行。

1.2.4 大鼠體質量變化 實驗期間每天稱量大鼠體重,觀察大鼠在治療過程中的體重變化。

1.2.5 大鼠肝臟指數[14]解剖分離完整肝臟,稱量大鼠肝臟重量并肝臟指數計算公式:

1.2.6 大鼠肝臟組織切片的觀察 戊巴比妥皮下注射麻醉,頸動脈采血[13]后立即處死,快速分離完整肝臟與胃部,進行形態學觀察;將肝臟置于4%甲醛溶液中浸泡28 d,取浸泡完全的各組大鼠肝臟長、寬各1 cm左右,厚1 cm左右,水洗12 h以上后進行梯度脫水、透明、浸蠟、包埋、切片、烘片及HE染色等操作[15],觀察大鼠肝臟和胃部病變情況。

1.3 數據處理

2 結果與分析

2.1 血清中ALT、AST、ALP活力測定結果

如表1所示,模型組大鼠血清中ALT、AST與ALP活力與正常組相比均極顯著增高(P<0.01),說明造模成功;1.0～8.0 g/kg洛神花組ALT與模型組相比活力極顯著降低(P<0.01),其中2.0～8.0 g/kg洛神花組與正常組相比差異不顯著。2.0～8.0 g/kg洛神花組AST與模型組相比活力極顯著降低(P<0.01),1.0 g/kg洛神花組AST與模型組相比活力顯著降低(P<0.05),1.0～2.0 g/kg洛神花組與正常組相比均有極顯著差異(P<0.01),4.0～8.0 g/kg洛神花組AST與正常組相比活力均有顯著差異(P<0.05)。1.0～8.0 g/kg洛神花組ALP與模型組相比活力極顯著降低(P<0.01),其中1.0～8.0 g/kg洛神花組ALP與正常組相比活力有極顯著差異(P<0.01);陽性對照組ALT、AST、ALP較模型組活力均極顯著降低(P<0.01);洛神花多糖提取物在4.0 g/kg劑量下能極顯著降低急性肝損傷大鼠血清中的ALT、AST和ALP活力,與陽性對照組血清中各項指標均十分接近,但對血清中ALP的調節效果與陽性對照組相比差異仍較大。當肝臟細胞受損時,細胞膜通透性增加,胞漿內的ALT、AST和ALP釋放入血液中,在血清中活力大大升高,觀測其各項指標變化可以綜合判定對肝臟損傷的調節效果[16];經洛神花多糖提取物治療后血清中ALT、AST、ALP指標活力下降,表示肝細胞損傷減少,肝臟實質損害降低。

表1 血清中ALT、AST和ALP活力Table 1 ALT,AST and ALP activity in serum

2.2 血清中TP、ALB、GLB含量測定結果

如圖1所示,1.0～4.0 g/kg洛神花組血清中TP含量與模型組相比均顯著降低(P<0.05),陽性對照組血清中TP含量與正常組相比,顯著升高(P<0.05),1.0、4.0 g/kg洛神花組血清中TP含量與正常組相比具有顯著降低(P<0.05);陽性對照組血清中ALB與正常組相比,顯著升高(P<0.05),1.0、4.0 g/kg洛神花組血清中ALB與正常組相比,顯著降低(P<0.05)。當肝損傷時肝功能會受到影響,血清中TP和GLB會有一定程度升高[17]。而模型組急性的肝損傷時,GLB和ALB并未明顯升高,考慮是腎臟可能出現了部分蛋白質丟失造成,洛神花多糖提取物能在一定程度上改善急性肝損傷大鼠血清中的GLB和ALB升高的情況。

圖1 血清中蛋白含量Fig.1 Serum protein content注:#與正常組相比具有顯著性(P<0.05);##與正常組相比具有極顯著性差異(P<0.01);*與模型組相比具有顯著性差異(P<0.05),**與模型組相比具有極顯著性差異(P<0.01),圖2～圖3、圖5同。

2.3 血清中CHE活力測定結果

如圖2所示,模型組CHE活力與正常組相比極顯著降低(P<0.01);4.0～8.0 g/kg洛神花組CHE活力與模型組相比顯著增高(P<0.05),陽性對照組血清中CHE活力與模型組相比極顯著增高(P<0.01);1.0 g/kg洛神花組CHE活力與正常組相比顯著降低(P<0.05)。肝臟實質性細胞損傷時血清中CHE活力會明顯下降[18],在洛神花4.0和8.0 g/kg作用下血清中CHE活力有所增高,接近于正常組水平,說明在洛神花多糖的作用下肝臟實質細胞損傷有所減少。

圖2 血清中CHE活力變化結果Fig.2 Changes of CHE activity in serum

2.4 血清中GSH含量測定結果

如圖3所示,與正常組相比,模型組GSH含量極顯著降低(P<0.01),1.0 g/kg洛神花組GSH含量顯著降低(P<0.05),其余組均無顯著性差異。陽性對照組、4.0～8.0 g/kg洛神花組GSH含量與模型組相比極顯著增高(P<0.01),1.0與2.0 g/kg洛神花組GSH含量與模型組相比顯著增高(P<0.05);GSH大量存在于肝臟中,具有消除氧自由基對臟器損害的能力[19],當肝細胞抵抗酒精損傷時會大量消耗GSH,導致合成釋放入血的GSH含量降低,因此檢測血清中GSH能反應肝臟GSH消耗情況,血清中GSH消耗減少,表明肝臟細胞損傷有所降低,在洛神花多糖提取物作用下能減輕肝臟GSH的過度耗竭。

