N,N'-二乙酰胱氨酸對四氯化碳誘導肝纖維化的保護作用

葉堅虹 王福根 繆樑斌 席建軍 孫晶晶

肝纖維化是各種形式的慢性肝損傷病情發展的共同病理基礎，是肝臟細胞外基質（extracellular matrix,ECM）的合成與降解失衡導致過度沉積的結果，如未得到有效治療，肝纖維化將最終發展為肝硬化、肝細胞癌等[1]。近年來，對肝纖維化的研究主要從抗病毒、抑制肝星狀細胞（hepatic stellate cell，HSC）活化和增殖、促進ECM的降解、抗脂質過氧化、抗炎癥反應、抑制細胞因子的表達等方面進行[2-3]。N-乙酰半胱氨酸（NAC）具有良好抗氧化功能，對肝纖維化具有較好的治療作用[4-5]。N,N′-二乙酰胱氨酸（N,N′-diacetylcystine，DiNAC）是 NAC第2代產品，具有理化性質穩定、毒性較低、藥效強等特點[6-7]。本研究通過皮下注射四氯化碳（carbon tetrachloride，CCl4）制備肝纖維化模型，觀察DiNAC治療大鼠肝纖維化的療效，并探討其可能的機制，現將結果報道如下。

1 材料和方法

1.1 實驗動物 清潔級雄性SD大鼠90只，體重200～220（210±10）g，由浙江省醫學科學院動物中心提供，實驗動物使用許可證號SYXK（浙）2014-0008。實驗開始前大鼠適應性飼養1周。大鼠飼養于標準籠子內，實驗條件為濕度（55±5）%，溫度（22±2）℃，白天和晚上各 12h循環，實驗期間大鼠自由飲食飲水。

1.2 試劑與儀器 DiNAC（江蘇正大天晴藥業有限公司）；二硫氨基甲酸肽吡咯烷（PDTC，上海碧云天生物技術研究所）；CCl4（上海凌峰化學試劑公司）；肝功能血清學和肝組織各指標試劑盒（南京建成生物工程研究所）；7060型全自動生化分析儀（日本日立公司）；MAX190型紫外-可見連續光譜酶標儀（美國分子儀器公司）；Beckman Allegra X-22R型離心機（美國貝克曼公司）；XW-80A旋渦振蕩器（上海青浦瀘西儀器廠）；Leica2235輪轉式切片機（德國Leica公司）；OlympasB41顯微鏡（日本Olympas公司）。

1.3 動物造模及給藥 采用隨機數字表法將90只大鼠分成正常組、模型組、DiNAC低劑量組、DiNAC中劑量組、DiNAC高劑量組、PDTC組（作為陽性對照）6組，每組15只。正常大鼠不作任何處理，其余5組大鼠以50%CCl4溶液（用橄欖油稀釋）為造模劑，按1ml/kg劑量皮下注射，2次/周，連續10周；第2周起，DiNAC低、中、高劑量組大鼠按 12.5、25、50mg/kg腹腔注射DiNAC，PDTC組大鼠按100mg/kg腹腔注射PDTC，1次/d，連續8周。稱重1次/周，根據體質量調節給藥劑量。

1.4 標本采集 于末次給藥后16h，用3%戊巴比妥鈉（0.15ml/100g）腹腔注射麻醉后處死，75%乙醇溶液消毒腹部后開腹，腹腔靜脈采血，3 000rmp離心15min后，吸取血清，置-80℃保存，用于肝功能和肝纖維化指標備用測定。取肝組織2.0g用10%中性甲醛固定，用于病理等檢查；另取肝組織5.0g用液氮預凍后轉移至-80℃冰箱保存，用于肝組織丙二醛（MDA）含量和超氧化物歧化酶（SOD）活性測定。

1.5 血清肝功能指標測定 使用全自動生化分析儀（7060型，日本日立公司）測定AST、ALT、ALP等指標。

1.6 血清肝纖維化指標測定 采用ELISA法測定血清中Ⅳ型膠原（CⅣ）、Ⅲ型前膠原（PCⅢ）。

1.7 肝組織MD含量和SOD活性測定 從液氮中取出保存的肝組織，精確稱量肝組織1.0g，制成10%組織勻漿，3000rmp，離心10min，取上清液，采用硫代巴比妥酸法測定肝組織MDA含量，采用黃嘌呤氧化酶法測定SOD活性，操作按試劑盒說明書進行。

1.8 肝組織病理學檢查 取大鼠肝組織，常規脫水后石蠟包埋，切片，HE染色和網狀纖維染色，觀察各組大鼠肝組織脂肪變性、炎癥、肝纖維化程度。

1.9 統計學處理 采用SPSS 16.0統計軟件，計量資料以表示，多組間比較采用單因素方差分析，組間兩兩比較采用LSD-t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 實驗期間各組大鼠一般情況 正常組大鼠毛色光澤，行走正常。模型組大鼠毛色無光澤，行走左右搖晃、甚至不能站立；其余各組大鼠毛色光澤度較好，行走搖晃較模型組輕。

2.2 DiNAC對大鼠血清肝功能指標的影響 與正常組大鼠比較，模型組大鼠AST、ALT和ALP水平均升高，差異均有統計學意義（均P＜0.05），說明CCl4造模10周，大鼠肝細胞受到損傷。與模型組比較，DiNAC不同劑量組和PDTC組大鼠的AST、ALT和ALP水平均降低，差異均有統計學意義（均P＜0.05），提示兩種藥物對大鼠肝纖維化均有一定治療作用，見表1。

