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復方苦參注射液減輕肝癌大鼠5-氟尿嘧啶化療不良反應的機制研究

2025-02-15 00:00:00王若宇張宇王佳慧張占霞
天津醫藥 2025年1期

摘要:目的探討復方苦參注射液對肝癌大鼠5-氟尿嘧啶(5-FU)化療不良反應的影響及其作用機制。方法通過二乙基亞硝胺(DEN)構建肝癌大鼠模型,將其分為肝癌組,化療組和化療+復方低(L)、中(M)、高劑量(H)組。化療組、化療+復方組大鼠成模后24 h腹腔注射5-FU 100 mg/kg,1次/周,化療+復方L、M、H組分別腹腔注射復發苦參注射液0.7、1.4、2.8 mL/kg,1次/d,連續8周。比較各組心功能、心肌損傷標志物水平和心肌組織病理改變,酶聯免疫吸附試驗檢測血清腦鈉肽(BNP)、肌鈣蛋白I(cTnI)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)水平,Western blot檢測心肌組織葡萄糖調節蛋白78(GRP78)、激活轉錄因子6(ATF6)、內質網應激相關蛋白(CHOP)蛋白表達,比較各組免疫功能指標變化。結果相比肝癌組,化療組的左室射血分數(LVEF)、左室收縮末期前壁厚度(LVAWs)降低(P<0.05),左室收縮末期內徑(LVEDs)和BNP、cTnI、CK-MB水平升高(P<0.05),心肌組織腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素(IL)?1β、IL-6水平和GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達升高(P<0.05),CD3+、CD4+、CD4+/CD8+和IgG、IgM、IgA水平降低(P<0.05),心肌組織排列雜亂、空泡和炎性細胞浸潤。相比化療組,化療+復方L、M、H組的上述指標水平和心肌病理變化有明顯改善,且高劑量組改善作用更明顯。結論復方苦參注射液減輕5-FU所致肝癌大鼠心臟毒性損傷可能與緩解內質網應激有關,還能緩解免疫抑制情況。

關鍵詞:復方苦參注射液;肝腫瘤;氟尿嘧啶;心臟毒性;內質網應激;免疫功能

中圖分類號:R285.5文獻標志碼:A DOI:10.11958/20241277

Study on the mechanism of Fu Fang Ku Shen Zhu She Ye alleviating adverse reactions of5-fluorouracil chemotherapy in rats with liver cancer

WANG Ruoyu,ZHANG Yu,WANG Jiahui,ZHANG Zhanxia△Tumor Research Institute,Longhua Hospital Affiliated to Shanghai University ofTraditional Chinese Medicine,Shanghai 200032,China

△Corresponding Author E-mail:13564353259@163.com

Abstract:Objective To explore effects and action mechanism of Fu Fang Ku Shen Zhu She Ye on adverse reactions of 5-fluorouracil(5-FU)chemotherapy in rats with liver cancer.Methods The rat model of liver cancer was constructed by diethylnitrosamine(DEN).Model rats were divided into the liver cancer group,the chemotherapy group and the chemotherapy+Fu Fang-L/M/H groups.At 24 h after modeling,the chemotherapy group and the chemotherapy+Fu Fang groups were given intraperitoneally injection of 5-FU(100 mg/kg,once/week),and the chemotherapy+Fu Fang-L/M/H groups were given intraperitoneally injection of Fu Fang Ku Shen Zhu She Ye[0.7,1.4 and 2.8 mL/kg,once/d]for 8 weeks.The cardiac function,myocardial injury markers and pathological changes of myocardial tissue were compared between different groups.Serum levels of brain natriuretic peptide(BNP),cardiac troponin I(cTnI)and creatine kinase MB(CK-MB)were detected by enzyme-linked immunosorbent assay.The expression levels of glucose-regulating protein 78(GRP78),activating transcription factor 6(ATF6)and endoplasmic reticulum stress-related protein(CHOP)in myocardial tissue were detected by Western blot assay.Changes of immune function indexes were compared between different groups.Results Compared with the liver cancer group,left ventricular ejection fraction(LVEF)and left ventricular anterior wall thickness in systole(LVAWs)were decreased in the chemotherapy group(P<0.05),left ventricular end diameter in systole(LVEDs),levels of BNP,cTnI and CK-MB were increased(P<0.05),levels of tumor necrosis factorα(TNF-α),interleukin(IL)-1βand IL-6 in myocardial tissue,expression levels of GRP78,ATF6 and CHOP were increased(P<0.05).Levels of CD3+,CD4+,CD4+/CD8+,IgG,IgM and IgA were decreased in the chemotherapy group(P<0.05).The myocardial tissue was disordered,vacuolated and infiltrated by inflammatory cells.Compared with the chemotherapy group,the above indexes and pathological changes"of myocardial tissue were significantly improved in the chemotherapy+Fu Fang-L/M/H groups,and the improvement was more significant in the chemotherapy+Fu Fang-H group.Conclusion Fu Fang Ku Shen Zhu She Ye injection can alleviate cardiotoxic injury induced by 5-FU in rats with liver cancer,which may be related to alleviating endoplasmic reticulum stress.It can also alleviate immunosuppression.

