宋 瑋,張鐘藝,王 楷,沈 濤
成都中醫(yī)藥大學(xué),四川 成都 610075
動(dòng)脈粥樣硬化(atherosclerosis,AS)是動(dòng)脈內(nèi)膜的脂質(zhì)、血液成分沉積,平滑肌細(xì)胞及膠原纖維增生,伴有壞死及鈣化等不同程度病變的慢性進(jìn)行性病理過程[1]。流行病學(xué)研究顯示,在我國有超過3.3 億的心血管病患者,且導(dǎo)致的死亡人數(shù)占全球死亡人數(shù)的1/3,而AS 就是導(dǎo)致心血管疾病的最主要原因[2]。目前治療AS 的藥物主要針對(duì)脂質(zhì)代謝和血小板活化途徑,如他汀類和阿司匹林等[3],治療效果有限,并能引發(fā)細(xì)胞損傷、肝腎損傷及肌病等不良反應(yīng)[4]。腸道菌群與AS 之間有密切聯(lián)系,調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)已成為防治AS 新靶點(diǎn)。研究表明,氧化三甲胺(trimethylamine oxide,TMAO)作為腸道菌群衍生的代謝產(chǎn)物,是炎癥調(diào)控的關(guān)鍵因子,可增加炎癥因子釋放或激活相關(guān)炎癥通路,促進(jìn)泡沫細(xì)胞在血管內(nèi)沉積[5]。TMAO 升高會(huì)導(dǎo)致大量活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的生成,過量的 ROS 誘導(dǎo)硫氧還蛋白相互作用蛋白(thioredoxin interacting protein,TXNIP)從硫氧還蛋白(thioredoxin,TRX)中解離。TXNIP 降低TRX的ROS 清除能力并與核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白(NOD like receptor family pyrin domain containing 3,NLRP3)結(jié)合,介導(dǎo)NLRP3 炎癥小體與凋亡相關(guān)斑點(diǎn)樣蛋白(apoptosis-associated specklike protein,ASC)和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3 前體(pro-cystein-asparate protease-3,pro-Caspase-3)的組裝。隨后Caspase-1 的自切割和激活反過來導(dǎo)致白細(xì)胞介素-1β 前體(pro-interleukin-1β,pro-IL-1β)和pro-IL-18 加工成其成熟形式,然后誘導(dǎo)其他促炎基因的表達(dá),引發(fā)氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng),促進(jìn)AS 形成[6]。
中醫(yī)學(xué)認(rèn)為,中焦氣機(jī)升降失司,脾不散津,津液代謝紊亂,聚濕生痰,日久生瘀,痰瘀互結(jié)阻于脈道,導(dǎo)致AS 發(fā)生[7]。因此,升清降濁、恢復(fù)中焦升降功能,是調(diào)控血脂、防治AS 的關(guān)鍵。茱萸丸出自《太平圣惠方》,方中黃連、吳茱萸等比配伍,黃連味苦而性寒,吳茱萸味辛苦而性熱,二者苦辛相合,具有苦辛化濁的功效[8]。課題組前期研究證實(shí),黃連、吳茱萸配伍可顯著調(diào)控高脂模型動(dòng)物血脂,且1∶1 調(diào)血脂效果最佳[9],同時(shí)可通過巨噬細(xì)胞極化、影響脂代謝相關(guān)基因發(fā)揮抗炎效應(yīng)[10-11]。為進(jìn)一步探討茱萸丸防治AS 的作用機(jī)制,本研究以TMAO 介導(dǎo)的ROS/TXNIP/NLRP3 信號(hào)通路為切入點(diǎn),探討其減輕內(nèi)皮細(xì)胞損傷的機(jī)制,為臨床治療AS 提供新思路。
SPF 級(jí)雄性C57BL/6J 小鼠13 只,同品系的低密度脂蛋白受體敲除(low density lipoprotein receptor knockout,LDLR-/-)小鼠53 只,體質(zhì)量(22±2)g,6 周齡,購自成都達(dá)碩實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,動(dòng)物合格證號(hào)SCXK(川)2020-034。動(dòng)物飼養(yǎng)于成都中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物中心清潔級(jí)動(dòng)物房,使用許可證編號(hào)SYXK(川)2019-049,溫度22~25 ℃,相對(duì)濕度50%~70%,12 h 明暗循環(huán),自由飲水進(jìn)食。喂養(yǎng)小鼠的基礎(chǔ)飼料及高脂飼料均購自江蘇協(xié)同醫(yī)藥生物工程有限責(zé)任公司,合格證號(hào)SCXK(蘇)2020-0018。高脂飼料由78.85%基礎(chǔ)飼料、21%脂肪、0.15%膽固醇構(gòu)成,所有飼料均經(jīng)60Coγ 射線輻照滅菌處理。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)通過成都中醫(yī)藥大學(xué)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)倫理委員會(huì)審查(倫理編號(hào)2021DL-001)。
茱萸丸由黃連5 g、吳茱萸5 g 組成。黃連(批號(hào)190901)、吳茱萸(批號(hào)191001)由成都中醫(yī)藥大學(xué)附屬醫(yī)院制劑室提供,經(jīng)成都中醫(yī)藥大學(xué)鑒定教研室嚴(yán)鑄云教授分別鑒定為毛茛科植物黃連CoptischinensisFranch.的干燥根莖、蕓香科植物吳茱萸Evodiarutaecarpa(Juss.) Benth.的干燥成熟果實(shí),符合《中國藥典》2020 年版要求。
阿托伐他汀鈣片(批號(hào)H20051408)購自沈陽輝瑞制藥有限公司;總膽固醇(total cholesterol,TC)、三酰甘油(triglyceride,TG)、低密度脂蛋白膽固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)測(cè)定試劑盒(批號(hào)分別為A111-1-1、A110-1-1、A113-1-1、A112-1-1)購自南京建成生物科技有限公司;蘇木素-伊紅(hematoxylineosin,HE)染色、油紅染液、RIPA 裂解液、BCA蛋白濃度測(cè)定試劑盒、4%多聚甲醛(批號(hào)分別為G1004、G1016、G2002、BL521A、G1101-500ML)購自武漢塞維爾生物科技有限公司;Masson 染色液(批號(hào)20200831)購自北京索萊寶科技有限公司;IL-18、IL-1β ELISA 試劑盒(批號(hào)分別為MM-0182M1、MM-01563M1)購自江蘇酶免實(shí)業(yè)有限公司;超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)、ROS 試劑盒(批號(hào)分別為1013M、2086R)購自上海碧云天生物技術(shù)有限公司;甲酸(批號(hào)20191010)購自美國ROE 公司;乙腈(批號(hào)WXD0233V)購自德國默克公司;甲酸胺(批號(hào)20190815)購自美國Sigma 公司;戊巴比妥鈉(批號(hào)11715)購自美國Merck 公司;ROS 檢測(cè)試劑盒(批號(hào)C1300)購自北京普利萊基因公司;TXNIP 抗體、NLRP3 抗體、DAPI、羊抗兔IgG 二抗(批號(hào)分別為ab188865、ab65596、ab66217、ab182981)購自英國Abcam 公司;總RNA 提取試劑盒(批號(hào)R220901)購自成都福際生物技術(shù)有限公司;iScriptTMcDNA 合成試劑盒、 Sso AdvancedTMUniversal SYBR?Green Supermix(批號(hào)分別為221010-A4、221010-A5)購自成都蓉為基因生物科技有限公司。
Cool Safe110-4 型真空凍干機(jī)(丹麥Scanlaf 公司);BS-220 型全自動(dòng)生化分析儀(深圳邁瑞生物醫(yī)療電子有限公司);1260 Infinity II 型高效液相色譜儀、6470 Triple Quadruple MS/MS 型質(zhì)譜儀(美國Agilent 公司);EG1150C 型包埋機(jī)、SM2000R 型石蠟滑動(dòng)式切片機(jī)(德國Leica 公司);VO-53 型真空干燥機(jī)(上海泰坦科技股份有限公司);Revos 型脫水機(jī)(美國Thermo Fisher Scientific 公司);Filter Max F3 型酶標(biāo)儀(美國Molecular Devices 公司);NovoCyte 2060R 型NovoCyteTM流式細(xì)胞儀(杭州艾森生物有限公司);Allegra X-15R 型醫(yī)用離心機(jī)(美國Beckman Coulter 公司);Miseq 型測(cè)序儀(美國Illumina 公司);ECLIPSE C1 型正置熒光顯微鏡(日本尼康公司);KZ-IH-F 型高速低溫組織研磨儀(武漢塞維爾生物科技有限公司);HT-300 型垂直電泳槽及組件(合肥雨澤生物科技有限公司);ChemiScope 6100 型化學(xué)發(fā)光成像系統(tǒng)、ChemiScope Analysis 型圖像采集軟件(上海勤翔科學(xué)儀器有限公司)。
