樺木酸對T-2毒素誘導小鼠肝損傷的保護作用

楊成林，黃 超，劉 娟，黃衛梅，袁志航，易金娥,2，梁曾恩妮，鄔 靜,2,*

（1.湖南農業大學動物醫學院，湖南 長沙 410128；2.畜禽保健湖南省工程研究中心，湖南 長沙 410128；3.湖南省農產品加工研究所，湖南 長沙 410125）

霉菌毒素是由霉菌產生的有毒次級代謝產物，根據產生霉菌的不同又分為曲霉菌屬毒素、鐮刀菌屬毒素、青霉菌屬毒素等。自然界中，霉菌毒素能夠污染多種農作物及農產品，進而對人類健康和動物福利造成諸多危害[1]。T-2毒素屬于鐮刀菌屬中毒性最強的A型單端孢酶烯族真菌毒素，可通過口腔、腸道、皮膚等途徑進入機體，造成人體免疫系統、消化系統、神經系統、生殖系統等多種系統受損，導致飲食中毒性白細胞缺乏癥、大骨節病等[2]。同時，T-2毒素還可引起動物的慢性或急性中毒，表現為虛脫、惡心、腹痛、血便、休克等癥狀，最終引發生長遲緩、飼料排斥和胃腸道功能障礙等健康問題[3-4]。大量研究證實肝臟是T-2毒素在體內的靶器官之一，低劑量的T-2毒素即可降低抗氧化酶的活性，造成動物肝臟出現氧化應激，產生大量活性氧（reactive oxygen species，ROS）和丙二醛（malondialdehyde，MDA），引發肝臟脂質過氧化，抑制肝臟蛋白質的合成，進而導致肝細胞凋亡，可見氧化應激在T-2毒素引發的肝臟損傷過程中起著關鍵作用[5-7]。

樺木酸（betulinic acid，BA）是一種天然的五環三萜類化合物，廣泛存在于以樺屬植物白樺為主的多種植物和水果中，具有抗病毒、抗菌、抗炎、抗腫瘤和抗氧化等多種藥理作用[8-10]。前期研究已證明BA能夠緩解酒精誘導的肝損傷，調節谷丙轉氨酶（alanine aminotransferase，ALT）、谷草轉氨酶（aspartate transaminase，AST）、血清總膽固醇和甘油三酯水平，升高抗氧化酶超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、過氧化氫酶（catalase，CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）活性，降低MDA含量[11]。BA能夠清除地塞米松誘導胸腺細胞產生的ROS，減少細胞凋亡[12]。在脂多糖誘導的急性肝損傷中，BA預處理能夠升高還原型谷胱甘肽（glutathione，GSH）含量和CAT活性，降低了MDA含量，表現出明顯的抗氧化活性[13]。因此推測BA可借助其抗氧化作用成為T-2毒素的潛在解毒劑。此外，鑒于Janus激酶/信號傳導與轉錄激活因子（Janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）信號通路在氧化應激介導的細胞凋亡中所發揮的重要作用[14]，本研究以JAK/STAT信號為切入點，探討天然產物BA對T-2毒素所致肝損傷的保護作用及其作用機理，為將BA開發為T-2毒素天然解毒劑提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 動物、材料與試劑

60 只4～5 周齡SPF級健康雄性昆明小鼠（生產許可證號：SCXK（湘）2019-0004），飼料為M02小鼠普通飼料，均購于湖南斯萊克景達實驗動物公司。

BA、VE 美國Sigma-Aldrich公司；T-2毒素 青島普瑞邦生物工程有限公司。

ALP、AST、ALT、總蛋白（total protein，TP）、白蛋白（albumin，ALB）、球蛋白（globulion，GLB）檢測試劑 深圳邁瑞生物醫療電子有限公司； SOD、CAT、MDA、T-AOC、GSH檢測試劑盒 南京建成生物工程研究所；增強型化學發光液、TUNEL 試劑盒 江蘇凱基生物技術股份有限公司；β-actin、JAK2、STAT3、Bax、Bcl-2、p-STAT3、p-JAK2、Caspase-3抗體 美國Cell Signaling Technology公司。