圖3 血清中GSH含量Fig.3 GSH content in serum

2.5 大鼠體質量變化情況

如圖4所示,在4.0 g/kg洛神花治療下大鼠體重降低減少情況表現較為明顯。其體重隨治療時間增加,但與陽性對照組體重變化差異不明顯,模型組體重隨治療時間增加而有所降低,且隨時間增加有繼續下降趨勢,4.0 g/kg洛神花組在治療過程中體重降低有所減少。正常組體重不斷增加。

圖4 大鼠體質量改變情況Fig.4 Changes in body weight of rats

2.6 大鼠肝臟指數

如圖5所示,與正常組相比,模型組肝臟指數極顯著增高(P<0.01),表明肝臟受損嚴重,肝體腫脹明顯;且除1.0 g/kg洛神花組肝臟指數顯著增高(P<0.05)外,其余組均無顯著性差異;陽性對照組、1.0～8.0 g/kg洛神花組肝臟指數與模型組相比均有極顯著降低(P<0.01)。并且4.0、8.0 g/kg洛神花組大鼠肝臟指數降低最為明顯。肝臟指數是衡量肝臟腫脹的指標,洛神花治療各組與模型組相比肝臟指數有所下降,洛神花各劑量組肝體增大腫脹情況不明顯,表明肝臟充血水腫有所消退,肝臟局部微循環有所改善。

圖5 大鼠肝臟指數變化Fig.5 Changes of liver index in rat

2.7 大鼠肝臟與胃部病變情況

如圖6所示，A-1、A-2、B-1、B-2、C-1、C-2中所見,急性肝損傷大鼠經洛神花多糖提取物干預后,肝葉邊緣鈍圓情況減輕,肝體充血水腫消退,被膜緊張情況減弱,肝臟體積有所減少。

如圖6中A-3、B-3、C-3所見，急性肝損傷大鼠經洛神花多糖干預后,胃黏膜組織破損情況減輕,有腺區與無腺區分界清晰,胃黏膜潮紅情況有所改善,胃黏膜表面出血情況基本消失。

圖6 大鼠肝臟病變與胃部組織潰瘍情況Fig.6 Rat liver lesions and gastric tissue ulcers注:A-1為模型組肝臟正面圖;A-2為模型組肝臟背面圖;A-3為模型組胃內表面圖;B-1為4.0 g/kg洛神花多糖提取物治療組肝臟正面圖;B-2為4.0 g/kg洛神花多糖提取物治療組肝臟背面圖;B-3為4.0 g/kg洛神花多糖提取物治療組胃內表面圖;C-1正常組肝臟正面圖;C-2為正常組肝臟背面圖;C-3為正常組胃內表面圖。

在洛神花多糖提取物治療下肝體腫脹消退,充血情況減輕,說明洛神花多糖提取物能有效降低肝臟充血水腫的情況;同時,胃黏膜潮紅消退,黏膜出血情況消失,說明局部潰瘍癥狀有所減輕;可見在洛神花多糖提取物治療下,能有效緩解肝臟充血水腫和降低胃黏膜充血、潮紅、潰瘍的情況。

2.8 大鼠肝臟組織切片觀察結果

如圖7所示,經洛神花多糖提取物干預后,肝細胞腫脹減退,肝竇中無紅細胞存在,門管區周圍僅有輕微炎性細胞浸潤,肝細胞索排列較為清晰。可見在洛神花多糖提取物作用下,肝臟出血、水腫以及肝細胞變性壞死和炎性細胞浸潤情況有所改善,肝臟形態結構趨于正常,洛神花多糖提取物對急性肝損傷引起的肝臟組織學病變有良好的干預作用,能夠改善局部微環境、增加局部吸收和減少炎性浸潤,以保護肝臟免受損傷。

圖7 大鼠肝臟組織切片Fig.7 Tissue section of rat liver注:A、a為正常組大鼠肝臟切片(HE,100×;200×);B、b為模型組大鼠肝臟切片(HE,100×;200×);C、c為洛神花多糖提取物4.0 g/kg治療組大鼠肝臟切片(HE,100×;200×);D、d為陽性對照組大鼠肝臟切片(HE,100×;200×)。

3 結論

本實驗以洛神花多糖提取物作為研究對象,針對其多糖提取物質對ALD的干預治療作用,測定各組血清中ALT、AST、ALP、CHE活力及TP、ALB、GLB、GSH含量變化;計算肝臟指數,體質量變化情況,結合肝臟與胃部黏膜形態學觀察與肝臟組織石蠟病理切片觀察綜合分析。結果顯示:在形態學和組織學觀察所見洛神花多糖提取物能能有效減輕肝體充血腫脹和降低胃黏膜破潰情況,同時保護肝臟免受因酒精過量攝入而導致的肝臟細胞腫脹變性壞死,減輕局部炎性細胞浸潤和肝臟出血情況。洛神花多糖提取物對急性肝損傷大鼠肝臟病變進程具有一定延緩作用,能有效減輕胃黏膜破潰情況,并且存在一定劑量關系,其中,以4.0 g/kg洛神花多糖治療效果最佳。洛神花多糖干預下與模型組相比能有效降低血清中ALT、AST、ALP活力(P<0.01),延緩肝硬化進程。同時能增強血清中CHE活力(P<0.05),改善血液中GSH過度耗竭(P<0.01)的情況,減輕乙醇氧化代謝對肝臟和機體的損傷。洛神花多糖提取物對急性肝損傷大鼠具有良好的干預治療作用和保肝能力,具有良好開發應用潛力。