稱取50 g 黃連、50 g 吳茱萸后,加入10 倍量水浸泡1 h,然后煎煮40 min 濾過,濾渣加入9 倍量水繼續(xù)煎煮30 min,合并2 次濾液后放入真空凍干機(jī)中制作凍干粉。最終100 g 茱萸丸獲得17.21 g凍干粉,即每克凍干粉中含5.81 g 藥材,保存于4 ℃?zhèn)溆谩2捎酶咝б合嗌V儀對(duì)茱萸丸中小檗堿、黃連堿、吳茱萸堿和吳茱萸次堿4 種主要生物堿進(jìn)行檢測(cè)[12],結(jié)果顯示,茱萸丸中含有36.8 mg/g 小檗堿、14.9 mg/g 黃連堿、0.78 mg/g 吳茱萸堿和0.33 mg/g 吳茱萸次堿。
經(jīng)過適應(yīng)性喂養(yǎng)后,13 只C57BL/6J 小鼠作為對(duì)照組,繼續(xù)以基礎(chǔ)飼料喂養(yǎng)。53 只同品系的LDLR-/-小鼠給予高脂飼料喂養(yǎng)造模,每天2 次投喂(8: 00、16: 00 時(shí)各1 次),自由飲水及活動(dòng)12周,構(gòu)建AS 模型[13]。造模周期12 周,然后在對(duì)照組及造模組中各隨機(jī)選取3 只小鼠進(jìn)行主動(dòng)脈根部油紅染色判斷造型是否成功,主動(dòng)脈斑塊形成可判定為AS 造模成功[14]。造模成功后,將50 只LDLR-/-小鼠按體質(zhì)量隨機(jī)分為模型組及茱萸丸低、中、高劑量(130.54、261.08、522.16 mg/kg,分別相當(dāng)于臨床劑量的0.5、1、2 倍[15])組和阿托伐他汀(10.40 mg/kg)組,每組10 只。各給藥組ig 相應(yīng)藥物,對(duì)照組和模型組ig 等體積無菌蒸餾水,1 次/d,連續(xù)給藥12 周。
末次給藥后12 h 禁食不禁水,摘眼球取血。室溫靜置2 h,4 ℃、12 000 r/min 離心15 min,收集上層血清。按照試劑盒說明書操作,采用全自動(dòng)生化分析儀檢測(cè)各組小鼠血清中TC、TG、LDL-C、HDL-C 水平。
將采集完血清標(biāo)本的小鼠脫脊椎處死,剪開胸骨,暴露心臟,1 mL 注射器穿刺左心室注入;磷酸鹽緩沖液沖洗主動(dòng)脈后完整分離,在冰上剪段,用4%多聚甲醛固定、最佳切削溫度(optimum cutting temperature,OCT)包埋劑處理,制成厚度為5 μm的石蠟切片,進(jìn)行常規(guī)HE、Masson 染色,光學(xué)顯微鏡下觀察主動(dòng)脈病理變化并拍照保存。
HE 染色陽性面積比=斑塊面積/管腔面積
Masson 染色陽性面積=藍(lán)色區(qū)域面積/橫截面總面積
將冰凍切片晾干,置于異丙醇浸泡5 min,油紅O 染液孵育10 min,分化后用蘇木素復(fù)染2 min,沖洗,少許甘油封片,顯微鏡下觀察和攝片,采用Image pro plus 6.0 軟件分析。
油紅染色陽性區(qū)域面積比=紅色區(qū)域面積/橫截面總面積
按照試劑盒說明書檢測(cè)血清中IL-18、IL-1β、ROS 水平和SOD 活性。
用含有乙二胺四乙酸( ethylenediamine tetraacetic acid,EDTA)的采集管采集血液后,立即輕輕顛倒混勻,4 ℃、3 000 r/min 離心10 min,取上清液即血漿。精確吸取50 μL 血漿,加到150 μL甲醇中,渦旋1 min,13 000 r/min 離心10 min(離心半徑3 cm),取上清液進(jìn)樣,用于UHPLC-MS/MS分析。通過X Bridge BEH Amide 色譜柱(100 mm×2.1 mm,2.5 μm)色譜柱對(duì)目標(biāo)化合物進(jìn)行色譜分離,流動(dòng)相A 為10 mmol/L 甲酸銨(pH 3.5),流動(dòng)相B 為乙腈(pH 3.5)。氣體溫度350 ℃;氣體體積流量9 L/min;霧化器壓力2.758×105kPa;鞘氣加熱器300 ℃;鞘氣體積流量11 L/min;毛細(xì)管3 500 V。
末次給藥后,收集小鼠新鮮糞便。戴一次性無菌手套,左手抓住小鼠,右手輕輕柔按揉小鼠腹部,刺激排便。當(dāng)有糞便排出時(shí),用一次性鑷子夾取糞便2~3 粒,置于滅菌凍存管,液氮保存。每取1 只小鼠糞便換1 次鑷子,以防交叉感染,影響腸道菌群結(jié)果,且夾取糞便放入凍存管中務(wù)必迅速,以防空氣中暴露太久,導(dǎo)致感染。小鼠糞便樣本送至武漢邁維生物科技有限公司進(jìn)行16S rRNA 測(cè)序,按試劑盒說明進(jìn)行操作。
2.8.1 DNA 提取和質(zhì)檢 使用MoBio PowerSoil DNA Isolation 試劑盒提取基因組DNA,使用納米滴檢驗(yàn)DNA 質(zhì)量和濃度。
2.8.2 目標(biāo)片段PCR 擴(kuò)增 使用引物序列為338F(5'-ACTCCTACGGGAGGCAGCAG-3')和 806R( 5'-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3' ) 對(duì) 16S rRNA 基因V3~V4 可變區(qū)進(jìn)行PCR 擴(kuò)增。
2.8.3 PCR 產(chǎn)物電泳檢測(cè)和純化 1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)擴(kuò)增目的條帶大小,使用磁珠法進(jìn)行自動(dòng)化純化。
2.8.4 Illumina Miseq 測(cè)序 將PCR 產(chǎn)物回收純化,利用NEXTFLEX?Rapid DNA-Seq 試劑盒進(jìn)行建庫,使用Illumina Miseq PE300 平臺(tái)進(jìn)行測(cè)序。
2.8.5 操作分類單元(operational taxonomic unit,OTU)分析 使用UPARSE 軟件根據(jù)97%的相似度對(duì)序列進(jìn)行OTU 聚類并剔除嵌合體,利用RDP classifie 對(duì)每條序列進(jìn)行物種分類注釋。使用Mothur 對(duì)α 多樣性進(jìn)行分析,結(jié)果以Chao1 指數(shù)、Ace 指數(shù)、observed species 指數(shù)表示。
取各組主動(dòng)脈組織,按照ROS 試劑盒說明書操作,激發(fā)和發(fā)射波長(zhǎng)分別為490、525 nm,測(cè)定ROS吸光度(A)值,根據(jù)樣品和對(duì)照相對(duì)熒光單位(relative fluorescence unit,RFU)的差值計(jì)算ROS含量。
石蠟組織切片經(jīng)脫蠟、水化、抗原修復(fù)、標(biāo)記及封閉,滴加TXNIP 抗體(1∶50),4 ℃孵育過夜;磷酸緩沖液浸洗3 次,滴加熒光二抗(1∶100,滴加CY3-TSA),濕盒中37 ℃孵育1 h,PBST 浸洗3 次,血清室溫封閉30 min,吸掉封閉液,滴加稀釋的NLRP3 抗體(1∶50),4 ℃孵育避光過夜,PBST 浸洗3 次,滴加熒光二抗(1∶100,F(xiàn)ITCTSA),濕盒中37 ℃孵育1 h,PBST 浸洗3 次,滴加DAPI 避光孵育5 min 復(fù)染細(xì)胞核,PBST 浸洗4次去處多余的DAPI,用含抗熒光淬滅劑的封片液封片,熒光顯微鏡下觀察并拍照記錄,采用Image pro plus 6.0 軟件進(jìn)行分析。
每組取3 只小鼠主動(dòng)脈組織進(jìn)行蛋白提取,使用BCA 測(cè)定各組總蛋白濃度,蛋白樣品經(jīng)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳,轉(zhuǎn)至PVDF 膜,分別加入TXNIP(1∶1 000)、NLRP3(1∶1 000)、GAPDH(1∶5 000)一抗,4 ℃搖床孵育過夜;加入二抗(1∶10 000),4 ℃搖床孵育2 h,顯影曝光,使用ImageJ 1.44 軟件對(duì)條帶進(jìn)行分析。
采用總RNA 提取試劑盒提取主動(dòng)脈組織中總RNA,采用超微量紫外分光光度計(jì)測(cè)定RNA 濃度。采用iScript? cDNA 合成試劑盒將RNA 逆轉(zhuǎn)錄為模板cDNA。采用Sso AdvancedTMUniversal SYBR?Green Supermix 試劑盒進(jìn)行qPCR 反應(yīng)。反應(yīng)條件設(shè)置為95 ℃預(yù)變性30 s,95 ℃變性5 s,60 ℃退火30 s,40 個(gè)循環(huán),收集熒光信號(hào),結(jié)果采用2-ΔΔCt計(jì)算mRNA 的相對(duì)表達(dá)量。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司設(shè)計(jì)合成,引物序列見表1。

