李巖巖,何澤云*,吳 凡,周艷利
(1.鄭州市第三人民醫院,河南鄭州450000;2.湖南中醫藥大學第一附屬醫院,湖南長沙410007;3.廣州市中醫醫院,廣東廣州510130)
六味地黃湯對5/6腎切除大鼠NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ表達的影響
李巖巖1,何澤云2*,吳凡1,周艷利3
(1.鄭州市第三人民醫院,河南鄭州450000;2.湖南中醫藥大學第一附屬醫院,湖南長沙410007;3.廣州市中醫醫院,廣東廣州510130)
目的觀察六味地黃湯對5/6腎切除大鼠殘腎轉錄因子-核因子κB(NF-κB)、單核細胞趨化因子(MCP-1)及Ⅲ型膠原(Col-Ⅲ)表達的影響,探討六味地黃湯抑制腎間質纖維化進展的作用機制。方法按照隨機數字表法將60只SD雄性大鼠分為5組:空白組、假手術組、模型組、依那普利組、六味地黃湯組,每組12只,后三組行5/6腎切除術誘導大鼠腎衰模型,假手術組同期手術,但不損及腎臟。造模術后3 d進行灌胃干預。灌胃8周后處死各組大鼠,觀察各組大鼠殘腎組織形態學變化并用免疫組化法檢測大鼠殘腎NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ的表達。結果(1)觀察5/6腎切除大鼠殘腎組織細胞形態學,與模型組相比六味地黃湯、依那普利組可減輕大鼠腎間質損害及纖維化程度;(2)免疫組化半定量分析顯示六味地黃湯組腎皮質的NF-κB、MCP-1及Col-Ⅲ表達均明顯低于模型組(P<0.05),與依那普利組差異無統計學意義(P>0.05)。結論六味地黃湯可能通過下調NF-κB、MCP-1及Col-Ⅲ的表達,減少細胞外基質的積聚,減輕炎癥反應和纖維化程度,抑制5/6腎切除大鼠腎間質纖維化進展,可作為慢性腎衰竭的輔助用藥。
六味地黃湯;5/6腎切除;轉錄因子-核因子κB;單核細胞趨化因子;Ⅲ型膠原
〔Abstract〕Objective To observe the effects of Liuwei Dihuang decoction on the expression of nuclear factor kappa B(NF-κB),monocyte chemoattractant protein-1(MCP-1)and collagen type III(Col-Ⅲ)in remnant kidney of 5/6 nephrectmized rats,and to investigate the mechanism of action for Liuwei Dihuang decoction on renal tubulointerstitial fibrosis.M ethods The sixty male Sprapue-Dewley rats were randomly divided into five groups:blank group,sham-operation group,model group,enalapril group and Liuwei Dihuang decoction group,12 rats in each group.The model group,enalapril group and Liuwei Dihuang decoction group adopted 5/6 nephrectomized induced into renal failure model.After 3 days of modeling,the rats were treated by gavage.After 8 weeks,rats were sacrificed,remnant kidney tissue morphological changes were observed and the expression of NF-kB,MCP-1,Col-Ⅲlevels were tested by immunohistochemistry.Results(1)The cell morphology in remnant kidney of 5/6 nephrectmized rats was observed.Compared with model group,renal tubulointerstitial damage and fibrosis was reduced in Liuwei Dihuang decoction and enalapril group;(2)Compared with model group,NF-κB,MCP-1 and Col-III expression level were reduced markedly in Liuwei Dihuang decoction group(P<0.05),there is no obvious diffrencebetween Liuwei Dihaung group and enalapril group(P>0.05).Conclusion Liuwei Dihuang decoction may inhibit the expression of NF-κB,reduce the expression of MCP-1,decrease the accumulation of extracellular matrix,reduce the inflammation and fibrosis and delay the progress of renal interstitial fibrosis,which can be the adjuvant drug of chronic renal failure.
