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黄芪苷对胃粘膜损伤的保护作用研究

孙雪莲  
【摘要】:[研究背景] 开展中药有效部位的研究,近年来成为中药、天然药新药开发的重要方向之一以中医药理论为依据,结合现代科学实验技术开展健脾益气中药对于胃粘膜保护作用的药理学研究是我们课题组多年来坚持不懈的研究方向。 在前期研究工作中,课题组成员探讨了黄芪总苷(AST)对脾虚大鼠胃壁细胞功能及形态的影响,发现AST作为黄芪的主要有效部位,在调节细胞信号传导功能的同时,具有保护胃粘膜屏障、维持组织结构完整性,调节整体胃酸分泌的重要作用。AST作为黄芪皂苷类化合物的混合体,是黄芪的有效部位之一;黄芪甲苷(AST-Ⅳ)作为黄芪中的单体皂苷类化合物,被中药药典规定为黄芪药材质量评价的指标性物质。我们知道,中药多靶点发挥药效作用的物质基础往往来源于有效部位中多个同类化合物群体的协同作用,单一化合物的活性均不强。因此,以药效为标准对中药有效部位与单体成分进行对比研究,能够揭示中药有效部位与单体的药理作用差异,阐明有效部位中多成分之间相互协同增效的科学意义。基于这种研究思路,本实验对基于胃粘膜保护的AST及AST-Ⅳ的作用及其差异开展进一步研究,目前尚未见相关研究报道。 [目的] 本文旨在以黄芪“健脾益气”作用的中医药理论为依据,结合现代科学实验技术研究黄芪皂苷类有效部位(AST)及单体成分(AST-Ⅳ)对胃粘膜保护作用的功效,并从多方面对比AST与AST-Ⅳ保护胃粘膜的作用差异。主要包括以下几个方面: 一、建立固相萃取-高效液相-蒸发光散射检测(SPE-HPLC-ELSD)法测定大鼠血清中AST-Ⅳ含量的方法,比较AST、AST-Ⅳ在大鼠腹腔注射给药后相同时间大鼠血清中AST-Ⅳ的含量,并找出AST及AST-Ⅳ血药浓度的达峰时间。为后期AST与AST-Ⅳ对大鼠急性胃粘膜损伤的实验研究中造模给药时间点的确立打下基础,并为两药抗急性胃粘膜损伤药效学作用的差异提供药代动力学参数的依据。 二、从胃粘膜病理形态学的角度,观察研究AST及AST-Ⅳ不同剂量对无水乙醇致大鼠急性胃粘膜损伤的保护作用。同时,为了观察药效的累积效应,分别观察给药1次及连续给药4次的药效作用,以期从多层次研究探讨AST与AST-Ⅳ作用的差异性。 三、从胃粘膜上皮细胞超微结构的改变,探讨AST与AST-Ⅳ预防及治疗给药后对慢性胃粘膜损伤的保护作用。 四、从细胞学的角度,观察AST及AST-Ⅳ对大鼠急性损伤的胃粘膜细胞凋亡及增殖的影响,以期明确这两种药物保护胃粘膜细胞的作用机制及差异。 [方法] 一、对AST、AST-Ⅳ在大鼠体内AST-Ⅳ的血药浓度及达峰时间考察,采用SPE法提取分离大鼠血清中的AST-Ⅳ, HPLC-ELSD法考察其线性关系及最低检测浓度、专属性、精密度、稳定性及回收率,建立AST-Ⅳ含测方法学。分别以AST、AST-Ⅳ(按AST-Ⅳ计20mg/kg相等剂量)两种药物予大鼠腹腔注射,给药后30,60,75,90,105,120min测定大鼠血清中AST-Ⅳ的含量,并对各时间点两种药物的血药浓度进行分析、比较,找出各自血药浓度的达峰时间。 二、在AST及AST-Ⅳ不同剂量对大鼠急性胃粘膜损伤的保护作用研究中,以AST-Ⅳ为控制指标,设定AST及AST-Ⅳ不同剂量,并保证二者对应的大、中、小剂量中AST-Ⅳ的含量一致。将SD大鼠随机分为模型组,AST大、中、小剂量组,AST-Ⅳ大、中、小剂量组,西药阳性对照组。各组分别给予溶剂注射液,AST大(200mg/kg)、中(100mg/kg)、小(50mg/kg)剂量注射液,AST-Ⅳ大(4.08mg/kg)、中(2.04mg/kg)、小(1.02mg/kg)剂量注射液,西米替丁(100mg/kg)注射液腹腔注射。