表1 引物序列Table 1 Primer sequences
采用SPSS 24.0 軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。計(jì)量資料以±s表示,先進(jìn)行正態(tài)分析和方差齊性檢驗(yàn),若二者均符合,組間比較采用單因素方差(Oneway ANOVA)分析;若不符合正態(tài)分布或方差齊性檢驗(yàn),采用非參數(shù)秩和檢驗(yàn),相關(guān)性采用Pearson 相關(guān)性分析。
如表2 所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠血清TG、TC、LDL-C 水平顯著升高(P<0.01),HDLC 水平顯著降低(P<0.01);與模型組比較,各給藥組小鼠血清TG、TC、LDL-C 水平顯著降低(P<0.05、0.01),HDL-C 水平顯著升高(P<0.01)。
教師設(shè)情境置2:假如在等待“120”過程中,你發(fā)現(xiàn)暈倒的女生又被刮傷出血了,該怎么辦?閱讀教材76頁第二段。如何根據(jù)出血狀況,判斷出血類型?請(qǐng)閱讀教材86頁。
表2 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血清TG、TC、LDL-C 和HDL-C 水平的影響 (±s, n = 10)Table 2 Effect of Zhuyu Pills on TG, TC, LDL-C and HDL-C levels in serum of AS mice (±s, n = 10)