Key words:Fu Fang Ku Shen Zhu She Ye;liver cancer;fluorouracil;cardiotoxicity;endoplasmic reticulum stress;immune function

肝癌在我國惡性腫瘤的年發病率排名中居第5位,病死率居第2位;據世界衛生組織預測,至2030年將有100萬患者死于肝癌[1]。隨著對肝癌病理機制研究的深入,抗腫瘤治療方法日益增多,其中化療作為臨床常用的肝癌治療方式,對縮小病灶、提高手術切除效果發揮了主要作用。5-氟尿嘧啶(5-FU)為合成的抗代謝類化療藥物,是目前臨床上應用較廣泛的嘧啶類藥物,具有良好的抗腫瘤效果,但是在治療過程中易出現胃腸道反應和免疫抑制等不良反應[2]。近年有研究表明,5-FU在治療過程中會引起患者心臟毒性損傷,表現為心律失常、心肌缺血等,臨床應用時常需聯合使用其他藥物以減輕不良反應[3]。中醫中藥治療能改善癌癥患者癥狀,減輕化療不良反應[4]。復方苦參注射液以苦參、白土苓為主要成分,具有清熱利濕、涼血解毒和散結止痛的功效,可緩解化療引起的肝癌患者骨髓抑制和胃腸道反應[5],但其作用機制尚未完全闡明。本研究構建了肝癌大鼠模型,旨在探討復發苦參注射液減輕化療不良反應的潛在作用機制。

1材料與方法

1.1實驗動物清潔級健康雄性SD大鼠30只,6~7周齡,平均體質量(210±20)g,購于河北醫科大學實驗動物公共服務平臺,生產許可證號:SCXK(冀)2020-001。大鼠飼養房溫度(22±2)℃,濕度55%,人工光照12 h/黑暗12 h,自由飲水、進食。

1.2主要試劑和儀器復方苦參注射液(山西振東制藥股份有限公司)。肌酸激酶同工酶(CK-MB)、肌鈣蛋白I(cTnI)、腦鈉肽(BNP)、腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)?1β、IL-6酶聯免疫吸附測定(ELISA)試劑盒(上海烜雅生物科技有限公司)。增強化學發光(ECL)化學試劑,二乙基亞硝胺(DEN),兔抗鼠葡萄糖調節蛋白78(GRP78)、激活轉錄因子6(ATF6)、內質網應激相關蛋白(CHOP)、β-肌動蛋白(β?actin)抗體和山羊抗兔IgG抗體(美國Sigma公司)。CD3-異硫氰酸熒光素(FITC)/CD4-藻紅蛋白(PE)、CD3-FITC/CD8-PE試劑盒和IgG、IgM、IgA比色法檢測試劑盒(美國BD公司)。蘇木素染液、伊紅染液(上海博爾森生物科技有限公司)。SiliconWave小動物超聲儀(廣東麥德森生物科技發展有限公司)。CytoFLEX LX流式細胞儀、UniCel DxI 800免疫發光分析儀(美國Beckman Coulter公司)。EUROStar III Plus熒光顯微鏡(德國EUROIMMUN Medizinische Labordiagnostika AG公司)。

1.3肝癌大鼠模型制備、分組及處理大鼠腹腔注射DEN(50 mg/kg)、1次/周,連續12周,構建肝癌模型[6]。成模后,將肝癌大鼠采用隨機數字表法均分為肝癌組,化療組和化療+復方低(L)、中(M)、高劑量(H)組,每組6只。5-FU成人單次注射劑量為10~20 mg/kg,根據成人與大鼠使用藥物折算系數6.25換算得出大鼠單次注射藥物為62.5~125 mg/kg,化療組、化療+復方組大鼠在成模后24 h腹腔注射5-FU 100 mg/kg劑量,1次/周。根據成人復方苦參注射液用藥劑量(單日30 mL)換算得出大鼠單日劑量約2.8 mL/kg,由此設置化療+復方L、M、H組分別腹腔注射復方苦參注射液0.7、1.4、2.8 mL/kg,肝癌組、化療組腹腔注射等體積生理鹽水,1次/d,連續8周。研究過程中各組大鼠均無中途死亡。

