






〔摘要〕 目的 基于高遷移率族蛋白B1(high mobility group box protein B1, HMGB1)炎癥通路對蒼耳子砂炒減毒的機制進行研究,為其炮制減毒機制提供實驗依據。方法 選取正常KM雄性小鼠隨機分為正常組、生品組和砂炒組,每組10只。連續灌胃給藥14 d,生品組和砂炒組灌胃相應藥物,正常組灌胃等量生理鹽水,于第14 d給藥后1 h檢測小鼠血清丙氨酸轉氨酶(alanine transaminase, ALT)、天冬氨酸轉氨酶(aspartate transaminase, AST)水平;測定小鼠體質量和肝臟系數;HE染色觀察小鼠肝組織病理學情況;ELISA檢測小鼠血清中炎癥因子HMGB1、白細胞介素(interleukin, IL)-1β、IL-2和腫瘤壞死因子α(tumor necrosis factor-α, TNF-α)水平;Western blot和RT-qPCR法分別檢測小鼠肝組織中HMGB1、核因子κB (nuclear factor-κB, NF-κB)和Toll樣受體4(Toll-like receptor 4,TLR4)蛋白和mRNA表達水平。結果 給藥結束后,與正常組相比,生品組和砂炒組血清中AST、ALT檢測值升高(Plt;0.05),體質量降低(Plt;0.05),肝臟病理結構損傷,臟器指數增加(Plt;0.05);血清中HMGB1、IL-1β、IL-2和TNF-α水平較正常組均升高(Plt;0.01);但砂炒組較生品組的值低(Plt;0.01);Western blot和RT-qPCR法檢測結果表明,給藥組肝組織中HMGB1、TLR4和NF-κB的mRNA蛋白表達均較正常組升高(Plt;0.05),但生品組比砂炒組更加明顯(Plt;0.05)。結論 蒼耳子具有一定的肝毒性,砂炒后其毒性明顯降低,減毒機制可能與調控HMGB1-TLR4/NF-κB炎癥通路有關。
〔關鍵詞〕 蒼耳子;砂炒法;肝毒性;HMGB1炎癥通路;生物學機制
〔中圖分類號〕R285.5" " " " "〔文獻標志碼〕A" " " " " 〔文章編號〕doi:10.3969/j.issn.1674-070X.2024.07.005
Toxicity reduction mechanism of Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand based on HMGB1 inflammatory pathway
DING Zhentao1,2, HAN Rongrong1,2, YU Yantong1,2, HUANG Cheng1, HUANG Baosheng1,2,
PENG Tangyi1*, HAN Yanquan1*
1. The First of Hospital of Anhui University of Chinese Medicine, Hefei, Anhui 230031, China;
2. Anhui University of Chinese Medicine, Hefei, Anhui 230601, China
〔Abstract〕 Objective To study the toxicity reduction mechanism of Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand based on high mobility group box protein B1 (HMGB1) inflammatory pathway, and to provide experimental basis for the toxicity reducing mechanism of its processing. Methods KM male mice were randomized into normal, raw Cangerzi (Xanthii Fructus), and Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand groups. The raw Cangerzi (Xanthii Fructus) and Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand groups were given corresponding drugs by gavage, respectively, the normal group was administered with the same amount of normal saline by gavage, for 14 d continually. The serum alanine transaminase (ALT) and aspartate transaminase (AST) of mice were measured 1 h after administration on the 14th day. The body mass and liver coefficient of mice were tested. The liver histopathology of mice was observed after HE staining. The serum levels of inflammatory factors HMGB1, interleukin-1β (IL-1β), interleukin-2 (IL-2), and tumor necrosis factor-α (TNF-α) of mice were determined by ELISA. Western blot and RT-qPCR were performed to test protein and mRNA expression levels of HMGB1, nuclear factor-κB (NF-κB), and Toll-like receptor 4 (TLR4) in liver tissues of mice, respectively. Results After the administration, compared with the normal group, the serum values of AST and ALT of the raw Cangerzi (Xanthii Fructus) and Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand groups increased (Plt;0.05), the body mass decreased (Plt;0.05), the pathological structure of the liver was damaged, the liver index increased (Plt;0.05), and the serum levels of HMGB1, IL-1β, IL-2, and TNF-α were all higher (Plt;0.01). Meanwhile, the values of Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand group were lower than those of raw Cangerzi (Xanthii Fructus) group (Plt;0.01). Westen blot and RT-qPCR showed that the protein and mRNA expressions of HMGB1, TLR4, and NF-κB in liver tissue of the medication groups were all significantly higher (Plt;0.05), which were more obvious in the raw Cangerzi (Xanthii Fructus) group than those in the Cangerzi (Xanthii Fructus) stir-fried with sand group (Plt;0.05). Conclusion Cangerzi (Xanthii Fructus) has certain hepatotoxicity, and its toxicity was significantly reduced after being stir-fried with sand. The toxicity reduction mechanism may be related to the regulation of HMGB1-TLR4/(NF-κB) inflammatory pathway.
