《MEDIATORS OF INFLAMMATION》:Experimental Study of YaJieShaBa Antialcoholic Hepatic Fibrosis Through TGF-β1/Smad Signaling Pathway
目的:本研究旨在明确雅解沙巴(YaJieShaBa, YJSB)抗酒精性肝纤维化(Hepatic Fibrosis, HF)的药效学作用,并阐明其调控转化生长因子-β1(Transforming Growth Factor-β1, TGF-β1)/Smad通路的作用机制。方法:采用56%乙醇(10 mL/kg)诱导大鼠酒精性HF模型。通过综合评估体重、肝质量及肝指数、生化肝功能指标[天门冬氨酸氨基转移酶(Aspartate Aminotransferase, AST)和丙氨酸氨基转移酶(Alanine Aminotransferase, ALT)]、肝纤维化生物标志物[Ⅲ型前胶原氨基端肽(Type Ⅲ Procollagen Amino-terminal Propeptide, PⅢNP)、Ⅳ型胶原(Type-Ⅳ Collagen, COL-Ⅳ)、层粘连蛋白(Laminin, LN)和透明质酸(Hyaluronic Acid, HA)]、血清羟脯氨酸(Hydroxyproline, Hyp)及TGF-β1水平、肝细胞匀浆中Ⅰ型胶原(COL-I)、Ⅲ型胶原(COL-Ⅲ)及α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth Muscle Actin, α-SMA)水平,以及苏木精-伊红(Hematoxylin and Eosin, H&E)染色、银(Ag)染色和Masson三色染色观察肝组织病理改变,评价YJSB抗肝纤维化的药理功效。采用通路聚焦型qPCR阵列检测对照组、模型组及YJSB组肝组织中TGF-β1、Keap1-Nrf2和TLR4/MyD88等信号通路相关的72个基因表达,筛选差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs)及关键信号通路。随后基于qPCR阵列结果,采用酶联免疫吸附测定(Enzyme-Linked Immunosorbent Assay, ELISA)、蛋白质免疫印迹(Western Blotting, WB)和免疫荧光方法验证YJSB的作用机制。体外实验中应用TGF-β1受体抑制剂判断当TGF-β1/Smad通路被最大阻断时YJSB是否仍有额外保护作用,并通过添加外源性TGF-β1进行挽救实验观察能否逆转YJSB的抑制作用。结果:YJSB给药显著升高酒精性HF大鼠体重并降低肝指数;显著降低血清AST、ALT、PⅢNP、COL-Ⅳ、LN、HA、Hyp及TGF-β1水平,降低肝匀浆COL-I、COL-Ⅲ及α-SMA水平;H&E、Ag及Masson染色显示肝损伤显著减轻。qPCR阵列结果显示模型组相比空白组有65个基因上调、7个基因下调(40个具统计学意义),YJSB组相比模型组有68个基因下调、4个基因上调(34个具统计学意义),DEGs主要富集于TGF-β1信号通路。此外YJSB降低肝组织匀浆炎性因子白细胞介素-1β(Interleukin-1β, IL-1β)、肿瘤坏死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α, TNF-α)、IL-6、IL-8水平,升高超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase, SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(Glutathione Peroxidase, GSH-Px)和过氧化氢酶(Catalase, CAT)水平,降低丙二醛(Malondialdehyde, MDA)和活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)水平。WB结果显示YJSB下调肝组织中TGF-β1、Smad2、Smad3、磷酸化Smad2(Phosphorylated Smad2, P-Smad2)及磷酸化Smad3(Phosphorylated Smad3, P-Smad3)表达;免疫荧光表明YJSB下调肝细胞核内Smad4表达。体外实验证明YJSB主要通过抑制TGF-β受体1(TGF-β Receptor Type 1, TGF-βR1)活化、有效下调P-Smad2/3蛋白水平发挥作用(经TGF-βR1抑制剂LY2157299验证);挽救实验中外源性TGF-β1部分逆转YJSB对P-Smad2/3的抑制,表明YJSB抗纤维化作用与TGF-β1/Smad通路高度相关。结论:YJSB通过调控TGF-β1/Smad信号通路(TGF-β1/Smad Signaling Pathway, TSSP)抑制炎症及氧化应激相关级联反应,从而抑制酒精性HF进展,证实YJSB在动物模型中具有抗酒精性HF潜力,为其后续研究与临床应用提供实验依据。
论文解读:雅解沙巴(YJSB)通过TGF-β1/Smad信号通路干预酒精性肝纤维化的实验研究