〔Keywords〕Liuwei Dihuang decoction;5/6 nephrectomy;nuclear factor kappa B;monocyte chemoattractant protein-1;collagen type III
腎間質纖維化(renal interstitial fibrosis,RIF)是各種腎病進展到終末期腎病的基礎,RIF的發生涉及炎性細胞浸潤、腎小管損傷、腎間質成纖維細胞的增殖、細胞外基質過度沉積等過程[1]。單核細胞趨化因子(Monocyte chemotactic protein-1,MCP-1)是特異性單核巨噬細胞趨化因子,它借助轉錄因子-核因子κB(Nuclear factor-kappa B,NF-κB),通過其同源受體-CCR2調節RIF的發生,在進行性器官纖維化中起重要作用。NF-κB參與了多種炎癥因子和促纖維化因子的合成,最終導致細胞外基質(extracellular matrix,ECM)效應細胞被激活,產生大量ECM。Ⅲ型膠原(Collagen TypeⅢ,Col-Ⅲ)是ECM的重要成分,其合成和降解的失衡是引起間質纖維化的直接原因之一。5/6腎切除是可以得到逐步進展至腎小球硬化、間質纖維化,最后出現腎功能衰竭的穩定動物模型。六味地黃湯以其安全有效的特點廣泛運用于慢性腎臟病的臨床治療。本文通過探討六味地黃湯對5/6腎切除大鼠殘腎NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ的影響,探討六味地黃湯抑制腎間質纖維化進展的作用機制。
1.1實驗材料
1.1.1實驗動物健康SD雄性大鼠60只,體質量(200±20)g,購于湖南斯萊克景達實驗動物有限公司。許可證號:SCXK(湘)2013-0004。大鼠飼養環境保持通風、恒溫,每日更換墊料,定期消毒籠具;每天給予12 h燈光照射。
1.1.2主要試劑與儀器兔抗大鼠NF-κBp65單克隆抗體,兔抗大鼠MCP-1單克隆抗體,兔抗大鼠Col-Ⅲ單克隆抗體,PV-9000二步法免疫組化檢測試劑,DAB顯色劑試劑盒均購自北京中杉金橋生物工程有限公司。FINESSE325型石蠟切片機(英國珊頓公司);Motic BA410T生物顯微鏡(德國);BM-Ⅷ生物組織包埋機、CS-Ⅵ型攤片烤片機、TS-12A型生物組織自動脫水機(孝感市宏業醫用儀器有限公司)。
1.1.3實驗藥物六味地黃湯(熟地黃24 g,山茱萸12 g,山藥12 g,澤瀉9 g,茯苓9 g,牡丹皮9 g)由湖南中醫藥大學第一附屬醫院藥劑科提供。制備方法:先將藥材用相當于藥材2倍的自來水浸泡2 h,武火煮沸后再文火煎熬30 min,將兩煎液混合,于水浴鍋上濃縮為含生藥0.1 g/mL的藥液;馬來酸依那普利片劑(江蘇恒瑞醫藥股份有限公司,批號H10042451)。
1.2實驗方法
1.2.1分組與造模按照隨機數字表法將大鼠隨機等分為A組(空白組)、B組(假手術組)、C組(模型組)、D組(依那普利組)、E組(六味地黃湯組),每組12只。動物適用性喂養一周后,C、D、E組均按照文獻[2]在無菌條件下行5/6腎切除手術。B組同期行兩次手術,每次僅打開腹腔,暴露腎臟后,關腹。
1.2.2藥物干預A、B、C組予等體積蒸餾水灌胃,1次/d;D組依那普利組以10 mg/(kg·d)溶于等容積蒸餾水灌胃,1次/d。E組予六味地黃湯劑灌胃,劑量為6.75 g/kg生藥,相當于60 kg體質量成人每天75 g生藥的等效劑量,1次/d;共給藥8周。
1.3檢測項目和方法
實驗結束后處死各組大鼠并取出殘腎組織稱重,觀察殘腎大體標本形態,將殘腎組織行冠狀切面,浸入4%多聚甲醛中固定,石蠟包埋,制成4μm切片,用于光鏡及免疫組化染色。
1.3.1腎臟病理檢查取石蠟塊,4μm切片后分別進行HE、Masson染色,MOTIC光學顯微鏡下觀察。
1.3.2免疫組化染色采用PV-9000二步法檢測殘腎組織中NF-κB、MCP-1及Col-III的表達,具體操作步驟如下:(1)切片常規脫蠟至水;(2)3%H2O2室溫孵化10 min,蒸餾水漂洗后;(3)熱修復抗原,冷卻后用PBS液漂洗兩次;(4)從微波盒中拿出組織,放入保濕盒中,滴加適量的一抗工作液(約50 uL)分別為:兔抗大鼠NF-κBp65單克隆抗體,兔抗大鼠MCP-1單克隆抗體,兔抗大鼠Col-Ⅲ單克隆抗體;(5)滴加試劑1,室溫孵育20 min,PBS沖洗,5 min× 3次,滴加試劑2,室溫孵育20~30 min,PBS沖洗,5 min×3次;(6)DAB顯色,蘇木素輕度復染5 min到8 min,脫水,透明,中性樹膠封片。采用IPP6.0醫學圖像分析系統,每張切片隨機選取5個不含腎小球和小血管的腎皮質200倍視野,測定累積光密度(IOD)值,對NF-κB、MCP-1及Col-Ⅲ進行圖像分析。