表1 DiNAC對各組大鼠血清肝功能指標的影響（U/L）

2.3 DiNAC對大鼠血清肝纖維化指標的影響 與正常組比較，模型組大鼠CⅣ、PCⅢ水平升高，差異均有統計學意義（均P＜0.05）。與模型組比較，DiNAC中、高劑量組和PDTC組大鼠血清CⅣ、PCⅢ水平均降低，差異均有統計學意義（均P＜0.05），DiNAC低劑量組與模型組比較差異無統計學意義（P＞0.05），見表2。

表2 DiNAC對各組大鼠血清肝纖維化指標的影響

2.4 DiNAC對肝組織MDA含量和SOD活性的影響 與正常組比較，模型組大鼠肝組織MDA含量升高、SOD活性降低（P＜0.05）。與模型組比較，藥物治療組能升高SOD活性，降低MDA水平（P＜0.05），且呈劑量依賴性。實驗結果表明，DiNAC能改善肝纖維化大鼠肝組織抗氧化作用，見表3。

表3 DiNAC對各組大鼠肝組織MDA含量和SOD活性的影響

2.5 DiNAC對肝纖維化大鼠肝組織結構的影響

2.5.1 HE染色 正常組大鼠的肝臟組織細胞形態正常，肝細胞圍繞中央靜脈排列整齊，未見肝細胞脂肪變性、炎癥和壞死（圖1a）；模型組的大鼠肝細胞排列紊亂，肝小葉結構破壞，肝細胞嚴重脂肪變性，出現大量的炎癥和壞死肝細胞（圖1b）；DiNAC不同劑量組和PDTC組脂肪變性的肝細胞減少，可見中等或小面積的炎癥和點灶狀壞死肝細胞，炎癥反應明顯減輕（圖1c-f）。

圖1 各組大鼠肝組織HE染色所見（a：正常組；b：模型組；c：DiNAC 低劑量組；d：DiNAC 中劑量組；e：DiNAC 高劑量組；f：PDTC 組；HE 染色，×100）

2.5.2 網狀纖維染色 正常組大鼠肝細胞形態完整，視野下基本無纖維增生，僅在少許主要血管周圍見少量纖維（圖2a）；模型組大鼠肝纖維化嚴重，膠原纖維增生明顯增多，一些區域假小葉形成（圖2b）。DiNAC不同劑量組和PDTC組肝組織纖維沉積減少，未見明顯假小葉形成（圖 2c-f）。

圖2 各組大鼠肝組織染色所見（a：正常組；b：模型組；c：DiNAC低劑量組；d：DiNAC 中劑量組；e：DiNAC 高劑量組；f：PDTC 組；網狀纖維染色，×100）

3 討論

肝纖維化是各種慢性疾病在發展過程中，肝臟內膠原增生、分解失調使過多膠原沉積所導致。有研究證實氧化應激在肝纖維化發生、發展過程中發揮重要作用[8-9]。當肝臟受到多種損傷性因子刺激后，產生過多的活性氧，從而導致氧化-抗氧化系統失衡，引起肝細胞、Kupffer細胞損傷，釋放大量的細胞因子、炎癥因子，誘發炎癥細胞在肝臟內浸潤。炎癥反應誘發HSC的活化和增殖，活化的HSC合成和分泌大量細胞外基質，最終導致過多ECM在肝臟沉積，促進肝纖維化的形成和發展[10]。皮下注射CCl4誘導大鼠肝纖維化是經典模型之一，CCl4經肝臟細胞色素P450代謝成三氯甲基自由基導致細胞膜脂質過氧化和細胞壞死，從而激活Kupffer細胞，產生大量炎癥因子，誘發纖維化的形成[11-12]。故本實驗采用50%CCl4作為造模劑并獲得成功。

血清有關指標可反映肝臟基本功能，常用于評價肝纖維化發生情況。本實驗結果顯示，與正常組比較，模型組大鼠血清AST、ALT和ALP水平升高，說明肝細胞受到損傷；DiNAC不同劑量組和PDTC組大鼠血清AST、ALT和ALP水平降低，說明DiNAC和PDTC對CCl4誘導的肝細胞損傷具有較好的保護作用。反映肝纖維化的血清學指標主要包括層黏蛋白、透明質酸、CⅣ和PCⅢ[13]。本實驗結果顯示，DiNAC中、高劑量組和PDTC治療組大鼠血清CⅣ和PCⅢ水平均降低，提示DiNAC對大鼠肝纖維化具有一定的治療效果。結合光鏡下肝組織病理學檢查，進一步證實了DiNAC能夠改善大鼠肝纖維化程度。在肝纖維化的防治中，抗氧化治療是重要的環節。MDA是脂質過氧化過程中產生的主要產物，體內MDA含量可反映機體脂質過氧化的程度，從而間接反應機體氧化應激的水平。SOD是一種抗氧化活性物質，可清除自由基及過氧化物，抑制脂質過氧化，減少肝臟細胞損傷[14]。前期研究表明，DiNAC對半乳糖胺引起的大鼠急性肝功能衰竭具有較好的治療作用，可降低血清MDA和一氧化氮含量，其機制是DiNAC干擾了硫氧還原蛋白、蛋白二硫化異構體酶等靶蛋白，從而抑制了氧自由基對細胞膜或線粒體的損傷[7]。本實驗結果顯示，不同劑量DiNAC和PDTC均能提高肝臟中SOD活性，降低MDA含量，抗氧化應激可能是DiNAC抗肝纖維化的作用機制之一。

綜上所述，通過CCl4誘導大鼠建立肝纖維化模型，采用DiNAC干預肝纖維化大鼠，能使大鼠血清肝功能指標得到改善，肝纖維化膠原指標明顯下降，肝組織病理變化也明顯減輕，這一結果表明DiNAC可抑制肝纖維化的發展，具有保護肝臟的作用，其具體機制還需深入研究。