中草药  2015, Vol. 46 Issue (21): 3208-3213
0
  PDF    
萱草花总黄酮改善肝细胞HL-7702氧化损伤的研究
沈楠1, 黄晓东1, 王艳春1 , 齐玲1, 陈雪1, 徐博1, 刘婷婷2    
1. 吉林医药学院基础医学院, 吉林 吉林 132001;
2. 吉林医药学院附属医院 病理科, 吉林 吉林 132001
摘要目的 研究萱草花总黄酮(HCTF)对氧化应激引起的肝细胞损伤的改善作用,并探讨其作用机制.方法 采用CCl4诱导小鼠肝氧化损伤和H2O2诱导体外肝细胞损伤2种模型,HCTF给药后检测肝组织抗氧化指标,HE染色观察肝组织形态学改变,应用MTT法测定肝细胞存活率,ELISA法检测肝细胞中丙氨酸转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)、天冬氨酸转氨酶(AST)活性,实时荧光定量PCR(RT-PCR)和Western blotting法检测LXRα、FAS mRNA及蛋白的表达.结果 HCTF可以明显降低CCl4肝损伤小鼠肝组织内MDA水平,提高肝组织GSH-Px和SOD活性,保护肝组织;HCTF可以明显提高H2O2损伤的HL-7702细胞存活率(P<0.01):使HL-7702细胞中MDA水平降低(P<0.05、0.01),GSH-Px和SOD活性升高(P<0.01),ALT、LDH、AST活性降低(P<0.05、0.01),LXRα和FAS mRNA及蛋白的表达水平下降(P<0.05、0.01).结论 HCTF可能通过提高机体抗氧化能力而起到对CCl4肝损伤小鼠的保护作用;同时可能通过降低氧化反应、减少LXRa和FAS的转录及蛋白表达,从而抑制H2O2对HL-7702细胞的损伤.
关键词萱草花     总黄酮     H2O2     CCl4     氧化应激     肝X受体α     脂肪酸合成酶    
Amelioration of Hemerocallis citrina total flavonoids on oxidative damage of liver cells HL-7702
SHEN Nan1, HUANG Xiao-dong1, WANG Yan-chun1, QI Ling1, CHEN Xue1, XU Bo1, LIU Ting-ting2    
1. Basic Medical College of Jilin Medical University, Jilin 132001, China;
2. Department of Pathology, the Affiliated Hospital of Jilin Medical University, Jilin 132001, China
Abstract: Objective To study the protective effects of Hemerocallis citrina total flavonoids (HCTF) on oxidative damage of liver cells HL-7702, and explore its possible mechanism. Methods The liver cell damage model was induced by H2O2, and the proliferation of liver cells was examined by MTT assay, and the changes of ALT, LDH, and AST were dectected by ELISA assay, the levels of LXRα and FAS were determined by RT-PCR and Western blotting assay. Results HCTF (5 and 10 μg/mL) could significantly improve the proliferation of liver cells (P < 0.01), the content of NO increased and the content of MDA decreased (P < 0.01 or 0.05), the activity of SOD increased (P < 0.05), the levels of mRNA, and protein of LXRα and FAS decreased (P <0.01 or 0.05). Conclusion HCTF could inhibit the transcription and protein expression of LXRα and FAS through anti-oxidation, and repair the damage of HL-7702 liver cells caused by H2O2.
Key words: Hemerocallis citrina Baroni     total flavonoids     H2O2     CCl4     oxidative stress     LXRα     FAS    

肝损伤是临床上常见的一类疾病,除遗传因素外,很多因素都可以诱发肝损伤。药物的护肝作用是现今研究的热点。萱草花Hemerocallis citrina Baroni,又名黄花菜,《本草纲目》中记载,有利湿热、宽胸隔、安五脏、治酒疸,安寐解郁等作用[1],中医用来治疗胸隔烦热、肝性黄疸、改善肝功能[2]。萱草花总黄酮(Hemerocallis citrina total flavonids,HCTF)是其主要成分之一。大量研究表明,HCTF具有护肝、抗抑郁、镇静催眠、抗氧化等药理作用[3, 4]。本实验在体内采用CCl4诱导小鼠肝氧化损伤模型,在体外采用H2O2诱导肝细胞损伤模型,观察肝组织病理变化及肝细胞损伤过程中肝X受体(LXR)α和脂肪酸合成酶(FAS)mRNA及蛋白表达变化,探讨HCTF对体内和体外肝氧化损伤的保护作用及其可能机制。

