非甾体类抗炎药(nonsteroidal anti-inflammatory drugs,NSAIDs)是一类具有解热、镇痛、消炎和降低血小板黏附力的药物,被广泛用于疼痛、发热、类风湿、软组织损伤等疾病的治疗[1]。 研究发现NSAIDs 对胃肠道、肝脏、神经、泌尿、血液和心血管系统等都会产生诸多药物不良反应, 尤其以胃肠道反应最为明显,可引起胃黏膜糜烂、溃疡、出血和穿孔等[2-3]。 据统计,约有25%的长期服用者会并发胃溃疡,一般年发病率为2%~4%。 随着NSAIDs 应用范围和用量的不断增加,NSAIDs 相关性胃肠病的发病率随之上升。根据其致病机制, 目前已有多种方法防治NSAIDs 导致的胃黏膜损伤,然而各种方法均有其局限性及副作用[4]。 因此,从营养治疗的角度出发,积极寻找安全、有效的能改善胃黏膜损伤异常状态的功效成分,具有重要的科学意义和实际应用价值。
核桃低聚肽(walnut oligopeptides,WOPs)是利用生物酶解技术从核桃蛋白中提取的小分子生物活性肽,目前研究已证实WOPs 具有提高记忆力[5]、抗辐射[6]、润肠通便[7]、抗疲劳[8]等多种生理活性,但尚无针对NSAIDs相关胃溃疡的研究报道。 因此,本研究通过建立吲哚美辛诱发的大鼠胃溃疡模型,设立乳清蛋白和奥美拉唑作为阳性对照组, 来探讨WOPs 对NSAIDs 相关胃黏膜损伤的保护作用及其可能机制。 此外,前期研究在小鼠背部皮肤切口手术模型中发现牛骨胶原低聚肽(bovine collagen oligopeptides,BCOPs)具有一定的促进皮肤伤口愈合的作用[9-10]。 因此,特设了BCOPs 与WOPs 的配伍剂量组, 探讨其配伍后对胃黏膜损伤的联合保护效应。
核桃低聚肽(淡黄色固体粉末,经高效液相色谱法分析发现,分子量小于1 000 Da 的低聚肽占86.5%)、牛骨胶原低聚肽(肽含量为92.77 g/100 g):吉林肽谷生物工程有限责任公司;吲哚美辛:Sigma-Aldrich 公司;奥美拉唑肠溶片(批准文号:国药准字H19990114):北京太洋药业股份有限公司;乳清蛋白(蛋白含量为78%):北京中柏公司;前列腺素E2(prostaglandin E2,PGE2)检测试剂盒:联科生物技术股份有限公司;一氧化氮(nitric oxide,NO)检测试剂盒、髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)检测试剂盒:南京建成生物工程研究所。
AdventurerTM 通用型分析天平: 美国OHAUS 公司;LXJ-IIC 大容量低速离心机:德国Eppendorf 公司;Nihon Kohden Celltac 2 全自动血球计数仪: 日本光电工业株式会社;FSH-2A 可调高速电动匀浆机:金坛市金南仪器厂;GNP-9080 型隔水式恒温培养箱:上海创奕科教设备有限公司;FLUOstar Omega 多功能酶标仪:德国BMG LABTECH 公司。
实验采用雄性SD 大鼠80 只,体重(200±20)g ,购自北京大学医学部实验动物中心。 实验大鼠饲养在北京大学医学部实验动物科学部大鼠实验室。 此外,在前期的研究中发现WOPs 440 mg/kg bw 剂量组表现出较好的提高记忆力[5]、抗辐射[6]、抗疲劳[8]的效果。 因此,本研究以440 mg/kg bw 为中间剂量,设置了低、中、高3 个WOPs 剂量组, 以进一步探索WOPs 的最佳干预剂量。 因此,适应性喂养1 周后,将大鼠随机分为正常对照组、模型对照组、乳清蛋白组(440 mg/kg bw)、奥美拉唑组(20 mg/kg bw)、WOPs 干预组(220、440、880 mg/kg bw)和配伍组(WOPs 440 mg/kg bw+ BCOPs 1.5 g/kg bw),每组10 只。干预溶液均用蒸馏水配制,每日经口灌胃干预,正常对照组和模型对照组给予蒸馏水,其余组给予相应浓度受试物,灌胃30 d。
