摘要目的:探究荜茇提取物对四氯化碳(Carbontetrachloride,CCl4)诱导大鼠肝纤维化(Hepaticfibrosis,HF)的作用机制,采用代谢组学检测肝组织代谢物的变化,从代谢组学水平研讨荜茇提取物抑制HF的功效。<br> 方法:(1)将60只SD雄性大鼠,随机分为5组,空白组、模型组、荜茇提取物低、中和高剂量组。模型组和给药组用50%CCl4菜籽油溶液造模,造模同时,空白组和模型组用0.5%羧甲基纤维素钠(Carboxymethylcellulosesodium,CMC-Na)灌胃,治疗组分别用0.5%CMC-Na溶解药物进行灌胃。8周末次给药后,麻醉,腹主动脉采血,检测血清中天冬氨酸转氨酶(Aspartatetransaminase,AST)、丙氨酸转氨酶(AlanineAminotransferase,ALT)含量;取肝组织,计算肝脏系数,进行HE、Masson染色,镜下观察肝组织的肝纤维化程度;免疫组织化学法检测肝组织中Ⅰ型胶原(CollagenⅠ)、NLRP3和Caspase-1蛋白的表达;提取组织RNA,利用q-PCR方法检测α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscleactin,α-SMA)、CollagenⅠ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18mRNA含量;提取组织蛋白,采用Westernblot法检测α-SMA、CollagenⅠ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18的蛋白表达水平。(2)通过代谢组学的研究,采用LC-MS技术,结合多元统计分析,对各组大鼠肝组织样品进行差异代谢物的筛选,利用差异代谢物在Metaboanalyst5.0网站进行通路富集分析,进一步解释荜茇提取物可通过影响代谢物变化发挥抗HF的分子机制。<br> 结果:(1)空白组肝组织颜色鲜红,质软、光滑;模型组肝组织呈黄色,粗糙具有颗粒感;各治疗组肝组织颜色、质地及外观较模型组有不同程度改善。与空白组比,模型组肝脏系数明显升高(P<0.05),同时血清AST、ALT含量显著升高(P<0.001)。同模型组比较,荜茇提取物高剂量组肝脏系数降低(P<0.05),给药组血清AST、ALT含量均显著下降(P<0.001)。HE染色结果可知,空白组肝细胞排列整齐,模型组肝细胞排列紊乱,大量炎性细胞浸润,形成假小叶,经过给药组治疗后,肝纤维化病理情况得到改善和恢复;Masson染色发现,模型组可观察到大量蓝染胶原纤维,胶原纤维含量较空白组比较明显增多(P<0.001),低、中和高剂量组的胶原纤维沉积与模型组相比,纤维化程度均降低(P<0.001),肝组织病理状况趋于正常状态。免疫组织化学法结果表明,与空白组比较,模型组CollagenΙ、NLRP3、Caspase-1蛋白表达增加(P<0.01),荜茇提取物低、中和高剂量组同模型组相比表达降低(P<0.05)。q-PCR结果显示,模型组中α-SMA、CollagenΙ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18mRNA表达量同空白组比较明显增高(P<0.01),荜茇提取物低、中、高剂量组中的α-SMA、CollagenΙ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18mRNA表达水平同模型组比较有不同程度降低(P<0.05);Westernblot结果表明,模型组中的α-SMA、CollagenΙ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18蛋白表达量同空白组比较显著增高(P<0.01),与模型组相比,各治疗组α-SMA、CollagenΙ、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18蛋白表达量均有不同程度降低(P<0.05)。(2)代谢组学的PCA分析,QC样本紧密聚集,检测系统性能稳定,结果可信度较高,观察到空白组和模型组样本明显分离,表明组间差异显著,而模型组和各治疗组样本分离不明显,采用PLS-DA进行分析,结果表明模型组和空白组及荜茇提取物低剂量组和模型组之间的差异更为显著,低剂量组结果更趋向于空白组,从代谢组学角度验证了荜茇提取物抗肝纤维化的作用。根据ratio>=2或ratio<=1/2;qvalue<0.05;VIP≥1从肝组织筛选出半胱氨酸(Cysteine)、胆酸(Cholicacid)、黄嘌呤(Xanthosine)等32个潜在差异代谢物,通路富集分析显示荜茇提取物是通过改善嘌呤代谢、谷胱甘肽代谢和初级胆汁酸生物合成等代谢紊乱来发挥抗肝纤维化的作用。<br> 结论:荜茇提取物能够改善CCl4诱导大鼠肝纤维化的病理学特征,降低胶原过度沉积;通过降低血清AST、ALT含量、降低肝组织中α-SMA和CollagenΙmRNA和蛋白表达量来缓解肝纤维化,同时通过下调细胞焦亡NLRP3/Caspase-1通路中NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β及IL-18mRNA和蛋白表达水平发挥抗肝纤维化作用。代谢组学研究表明,荜茇提取物可通过改善大鼠肝组织嘌呤代谢、谷胱甘肽代谢和初级胆汁酸生物合成紊乱来发挥抗肝纤维化作用。
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