1 材料 1.1 实验动物

昆明种小鼠65只,雄性,体质量(20±2)g,SPF级,长春市亿斯实验动物技术有限责任公司提供,合格证号SCXK(吉)-2010-0001。

1.2 细胞株

人肝细胞株HL-7702,购于中国科学院上海细胞生物学研究所。

1.3 药品与试剂

HCTF自制;CCl4,宜兴化学试剂三厂;博莱霉素、H2O2,美国Sigma公司;RPMI 1640培养基,美国Gibgo公司;胎牛血清、胰蛋白酶,杭州四季青生物工程材料有限公司;丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、丙氨酸转氨酶(ALT)、乳酸脱氢酶(LDH)、天冬氨酸转氨酶(AST)试剂盒,南京建成生物工程研究所;引物由上海生工生物工程有限公司提供。

1.4 主要仪器

CM1900冰冻切片机,德国Leica公司;UV-6300分光光度计,上海美谱达仪器有限公司产品;DYY-11酶标仪,北京市六一仪器厂;3K30超速冷冻离心机,美国Sigma公司;双人超净工作台,上海基星生物科技有限公司;CO2培养箱,上海力申仪器有限公司;BX41TF倒置显微镜,日本Olympus公司。

2 方法 2.1 HCTF的制备

萱草花药材,购于湖南祁阳,经吉林医药学院药学院雷均涛教授鉴定为萱草花Hemerocallis citrina Baroni。取粗粉适量,添加20倍量70%乙醇,加热、回流提取4 h,提取3次,冷冻干燥,得提取物粉末(得率0.94%),按照文献方法[5]测定,提取物粉末中含总黄酮5.6%。取提取物粉末加水溶解成10 g/L水溶液(总黄酮0.56 g/L),作为大孔吸附树脂纯化准备液。取预先处理好的AB-8大孔吸附树脂,按照径高比1∶6湿法装柱,取准备液6倍柱体积(BV)上样(2 mL/min),上样结束,用6 BV蒸馏水洗脱除杂(2 mL/min)。加入30%乙醇洗脱,收集3 BV洗脱液,洗脱液浓缩回收乙醇,冷冻干燥,得纯化粉末,相当于生药材28 g/g,纯化粉末含总黄酮26.5%。以蒸馏水配制成适宜质量浓度溶液,备用。

2.2 体内实验 2.2.1 分组及给药

将65只昆明种小鼠按体质量随机分为5组,每组13只,分别为对照组,模型组,HCTF 25、50、100 mg/kg组。HCTF各组小鼠ig给药,给药体积20 mL/kg,每天1次,连续30 d。对照组和模型组ig等体积蒸馏水。

2.2.2 小鼠肝组织氧化损伤模型的制备

除对照组外,各组末次给药2 h后,小鼠ip 3.2% CCl4的玉米油溶液5 mL/kg[6]

2.2.3 小鼠肝组织GSH-Px、MDA水平和SOD活性检测

模型制备后,禁食24 h,将小鼠脱颈椎处死,取肝组织,4 ℃生理盐水冲洗,加双蒸水冰浴匀浆,10%匀浆液离心,取上清。取10%肝组织匀浆,考马斯亮蓝法测定总蛋白浓度,按照试剂盒说明书操作,硝酸还原酶法检测GSH-Px水平[7],TBA法检测MDA水平[8],黄嘌呤氧化酶法检测SOD活性[7]

2.2.4 小鼠肝组织HE染色[9]

取小鼠肝组织3 mm×3 mm大小,10%甲醛溶液固定48 h。冲洗、脱水、透明、浸腊、包埋后,切8 μm厚度切片,脱蜡,进行HE染色,脱水封片后,用显微镜观察。

2.3 体外实验 2.3.1 HL-7702细胞体外培养及实验分组

取96孔板接种5×104/mL对数生长期HL-7702细胞,无血清RPMI 1640培养液培养24 h。弃上清,对照组加入含15%胎牛血清的完全培养基;模型组加入H2O2 25 μmol/mL,给药组先加入2.5、5.0、10.0 μg/mL的HCTF作用细胞24 h,再加入终浓度为25 μmol/mL的H2O2培养12 h。