〔Keywords〕 Cangerzi (Xanthii Fructus); method of stir-frying with sand; hepatotoxicity; high mobility group box protein B1 inflammatory pathway; biological mechanism
蒼耳子,又名葈耳實,是菊科植物蒼耳(Xanthium sibiricum Patr.)干燥成熟帶總苞的果實[1]。蒼耳子味苦、甘、辛,性溫,歸肺、肝經[2],有散風除濕、祛風止痛、解毒殺蟲、宣通鼻竅的功效[3],主要用于治療風寒感冒、鼻淵、風濕痹痛、風疹瘙癢等證,具有抗炎鎮痛、抗菌、抗病毒、抗過敏、降血脂、降血糖、抗癌等藥理作用[4-6],是歷代臨床治療鼻淵頭痛的要藥[7]。蒼耳子屬于有毒中藥,傳統經驗和文獻研究均表明,其炒制去刺后可以減毒[8]。蒼耳子的毒性表現為惡心、嘔吐、心悸、呼吸困難等,嚴重的可出現實質性臟器損傷甚至死亡[9]。近年來,由于炮制不規范及未按照中醫理論用藥等原因導致的蒼耳子中毒案例屢有報道,發生中毒的病例中,嚴重者可達半數以上,其中尤以肝損傷較為嚴重[10-14]。2020年版《中華人民共和國藥典》(以下簡稱《中國藥典》)蒼耳子項下,其規定的炮制方法為清炒后去刺[1],但由于去刺機械的日益成熟,為了方便運輸、流通等目的,目前市場銷售的生品蒼耳子生品多已去刺。另一方面,帶刺的蒼耳子清炒易導致受熱不均,出現炮制品夾生或焦煳等現象。基于上述原因,課題組對蒼耳子砂燙法和清炒法炮制進行了較為系統的研究,相對清炒法,砂炒蒼耳子火候更容易掌握,受熱面積更為均勻,內在質量、外觀色澤和炮制減毒的效果等方面更優[3,15-16],但其砂炒減毒機制仍需要進一步深入研究。
高遷移率族蛋白B1(high mobility group box protein B1, HMGB1)是存在于哺乳動物細胞核內的在DNA中起到真核細胞的復制和DNA修復作用的非組蛋白染色體蛋白,其對藥物性肝損傷、非酒精性肝損傷等起到重要作用[17]。HMGB1可通過活化的免疫細胞和壞死細胞釋放到細胞外,并通過TLR4和介導炎癥反應的鈣調控通道參與免疫疾病的發生。當脂多糖/D-氨基半乳糖誘導肝損傷時,HMGB1從細胞內釋放到細胞外,隨后樹突狀細胞被激活以啟動適應性免疫反應[18-19]。HMGB1也可以與各種細胞表面受體結合,引起不同的信號通路激活而發揮不同的生物效應,Toll樣受體和晚期糖基化終末產物受體均是HMGB1在肝細胞表面的主要受體,參與了激活肝細胞各種生化反應[20-22]。本研究從HMGB1介導的炎癥通路進行探索,以期為蒼耳子砂炒后肝毒性降低和砂炒法替代清炒法炮制蒼耳子提供實驗依據。
1 材料與方法
1.1" 藥物制備
砂炒法炮制蒼耳子:取蒼耳子樣品300 g,按照《中國藥典》附錄“砂燙法”統一制備。取8倍量的河沙置鍋內,中火加熱至滑利狀態,以距離鍋底約1 cm處溫度為砂溫,待其穩定至160 ℃時,投入蒼耳子炒制7 min,炒至黃褐色,放涼備用。
蒼耳子(批號:20211002)購自安徽省六安市丹貝爾生物科技有限公司,經安徽中醫藥大學第一附屬醫院韓燕全主任中藥師鑒定為菊科植物蒼耳(Xanthium sibiricum Patr.)干燥成熟帶總苞的果實。取生、砂炒蒼耳子各150 g,分別加10倍量的水浸泡30 min,武火煮沸后,文火繼續煎煮30 min,過濾,藥渣加入8倍量水進行二次煎煮并過濾,合并濾液后濃縮至濃度為1.0 g/mL,冷藏備用。