1.4.1 胃溃疡造模
干预30 d 后,禁食24 h(不禁水)后,给予吲哚美辛溶液(溶于1%吐温80,剂量为48 mg/kg bw)腹腔注射,正常对照组给予等量1%吐温80 腹腔注射,4 h 后乙醚麻醉处死动物,进行相关指标的检测[11-12]。
1.4.2 胃黏膜损伤评分
快速取出胃组织,沿着胃大弯剪开,冰冻生理盐水洗净胃内容物,以损伤发生率、损伤积分指数和损伤抑制率来表示各组大鼠胃黏膜损伤程度。
损伤积分指数:用游标卡尺测量出血点或出血带的长度和宽度,长度<1 mm(包括糜烂点)为1 分,1 mm~2 mm为2 分,2 mm~3 mm 为3 分,3 mm~4 mm 为4 分,长度>4 mm 分段测量;宽度>2 mm 者,分数乘以2;分数之和为损伤总积分[13-14]。
式中:A、B 分别为模型组与试验组的损伤积分。
1.4.3 血常规检测
取全血40 μL,加入稀释液中,用全自动血球计数仪测定大鼠血常规指标。
1.4.4 胃组织PGE2、NO、MPO 指标的测定
准确称取胃组织,按照1 ∶9(g/mL)的比例加入匀浆介质,剪碎组织,冰水浴制备匀浆,3 000 r/min,离心10 min,取上清液贮藏于-20 ℃冰箱中,根据试剂盒说明书对胃组织PGE2、NO、MPO 的水平进行检测。
使用SPSS 24.0 软件对数据进行分析。 连续变量数据用均数±标准差表示, 行单因素方差分析并采用最小显著性差异法进行组间的统计检验。 P<0.05 具有统计学意义。
WOPs 对大鼠初始体重和终末体重的影响见图1。
图1 WOPs 对大鼠初始体重和终末体重的影响
Fig.1 Effects of WOPs on initial body weight and final body weight of rats
如图1 所示,在30 d 的实验周期内,各实验组大鼠外观体征和行为活动、粪便性状、食量等均未见异常,无中毒体征及死亡。 WOPs 灌胃干预30 d 后,各实验组间初始体重、终末体重未见明显差异(P>0.05)。
WOPs 对大鼠胃溃疡积分指数的影响见表1。
表1 WOPs 对吲哚美辛诱发大鼠胃溃疡积分指数的影响
Table 1 Effect of WOPs on gastric ulcer index in indomethacintreated rats
注:b、c、d 分别表示与模型对照组、乳清蛋白组和奥美拉唑组相比差异显著(P<0.05);—表示因正常对照组大鼠未进行造模损伤,故无此项数据。
组别只数损伤积分指数损伤抑制率/%正常对照组10——模型对照组1034.20±13.63100—乳清蛋白(440 mg/kg bw) 10 19.00±13.90b10044.44奥美拉唑(20 mg/kg bw)107.30±7.56bc4078.65 WOPs(220 mg/kg bw)1018.70±8.22bd10045.32 WOPs(440 mg/kg bw)10 23.10±10.67bd10032.46 WOPs(880 mg/kg bw)1012.90±6.06b10062.28 WOPs+BCOPs10 14.70±13.61b10057.02损伤发生率/%
如表1 所示,与模型对照组相比,3 个WOPs 干预组及配伍组损伤积分指数显著降低,差异具有统计学意义(P<0.05)。与乳清蛋白组相比,WOPs(220mg/kgbw)、WOPs(880 mg/kg bw)组和配伍组损伤积分指数降低,损伤抑制率升高,但未观察到统计学差异(P>0.05)。奥美拉唑组损伤积分指数最低,损伤发生率仅为40%,损伤抑制率则达到了78.65%,且与WOPs(220 mg/kg bw)、WOPs(440mg/kgbw)和乳清蛋白组相比,差异具有显著性(P<0.05)。