2.3.2 MTT实验

将HL-7702细胞接种于96孔板,每孔5×103个细胞,接种150 μL,分组及加药处理同“2.3.1”项。加入MTT溶液(5 mg/mL)每孔20 μL,实验设4复孔,孵育4 h,弃上清,每孔加150 μL DMSO,微型震荡器震荡10 min。酶标仪检测490 nm波长各孔吸光度(A)值,考察HCTF对H2O2损伤HL-7702细胞的保护作用,结果用存活率表示。存活率=给药组A值/对照组A值。实验重复3次,取平均值。

2.3.3 HL-7702细胞上清液中GSH-Px、MDA水平和SOD活性检测

取HL-7702细胞,以每孔5×104个细胞接种于24孔板,每孔150 uL体积,分组及加药处理同“2.3.1”项。各因素处理后收集细胞培养上清液,DTNB法检测GSH-Px水平,TBA法检测MDA水平,比色法检测细胞内SOD活性,分别按照试剂盒说明书操作。

2.3.4 HL-7702细胞上清液中ALT、LDH、AST水平检测

细胞处理及分组给药同“2.3.3”项,ELISA法测定ALT、LDH和AST水平,按照试剂盒要求操作。

2.3.5 实时荧光定量PCR检测各组HL-7702细胞LXRα和FAS mRNA表达

细胞处理及分组给药同“2.3.3”项。收集细胞,用TRIzol®试剂提取细胞的总RNA,将细胞总RNA分别稀释为1 μg/μL,以提取的总RNA为模板,反转录mRNA为cDNA。扩增引物根据Entrez Nucleotide database相关基因序列[10],应用Primer Premier 5引物设计软件设计,LXRα上游引物5’-CTGCCCAGCAACAGTGTAAC-3’,下游引物5’-CTGCTTTGGCAAAGTCTTCCC-3’;FAS上游引物5’-TTGCTAGATTATCGTCCAAAAGTGT-3’,下游引物5’-GCACTTGGTGTTGCTGGTGAGT-3’。以cDNA为模板,进行PCR扩增。电泳,凝胶分析系统进行灰度分析。

2.3.6 Western blotting检测各组HL-7702细胞LXRα和FAS蛋白表达

根据文献方法[11],HL-7702细胞1×105个接种于6孔板,培养24 h,分组及加药处理同“2.3.1”项。收集细胞,提取蛋白,进行聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,转至PVDF膜,分别加入LXRα、FAS一抗4 ℃孵育过夜,二抗室温孵育1 h,DAB显色。Imagel凝胶成像系统采集图像,SPSS 13.0软件定量分析条带净灰度值,并与内参GAPDH比较,计算比值,比较各组差异。

2.4 统计学分析

数据以x±s表示,应用SPSS 13.0统计软件进行数据分析,组间计量比较采用t检验。

3 结果 3.1 对CCl4肝损伤小鼠GSH-Px、SOD活性和MDA水平的影响

与对照组比较,模型组小鼠GSH-Px和SOD活性显著降低、MDA水平显著升高(P<0.05、0.01),说明CCl4引起了小鼠肝氧化损伤。HCTF 50、100 mg/kg剂量组小鼠肝组织的GSH-Px和SOD活性比模型组显著升高(P<0.05、0.01),HCTF各剂量组MDA水平与模型组比较显著降低(P<0.05、0.01)。提示,HCTF可以抑制CCl4肝损伤小鼠肝组织中脂质过氧化物的生成,提高肝组织抗氧化酶活性,对CCl4引起的肝损伤具有保护作用。结果见图 1

与对照组比较:*P<0.05 **P<0.01;与模型组比较:#P<0.05 ##P<0.01,下同
*P < 0.05 **P < 0.01 vs control group; #P < 0.05 ##P < 0.01 vs model group, same as below
图 1 HCTF对CCl4肝损伤小鼠肝组织GSH-Px、SOD活性和MDA水平的影响(x±s,n=13)Fig.1 Effect of HCTF onactivities of GSH-Px and SOD, and content of MDA in liver tissue of mice with liver injury induced(x±s,n=13)
3.2 对CCl4肝损伤小鼠肝组织形态结构的影响