1.2" 實驗動物
實驗動物為正常SPF級KM小鼠,雄性,4~6周齡,體質量(20±2) g,共30只(購自湖南斯萊克景達實驗動物有限公司),動物生產許可證號:SCXK(湘)2019-0004,室內溫度22~25 ℃、相對濕度40%~70%,實驗前正常飼養1周。動物實驗方案經安徽中醫藥大學倫理委員會審核通過,倫理審批號:AHUCM-mouse-022009。
1.3" 實驗試劑
HMGB1抗體(批號:AF11297418)購自北京博奧森生物技術有限公司;TLR4抗體(批號:10010906)購自武漢三鷹生物技術有限公司;NF-κB p65抗體(批號:GR3257717-4)購自英國Abcam公司;磷酸化核因子κB(phosphorylated nuclear factor-κB, p-NF-κB)(批號:E0818)購自美國Santa Cruz Biotechnology公司;山羊抗小鼠IgG(批號:140193)、山羊抗兔IgG(批號:202700514)均購自北京中杉金橋生物技術有限公司;ALT試劑盒(批號:20221203)、AST試劑盒(批號:20221202)均購自南京建成生物工程研究所;IL-1β試劑盒(批號:RX203063M)、IL-2試劑盒(批號:RX203061M)、HMGB1試劑盒(批號:RX202922M)、TNF-α試劑盒(批號:RX202412M)均購自泉州睿信生物科技有限公司;其余試劑均為色譜純。
1.4" 主要儀器
IMS-20 自動制冰機(常熟市雪科電器有限公司);EPS300 電泳儀、VE-180電泳槽、VE-186 轉膜儀(上海天能科技有限公司);LX 300常溫微量離心機、TS-1000 水平搖床、LX 300 低速迷你離心機(海門市其林貝爾儀器制造有限公司);JW-3021HR 高速冷凍離心機(安徽嘉文儀器裝備有限公司);Master-S30 UF 純水機(上海和泰儀器有限公司);JS-1070P 自動曝光儀(上海培清科技有限公司);K960 普通PCR儀(杭州晶格科學儀器有限公司);PIKOREAL 96熒光定量PCR儀、10212432C Piko PCR板(賽默飛世爾科技公司);OD1000+超微量分光光度計(南京五義科技有限公司)、GL-88B 漩渦混合器(其林貝爾儀器制造公司);RT-6100 酶標分析儀、RT-3100 全自動洗板機(雷杜生命科學股份有限公司)。
1.5" 實驗方法
1.5.1" 動物分組、給藥與取材" 小鼠正常適應性飼養一周,按體質量隨機分為3組,即正常組、生品組、砂炒組,每組10只,生品組和砂炒組按照6.5 g/kg劑量(按生藥量計算相當于人用量10 g/d的5倍)灌胃給藥,正常組灌胃等量的生理鹽水,連續給藥14 d。末次給藥后1 h稱量小鼠體質量,摘除小鼠眼球取血,全血3 000 r/min離心(離心半徑10 cm)15 min,取上層血清放于4 ℃冰箱待用。取血后于冰臺上迅速取小鼠肝臟并記錄小鼠肝質量,每組取小鼠肝臟相同部位置于多聚甲醛固定液中固定。
1.5.2" 對肝臟臟器指數的影響" 取肝臟,稱重,計算小鼠肝臟指數(%)=肝重(g)/體質量(g)×100%。