2.3.1 WOPs 对大鼠白细胞和血小板的影响
WOPs 对大鼠白细胞和血小板的影响见表2。
表2 WOPs 对大鼠白细胞的影响
Table 2 The effect of WOPs on white blood cell of rats
注:a、b、c、d 分别表示与正常对照组、模型对照组、乳清蛋白组和奥美拉唑组相比差异显著(P<0.05)。
组别WBC 数量/(×109/L)MODLYMGRN数量/(×109/L)百分数/%数量/(×109/L)百分数/%数量/(×109/L)百分数/%正常对照组8.92±0.450.34±0.184.15±1.304.24±1.6357.38±10.422.93±1.5235.00±6.02模型对照组12.77±2.73a0.74±0.30a5.85±1.08a5.43±2.5047.83±10.65a5.79±1.15a46.48±10.91a乳清蛋白(440 mg/kg bw)11.88±3.480.60±0.17a5.20±0.91a5.86±1.1651.02±9.085.42±2.51a43.70±9.47a奥美拉唑(20 mg/kg bw)14.60±2.06a1.03±0.22abc7.15±2.04abc9.12±3.85a51.73±7.076.45±1.87a40.06±9.22 WOPs(220 mg/kg bw)14.20±2.89a0.93±0.35ac5.88±1.05ad8.22±2.17a55.14±8.02b5.68±1.75a38.18±8.76b WOPs(440 mg/kg bw)12.43±1.94a0.83±0.26ac6.05±0.85ad7.30±1.86a54.32±6.37bc5.30±1.45a39.63±6.66 WOPs(880 mg/kg bw)11.71±2.190.70±0.22ad5.38±1.09ad6.79±1.2958.68±10.50b4.22±1.79ad35.38±10.38bc WOPs + BCOPs16.52±2.76a0.77±0.20a5.29±0.98ad6.01±2.0351.57±6.435.98±2.92a42.80±11.78
如表2 所示,与正常对照组相比,模型对照组白细胞(white blood cell,WBC)数量、单核细胞(monocyte,MOD) 数量、 单核细胞百分数、 嗜中性粒细胞(neutrophilic granulocyte,GRN) 数量和嗜中性粒细胞百分数显著升高(P<0.05)。 与模型对照组相比,WOPs 各剂量组淋巴细胞(lymphocyte,LYM)百分数嗜中性粒细胞百分数显著升高。与奥美拉唑组相比,WOPs 各剂量组及配伍组单核细胞百分数均显著下降(P<0.05),WOPs 高剂量组GRN 数量显著下降(P<0.05)。
2.3.2 WOPs 对大鼠红细胞血小板和血红蛋白的影响WOPs 对大鼠红细胞、 血红蛋白和血小板的影响见表3。
表3 WOPs 对大鼠红细胞、血红蛋白和血小板的影响
Table 3 The effect of WOPs on red blood cell,hemoglobin and platelet of rats
注:a、b、c、d 分别表示与正常对照组、模型对照组、乳清蛋白组和奥美拉唑组相比差异显著(P<0.05)。