1.4統計學分析
2.1動物存活情況
在造模過程及造模后兩周內,模型組4只大鼠、依那普利組2只大鼠、六味地黃湯組2只大鼠死亡。死亡原因有麻醉意外、術中大出血及術后感染等。予以剔除。模型組剩余大鼠8只,依那普利組剩余大鼠10只、六味地黃湯組剩余大鼠10只。
2.2腎組織光鏡檢查
2.2.1HE染色5/6腎切除大鼠殘腎組織HE染色顯示,空白組及假手術組:腎小球結構清晰,腎小管上皮細胞排列整齊。模型組:腎小球明顯縮小、纖維化,腎小管上皮細胞萎縮、脫落,部分管腔不規則、擴張;腎間質可見淋巴細胞浸潤及大量纖維結締組織增生;依那普利組:可見被膜纖維增厚,腎小球輕度縮小,腎小管萎縮;六味地黃湯組:腎小球肥大、小管上皮細胞水腫;腎間質少量纖維結締組織增生及輕度水腫。見圖1。
2.2.2Masson染色5/6腎切除大鼠殘腎組織Masson染色顯示:正常組及假手術組可見腎小球、腎小管結構正常,腎間質未見膠原纖維增生;模型組腎小球內及腎間質均可見大量膠原纖維;依那普利組可見局灶性間質纖維增生,部分小管纖維化;六味地黃湯組可見部分小管纖維化,局灶性間質纖維化,腎間質膠原纖維增加。見圖2。
2.3免疫組化檢測結果
2.3.1NF-κBp65的表達空白組及假手術組可見腎小球及腎間質少量陽性表達;模型組、六味地黃湯組、依那普利組均為陽性表達,以模型組表達最強,依那普利組次之,六味地黃湯組表達最弱,陽性表達主要在皮質區腎小管上皮細胞,胞漿和胞核均見,以胞核表達較強。腎小球陽性表達較弱。見圖3。
2.3.2MCP-1的表達空白組、假手術組可見腎小球及腎間質少量陽性表達;模型組、六味地黃湯組及依那普利組呈陽性表達,活化信號主要見于皮質區腎小管上皮細胞,以胞漿表達較強。見圖4。
2.3.3Col-Ⅲ的表達空白組、假手術組Ⅲ型膠原僅于腎間質及腎小管上皮細胞輕度表達。模型組腎小管間質可見大量陽性表達,與假手術比較表達顯著增強。六味地黃湯組及依那普利組較模型組表達較弱。見圖5。
經IPP(Image-pro Plus)圖像半定量分析,計算切片NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ平均光密度值,進行統計學分析,模型組、六味地黃湯組、依那普利組分別與空白組和假手術組比較,差異均有統計學意義(P<0.05),提示造模成功;與模型組比較,六味地黃湯組及依那普利組NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ平均光密度值較模型組明顯減低,差異有統計學意義(P<0.05或P<0.01),提示六味地黃湯及依那普利均能降低NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ的表達;依那普利組與六味地黃湯組之間比較,差異無統計學意義(P>0.05),見表1。
表1 各組大鼠殘腎組織NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ平均光密度的定量分析(±s)

表1 各組大鼠殘腎組織NF-κB、MCP-1、Col-Ⅲ平均光密度的定量分析(±s)
注:與空白組相比,△P<0.05;與假手術組相比,▲P<0.05;與模型組相比,★P<0.05,★★P<0.01。
組別空白組假手術組模型組依那普利組六味地黃湯組F值P值n 12 12 8 10 10 NF-κB 0.2103±0.0140 0.2417±0.0307 0.3058±0.0099△▲0.2652±0.0089△▲★0.2643±0.0467△▲★5.321<0.05 MCP-1 0.3003±0.0084 0.3044±0.0067 0.4148±0.0247△▲0.3644±0.0257△▲★★0.3456±0.0201△▲★★4.463<0.05 Col-Ⅲ0.3429±0.0017 0.3437±0.0025 0.4001±0.0013△▲0.3774±0.0007△▲★★0.3762±0.0007△▲★★9.652<0.05

圖1 各組腎臟病理學光鏡圖(HE染色,×400)

圖2 各組腎臟病理學光鏡圖(Masson染色,×400)

圖3 各組免疫組化NF-κBp65表達光鏡圖(×200)

圖4 各組免疫組化MCP-1表達光鏡圖(×200)

圖5 各組免疫組化Col-Ⅲ表達光鏡圖(×200)