1.5.3" 肝組織病理學分析" 取甲醛固定液中的肝組織,常規梯度乙醇脫水,兩次二甲苯透明后浸入石蠟中包埋,包埋完全后切片,厚度約4 μm,切片脫蠟、水化,先后用蘇木精、伊紅染色,脫水透明后采用中性樹膠封片,光鏡下觀察并拍照。
1.5.4" ELISA檢測小鼠血清中ALT、AST、IL-1β、IL-2、TNF-α和HMGB1的含量" 取小鼠血清,參照試劑盒說明書用微板法測定血清中ALT、AST的含量;按照IL-1β、IL-2、TNF-α、HMGB1 ELISA試劑盒說明書經加抗原包被4 ℃過夜后,加入待測血清,37 ℃孵育2 h后清洗,加入酶標抗體,37 ℃孵育2 h后再次清洗,加入底物液37 ℃孵育30 min后,加終止液,于450 nm波長測定吸光度值,通過標準曲線計算樣品中相關因子含量。
1.5.5" Western blot檢測肝臟HMGB1、NF-κB p65、p-NF-κB p65和TLR4蛋白表達" 取100 mg肝臟組織加入RIPA裂解液600 μL(內含0.6 mM PMSF),經勻漿、裂解、12 000 r/min離心(離心半徑10 cm)15 min后,獲得總蛋白提取液,按照1∶4在收集的蛋白樣品中加入5X SDS-PAGE蛋白上樣緩沖液。沸水浴加熱15 min,使蛋白充分變性。經電泳將蛋白轉印到PVDF膜上。將PVDF膜放入含5%脫脂奶粉的TBST封閉液中封閉1 h,一抗(1∶1 000)4 ℃緩慢搖動孵育過夜。洗膜后加入二抗(1∶2 000),37 ℃孵育1 h。洗膜后加入發光液,壓片,曝光,顯影。以GAPDH為內參,ImageJ軟件分析蛋白條帶灰度值。
1.5.6" RT-qPCR檢測HMGB1、NF-κB p65和TLR4的mRNA表達水平" 肝組織置于液氮中速凍后超聲粉碎,用總RNA提取試劑盒提取總RNA,微量檢測儀定量后取2 μg用于逆轉錄隨機cDNA,以2 μL的cDNA為模板,加入引物以及熒光PCRmix染料混合液進行擴增。反應條件如下:95 ℃預變性60 s;95 ℃變性20 s、退火、延伸60 s,循環次數40次,72 ℃最后再延伸5 min。結果采用RT-qPCR相對擴增分析法2-△△Ct法進行統計分析,每組實驗至少重復3次。引物序列見表1。
1.6" 統計學分析
實驗數據均由SPSS 25.0 軟件進行統計分析,結果以“x±s”表示。多組間比較采用隨機區組單因素方差分析,Plt;0.05表示差異具有統計學意義;統計圖繪制使用GraphPad Prism 9作圖軟件。
2 結果
2.1" 蒼耳子炮制前后所致小鼠肝損傷體質量、肝重和肝臟臟器指數的影響
與正常組相比,生品組和砂炒組小鼠體質量下降,肝重和肝臟指數顯著升高(Plt;0.05);與生品組相比,砂炒組小鼠肝臟指數顯著降低(Plt;0.01)。詳見表2。
2.2" 蒼耳子炮制前后對小鼠血清中ALT、AST含量變化的影響
第14天后,蒼耳子生品組和砂炒組小鼠血清中 ALT 和 AST 活性均高于正常組(Plt;0.01);蒼耳子砂炒組小鼠血清ALT、AST含量均低于生品組(Plt;0.01)。詳見表3。
2.3" 蒼耳子炮制前后肝組織病理學觀察結果
正常組小鼠肝臟結構完整,肝細胞形態大小均勻,肝細胞索排列整齊,肝小葉完整清晰,細胞質界限明顯;生品組小鼠肝細胞明顯發生變性,出現肝細胞脂肪病變,細胞核大多腫脹,大小不等的空泡在細胞質內密集出現,肝臟結構遭破壞。與生品組比較,砂炒組出現類似情況但明顯減弱,細胞核腫脹不明顯,細胞質內空泡也較少。結果表明,蒼耳子生品一定程度上可導致小鼠肝損傷,砂炒后肝損傷明顯減輕。詳見圖1。