1.4肝癌大鼠心功能檢測末次腹腔注射后24 h,麻醉大鼠后使用小動物超聲儀高頻探頭檢測心功能,包括左室射血分數(LVEF)、左室收縮末期內徑(LVEDs)、左室舒張末期內徑(LVEDd)、左室收縮末期前壁厚度(LVAWs)、左室舒張末期前壁厚度(LVAWd),每只大鼠取連續測量3個心動周期的均值。

1.5肝癌大鼠血清心肌損傷標志物水平檢測大鼠心功能超聲檢查結束后,采集股靜脈血5 mL,一部分血液樣本經3 000 r/min離心15 min,然后收集上清液,置于-80℃超低溫冰箱保存。使用ELISA法按照試劑盒說明書檢測血清BNP、cTnI、CK-MB水平。

1.6 HE染色觀察肝癌大鼠心肌病理改變待血液樣本采集完畢后處死大鼠,快速分離取出心臟組織,一部分用于HE染色觀察大鼠心臟病理變化,HE染色操作參照文獻[7]。

1.7心肌組織炎性因子水平檢測向心肌組織中加入裂解液,研磨成組織勻漿,經3 000 r/min離心15 min,收集上清液,使用ELISA法按照試劑盒說明書檢測TNF-α、IL-1β、IL-6水平。

1.8 Western blot檢測心肌組織GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達提取大鼠心肌組織總蛋白,經SDS-PAGE、電轉膜、密封2 h,加入兔抗鼠一抗(1∶1 000)孵育過夜,加入羊抗兔二抗孵育1 h,ECL化學試劑顯影,收集蛋白條帶,以β-actin為參照,計算GRP78、ATF6、CHOP蛋白相對表達量。

1.9肝癌大鼠免疫功能檢測余下血液樣本使用流式細胞儀檢測大鼠外周血T細胞亞群(CD3+、CD4+、CD8+)分布情況,計算CD4+/CD8+。使用免疫散射比色法檢測IgG、IgM、IgA水平,操作步驟參考文獻[8]。

1.10統計學方法應用SPSS 25.0軟件分析數據,滿足正態分布且方差齊性數據以x±s表示,組間比較采用單因素方差分析,多重比較用LSD-t檢驗。檢驗水準α=0.05。

2結果

2.1各組心功能比較與肝癌組相比,化療組LVEF、LVAWs降低,LVEDs升高(P<0.05);與化療組相比,化療+復方L、M、H組LVEF依次升高,LVEDs依次降低,表現出劑量依賴效應(P<0.05),化療+復方M組、化療+復方H組LVAWs升高(Plt;0.05);各組間LVEDd、LVAWd比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表1。

2.2各組心肌損傷標志物水平比較與肝癌組相比,化療組大鼠血清BNP、cTnI、CK-MB水平升高(P<0.05);與化療組相比,化療+復方L、M、H組大鼠血清BNP、cTnI、CK-MB水平依次降低,表現出劑量依賴效應(P<0.05),見表2。

2.3各組心臟病理變化肝癌組心肌組織排列緊密且均勻,無細胞損傷;化療組心肌組織排列雜亂、有空泡,有炎性細胞浸潤;化療+復方L、M、H組心肌排列紊亂、間質炎性浸潤和空泡化得到明顯改善,其中以化療+復方H組改善情況最為明顯,見圖1。

2.4各組心肌組織炎性因子水平比較與肝癌組相比,化療組心肌組織TNF-α、IL-1β、IL-6水平升高(P<0.05);與化療組相比,化療+復方L、M、H組心肌組織TNF-α、IL-1β、IL-6水平依次降低,表現出劑量依賴效應(P<0.05),見表3。

2.5各組心肌組織GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達比較與肝癌組相比,化療組心肌組織GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達升高(P<0.05);與化療組相比,化療+復方L、M、H組大鼠心肌組織GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達依次降低,表現出劑量依賴效應(P<0.05),見表4。

2.6各組大鼠免疫功能比較與肝癌組相比,化療組CD3+、CD4+、CD4+/CD8+和IgG、IgM、IgA水平降低(P<0.05);與化療組相比,化療+復方L、M、H組大鼠CD3+、CD4+、CD4+/CD8+和IgG、IgM、IgA水平依次升高,均表現出劑量依賴效應(P<0.05),見表5、6。