1.2 儀器與設備

1.3 方法

1.3.1 實驗分組與給藥

60 只昆明小鼠適應性飼養1 周，自由采食和飲水， 溫度21～25 ℃、相對濕度50%～70%。適應性飼養結束后，將60 只小鼠隨機分為6 組，即空白對照組，T-2毒素組，BA低、中、高劑量組（0.25、0.5、 1 mg/kgmbBA+T-2毒素），VE干預組（100 mg/kgmbVE+ T-2毒素）。BA混懸于質量分數1%的可溶性淀粉溶液中，每天灌胃1 次，空白對照組和T-2毒素組僅灌胃質量分數1%的可溶性淀粉溶液，連續灌胃14 d。灌胃結束后，空白對照組小鼠按10 mL/kgmb腹腔注射體積分數75%乙醇溶液和磷酸鹽緩沖液（phosphate buffered saline，PBS）混合液（體積比1∶12.5），其余5 組小鼠均腹腔注射T-2毒素（4 mg/kgmb）誘導肝損傷模型，15 h禁食不禁水處理，10%水合氯醛腹腔注射麻醉后對小鼠進行眼眶采血和處死，解剖采集組織樣本。

1.3.2 組織樣本分離與保存

采集小鼠肝臟，拍照、稱質量，切取肝左葉固定于體積分數4%中性甲醛溶液中，其余部分分裝于-80 ℃保存備用。采集的血樣放置于4 ℃保存過夜后，冷凍離心機3000 r/min離心10 min分離血清，分離的血清置于-80 ℃保存備用。

1.3.3 血清生化指標測定

采用檢測試劑和全自動血液生化分析儀對血清中ALP、ALT、AST活力和TP、ALB、GLB質量濃度進行測定。

1.3.4 肝組織抗氧化能力測定

從及物動詞的內部分類看，“買”是只能帶體詞性賓語(名詞、代詞、數量詞)的動詞；根據語義的主要特征和與之相關的語法特征，動詞“買”屬于動作動詞中的弱持續動詞；從動作行為是有意識的還是無意識的角度看，“買”屬于自主動詞，從語義上說它是能表示有意識的或有心的動作行為的動詞，即“買”這個動作行為是能由動作發出者做主、主觀決定、自由支配的動作行為。

取肝臟組織研磨、離心（4000 r/min、10 min），吸取上清液，嚴格遵循試劑盒使用說明，檢測肝組織中T-AOC和CAT、SOD活力以及GSH、MDA含量。

1.3.5 肝臟組織病理學分析

取固定好的肝臟組織樣本，用雙蒸水沖洗，經乙醇脫水后嵌入石蠟，切成厚度5 μm的薄片并置于玻片上，二甲苯和不同體積分數乙醇脫蠟，蘇木精和伊紅染色，進行組織學觀察。

1.3.6 TUNEL法檢測細胞凋亡

用含有蛋白酶K（20 μg/mL）的PBS清洗石蠟切片，于37 ℃下孵育30 min，進行組織修復，再次用PBS沖洗3 次，隨后添加破膜工作液，常溫孵育20 min，PBS漂洗3 次，將試劑1（末端轉移酶）和試劑2（異硫氰酸熒光素（fluorescein isothiocyanate，FITC）標記的脫氧尿苷三磷酸（deoxyuridine triphosphate，dUTP））按體積比2∶29的比例進行配制，組織避光孵育2 h，4’,6-二脒基-2-苯 基吲哚（4’,6-diamidino-2-phenylindole，DAPI）標記10 min，對細胞核染色，通過熒光顯微鏡觀察。