表2 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血清TG、TC、LDL-C 和HDL-C 水平的影響 (±s, n = 10)Table 2 Effect of Zhuyu Pills on TG, TC, LDL-C and HDL-C levels in serum of AS mice (±s, n = 10)
與對(duì)照組比較:#P<0.05 ##P<0.01 ###P<0.001;與模型組比較:*P<0.05 **P<0.01 ***P<0.001,下表同。#P < 0.05 ##P < 0.01 ###P < 0.001 vs control group; *P < 0.05 **P < 0.01 ***P < 0.001 vs model group, same as below tables.
組別 劑量/(mg·kg-1) TG/(mmol·L-1) TC/(mmol·L-1) LDL-C/(mmol·L-1) HDL-C/(mmol·L-1)對(duì)照 — 1.32±0.11 3.20±0.35 2.21±0.08 1.77±0.06模型 — 5.52±0.15## 9.31±0.24## 8.86±0.30## 0.14±0.03##茱萸丸 75.85 5.28±0.18* 8.65±0.15** 8.53±0.27* 0.25±0.09**151.69 4.46±0.25** 6.46±0.19** 6.42±0.34** 0.45±0.05**303.38 3.54±0.19** 5.55±0.22** 5.44±0.15** 0.72±0.06**阿托伐他汀 10.40 4.77±0.11** 7.19±0.26** 7.06±0.23** 0.38±0.07**
如圖1 所示,對(duì)照組小鼠主動(dòng)脈可見血管壁各個(gè)層次排列整齊,結(jié)構(gòu)清晰,少見皺褶及空泡,幾乎無紅染及膠原著色。與對(duì)照組比較,模型組主動(dòng)脈內(nèi)膜大面積增厚,脂質(zhì)斑塊增多沉積,結(jié)構(gòu)模糊化并形成明顯的泡沫細(xì)胞,大量褶皺及空泡,大片紅染形成,部分區(qū)域形成特征性AS 斑塊,斑塊有較大范圍的膠原蛋白沉積。與模型組比較,各給藥組主動(dòng)脈斑塊及血管壁泡沫細(xì)胞均呈現(xiàn)不同程度的改善,膠原纖維增加減少,隨著茱萸丸劑量的增加,上述病變程度隨之減輕。