肝纤维化(Hepatic Fibrosis, HF)是各类慢性肝损伤向肝硬化发展的共同病理过程,全球患病率约1%–2%,每年致百万人死亡。酒精性肝病是重要病因之一,目前临床常用药物如秋水仙碱(Colchicine, COL)和促肾上腺皮质激素(Adrenocorticotropic Hormone, ACTH)因骨髓抑制、水钠潴留等副作用限制其应用。傣族医药中的复方雅解沙巴(YaJieShaBa, YJSB)由八味植物药组成,临床用于酒精性肝损伤及肝炎,前期研究表明其对四氯化碳(Carbon Tetrachloride, CCl4)及胆管结扎诱导的肝纤维化有效且可降低TGF-β1水平,但其对酒精性肝纤维化的作用及是否经TGF-β1/Smad信号通路(TGF-β1/Smad Signaling Pathway, TSSP)起效尚待阐明。本研究以SD大鼠酒精性肝纤维化模型及TGF-β1诱导的大鼠肝星状细胞(Hepatic Stellate Cells, HSCs)HSC-T6活化模型,从整体动物、组织、基因及蛋白水平探讨YJSB的抗肝纤维化药效与分子机制,论文发表于《Mediators of Inflammation》。
主要关键技术方法:
研究人员建立56%乙醇(10 mL/kg)灌胃诱导的雄性Sprague–Dawley(SD)大鼠酒精性HF模型,设对照组、模型组、阳性药COL组、复方鳖甲软肝片(Compound Turtle Shell Soft Liver Tablets, CBRTs)组及YJSB低、中、高剂量组(n=10);检测一般状态、肝指数、血清ALT/AST及纤维化标志物(HA、PⅢNP、COL-Ⅳ、LN)、Hyp、TGF-β1,肝组织α-SMA、COL-I、COL-Ⅲ,行H&E、Masson及Ag染色评估病理;采用通路聚焦型qPCR阵列检测肝组织72个HF相关基因筛选差异表达基因(Differentially Expressed Genes, DEGs);以ELISA测炎性因子(IL-1β、TNF-α、IL-6、IL-8)及氧化应激指标(SOD、GSH-Px、CAT、MDA、ROS);Western Blotting检测TGF-β1、Smad2、Smad3、P-Smad2、P-Smad3蛋白表达;免疫荧光检测肝细胞核Smad4;体外以TGF-β1(10 ng/mL)诱导HSC-T6细胞活化,设TGF-βR1抑制剂LY2157299对照及外源性TGF-β1挽救实验,Western Blotting检测P-Smad2/3验证YJSB对TSSP的干预。
研究结果
4.2. YJSB Improves the General State of Alcoholic HF Rats
模型组大鼠活动减少、毛色晦暗、精神萎靡,YJSB各剂量组精神状态、毛色、饮食及粪便较模型组改善。
4.3. YJSB Improves Liver Morphology in Alcoholic HF Rats
模型组肝脏表面不平整、质硬、见白色结节及腹水,YJSB组腹水减少、表面较平整、色泽回红、白色结节明显减少。
4.4. YJSB Increased Body Weight and Liver Mass in Alcoholic HF Rats While Decreasing the Liver Index
模型组第7–42天体重显著低于对照组(p<0.05或p<0.01),终末肝质量降低、肝指数升高(p<0.05或p<0.01);YJSB各剂量组体重较模型组显著升高(p<0.05或p<0.01),肝质量升高(p<0.05或p<0.01),肝指数显著降低(p<0.01)。
4.5. Effect of YJSB on the Biochemical Indices of Liver Function
模型组血清ALT、AST显著升高(p<0.01),YJSB各剂量组较模型组显著降低(p<0.01),提示YJSB改善酒精所致肝细胞损伤。
4.6. YJSB Reduced the Levels of the Four Biomarkers of Alcoholic HF (HA, PⅢNP, COL-Ⅳ, and LN)
模型组血清HA、PⅢNP、COL-Ⅳ、LN显著升高(p<0.01),YJSB中、高剂量组四项均显著降低(p<0.01),低剂量组除PⅢNP外均显著降低(p<0.01),表明YJSB抑制细胞外基质(Extracellular Matrix, ECM)相关血清标志物升高。
4.7. YJSB Diminished the Serum Levels of Hyp and TGF-β1 in Rats With Alcoholic HF
模型组血清Hyp及TGF-β1显著升高(p<0.01),YJSB各剂量组均显著降低(p<0.01),说明YJSB下调胶原沉积标志Hyp及关键致纤维化因子TGF-β1。
4.8. YJSB Downregulated the Contents of α-SMA, COL-I, and COL-Ⅲ in Liver Tissue Homogenates
模型组肝匀浆α-SMA、COL-I、COL-Ⅲ显著升高(p<0.01),YJSB各剂量组均显著降低(p<0.01),提示YJSB抑制HSC活化标志α-SMA及胶原分泌。
4.9. YJSB Alleviated the Infiltration of the Liver by Inflammatory Cells in Alcoholic HF Rats