1.3.7 Western blot法檢測蛋白表達水平

取肝組織加入裂解液后研磨，收集上清液，使用BCA蛋白檢測試劑盒測定蛋白濃度。用十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，質量分數10%分離膠。 電泳結束轉至聚偏二氟乙烯膜，用含5%脫脂奶粉的TBST緩沖液封閉1 h，加入β-actin、Bax、Bcl-2、Caspsae-3、STAT3、p-STAT3、JAK2和p-JAK2抗體孵育過夜，TBST沖洗3 次，每次10 min，加入二抗孵育1 h，TBST再次沖洗3 次，每次10 min，將聚偏二氟乙烯膜放置在凝膠成像儀暗室中，加入電化學發光試劑，使用Image軟件對目的蛋白條帶灰度值進行相對定量分析。

1.4 數據處理與分析

采用SPSS 21.0軟件進行數據統計分析，結果以平均值±標準差表示。采用單因素方差分析進行差異顯著性分析，P＜0.05為差異顯著，P＜0.01為差異極顯著。

2 結果與分析

2.1 BA預處理對T-2毒素致肝損傷小鼠肝臟外觀的影響

圖 1 BA預處理對T-2毒素誘導肝損傷小鼠肝臟外觀的影響Fig. 1 Effect of BA pretreatment on liver appearance in mice with liver injury induced by T-2 toxin

如圖1所示，空白對照組小鼠肝葉、肝邊緣清晰，結構正常。與空白對照組相比，T-2毒素組小鼠肝臟顏色呈粉白色，質地堅硬，有黃白色奶酪狀的壞死凸起。與T-2毒素組相比，BA預處理明顯改善了肝臟的顏色、質地，顏色由粉白色逐漸恢復正常，壞死凸起數量逐漸減少，并呈現一定的劑量依賴性，肉眼觀察BA高劑量組和陽性對照VE干預組小鼠肝臟外觀沒有明顯差異。以上結果表明，BA預處理能夠改善T-2毒素對肝臟的損傷作用。

2.2 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟病理學的影響

如圖2所示，空白對照組中可見正常的肝索、肝竇結構，肝細胞索排列整齊，細胞形態正常，無炎癥變化。與空白對照組相比，T-2毒素組肝組織正常結構消失，無明顯的肝索、肝竇，并伴有炎性細胞浸潤和細胞壞死。與T-2毒素組相比，BA預處理后，小鼠肝組織中肝索、肝竇等結構逐漸恢復，炎性細胞和壞死細胞數量明顯減少，并呈現出一定的劑量依賴性。以上結果表明，T-2毒素能夠誘導肝臟損傷，并造成肝結構紊亂、細胞壞死等病理變化，而BA預處理能夠改善這些變化。

圖 2 BA預處理對T-2毒素誘導小鼠肝臟病理變化的影響Fig. 2 Effect of BA pretreatment on pathological changes of liver tissues induced by T-2 toxin in mice

2.3 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟損傷血清生化指標的影響

ALP、ALT、AST活力是臨床中檢測肝損傷的重要指標，它們的異常變化表明肝臟受損。如圖3所示，與空白對照組相比，T-2毒素組小鼠血清ALP、ALT、AST活力極顯著升高（P＜0.01），血清TP質量濃度、ALB/GLB比值極顯著降低（P＜0.01），表明T-2毒素導致肝損傷。與T-2毒素組相比，中、高劑量的BA預處理能夠極顯著降低血清ALT、AST活力（P＜0.01）；高劑量的BA預處理能夠顯著降低血清ALP活力和顯著升高TP質量濃度 （P＜0.05）；各劑量BA預處理均能升高ALB/GLB比值，但與T-2毒素組無顯著差異（P＞0.05）。以上結果表明，BA預處理能有效緩解T-2毒素引起的血清生化指標的異常變化，從而減輕肝損傷。

圖 3 BA預處理對T-2毒素致肝損傷小鼠肝臟功能相關血清 生化指標的影響Fig. 3 Effect of BA pretreatment on serum biochemical indexes related to liver function in mice with liver injury caused by T-2 toxin