2.4" 蒼耳炮制前后對小鼠血清HMGB1、IL-1β、IL-2和TNF-α表達水平的影響
與正常組相比,生品組和砂炒組中小鼠血清HMGB1、IL-1β、IL-2和TNF-α表達水平顯著升高(Plt;0.01);與生品組相比,砂炒組中小鼠血清HMGB1、IL-1β、IL-2和TNF-α表達水平顯著低于生品組(Plt;0.01)。詳見圖2。
2.5" 蒼耳子炮制前后對肝細胞HMGB1、p-NF-κB p65、NF-κB p65和TLR4蛋白表達水平的影響
與正常組相比,生品組和砂炒組中小鼠肝細胞HMGB1、p-NF-κB p65和TLR4蛋白表達水平顯著升高(Plt;0.05);與生品組相比,砂炒組中小鼠肝細胞HMGB1、p-NF-κB p65和TLR4蛋白表達水平顯著降低(Plt;0.05);正常組、生品組、砂炒組NF-κB p65蛋白表達水平均無明顯差異(Pgt;0.05)。詳見圖3。
2.6" 蒼耳子炮制前后對肝細胞HMGB1、NF-κB p65和TLR4 mRNA的表達水平的影響
與正常組相比,生品組和砂炒組中小鼠肝細胞HMGB1、NF-κB p65和TLR4 mRNA表達水平顯著升高(Plt;0.01);與生品組相比,砂炒組中小鼠肝細胞HMGB1 mRNA、NF-κB p65 mRNA和TLR4 mRNA表達水平顯著降低(Plt;0.01)。詳見圖4。
3 討論
蒼耳子是中醫臨床上用于治療鼻炎的首選藥之一,現代研究表明,其主要含有酚酸類、水溶性苷類等成分,具有抗炎、抗氧化、抗菌等作用[23-24]。然而,蒼耳子的肝腎毒性一直限制著其臨床應用。炒制后能降低其毒副反應,故《中國藥典》2020年版[1]規定蒼耳子需炒后去刺入藥。
本研究用蒼耳子生品和砂炒品水煎液對小鼠進行灌胃給藥,并對生品和砂炒品肝毒性進行對比。結果表明,相對于生品組小鼠,砂炒組小鼠肝臟指數明顯降低。此外,血清ALT和AST是評價肝臟受損的主要檢測指標,在本研究中,砂炒組小鼠的血清肝損傷指標ALT、AST活性明顯較生品組減輕,說明砂炒組相較于生品組肝毒性小。病理學檢查結果也提示,相比較生品組,砂炒組造成的肝損傷明顯減輕,說明蒼耳子砂炒后可以降低肝毒性,為砂炒法炮制蒼耳子提供了實驗基礎和理論依據。
HMGB1是一種重要的促炎因子,在炎癥反應中被釋放,然后與其相應的特異性受體TLR4結合,通過調節NF-κB進入核內從而促進下游因子(如IL-2、IL-6等)的產生與釋放,這些炎癥因子又會進一步導致細胞損傷釋放HMGB1加重炎癥反應[25-26]。從實驗結果可知,與正常組相比,生品組小鼠肝臟HMGB1、NF-κB p65、TLR4的蛋白和mRNA表達水平明顯提高,且與肝損傷程度呈正相關。與生品組相比,砂炒組小鼠肝組織中HMGB1、NF-κB p65和TLR4蛋白表達水平下降,表明砂炒法炮制蒼耳子后肝毒性降低。本研究表明,蒼耳子可能通過激活HMGB1-TLR4/NF-κB信號通路造成的肝損傷。但由于中藥多成分的特點,蒼耳子肝毒性也一定涉及多種內在機制,包括體內靶點的改變等,還需進一步的研究和探索。
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