HE染色后,显微镜可见,对照组肝细胞整齐排列,胞浆染色均匀,无深染及空泡,细胞核均一未见融合;模型组肝细胞肿胀变形,出现空泡及大量血细胞,细胞核出现部分碎裂及溶解;HCTF 25 mg/kg组肝细胞结构基本完整,有部分细胞核出现深染或溶解;HCTF 50、100 mg/kg组肝细胞排列基本整齐,有个别空洞及深染,有极少细胞核结构改变。结果见图 2

图 2 HCTF对CCl4肝损伤小鼠肝组织形态结构的影响Fig.2 Effect of HCTF on morphology of hepatocyte of mice with liver injury induced by CCl4
3.3 对H2O2损伤HL-7702细胞存活率的影响

MTT测定结果显示,模型组细胞存活率降低,与对照组比较差异显著(P<0.01);与模型组比较,HCTF 5.0、10.0 μg/mL组细胞存活率显著提高(P<0.01)。结果见图 3

图 3 HCTF对HL-7702细胞存活率、MDA水平、GSH-Px和SOD活性的影响(x±s,n=5)Fig.3 Effect of HCTF on cell viability, content of MDA, and activities of GSH-Px and SOD in HL-7702 cells(x±s,n=5)
3.4 对H2O2损伤HL-7702细胞MDA水平和GSH-Px、SOD活性的影响

与对照组比较,模型组细胞内MDA水平增加,不同质量浓度的HCTF孵育,可不同程度地抑制MDA水平增加,说明HCTF可抑制生物体的脂质过氧化反应,呈一定的剂量依赖性。与对照组比较,模型组GSH-Px活性显著降低(P<0.01),HCTF孵育后,各剂量组的GSH-Px活性均有所升高,2.5 μg/mL组与模型组比较差异不显著,而5.0、10.0 μg/mL组均差异显著(P<0.05),表明HCTF可以提高抗氧化酶活性。与模型组相比,HCTF各剂量组的SOD活性均显著提高(P<0.05、0.01),表明HCTF能提高HL-7702细胞SOD酶活性,并呈量效关系。以上结果提示,HCTF能够抑制H2O2对HL-7702细胞的氧化损伤。结果见图 3

3.5 对H2O2损伤HL-7702细胞ALT、LDH、AST活性的影响

H2O2损伤HL-7702细胞后,促进肝细胞内酶的释放,上清中ALT、LDH、AST活性明显增加,与对照组比较差异显著(P<0.05、0.01);HCTF 5.0、10.0 μg/mL组与模型组比较,上清中ALT、LDH、AST活性明显受到抑制(P<0.05、0.01)。提示HCTF可以改善H2O2引起的HL-7702细胞损伤。结果见图 4

图 4 HCTF对HL-7702细胞ALT、LDH、AST活性的影响(x±s,n=5)Fig.4 Effects of HCTF on activities of ALT, LDH, and AST in HL-7702 cells(x±s,n=5)
3.6 HL-7702细胞中LXRα和FAS mRNA表达

与对照组比较,模型组肝细胞LXRα、FAS mRNA表达明显增高(P<0.01),与模型组比较,HCTF 5.0、10.0 μg/mL组细胞中LXRα、FAS mRNA水平明显降低(P<0.05、0.01),提示HCTF可以下调H2O2诱导的HL-7702细胞的LXRα、FAS mRNA高表达。结果见图 5

图 5 HL-7702细胞中LXRα和FAS mRNA表达(x±s,n=5)Fig.5 mRNA expression of LXRα and FAS in HL-7702 cells(x±s,n=5)
3.7 HL-7702 细胞中LXRα和FAS蛋白表达

与对照组比较,模型组LXRα、FAS蛋白表达增高,差异显著(P<0.01);与模型组比较,HCTF各组LXRα、FAS蛋白表达有不同程度降低,5.0、10.0 μg/mL组差异显著(P<0.05、0.01)。提示HCTF可以下调H2O2损伤肝细胞后引起的LXRα、FAS蛋白的高表达。结果见图 6