圖1 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈病理變化的影響Fig. 1 Effect of Zhuyu Pills on pathological changes of aorta in AS mice
如表3 所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠血清中IL-1β、IL-18、ROS 水平均顯著升高(P<0.01),SOD 活性顯著降低(P<0.01);與模型組比較,各給藥組IL-1β、IL-18、ROS 水平降低(P<0.01),SOD 活性顯著升高(P<0.05、0.01)。
表3 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血清中IL-1β、IL-18、ROS 水平和SOD 活性的影響 (±s, n = 10)Table 3 Effect of Zhuyu Pills on IL-1β, IL-18, ROS levels and SOD activity in serum of AS mice (±s, n = 10)

表3 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血清中IL-1β、IL-18、ROS 水平和SOD 活性的影響 (±s, n = 10)Table 3 Effect of Zhuyu Pills on IL-1β, IL-18, ROS levels and SOD activity in serum of AS mice (±s, n = 10)
組別 劑量/(mg·kg-1) IL-1β/(ng·L-1) IL-18/(ng·L-1) ROS/(U·mL-1) SOD/(U·mL-1)對(duì)照 — 13.88±1.45 5.26±1.55 49.69±6.05 66.83±7.21模型 — 56.34±4.27## 34.83±2.12## 99.06±9.64## 40.19±5.06##茱萸丸 75.85 38.28±2.79** 23.04±3.11** 72.38±6.23** 44.21±5.52*151.69 31.53±3.39** 18.35±2.48** 65.68±6.54** 52.43±4.10**303.38 25.03±3.02** 12.43±2.27** 60.42±5.47** 60.55±3.28**阿托伐他汀 10.40 35.26±1.93** 20.06±1.32** 67.17±4.48** 45.36±2.59**
如表4 所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠血漿TMA、TMAO 水平顯著升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組血漿TMA、TMAO 水平顯著降低(P<0.01)。
表4 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血漿TMA、TMAO 水平的影響(±s, n = 6)Table 4 Effect of Zhuyu Pills on plasma TMA and TMAO levels in AS mice (±s, n = 6)