于给药1次90min、75min(分别是AST与AST-Ⅳ各自血药浓度的达峰时间)后及给药4次于末次给药90min、75min后,用无水乙醇(1ml/100g)灌胃诱导大鼠急性胃粘膜损伤。1h后取腺胃区组织测量胃粘膜损伤分数,并制作石蜡切片做HE染色,在光学显微镜下观察胃粘膜组织形态的病理变化。 三、AST及AST-Ⅳ对慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜上皮细胞超微结构的影响,仍以AST-Ⅳ为控制指标,设定AST及AST-Ⅳ高、低剂量,并保证二者对应的高、低剂量中AST-Ⅳ的含量一致。将SD大鼠随机分为正常组,模型组,AST高、低剂量预防组,AST-Ⅳ高、低剂量预防组,模型自然恢复组,AST高、低剂量治疗组,AST-Ⅳ高、低剂量治疗组。采用大黄灌胃造成大鼠慢性胃粘膜损伤模型,分别腹腔给予溶剂注射液、AST高(200mg/kg)、低(100mg/kg)剂量注射液,AST-Ⅳ高(4.08mg/kg)、低(2.04mg/kg)剂量注射液。预防组连续给药14d,治疗组造模结束后治疗6d。用扫描电镜观察慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜表面上皮细胞超微结构的变化及AST与AST-Ⅳ预防给药和治疗给药对其的影响。 四、AST及AST-Ⅳ对大鼠急性损伤胃粘膜细胞凋亡及增殖的影响,采用免疫组织化学SP法,检测早期凋亡相关基因(Bcl-2/Bax)以及增殖性细胞核抗原(PCNA)在急性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜的蛋白表达,并通过CMIASWIN图像分析系统对免疫组化结果做定量分析及统计学处理。 五、统计分析方法,采用单因素方差分析(One-Way ANOVA),组间比较采用LSD法。 [结果] 一、SPE-HPLC-ELSD法研究AST、AST-Ⅳ在大鼠体内AST-Ⅳ的血药浓度,结果表明用SPE法提取分离大鼠血清中的AST-IV,操作简便、去除蛋白效果好,且对AST-Ⅳ有很好的富集作用。用HPLC-ELSD法检测大鼠血清中的AST-Ⅳ含量,能解决成分微量、复杂的血清样品的定量分析问题。其线性关系良好,线性方程为:Y=1.272X+2.98,r=0.9995,最低检测浓度为1.536μg/mL,其专属性、精密度、稳定性、回收率及萃取回收率均符合要求,成功建立AST-Ⅳ含测方法学。 在大鼠腹腔注射等量AST-Ⅳ时,测得AST血药浓度达峰时间在90min左右,AST-Ⅳ血药浓度达峰时间在75min左右。两种药物各时点血清中AST-Ⅳ的浓度前者均是后者3倍以上,且达峰时的浓度前者是后者的3.5倍。AST达峰时血清中AST-Ⅳ的浓度为33.05±5.36μg/mL, AST-Ⅳ达峰时血清中AST-Ⅳ的浓度为9.29±3.63μg/mL。 二、在AST及AST-Ⅳ对大鼠急性胃粘膜损伤的保护作用研究中表明:给药1次及给药4次中除AST-Ⅳ小剂量组外,其余各组均有不同程度的降低损伤分数和光镜下损伤指数的作用(P0.05),且AST各剂量组优于AST-Ⅳ各剂量组(P0.05),AST大剂量组明显优于其他剂量组(P0.05),与西药阳性对照组作用相当(P0.05);给药1次与给药4次相同的剂量组相比,无显著性差异(P0.05);AST各组给药1次作用优于AST-Ⅳ各组给药4次(P0.05)。 