图 6 HL-7702细胞中LXRα和FAS蛋白表达(x±s,n=5)Fig.6 Protein expression of LXRα and FAS in HL-7702 cells(x±s,n=5)
4 讨论

氧自由基(oxygen radical)与肝损伤密切相关,在酒精性肝损伤、肝纤维化等病变中,均观察到有

氧化应激的参与[12]。超氧阴离子、羟基等自由基可以间接或直接损伤肝细胞,使肝细胞膜中的脂质、蛋白质和DNA出现损伤,细胞变性坏死,引发肝疾病[13]。SOD活性及MDA水平可以反应机体抗氧化能力及脂质过氧化水平。体内实验结果显示,HCTF在CCl4引起的肝损伤小鼠模型中,明显提高了肝组织中抗氧化酶GSH-Px和SOD的活性,减少脂质过氧化物MDA的生成,减轻了CCl4对小鼠肝组织的损害。同时,体外实验结果也显示,HCTF各剂量组肝细胞的SOD活性比H2O2模型组均显著提高,不同程度地抑制MDA水平的增加,这些都表明HCTF对肝细胞具有保护作用,降低了H2O2引起的HL-7702细胞氧化损伤。综合结果提示,HCTF的肝保护作用可能是通过提高机体抗氧化能力,加强清除氧自由基能力,降低膜脂质过氧化水平而实现的。

ALT、LDH与AST是目前临床上反映肝细胞膜损伤的敏感指标[14],它们主要由肝细胞合成、分泌,ALT、LDH主要存在于肝细胞浆中,AST主要存在于肝细胞线粒体中,当炎症、氧化应激、免疫等因素使肝细胞受损时,肝细胞膜被破坏,细胞内的ALT等大量溢出,导致细胞外ALT、LDH、AST水平急剧升高。ALT、LDH、AST活性高低可以敏感地反映肝细胞损伤的程度[15]。本实验结果显示,与模型组相比,HCTF各剂量组肝细胞上清液中的ALT、LDH、AST水平降低,表明HCTF对肝细胞具有保护作用,降低了H2O2引起的HL-7702细胞氧化损伤程度。提示,HCTF的肝保护作用可能是通过提高机体抗氧化的能力,加强清除氧自由基能力,降低膜脂质过氧化水平而实现的。

有研究报道,LXR作为胆固醇代谢的感受器,可以调节细胞的增殖与分化及炎症反应[16, 17]。LXR有LXRα和LXRβ 2种亚型。LXRα是脂肪酸代谢的关键调控位点,主要表达在肝脏、脂肪组织、巨噬细胞中,在脂肪的生成、分泌、脂质过氧化等过程发挥作用[18]。FAS是脂肪合成的关键酶,LXRα直接活化FAS的转录,促进脂肪酸的合成及抑制脂酸的β氧化,从而引起三酰甘油在肝细胞内蓄积和活性氧(ROS)增加及炎症因子的生成,导致肝细胞的损伤[19]。LXR的信号传导通路参与了各种病理状态下肝功能的调节。本实验以H2O2诱导体外肝细胞氧化损伤模型,发现模型组肝细胞的LXRα、FAS mRNA及蛋白表达都高于对照组,这与相关报道相符[20, 21]。本研究显示HCTF可改善肝细胞HL-7702中LXRα、FAS的表达水平,综合HCTF在肝细胞氧化应激损伤过程中具有的保护作用,分析HCTF的抗氧化机制可能与减轻LXRα、FAS蛋白表达有关,这也是本研究下一步关注的内容之一。

综上所述,HCTF对肝细胞保护作用机制可能是通过下调LXRα、FAS mRNA基因和蛋白表达,抑制LXR信号传导通路的脂肪合成关键酶FAS的转录,加强了清除氧自由基的能力而实现的。