组别RBC/(×1012/L)MCV/LHGB/(g/L)MCHC/(g/L)PLT/(×109/L)正常对照组6.61±0.9157.15±1.33166.33±8.48354.38±24.68328.14±132.80模型对照组7.65±0.6257.63±1.99168.27±21.85352.33±17.26221.18±46.92a乳清蛋白(440 mg/kg bw)8.81±0.3855.51±2.49b176.33±25.82360.92±10.08269.58±86.66b奥美拉唑(20 mg/kg bw)8.80±0.5956.54±1.63175.33±12.70352.50±9.50326.50±59.31b WOPs(220 mg/kg bw)8.95±0.4256.88±2.12181.77±7.44357.46±8.87342.92±62.67b WOPs(440 mg/kg bw)8.65±0.4057.12±2.11177.46±7.14359.38±8.06304.62±62.43b WOPs(880 mg/kg bw)8.60±0.3755.57±2.68b173.00±7.96362.38±8.74304.31±91.31b WOPs + BCOPs7.94±0.2456.97±1.69164.83±7.03364.33±10.10272.67±92.91b
如表3 所示,与正常对照组相比,模型对照组血小板(platelet,PLT)水平明显下降(P<0.05)。 与模型对照组相比,WOPs 改善了血小板的异常变化,WOPs(880 mg/kg bw) 组红细胞平均体积(mean corpuscular volume,MCV)明显降低(P<0.05)。 红细胞(red blood cell,RBC)、血红蛋白(hemoglobin,HGB)和平均红细胞血红蛋白浓度(mean corpuscular hemoglobin concentration,MCHC)在各组间无明显差异(P>0.05)。
WOPs 对大鼠胃组织PGE2、MPO、NO 水平的影响见表4。
表4 WOPs 对大鼠胃组织PGE2、MPO 和NO 水平的影响
Table 4 Effects of WOPs on gastric PGE2,MPO and NO levels of rats
注:a、b、c、d 分别表示与正常对照组、模型对照组、乳清蛋白组和奥美拉唑组相比差异显著(P<0.05)。
组别PGE2/(pg/mg) NO/(μmol/L)MPO/(U/g)正常对照组638.77±179.600.28±0.06 7.09±2.77模型对照组202.73±64.81a0.55±0.16a 11.75±1.18a乳清蛋白(440 mg/kg bw) 279.29±123.59a 0.49±0.17 11.63±1.39a奥美拉唑(20 mg/kg bw) 282.82.59±77.38a 0.50±0.20 10.52±2.96a WOPs(220 mg/kg bw)297.65±76.11a0.42±0.12 8.26±3.86bc WOPs(440 mg/kg bw) 464.72±155.68abcd 0.24±0.08b 6.80±2.18bcd WOPs(880 mg/kg bw) 517.83±150.72bcd 0.26±0.13b 6.13±1.33bcd WOPs+BCOPs324.40±91.06a0.33±0.09b 6.65±2.08bcd
如表4 所示, 与正常对照组相比, 模型对照组MPO、NO 水平明显增加,PGE2 水平降低(P<0.05)。 与模型对照组相比,WOPs 各剂量组和配伍组的MPO 水平均显著下降。 与奥美拉唑组相比,WOPs 中、高剂量组和配伍组MPO 水平均明显升高(P<0.05)。
NSAIDs 多呈弱酸性,脂溶性高,可穿过胃黏膜表面进入胃黏膜细胞并停留聚集在细胞内,产生直接细胞毒效应,破坏上皮细胞层的完整性。 此外,局部刺激性NSAIDs 可降低胃黏膜屏障的疏水性, 削弱胃黏膜屏障作用,使胃黏膜更易受到损伤[15]。吲哚美辛是研究NSAIDs 相关胃溃疡的最常用药。本研究对经吲哚美辛处理大鼠的胃黏膜观察发现,WOPs 可减轻吲哚美辛对大鼠胃黏膜的直接损伤程度,且高剂量组损伤程度明显轻于乳清蛋白组,但在奥美拉唑组胃黏膜损伤程度最轻,损伤发生率仅为40%,损伤抑制率高于其它各组。 血常规是最基本的实验室检查指标之一,根据血液细胞形态分布及数量的变化,可及早发现病情或对疾病做出初步诊断。在本研究中,WOPs 对大鼠白细胞和血小板水平的异常变化具有一定改善作用,且WOPs 对单核细胞百分数和嗜中性粒细胞的抑制作用强于奥美拉唑组,提示WOPs 具有较好的抗炎效果。