2.4 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟氧化損傷相關指標的影響

如圖4所示，與空白對照組相比，T-2毒素處理極顯著降低了小鼠肝組織中SOD、CAT、T-AOC以及GSH水平（P＜0.01），極顯著升高了小鼠肝組織中MDA含量（P＜0.01），表明T-2毒素造成小鼠肝臟的氧化損傷。與T-2毒素組相比，中、高劑量BA預處理極顯著升高了肝組織中T-AOC和SOD活力（P＜0.01）；高劑量BA預處理極顯著升高肝組織中CAT活力（P＜0.01）；BA預處理極顯著升高了肝組織中GSH含量，并極顯著降低了MDA含量，呈劑量依賴性。以上結果表明，BA預處理能夠通過增強機體的抗氧化酶活性降低MDA含量，從而保護肝臟免受T-2毒素造成的氧化損傷。

圖 4 BA預處理對T-2毒素誘導小鼠肝臟氧化損傷相關指標的影響Fig. 4 Effect of BA pretreatment on oxidative damage indexes of liver tissues in mice induced by T-2 toxin

2.5 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞凋亡的影響

圖 5 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞凋亡的影響Fig. 5 Effect of BA pretreatment on apoptosis of hepatocytes in mice induced by T-2 toxin

細胞發生凋亡時會激活DNA內切酶，使DNA發生斷裂，斷裂DNA暴露的3’-OH端能夠在末端脫氧核苷酸轉移酶的催化下被綠色的熒光探針FITC所標記，進而反映細胞的凋亡情況。如圖5所示，與空白對照組相比，T-2毒素組綠色熒光標記的凋亡細胞數量明顯增多，而BA預處理后凋亡細胞數量呈劑量依賴性減少。以上結果表明，T-2毒素能夠誘導小鼠肝組織中的細胞凋亡，而BA預處理能夠減少細胞凋亡的發生。

2.6 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞凋亡相關蛋白表達的影響

2.6.1 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞中Bax、Bcl-2、Caspase-3蛋白表達的影響

如圖6所示，與空白對照組相比，T-2毒素處理極顯著升高了Bcl-2/Bax、剪切型Caspase-3/pro-Caspase-3比值（P＜0.01），表明T-2毒素能夠激活促凋亡蛋白Bax的表達，抑制抗凋亡蛋白Bcl-2的表達，并激活Caspase-3，從而誘導細胞發生凋亡。與T-2毒素組相比，BA預處理呈劑量依賴性極顯著降低Bcl-2/Bax比值（P＜0.01），中、高劑量BA預處理顯著降低剪切型Caspase-3/pro-Caspase-3比值 （P＜0.05）。以上結果表明，T-2毒素通過激活Bax和Caspase-3誘導肝細胞凋亡，而BA預處理能夠抑制Bax和Caspase-3的激活，從而減少細胞凋亡的發生。

圖 6 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞Bax、Bcl-2、Caspase-3 蛋白表達的影響Fig. 6 Effect of BA pretreatment on the expression of Bax, Bcl-2 and caspase-3 proteins in mice induced by T-2 toxin

2.6.2 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞中JAK2、STAT3蛋白表達的影響

圖 7 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝臟細胞中JAK2、STAT3 蛋白表達的影響Fig. 7 Effect of BA pretreatment on the expression of JAK2 and STAT3 proteins in hepatocytes of mice induced by T-2 toxin

如圖7所示，與空白對照組比，T-2毒素處理升高小鼠肝臟細胞中p-JAK2/JAK2及p-STAT3/STAT3比值， 提示T-2毒素激活了JAK2/STAT3信號通路。與T-2毒素組相比，低、高劑量的BA預處理極顯著降低了 p-JAK2/JAK2比值（P＜0.01）；與T-2毒素組相比，BA呈劑量依賴性降低了p-STAT3/STAT3比值，高劑量時差異極顯著（P＜0.01），表明BA預處理抑制了JAK2/STAT3信號通路的激活。以上結果表明，BA緩解T-2毒素誘導的細胞凋亡可能與JAK2/STAT3信號通路有關。