参考文献
[1] 李时珍, 李炳文. 本草纲目彩图版 (上篇)[M]. 天津: 天津古籍出版社, 2006.
[2] 郭冷秋, 张 颖, 张 博, 等. 萱草根及黄花菜的化学成分和药理作用研究进展[J]. 中华中医药学刊, 2013, 31(1): 74-76.
[3] 王云锋, 赵丽晶, 徐 博, 等. 黄花菜的营养成分和生物活性研究进展[J]. 吉林医药学院学报, 2012, 2(33): 46-49.
[4] 詹利生, 李贵荣, 李少旦, 等. 黄花菜中总黄酮的提取及其药理作用初步观察[J]. 南华大学学报: 医学版, 2005, 33(1): 112-114.
[5] 周向军, 高义霞, 张 霞. 响应面法优化黄花菜总黄酮提取工艺[J]. 中国实验方剂学杂志, 2011, 17(16): 29-32.
[6] 张自强, 刘玉梅, 朱雪敏, 等. 6-苄氨基嘌呤对四氯化碳致小鼠肝氧化损伤的保护作用[J]. 中国临床药理学杂志, 2015, 31(11): 928-931.
[7] 茹 琴, 欧阳五庆, 张 黎. 激动素对小鼠急性四氯化碳肝损伤的保护作用[J]. 中国新药与临床杂志, 2007, 26(4): 263-267.
[8] Diniz Y S, Fernandes A A H, Campos K E. Toxicity of hypercaloricdiet and monosodium glutamate: oxidative stress and metabolicshifting in hepatic tissue[J]. Food Chem Toxicol, 2004, 42(2): 313-319.
[9] Ronco M T, Francés D E, Ingaramo P I, et al. Tumor necrosis factor alpha induced by Trypanosoma cruzi infection mediates inflammation and cell death in the liver of infected mice[J]. Cytokine, 2010, 49(1): 64-72.
[10] 韩 莉, 杨钦河, 杨雪松, 等. 疏肝健脾方药对NASH大鼠Kupffer细胞NF-κB p65和IKKβ mRNA及蛋白表达的影响[J]. 中国病理生理杂志, 2013, 29(4): 641-646.
[11] 魏 波, 杨钦河, 王文晶, 等疏肝健脾方对HASH大鼠肝组织IKK β mRNA和蛋白表达的影响[J]. 中国病理生理杂志, 2012, 28(8): 1448-1454.
[12] Maki R G. Small is beautiful: insulin-like growth factors and their role in growth, development and cancer[J]. J Clin Oncol, 2010, 28(33): 4985-4995.
[13] Velasco-Loyden G, Perez-Carreon J I, Aguero J F, et al. Prevention of in vitro hepatic stellate cells activation by the adenosine derivative compound IFC305[J]. Biochem Pharmacol, 2010, 80(11): 1690-1699.
[14] 苑晓烨, 王 淼, 曹经琳, 等. 磷酸肌酸钠对离体大鼠肝脏 ALT/LDH指标的影响[J]. 河北医药, 2014, 36(24): 3696-3698.
[15] 陈卫东. 注射用内给氧对肝缺血再灌注损伤兔血清ALT、AST、LDH和细胞凋亡的影响[J]. 中国现代医学杂志, 2008, 18(17): 2500-2502.
[16] Wakade C, Kham M M, Desevilla L M, et al. Tamoxifen neuroprotection in cerebral ischemia involves attenuation of kinase activation and superoxide production and potentiation of mitochondrial superoxide dismutase[J]. Endocrinology, 2008, 149(1): 367-379.
[17] Repa J J, Liang G, Ou J, et al. Regulation ofmouse sterol regulatory element-binding protein-1c gene (SREBP-1c) by oxysterol receptors, LXR alpha and LXR beta[J]. Genes Dev, 2000, 14(22): 2819-2830.
[18] Adachi M, Brenner D A. High molecular weight adiponectin inhibits proliferation of hepatic stellate cells via activation of adenosine monophosphate-activated protein kinase[J]. Hepatology, 2008, 47(2): 677-685.
[19] Vallim T, Salter A M. Regulation of hepatic gene expression by saturated fatty acids[J]. Prostaglandins Leukot Essent Fatty Acids, 2010, 82(4/6): 211-218.
[20] 蔡 晶, 黄巧冰, 迟德彪. 五味子乙素对H2O2损伤人肝细胞Fas通路的影响[J]. 南方医科大学学报, 2012, 3(24): 583-592.
[21] 卢绮萍, 吴在德, 李 东. Rxa对过氧化氢诱导人类肝细胞系Fas mRNA表达及Ca2+流变化影响的单细胞分析[J]. 中华实验外科杂志, 2000, 17(2): 155-157.