表4 茱萸丸對(duì)AS 小鼠血漿TMA、TMAO 水平的影響(±s, n = 6)Table 4 Effect of Zhuyu Pills on plasma TMA and TMAO levels in AS mice (±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) TMA/(ng·mL-1) TMAO/(ng·mL-1)對(duì)照 — 421.63±16.03 225.35±5.51模型 — 583.04±21.56## 532.18±12.29##茱萸丸 75.85 492.17±10.23** 343.28±14.35**151.69 455.02±11.28** 315.16±12.45**303.38 433.26±13.11** 255.46±11.37**阿托伐他汀 10.40 469.23±18.08** 326.43±23.08**
3.5.1 Alpha 多樣性分析 如表5 所示,與對(duì)照組比較,模型組Chao1、Ace 以及observed species 指數(shù)均顯著降低(P<0.01);與模型組比較,各給藥組Chao1、Ace 以及observed species 指數(shù)均顯著升高(P<0.01)。
表5 各組小鼠腸道菌群Alpha 多樣性指數(shù)比較 (±s, n = 6)Table 5 Comparison of intestinal flora Alpha diversity index of mice in each group (±s, n = 6)

表5 各組小鼠腸道菌群Alpha 多樣性指數(shù)比較 (±s, n = 6)Table 5 Comparison of intestinal flora Alpha diversity index of mice in each group (±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) Chao1 指數(shù) Ace 指數(shù) observed species 指數(shù)對(duì)照 — 774.55±12.98 501.83±21.28 800.10±22.84模型 — 339.67±14.19## 333.17±22.69## 372.17±11.61##茱萸丸 75.85 432.50±16.21** 428.83±10.57** 490.00±17.81**151.69 559.50±12.05** 457.83±12.30** 627.33±18.06**303.38 673.17±11.44** 470.00±13.92** 742.83±12.49**阿托伐他汀 10.40 525.00±16.20** 432.50±18.89** 568.83±15.94**
3.5.2 門水平菌群豐度及差異 門水平上各組小鼠菌群優(yōu)勢(shì)種類差異不大,主要由厚壁菌門、擬桿菌門等構(gòu)成。如表6 所示,與對(duì)照組比較,模型組擬桿菌門菌群豐度明顯降低(P<0.01);與模型組比較,各給藥組擬桿菌門菌群豐度顯著上升(P<0.05、0.01),茱萸丸中、高劑量組厚壁菌門菌群豐度顯著下降(P<0.05)。
表6 各組小鼠腸道菌群門水平前5 位的物種平均相對(duì)豐度比較 (±s, n = 6)Table 6 Comparison of average relative abundance of top 5 species at level of intestinal microflora in each group(±s, n = 6)

表6 各組小鼠腸道菌群門水平前5 位的物種平均相對(duì)豐度比較 (±s, n = 6)Table 6 Comparison of average relative abundance of top 5 species at level of intestinal microflora in each group(±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) 相對(duì)豐度/%厚壁菌門 擬桿菌門 變形菌門 放線菌門 疣微菌門對(duì)照 — 73.99±4.46 9.59±0.44 2.39±0.25 1.43±0.11 2.63±0.06模型 — 83.10±6.78 6.70±0.19## 2.46±0.83 1.46±0.04 2.52±0.07茱萸丸 75.85 79.08±6.06 7.30±0.44* 2.55±0.73 1.59±0.07 2.60±0.11 151.69 70.81±9.66* 8.31±0.08** 2.57±0.21 1.45±0.12 2.64±0.05 303.38 68.51±2.55* 8.95±0.28** 2.57±0.96 1.56±0.21 2.55±0.04阿托伐他汀 10.40 73.76±7.87 7.53±0.17* 2.50±0.51 1.53±0.09 2.60±0.08
3.5.3 屬水平菌群豐度及差異 如表7 所示,與對(duì)照組比較,模型組糞桿菌屬、布勞特氏屬、乳桿菌屬菌群豐度顯著下降(P<0.01);與模型組比較,各給藥組布勞特氏屬、乳桿菌屬菌群豐度顯著升高(P<0.01),茱萸丸中、高劑量組糞桿菌屬豐度顯著升高(P<0.01)。
表7 各組小鼠腸道菌群屬水平前5 位的物種平均相對(duì)豐度比較 (±s, n = 6)Table 7 Comparison of average relative abundance of top 5 species in level of intestinal flora of mice in each group(±s, n = 6)

表7 各組小鼠腸道菌群屬水平前5 位的物種平均相對(duì)豐度比較 (±s, n = 6)Table 7 Comparison of average relative abundance of top 5 species in level of intestinal flora of mice in each group(±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) 相對(duì)豐度/%杜氏牙形石屬 圣埃里立支桿菌屬 糞桿菌屬 布勞特氏屬 乳桿菌屬對(duì)照 — 11.45±0.13 14.39±1.27 8.49±0.44 6.68±0.31 6.32±0.36模型 — 11.51±0.18 14.54±0.96 4.65±0.91## 2.81±0.54## 4.31±0.27##茱萸丸 75.85 11.22±0.21 14.37±0.47 5.64±1.03 5.55±0.34** 5.72±0.66**151.69 12.07±0.71 13.62±2.37 6.65±0.23** 5.99±0.65** 6.12±0.62**303.38 10.93±0.82 15.60±0.27 7.72±0.66** 6.36±0.50** 6.40±0.55**阿托伐他汀 10.40 11.24±0.20 14.45±0.13 5.74±0.17 5.54±0.23** 6.10±0.30**
如表8 所示,布勞特氏屬、乳桿菌屬、糞桿菌屬與TMA、TMAO 呈負(fù)相關(guān)(P<0.05)。

表8 小鼠腸道菌群與TMA、TMAO 的關(guān)聯(lián)分析結(jié)果Table 8 Analysis results of association between intestinal flora and TMA and TMAO in mice
表9 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈ROS 水平的影響 (±s, n = 6)Table 9 Effect of Zhuyu Pills on ROS level in aorta of AS mice (±s, n = 6)