3討論

5-FU可通過阻斷脫氧嘧啶核苷酸向胸腺嘧啶核苷酸轉換過程以阻礙DNA合成,從而實現抑制腫瘤細胞增殖的作用[9],但5-FU可對機體細胞產生無差別滅殺,部分肝癌患者化療過程中可能出現心絞痛、心律失常、室性心動過速等癥狀[10]。本研究結果顯示,肝癌大鼠經5-FU化療后LVEF、LVAWs降低,而LVEDs和血清BNP、cTnI、CK-MB水平升高,證實5-FU化療會損傷肝癌大鼠心功能。血清BNP、cTnI、CK-MB水平異常升高提示心肌組織存在損傷。BNP具有擴張血管、排鈉排水作用,主要是在心室細胞負荷增加時分泌[11]。CK-MB是一種激酶,只有當心肌細胞受到損傷時才會被釋放至血液中[12]。cTnI會在心肌損傷時快速進入血液[13]。本研究結果顯示,肝癌大鼠5-FU化療過程中給予復方苦參注射液能夠明顯緩解上述心功能指標水平變化程度,改善化療引起的心功能損傷。

本研究顯示,肝癌大鼠化療后的心肌組織排列紊亂,有空泡和炎性細胞浸潤,心肌組織TNF-α、IL-1β、IL-6水平明顯升高,而給予復方苦參注射液干預后,肝癌化療大鼠的心肌組織排列紊亂、間質炎性浸潤和空泡化程度得到明顯改善并且心肌組織TNF-α、IL-1β、IL-6等炎性因子水平降低。5-FU通過釋放多種促炎因子,使Toll樣受體激活,啟動核因子(NF)-κB通路并促進TNF-α、IL-1β、IL-6等產生,增強細胞程序性凋亡過程,導致心臟損傷[14]。而復方苦參注射液具有清熱涼血功效,對炎癥反應有明顯改善作用[15],其中含有的苦參堿可降低促炎因子水平[16]。

內質網為蛋白折疊、修飾、組裝和存儲的主要場所,但未折疊/錯誤折疊蛋白在內質網滯留過量,一旦超出內質網的負荷范圍,就會產生內質網應激(ERS),長期持續性ERS可激活炎癥反應,啟動細胞凋亡程序[17]。未折疊蛋白可激活NF-κB信號通路,致其下游促炎因子TNF-α、IL-6表達上調,導致炎癥反應增強[18]。有研究表明5-FU能激活內質網應激ATF6通路,上調GRP78和ATF6表達,影響心肌細胞功能,產生心臟毒性[19]。ATF6通路為ERS信號通路之一,ATF6能在應激狀態下從內質網膜上的膜蛋白中釋放,進入細胞核后促進轉錄啟動子活性,參與調節蛋白合成和分泌、凋亡和炎癥反應等過程[20]。GRP78主要分布于內質網,ERS未激活時GRP78與ATF6結合呈失活狀態,一旦ERS活化后兩者解離并發揮相應功能,ATF6能促進其下游CHOP表達,誘導組織炎癥反應和細胞凋亡[21]。本研究結果顯示,肝癌化療大鼠心肌組織GRP78、ATF6、CHOP蛋白表達升高,而復方苦參注射液干預可以抑制其表達,與文獻[22]結果相似,說明復方苦參注射液改善肝癌化療大鼠心臟損傷的作用可能與抑制ERS ATF6信號通路有關。

化療還會對機體免疫功能產生影響,產生免疫抑制作用,包括細胞免疫和體液免疫。有研究表明,由人參、斑蝥組成的艾迪注射液能緩解肝癌化療患者免疫功能降低情況[23]。本研究結果顯示,肝癌化療大鼠CD3+、CD4+、CD4+/CD8+和IgG、IgM、IgA水平降低,給予復方苦參注射液干預可以緩解上述免疫指標降低趨勢。臨床研究表明,復方苦參注射液聯合化療在縮小晚期肝癌腫瘤體積的同時,還能改善肝癌患者的免疫狀態[24]。本研究結果也支持該觀點,說明復方苦參注射液能改善5-FU化療所致肝癌大鼠免疫抑制。有研究表明苦參堿能通過調節T細胞免疫功能發揮抗新冠病毒所致小鼠肺損傷[25]。還有研究者發現,苦參堿能調節腫瘤細胞中CD4+/CD8+T細胞和T細胞水平,參與心臟急性排斥反應[26]。

綜上所述,復方苦參注射液對5-FU所致肝癌大鼠心臟毒性損傷有減輕作用,可能與緩解心臟ERS反應有關,同時還能緩解肝癌大鼠化療引起的免疫抑制情況,但復方苦參注射液在其中具體作用機制較為復雜,還需要進行深入探究。

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(2024-09-04收稿2024-10-14修回)

(本文編輯李國琪)

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