3 討 論

血清中ALT、AST、ALP活力直接反映肝臟功能狀態和損傷程度[15-16]，其水平異常是診斷肝臟病變的重要指標，ALB/GLB比值對肝臟疾病的臨床診斷和治療同樣具有重要意義[17-18]。有研究顯示，在暴露于T-2毒素的山齒鶉和肉雞肝臟中觀察到壞死和脂肪堆積，同時AST、ALP和ALT水平升高，TP含量降低[19-20]。在本研究中也得到了相似結果，T-2毒素組小鼠血清ALP、ALT和AST活力極顯著高于空白對照組，TP質量濃度和ALB/GLB比值極顯著降低，提示T-2毒素可造成小鼠的肝損傷。而T-2毒素引起中毒的重要機制是氧化應激，通過降低SOD、CAT和GSH-Px等抗氧化酶的活性，增加ROS和MDA的產生，促進脂質過氧化，最終導致細胞甚至組織的 損傷[21-23]。在本研究中，T-2毒素極顯著降低小鼠肝臟組織T-AOC，CAT、SOD活力和GSH含量，同時極顯著增加MDA含量；病理剖檢可見肝臟顏色呈粉白色，質地較硬且缺少彈性，肝臟邊緣較鈍；切片圖像觀察結果顯示肝臟中肝索和肝竇消失，炎癥細胞浸潤和肝細胞壞死，提示氧化應激在T-2毒素引發的小鼠肝損傷過程中 起著重要作用，這與Deng Yijia等[24]的研究結果一致。BA作為一種天然產物，不僅可通過增強小鼠抗氧化能力減輕乙醇對小鼠造成的肝臟損傷[25]，也能夠劑量依賴性地修復T-2毒素引起的人正常肝細胞（L02）氧化損傷[26]。因此，本研究探討了BA對T-2毒素通過氧化應激導致小鼠肝細胞損傷的保護作用，結果顯示，與T-2毒素組比較，BA預處理能夠顯著升高小鼠肝組織中T-AOC，SOD、CAT活力和GSH含量，并極顯著降低MDA含量，拮抗由T-2毒素造成的肝臟氧化損傷。此外，BA預處理后可顯著降低小鼠血清ALT、AST、ALP活力，升高TP水平和 ALB/GLB比值，表明BA預處理能夠保護肝臟免受T-2毒素的毒性作用，顯著減少肝臟炎性細胞的浸潤及壞死細胞生成，改善肝臟的外觀、色澤和質地。

研究發現，T-2毒素可激活線粒體信號通路中凋亡調節蛋白Bax、Bcl-2、Caspase-3的表達，誘導L02肝細胞凋亡[27]。JAK2/STAT3信號通路是多種天然化合物和藥物的有效靶點，參與調控腫瘤細胞增殖[28-29]。Zhang Lei等[30]研究發現，抑制JAK2/STAT3信號通路可以減輕氧化 應激，下調Bax/Bcl-2比值，抑制腎細胞凋亡，促進細胞存活。本研究中，TUNEL檢測結果顯示，T-2毒素誘導了小鼠肝細胞的凋亡；Western blot檢測結果顯示，T-2毒素上調了p-STAT3/STAT3、p-JAK2/JAK2、Bax/Bcl-2比值，以及Caspase-3的表達，而BA預處理能夠顯著下調 JAK2/STAT3信號通路和Bax/Bcl-2比值，抑制Caspase-3的激活，提示JAK2/STAT3調控的細胞凋亡可能在BA對T-2毒素致肝損傷的保護過程中發揮重要作用。

圖 8 BA預處理對T-2毒素致小鼠肝損傷的保護作用及其機制Fig. 8 Protective effect of BA pretreatment on liver injury induced by T-2 toxin in mice and its underlying mechanism

本研究結果表明，BA對T-2毒素通過氧化應激所致的小鼠肝臟氧化損傷具有保護作用，而JAK2/STAT3介導的細胞凋亡可能在這一過程中發揮重要的調控作用 （圖8），以上結果為將BA開發成一種T-2毒素解毒劑提供了關鍵的實驗依據。