三、在AST及AST-Ⅳ对慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜上皮细胞超微结构影响的实验中,我们发现慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜上皮细胞广泛坏死、破碎、形态模糊不完整,排列紊乱,细胞肿胀、扁平,细胞间无界限,多个细胞挤压扭结成团;细胞表面微绒毛稀少、脱落,分泌颗粒稀少;胃小凹结构畸形的。AST高(200mg/kg)、低(100mg/kg)剂量及AST-Ⅳ高剂量(4.08mg/kg),预防给药和治疗给药,均能够扭转慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜上皮的病变,且AST各剂量的作用均优于AST-Ⅳ各剂量,AST高剂量预防给药和治疗给药的作用均明显优于其余各剂量,与正常组的水平相当;AST低剂量预防给药和治疗给药的作用均优于AST-Ⅳ高剂量。 四、从AST及AST-Ⅳ对大鼠急性胃粘膜损伤细胞凋亡及增殖的影响中可以看出,实验结果与模型组比较,AST各个剂量组、AST-Ⅳ大、中剂量组及西药阳性对照组,Bax蛋白阳性表达减弱(P0.05), Bcl-2蛋白表达增强(P0.05);而AST各个剂量组、AST-Ⅳ大剂量组及西药阳性对照组,胃粘膜PCNA蛋白阳性表达明显增强,与模型组比较,有显著性差异(P0.05)。AST各剂量组减弱Bax表达,增强Bc1-2及PCNA表达的作用优于AST-Ⅳ各剂量组(P0.05),AST大剂量组明显优于其他剂量组(P0.05),接近于西药阳性对照组。 [结论] 一、SPE-HPLC-ELSD法检测AST、AST-IV在大鼠体内AST-Ⅳ的血药浓度,其方法学正确合理。以AST-Ⅳ为指标,可以认为AST较AST-Ⅳ更易于吸收。这一结果为黄芪皂苷类有效部位抵抗胃粘膜损伤作用优于单体成分,提供了有力的证据,也为后期的药效学研究打下了基础。 二、在AST及AST-Ⅳ对大鼠急性胃粘膜损伤的保护作用研究中证实:AST及AST-Ⅳ对无水乙醇所致的大鼠急性胃粘膜损伤有保护作用,AST的作用明显优于AST-Ⅳ,且随剂量的增加,AST的优越性更加明显,AST大剂量的保护作用已经接近阳性对照药西米替丁的水平;连续给药4次,AST和AST-Ⅳ均不存在药效叠加的现象;AST单次给药的保护作用优于AST-Ⅳ多次给药。 三、AST及AST-Ⅳ对慢性胃粘膜损伤大鼠胃粘膜上皮细胞超微结构影响的实验表明:慢性胃粘膜损伤大鼠的胃粘膜屏障受到破坏,AST及AST-Ⅳ均具有保护胃粘膜屏障的作用;AST的作用明显优于AST-Ⅳ,且随剂量的增加,AST的优越性更加明显,高剂量的作用接近正常组的水平;AST在较低剂量的情况下可以达到甚至超过AST-Ⅳ高剂量的作用效应。 四、AST及AST-Ⅳ对大鼠急性胃粘膜损伤细胞凋亡及增殖的影响结果说明:AST及AST-Ⅳ可通过下调Bax表达,上调Bc1-2以及PCNA表达水平,不同程度地抑制胃粘膜细胞凋亡,促进胃粘膜细胞增殖,从而发挥保护胃粘膜的作用;AST的抑制胃粘膜细胞凋亡、促进胃粘膜细胞增殖作用优于AST-IV,且随剂量的增加,AST的优越性更加明显,AST大剂量的保护作用已经接近阳性对照药西米替丁的水平。 通过上述的实验研究,说明黄芪皂苷类有效部位AST及单体AST-IV具有明确的胃粘膜保护作用,证明了中药黄芪“益气健脾、生肌”作用的科学含义。揭示了黄芪皂苷类有效部位的药效作用优于单体成分,有效部位在较低剂量的情况下可以达到甚至超过单体高剂量的作用效应。这说明由于中药有效部位中的多成分之间相互合理配伍,起到协同增效的作用,这种作用类似于中药复方,是多种同类成分之间相互影响、综合作用的结果。这一研究结果为胃粘膜损伤疾病的防治提供了新的思路,也为今后从药物组分水平上开展黄芪相关的药物开发提供理论依据。


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