花生四烯酸(arachidonic acid,AA)在体内的代谢途径主要有两种:一种是在环氧合酶催化作用下合成前列腺素(prostaglandins,PGs)、前列环素及血栓素;另一种在脂加氧酶的作用下生成白三烯B4(leukotriene B4,LTB4)、白三烯C4(leukotriene C4,LTC4)、白三烯D4(leukotriene D4,LTD4)等[16]。 NSAIDs 会导致花生四烯酸第一种代谢途径被抑制, 造成PGs 合成减少。PGE2 是人体胃肠道最重要含量也最高的PGs,不仅能够维持胃黏膜的完整性,还可以有效拮抗各种侵袭因子对胃黏膜的损伤[17]。本研究发现,吲哚美辛(48 mg/kg)腹腔注射造模后,模型对照组、乳清蛋白组、奥美拉唑组大鼠胃组织PGE2 活性明显低于正常对照组(P<0.05),WOPs(440 mg/kg bw)和WOPs(880 mg/kg bw)组PGE2 活性则明显高于模型对照组、 乳清蛋白组和奥美拉唑组(P<0.05),提示WOPs 可通过提高PGE2 活性的方式保护胃黏膜免受有害因素的刺激损伤,且WOPs 中、 高剂量对PGE2 合成的促进作用强于乳清蛋白和奥美拉唑组。
一氧化氮是胃黏膜正常生理功能的基本调控介质,常是各种胃黏膜病变的关键环节。 生理条件下,结构型一氧化氮合酶(construtive nitric oxide synthase,cNOS)反应持续产生极少量的NO,具有改善胃黏膜血流量,促进胃黏液的分泌等保护胃黏膜的作用[18]。但当机体处于病理状态时,诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS) 在炎症等刺激因素的诱导下会产生大量NO,造成血管微循环障碍,引起炎症反应[19-20]。 髓过氧化物酶(myeloperoxidase,MPO)活性常被用来评估组织中的中性粒细胞的聚集浸润程度[21]。NSAIDs 摄入会激活花生四烯酸第二种代谢途径,造成LTB4、LTC4、LTD4 等的大量生成, 趋化中性粒细胞聚集脱粒,导致氧自由基的大量产生。 当氧自由基在体内堆积不能被及时清除时,会直接损害胃黏膜血管内皮细胞, 且中性粒细胞易黏附在血管内皮造成微血栓,引起胃黏膜损伤。 本研究发现,WOPs 干预明显抑制了大鼠胃组织MPO 水平的升高, 且配伍组MPO 水平低于奥美拉唑组(P<0.05),表明WOPs 可以通过抑制中性粒细胞聚集浸润及iNOS 介导的NO 的过度产生,从而发挥对胃黏膜保护作用,且配伍组对MPO 的抑制作用强于奥美拉唑组。
综上,WOPs 可以减轻NSAIDs 对胃黏膜的直接损伤程度,促进胃黏膜保护因子PGE2 的合成,并抑制中性粒细胞的聚集浸润和NO 含量的异常增高, 从而对吲哚美辛诱发的胃溃疡发挥较好的保护作用,其作用机制可能与改善机体营养状况、 减轻NSAIDs 对前列腺素介导途径的抑制作用及NSAIDs 引起的机体炎症反应和氧化损伤有关。此外,本研究发现WOPs 的作用效果呈现出一定的剂量依赖性, 在WOPs 高剂量组(880 mg/kg bw) 表现出较好的胃黏膜保护效果,但配伍组与WOPs 干预组的整体效果差异并不显著。 后续研究还需在现有基础上,继续优化剂量设置,并在体外研究和人群研究进一步证实其生理作用及适宜剂量, 以期为WOPs 在人群中的应用提供更多的科研依据。
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