表9 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈ROS 水平的影響 (±s, n = 6)Table 9 Effect of Zhuyu Pills on ROS level in aorta of AS mice (±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) ROS/(RFU·mg-1)對(duì)照 — 1 683.03±192.03模型 — 4 579.42±266.73##茱萸丸 75.85 4 322.37±189.45*151.69 3 145.01±191.68**303.38 2 846.36±173.31**阿托伐他汀 10.40 3 962.49±208.23**
如圖2、表10 和圖3、表11 所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠主動(dòng)脈組織TXNIP、NLRP3 蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組TXNIP、NLRP3 蛋白表達(dá)水平明顯降低(P<0.01)。

圖2 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈組織TXNIP、NLRP3 表達(dá)的影響Fig. 2 Effect of Zhuyu Pills on TXNIP and NLRP3 of aorta tissue in AS mice

圖3 各組小鼠主動(dòng)脈組織中TXNIP、NLRP3 的蛋白表達(dá)Fig. 3 TXNIP and NLRP3 protein expressions in aortic tissue of mice in each group
表10 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈組織中TXNIP、NLRP3表達(dá)熒光面積的影響 (±s, n = 6)Table 10 Effect of Zhuyu Pills on TXNIP and NLRP3 fluorescence area on aortic tissue in AS mice (±s, n = 6)

表10 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈組織中TXNIP、NLRP3表達(dá)熒光面積的影響 (±s, n = 6)Table 10 Effect of Zhuyu Pills on TXNIP and NLRP3 fluorescence area on aortic tissue in AS mice (±s, n = 6)
組別 劑量/(mg·kg-1) TXNIP NLRP3對(duì)照 — 0.55±0.12 0.30±0.07模型 — 1.82±0.38## 1.64±0.12##茱萸丸 75.85 1.24±0.40** 1.08±0.20**151.69 0.87±0.25** 0.62±0.06**303.38 0.72±0.16** 0.53±0.12**阿托伐他汀 10.40 0.93±0.09** 0.71±0.08 **
表11 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈組織TXNIP、NLRP3 蛋白表達(dá)的影響 (±s, n = 3)Table 11 Effect of Zhuyu Pills on protein expressions of TXNIP and NLRP3 in aortic tissue of AS mice (±s, n = 3)

表11 茱萸丸對(duì)AS 小鼠主動(dòng)脈組織TXNIP、NLRP3 蛋白表達(dá)的影響 (±s, n = 3)Table 11 Effect of Zhuyu Pills on protein expressions of TXNIP and NLRP3 in aortic tissue of AS mice (±s, n = 3)
組別 劑量/(mg·kg-1) TXNIP /GAPDH NLRP3/GAPDH對(duì)照 — 0.48±0.10 0.44±0.06模型 — 1.52±0.24## 1.31±0.16##茱萸丸 75.85 1.26±0.13** 1.12±0.08**151.69 0.94±0.18** 0.88±0.11**303.38 0.76±0.09** 0.75±0.13**阿托伐他汀 10.40 1.09±0.08** 1.04±0.05**
如表12 所示,與對(duì)照組比較,模型組小鼠主動(dòng)脈組織TRX、TXNIP、ASC、NLRP3、Caspase-1mRNA表達(dá)水平顯著升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組TRX、TXNIP、ASC、NLRP3、Caspase-1mRNA表達(dá)水平明顯降低(P<0.01)。
表12 茱萸丸對(duì)各組小鼠主動(dòng)脈組織中TRX、TXNIP、ASC、NLRP3、Caspase-1 mRNA 表達(dá)水平的影響 (±s, n = 4)Table 12 Effects of Zhuyu Pills on mRNA levels of TRX, TXNIP, ASC, NLRP3 and Caspase-1 on aortic tissue in each group of mice (±s, n = 4)