H&E染色示模型组肝细胞坏死、水样变性、脂变及炎细胞浸润明显,YJSB组炎症浸润减轻、水肿与坏死减少、肝小叶结构改善。
4.10. YJSB Repressed the Deposition of Collagen Fibers in the Liver of Alcoholic HF Rats
Masson染色示模型组蓝色胶原纤维沉积显著增加(p<0.01),YJSB中、高剂量组胶原沉积显著低于模型组(p<0.01)。
4.11. YJSB Attenuated the Deposition of Reticular Fibers in the Livers of Alcoholic HF Rats
Ag染色示模型组网状纤维沉积显著增加(p<0.01),YJSB中、高剂量组网状纤维沉积显著低于模型组(p<0.01)。
4.12. DEG Results
qPCR阵列分析显示模型组vs对照组65个基因上调(含TGF-β1、MCP-1、IL-6)、7个下调(含CAT、CYP2E1),31个差异显著(|FC|≥2, p<0.05);YJSB组vs模型组68个基因下调(含TGF-β1、CTGF、MMP-2、NF-κB)、4个上调(含CAT、CYP2E1),34个差异显著(|FC|≥2, p<0.05),DEGs主要富集于TGF-β1信号通路,关键基因TGF-β1模型组上调4.08倍(p=0.0039)、YJSB组下调3.49倍(p=0.0016)。
4.13. YJSB Attenuated the Release of Inflammation-Related Factors
模型组肝匀浆TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8显著高于对照组(p<0.01),YJSB各剂量组较模型组显著降低(p<0.05或p<0.01)。
4.14. YJSB Improved the Antioxidant Capacity in Alcoholic HF Rats
模型组肝匀浆MDA、ROS升高,SOD、GSH-Px、CAT活性下降(p<0.01);YJSB中、高剂量组SOD、CAT活性升高、MDA降低(p<0.05或p<0.01),各剂量组GSH-Px活性升高、ROS降低(p<0.01),表明YJSB增强抗氧化酶系活性、减轻脂质过氧化。
4.15. Western Blotting Method for Detecting the Regulatory Effect of YJSB on Proteins in Rat Liver Tissue
模型组肝组织TGF-β1、Smad2、Smad3、P-Smad2、P-Smad3蛋白表达显著上调(p<0.01),YJSB各剂量组较模型组显著下调(p<0.05或p<0.01)。
4.16. YJSB Reduced Smad4 Expression in the Nuclei of Hepatocytes From Rats With Alcoholic HF
免疫荧光显示模型组肝细胞核Smad4绿色荧光强度显著升高(p<0.01),YJSB各剂量组核内Smad4表达较模型组显著降低(p<0.05)。
4.17. YJSB Can Inhibit the Activation of the TGF-β1/Smad in HSC-T6 Cells
TGF-β1诱导HSC-T6后P-Smad2/3显著升高(p<0.05或p<0.01),LY2157299及YJSB均降低P-Smad2/3;两药联用抑制更显著;外源TGF-β1可部分但非完全逆转YJSB对P-Smad2/3的下调,P-Smad2/3仍低于模型组(p<0.05),证实YJSB抗纤维化作用至少部分通过抑制TSSP实现。
讨论与结论总结
酒精性HF中酒精代谢产生活性氧(ROS)激活Kupffer细胞与HSCs,促进TGF-β1分泌并结合TGF-βRⅡ/Ⅰ,磷酸化Smad2/3并与Smad4入核启动COL-I、COL-Ⅲ等ECM基因转录。研究人员发现YJSB显著降低血清肝损伤酶(ALT、AST)及纤维化标志物(HA、PⅢNP、COL-Ⅳ、LN、Hyp),下调肝组织α-SMA、COL-I、COL-Ⅲ,病理染色证实减轻炎症细胞浸润与胶原/网状纤维沉积;qPCR阵列提示DEGs富集TGF-β1通路,YJSB下调TGF-β1、CTGF等促纤维化基因,上调抗氧化基因CYP2E1、CAT;YJSB同时降低炎性因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-8)并提升抗氧化酶(SOD、GSH-Px、CAT)、降低MDA与ROS;Western Blotting示YJSB下调肝组织TGF-β1、P-Smad2、P-Smad3及核Smad4,体外HSC-T6实验中YJSB抑制TGF-β1诱导的Smad2/3磷酸化且该抑制可被TGF-βR1抑制剂协同增强、被外源TGF-β1部分挽救,确证其主要通过抑制TGF-βR1活化—下调TSSP—抑制HSC活化与ECM沉积—并伴随抗炎及抗氧化应激效应发挥抗酒精性HF作用。
结论(翻译):综上所述,本研究揭示YJSB具有抗酒精性HF的药效学作用,可恢复肝功能并有效对抗酒精引起的HF相关损伤。其作用机制可能涉及通过调控TGF-β1/Smad信号通路(TSSP)抑制炎症级联反应及减轻氧化应激效应,从而阻碍酒精性HF的进展。