腎臟疾病進展至慢性腎衰竭的發病機制,至今尚無定論,其共同的通路包括腎臟萎縮、纖維化[3]。腎臟纖維化包括腎小球硬化和間質纖維化。RIF是指各種致病因子如炎癥、損傷等作用下,間質細胞及細胞間質增多,基質蛋白合成增加,基質降解受抑制造成ECM大量堆積。目前認為RIF的主要發生機制為:(1)小管上皮細胞向間充質細胞的轉分化作用;(2)主要效應細胞的激活;(3)局部缺血、缺氧[4]。炎癥損傷是間質纖維化發生發展的重要因素。
MCP-1是特異性單核巨噬細胞趨化因子,主要由單核細胞產生,亦可由腎小管上皮細胞產生,它本身具有獨特的信號通路,即借助NF-κB。可以不依賴酪氨酸激酶或者蛋白激酶的途徑,通過其同源受體-CCR2調節RIF的發生,在進行性器官纖維化中起重要作用。單核/巨噬細胞浸潤腎間質,腎小管上皮細胞即被活化,MCP-1分泌增多,趨化炎癥細胞,參與早期炎癥反應。現有的研究表明,MCP-1在多種腎臟疾病中參與了小球和間質的巨噬細胞積聚,而阻斷MCP-1可以減少巨噬細胞積聚并伴腎臟損傷的減輕[5]。
NF-κB作為轉錄因子家族的重要成員之一,參與了多種炎癥因子和促纖維化因子的合成,在免疫炎癥反應、抗凋亡及腫瘤發生中起著重要的作用[6]。并且可以認為是炎性反應的觸發器,活化后會“瀑布式”地誘導機體產生一系列的炎癥因子(包括IL-2、IL-8及TNF等)及組織因子、粘附分子等基因的轉錄,包括MCP-1,發揮著中心環節作用于炎癥反應中。其異常激活可能是腎小球腎炎發生的始動機制之一[7]。一些被NF-κB激活的因子又會反過來進一步誘導NF-κB的激活,生物體內產生級聯放大的炎癥反應。導致ECM效應細胞被激活,產生大量ECM。Ⅲ型膠原是ECM的重要成分,其合成和降解的失衡是引起間質纖維化的直接原因之一。正常情況下Ⅲ型膠原在腎小管上皮細胞及腎間質輕度表達。腎間質積聚的基質蛋白主要為I型膠原、Ⅲ型膠原和纖維連接蛋白[8]。在高濾過、高灌注的狀態下或血管內皮細胞發生損失時,促使腎臟產生多種細胞因子,促進腎間質成纖維細胞合成Ⅲ型膠原增加,導致間質纖維化。ECM持續性沉積通過形成纖維瘢痕,破壞正常腎組織,導致腎實質塌陷、腎功能喪失[9]。
中醫理論認為腎間質纖維化的病機主要是虛、瘀、痰濕和濁毒。根據中醫理論著手對補益藥,活血藥,化濕藥,解毒藥亦做過大量實驗,并驗證諸如黃芪、冬蟲夏草、紅花、丹參、大黃等單味藥,黃芪當歸合劑、腎衰保腎湯、歸脾湯、腎康注射液等復方制劑均有一定治療腎間質纖維化的作用[10]。本篇主要從虛著手,選用被后世譽為“補陰方藥之祖”的六味地黃湯。其由熟地黃、山茱萸、懷山藥、牡丹皮、澤瀉、茯苓六味藥組成,主治腎陰虛證。既往研究證實:六味地黃丸(湯)是臨床上治療腎陰虛證型慢性腎小球腎炎的有效方劑[11]。
本實驗的陽性對照藥物依那普利是血管緊張素轉換酶抑制劑類藥物,可降壓、減少尿蛋白、減少腎小球細胞外基質的蓄積,減輕腎間質纖維化和腎小球硬化,延緩腎損害進展。本實驗發現六味地黃湯組、依那普利組均可減輕5/6腎切除大鼠殘腎組織的病理改變,減少腎間質中膠原纖維面積,抑制NF-κB、MCP-1及Col-Ⅲ的表達。
綜上所述,腎間質NF-κB、MCP-1的高水平可引起ECM效應細胞被激活,Ⅲ型膠原合成和降解的失衡,Ⅲ型膠原增加,導致間質纖維化。六味地黃湯可能通過下調NF-κB、MCP-1及Col-Ⅲ的表達,早期干預炎癥損傷,減少細胞外基質的積聚,抑制腎間質纖維化進展。因而,六味地黃湯可作為慢性腎衰竭的早期輔助用藥。
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(本文編輯 楊瑛)
Effects of Liuwei Dihuang Decoction on NF-κB,MCP-1 and Col-III Expression in 5/6 Nephrectom ied Rats
LI Yanyan1,HE Zeyun2*,WU Fan1,ZHOU Yanli3
(1.The Third Hospital of Zhengzhou,Zhengzhou,Henan 450000,China;2.The First Affiliated Hospital of Hunan University of Chinese Medicine,Changsha,Hunan 410007,China;3.Guangzhou Hospital of TCM,Guangzhou,Guangdong 510130,China)
R285.5
A
doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2016.05.005
2015-11-07
湖南省科技廳項目資助(2013SK3099)。
李巖巖,女,碩士,醫師,研究方向:慢性腎臟病的防治。
*何澤云,男,博士,教授,E-mail:hzy2005@zju.edu.cn。