表12 茱萸丸對(duì)各組小鼠主動(dòng)脈組織中TRX、TXNIP、ASC、NLRP3、Caspase-1 mRNA 表達(dá)水平的影響 (±s, n = 4)Table 12 Effects of Zhuyu Pills on mRNA levels of TRX, TXNIP, ASC, NLRP3 and Caspase-1 on aortic tissue in each group of mice (±s, n = 4)
組別 劑量/(mg·kg-1) mRNA 相對(duì)表達(dá)量TRX TXNIP ASC NLRP3 Caspase-1對(duì)照 — 0.42±0.10 0.31±0.06 0.28±0.08 0.26±0.05 0.35±0.02模型 — 1.63±0.05## 1.12±0.15## 0.92±0.02## 1.16±0.13## 1.03±0.07##茱萸丸 75.85 1.24±0.14** 0.90±0.20** 0.66±0.07** 0.98±0.07** 0.89±0.04**151.69 0.96±0.07** 0.63±0.10** 0.47±0.06** 0.71±0.05** 0.67±0.05**303.38 0.74±0.06** 0.55±0.11** 0.45±0.06** 0.59±0.10** 0.56±0.05**阿托伐他汀 10.40 1.16±0.12** 0.85±0.28** 0.59±0.03** 0.87±0.06** 0.81±0.10**
AS 病在血脈,根在臟腑,脾失健運(yùn),水津不布,精化為濁,導(dǎo)致膏脂運(yùn)化輸布障礙,濕濁內(nèi)生,輸于血脈,成為“濁脂”,壅積脈道,浸淫脈絡(luò),著而不去,脈絡(luò)與痰瘀相搏,結(jié)聚成塊,正如《證治匯補(bǔ)》所言“脾虛不運(yùn)清濁,停滯津液而為痰生”[16]。國醫(yī)大師阮士怡[17]將AS 斑塊與積病概念結(jié)合,創(chuàng)新性提出“脈中積”概念,該病名不僅體現(xiàn)出沉積于血脈的發(fā)病位置,還概括了“脾胃壅遏,濁伏于脈”的病理機(jī)制,兼具中醫(yī)特色。脾胃為水谷精微轉(zhuǎn)運(yùn)之樞紐,氣虛于內(nèi),周流不暢,則陳氣、血濁蓄積,濁邪沉積于脈壁,形成有形、固定不移之斑塊,發(fā)為AS。治脾之劑以升運(yùn)為要,調(diào)胃之力以降泄為先,脾胃并理,自當(dāng)兩法并取,故選擇辛味藥能開能通,苦味藥可降可泄,辛苦相合,升降同施,藉以助脾散精,導(dǎo)濁下行,清除脈壁濁邪,從而脈道通暢,無斑塊閉阻之礙。茱萸丸由黃連、吳茱萸組成,二者一辛一苦、一升一降,是辛開苦降的代表組合。該治法將辛熱與苦寒2 種藥性相反的藥物置于一方之中,彼此相互為用又互相佐制,是一種具有雙向調(diào)節(jié)功能的典型中醫(yī)特色的用藥方法[18]。《素問·至真要大論》中記載:“陽明之復(fù),治以辛溫,佐以苦甘,以苦泄之,以苦下之”,揭示了辛與苦2 類不同性質(zhì)的藥物具有協(xié)同作用,可以合理配伍。清代葉天士將辛開苦降法作為一個(gè)治則提出,其在《臨證指南醫(yī)案》中提出“辛以開之,苦以降之”的論點(diǎn),認(rèn)為辛苦合用則“苦能驅(qū)熱除濕,辛能開氣宣濁”[19]。總之,茱萸丸通過辛開苦降治法健中助運(yùn),調(diào)暢氣機(jī),導(dǎo)濁下行,充分發(fā)揮“氣行-津行-脂行”之效,以此防治AS。
LDLR-/-小鼠是AS 研究的經(jīng)典動(dòng)物模型,可在自然膳食的情況下形成嚴(yán)重的高脂血癥,并自發(fā)形成纖維斑塊和復(fù)合斑塊,動(dòng)脈受損嚴(yán)重程度方面有類人的特征,且雄性高于雌性,故本實(shí)驗(yàn)選用雄性LDLR-/-小鼠[20]。研究表明,LDLR-/-小鼠以高脂飼料飲食飼養(yǎng),12 周左右即可于小鼠主動(dòng)脈弓部發(fā)現(xiàn)廣泛的AS 斑塊[21]。阿托伐他汀鈣是一種強(qiáng)效的降膽固醇藥物,具有抑制炎癥細(xì)胞和炎癥介質(zhì)釋放、抑制血栓形成、保持斑塊穩(wěn)定等作用,因此選用阿托伐他汀作為陽性對(duì)照藥物[22]。血脂水平與AS 病變程度密切相關(guān),因脂質(zhì)異常會(huì)造成血液黏度上升,其可附著于血小板與紅細(xì)胞表面,增加細(xì)胞間黏附性,而紅細(xì)胞聚集性增加,則導(dǎo)致血流緩慢,引起主動(dòng)脈根部脂質(zhì)積聚,炎性細(xì)胞匯聚,從而誘發(fā)炎癥的發(fā)生,加速AS的形成。本研究結(jié)果顯示,不同劑量的茱萸丸均能不同程度地降低AS 模型小鼠血清中TC、TG、LDL-C含量,升高HDL-C 含量,并有效減少脂質(zhì)堆積。本研究組織病理學(xué)結(jié)果也佐證了此結(jié)論,茱萸丸干預(yù)后,可有效減輕模型小鼠主動(dòng)脈的粥樣斑塊沉積,并增加斑塊的結(jié)構(gòu)韌性,降低易損性,增加膠原防止彈性纖維進(jìn)一步被破壞,保護(hù)中膜結(jié)構(gòu),且與藥物劑量成正相關(guān)關(guān)系,以高劑量茱萸丸的總體效果最好。脂質(zhì)代謝功能的下降可誘導(dǎo)機(jī)體氧化和抗氧化能力失衡,SOD 活性下降,ROS 含量增高,導(dǎo)致血管內(nèi)皮下間隙的脂質(zhì)和脂蛋白被氧化形成低密度脂蛋白,并影響血管壁正常結(jié)構(gòu)及功能而加快AS 發(fā)展[23]。本研究結(jié)果顯示,茱萸丸干預(yù)后小鼠血清ROS 水平顯著降低,SOD 活性顯著升高,提示茱萸丸可減輕氧化應(yīng)激損傷而抑制LDLR-/-小鼠AS 進(jìn)展。
目前TMA/TMAO 的代謝途徑受到廣泛關(guān)注,被認(rèn)為是AS 的潛在促進(jìn)劑。TMAO 是膽堿、卵磷脂和肉堿的代謝產(chǎn)物,可由TMA 轉(zhuǎn)變而來[24]。腸道中的膳食膽堿和左旋肉堿在多種酶的作用下產(chǎn)生TMA,后者在腸道上皮細(xì)胞被吸收并輸送到肝臟,在肝臟中被黃素單加氧酶3 進(jìn)一步氧化,形成TMAO,TMAO 通過誘發(fā)炎癥[25]、促進(jìn)泡沫細(xì)胞形成[26]及調(diào)控膽固醇的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝[27]進(jìn)而促進(jìn)AS 的發(fā)生發(fā)展。Meta 分析結(jié)果亦顯示,循環(huán)TMAO 水平越高,心血管事件的發(fā)生率越高[28]。因此,抑制腸道菌群代謝產(chǎn)物TMA,進(jìn)而減少TMA 向TMAO 的轉(zhuǎn)化,可能是防治AS 的有效途徑。本研究發(fā)現(xiàn),茱萸丸干預(yù)能夠顯著降低LDLR-/-小鼠血漿TMA 和TMAO 水平,從而發(fā)揮抗AS 的作用。經(jīng)16S rRNA技術(shù)分析腸道菌群的結(jié)構(gòu)、多樣性變化發(fā)現(xiàn),Alpha多樣性指數(shù)變化提示腸道菌群多樣性可因AS 發(fā)病而降低,因茱萸丸干預(yù)而提高。AS 常伴隨厚壁菌門豐度降低以及擬桿菌門豐度上升,并且兩者比值F/B的高低,多用于腸道菌群失調(diào)程度的評(píng)估[29]。本研究發(fā)現(xiàn),門水平上厚壁菌門、擬桿菌門為優(yōu)勢(shì)菌群。模型組厚壁菌門相對(duì)豐度增加,擬桿菌門相對(duì)豐度減少,F(xiàn)/B 值呈現(xiàn)升高趨勢(shì),這表明AS 小鼠腸道菌群門水平物種比例失衡,菌群紊亂態(tài)勢(shì)明顯,與文獻(xiàn)所載相似[30]。而茱萸丸干預(yù)后小鼠腸道厚壁菌門相對(duì)豐度減少,擬桿菌門相對(duì)豐度增加,F(xiàn)/B 值出現(xiàn)回調(diào)趨勢(shì),腸道紊亂被糾正。屬水平上布勞特氏屬、糞桿菌屬、乳桿菌屬菌群豐度上升。其中布勞特氏菌屬的發(fā)酵產(chǎn)物,如乙酸、丙酸和丁酸等具有優(yōu)良的抗炎、調(diào)血脂活性,對(duì)AS 具有良好的預(yù)防和治療作用。研究表明,糞桿菌屬在AS 患者糞便中富集,提示糞桿菌屬可能為AS 的致病菌之一[31]。乳桿菌屬為腸道內(nèi)有益菌群,其可激活調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞,抑制輔助性T細(xì)胞,影響巨噬細(xì)胞亞群比例,進(jìn)而調(diào)節(jié)免疫,抑制AS 相關(guān)炎癥[32]。本研究發(fā)現(xiàn),布勞特氏菌屬、糞桿菌屬、乳桿菌屬與TMA、TMAO 呈顯著負(fù)相關(guān)。因此,茱萸丸可能通過提高布勞特氏菌屬、糞桿菌屬以及乳桿菌屬相對(duì)豐度,抑制TMA 生成,進(jìn)而減少TMAO 生成發(fā)揮抗AS 的作用。
細(xì)胞焦亡是近年來發(fā)現(xiàn)的一種新型的促炎細(xì)胞程序性死亡方式,AS各階段均存在血管壁細(xì)胞焦亡,其關(guān)鍵步驟是炎癥小體的活化[33]。NLRP3 炎癥小體是一種與慢性低度炎癥反應(yīng)相關(guān)的大分子復(fù)合物,主要由NLRP3、ASC 和Caspase-1 組成[34]。其中NLRP3 作為一個(gè)蛋白復(fù)合體的支架,ASC 是NLRP3和Caspase-1 之間的連接體,并參與Caspase-1 的活化[35]。NLRP3 炎癥小體作為炎癥和氧化應(yīng)激通路的上游調(diào)控因子,是炎癥-免疫的橋梁,參與了機(jī)體眾多炎癥性疾病的發(fā)生、發(fā)展過程[36]。正常情況下,NLRP3 處于活性抑制狀態(tài),當(dāng)機(jī)體受到微生物產(chǎn)物、內(nèi)源性分子等刺激后,通過ACS 銜接Caspase-1 前體被激活,并介導(dǎo)NLRP3 激活Caspase-1。Caspase-1 作為炎癥的主要介導(dǎo)者,其被激活后募集、激活其他免疫細(xì)胞,切割pro-IL-18、pro-IL-1β 等前體,使前體轉(zhuǎn)化為活性形式的促炎因子IL-1β、IL-18 等,激活下游炎性通路,產(chǎn)生炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)。因此,抑制NLRP3 炎性小體相關(guān)通路,能夠抑制下游炎性通路的級(jí)聯(lián)放大,從而改善相關(guān)炎癥性疾病的進(jìn)展及預(yù)后。IL-18、IL-1β 均是NLRP3 炎性小體活化后產(chǎn)生的主要促炎分子,在NLRP3 炎性小體通路被激活后表達(dá)均增加。本實(shí)驗(yàn)中模型組較對(duì)照組NLRP3、ASC、Caspase-1 的蛋白及mRNA 的表達(dá)量顯著上升,通路中促炎因子IL-18、IL-1β 水平顯著增加,說明NLRP3 炎癥小體處于激活狀態(tài)。茱萸丸使NLRP3、ASC、Caspase-1 的蛋白及mRNA 表達(dá)顯著下降,促炎因子IL-18、IL-1β 水平明顯下降,說明NLRP3 炎癥小體受到抑制。TXNIP 是氧化應(yīng)激與NLRP3 炎癥小體之間的橋梁,作為激活NLRP3 炎癥小體的物質(zhì)不可或缺[35]。在ROS 的作用下,TXNIP從細(xì)胞核中釋放出來,并與胞質(zhì)中的TRX1 和線粒體中的TRX2 結(jié)合,導(dǎo)致ROS 水平升高。增加ROS可以氧化TRX1,而氧化形式的TRX 不能與TXNIP結(jié)合,使TXNIP 成游離狀態(tài)[36]。游離的TXNIP 能直接與NLRP3 結(jié)合,從而激活NLRP3 炎癥小體。因此,TXNIP 可以直接結(jié)合NLRP3 或通過產(chǎn)生ROS間接激活NLRP3 炎癥小體。本研究結(jié)果顯示,茱萸丸能有效降低ROS 水平以及TRX、TXNIP、NLRP3、ASC、Caspase-1 的蛋白和mRNA 表達(dá),提示茱萸丸在改善TMAO 激活的ROS/TXNIP/NLRP3 通路及下游的炎癥方面均有一定的效果。
綜上,茱萸丸可能通過調(diào)節(jié)腸道菌群中有益菌和有害菌的相對(duì)豐度,糾正菌群紊亂情況,減少TMAO 合成,抑制ROS/TXNIP/NLRP3 信號(hào)通路,減輕下游炎癥反應(yīng),發(fā)揮抗AS 作用(圖4)。鑒于保護(hù)血管內(nèi)皮在延緩AS 發(fā)展中的重要作用,有必要進(jìn)一步開展干擾因素較少的體外研究,以進(jìn)一步說明茱萸丸對(duì)TMAO 刺激下血管內(nèi)皮的保護(hù)作用及其機(jī)制。

圖4 TMAO 調(diào)控ROS/TXNIP/NLRP3 信號(hào)通路機(jī)制Fig. 4 Mechanism of TMAO on regulating ROS/TXNIP/NLRP3 signaling pathway
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突