溃疡性结肠炎(UC)是一种使胃肠道衰弱的、特发性慢性炎症性结肠疾病,表现为肠黏膜的慢性反复炎症,会导致带血腹泻和严重腹痛等症状。组织损伤和修复的起伏最终导致黏膜功能的丧失,并引发结肠炎相关的癌症。已经证明UC的发生与发展与多因素有关,其中活性氧(ROS)和促炎细胞因子是触发器,它们触发和加剧肠黏膜屏障完整性破坏,引起肠腔内病原体的流入和随后异常激活的肠黏膜免疫反应,从而导致组织损伤,表现为溃疡性结肠炎的各种临床症状。
目前常使用糖皮质类固醇、氨基水杨酸和肾上腺糖皮质激素等药物治疗溃疡性结肠炎,但大多数都有副作用。新的替代疗法是溃疡性结肠炎治疗的研究热点,天然产物是该领域的来源。据文献报道,膳食多酚可减少ROS对肠黏膜的损伤,增强细胞内的“自卫”,对抗氧化应激和炎症。
蜂胶富含黄酮类化合物(一类广泛存在的生物活性多酚类化合物)。近期研究报道,蜂胶具有抗溃疡作用,可促进黏膜愈合和肉芽肿形成;蜂胶显著抑制细菌脂多糖诱导小鼠巨噬细胞炎症因子的表达与释放,缓解细胞内ROS的累积,在炎症性疾病中发挥抗炎作用。这些抗炎特性使得蜂胶成为一种很有前途的改善溃疡性结肠炎的天然产物。既往的研究表明,蜂胶可缓解溃疡性结肠炎大鼠结肠炎症,然而,蜂胶缓解溃疡性结肠炎的机制仍有待阐明。
本研究中,利用葡聚糖硫酸钠(DSS)制备溃疡性结肠炎大鼠模型,探讨水溶性蜂胶(WSP)对炎症结肠黏膜的抗氧化和抗炎作用,为临床治疗溃疡性结肠炎等炎症性肠病提供新的治疗选择。
目的:研究水溶性蜂胶(WSP)对溃疡性结肠炎(溃疡性结肠炎)大鼠结肠黏膜炎症反应和氧化应激反应的影响。
方法:采用葡聚糖硫酸钠(DSS)制作溃疡性结肠炎大鼠模型,48只雄性大鼠随机分为6组:正常组(N组)、对照组(C组)、阳性对照组(P组)、低剂量蜂胶组(L组)、中剂量蜂胶组(M组)和高剂量蜂胶组(H组)。实验采取先预给药再造模型的方式,评价WSP对DSS诱导的溃疡性结肠炎大鼠保护作用,观察大鼠的体质量、疾病活动指数(DAI)、血便、结肠长度、肠黏膜损伤指数(CMDI)等;ELISA法检测结肠组织中髓过氧化物酶(MPO)、超氧化物酶(SOD)、丙二醛(MDA)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等指标。
结果:模型组大鼠结肠组织氧化应激水平升高,中性粒细胞激活;中、高浓度蜂胶干预后,氧化应激水平降低,结肠炎性损伤缓解。结论:WSP可通过提高SOD、GSH-Px等内源性抗氧化酶活性,降低氧化应激产物,抑制中性粒细胞活性等机制在实验性溃疡性结肠炎大鼠模型中缓解肠道炎症。
讨论
溃疡性结肠炎是一种常见于消化系统的复发性和长期炎症性疾病,对受影响患者的身心健康有害,并可能增加结直肠癌的风险。临床上常使用的药物不能成功诱导炎症缓解和防止复发,且有副作用,目前对溃疡性结肠炎的治疗主要是通过降低症状,降低发病率,提高生活质量,故溃疡性结肠炎的治疗仍然是具有重大的医疗需求的领域,因此,人们对确定这种疾病的替代疗法和更可耐受的治疗方法越来越感兴趣。
天然产物及其衍生物,由于其广泛的治疗效果和副作用减少,被认为是新药研究和开发的来源。越来越多的证据证实,酚类,尤其是黄酮类化合物,在体外和体内都表现出有效的抗炎和抗氧化活性,是治疗溃疡性结肠炎很有前途的药物。研究表明,饮食中富含多酚的食物,在诱导炎症性肠病缓解方面发挥重要作用。蜂胶是自然界中天然的抗生素,是蜜蜂从多种植物中采集的富含多种生物活性物质(如,黄酮类以及萜稀类等)的树脂物质,具有很好的抗氧化,作用可以清除体内的自由基,保护细胞膜、增强细胞活力,调节组织器官的功能。在过去的十年里,人们对蜂胶在肠道健康方面的有益潜力进行了研究,证明了其对炎症性肠病的治疗价值。
3.1 水溶性蜂胶对炎症结肠损伤的保护作用
DSS诱导的结肠炎模型,由于其产生促炎因子和ROS方面与人类溃疡性结肠炎高度相似,是筛选抗炎和抗氧化作用的有用模型。本研究利用5%DSS诱导的大鼠溃疡性结肠炎模型,并选择Sulfa作为实验的阳性对照,为更好的评价水溶性蜂胶对溃疡性结肠炎的疗效。
在实验性溃疡性结肠炎动物模型中,DAI通常被用作测量结肠炎进展的独立量表,是根据疾病体征和症状进行评分,被认为是判断疾病程度和预后的主要指标。研究结果显示,溃疡性结肠炎模型组大鼠DAI明显升高,给予一定浓度水溶性蜂胶、Sulfa灌胃的大鼠,DAI均降低,差异均有统计学意义。说明水溶性蜂胶在肠道炎症过程中的保护作用。结肠长度,是结肠炎症的另一个决定因素。溃疡性结肠炎模型组大鼠,结肠长度明显缩短;给予中、高浓度水溶性蜂胶、Sulfa灌胃的大鼠,离体结肠长度明显增长,再次说明水溶性蜂胶限制结肠损伤的能力。
组织病理学分析证实,结肠组织暴露于DSS后,大鼠出现以结肠组织结构改变为特征的严重结肠炎症,观察到的结果与其他研究成果一致。相比之下,给予中、高浓度水溶性蜂胶、Sulfa灌胃的大鼠,结肠黏膜层、黏膜下层、隐窝结构得到保护,炎性细胞浸润减少,限制DSS对肠黏膜的损害,说明一定浓度水溶性蜂胶可保护结肠黏膜,缓解结肠炎症状。
结肠的主要功能是吸收水和电解质,促进粪便形成,利用蠕动促进排便,结肠的吸收功能障碍会引发腹泻。本实验对各组结肠W/L比值也进行了检测。我们发现,与溃疡性结肠炎模型组大鼠比较,各蜂胶组结肠W/L比值虽无显著的统计学意义,但呈增高趋势,说明结肠组织再生时,新血管发生,成纤维细胞生长,导致结肠更厚,结肠的W/L比值反映了组织修复的程度。研究结果提示,水溶性蜂胶可促进结肠黏膜溃疡面的修复,并恢复结肠的吸收功能。
3.2 水溶性蜂胶对炎症结肠保护作用的机制
肠黏膜屏障,通常被认为是宿主的主要防御系统,它对各种感染性或非感染性刺激形成了一个强大的屏障,以维持肠道黏膜稳态。结肠炎发生的关键事件即肠黏膜屏障破坏,肠黏膜屏障功能的病变与结肠黏膜上皮细胞通透性的改变以及更易受细菌侵袭和易位有关,这些事件可以触发炎症和氧化介质的释放,从而放大结肠损伤。结肠炎的严重程度可以通过影响中性粒细胞浸润、ROS产生和促炎细胞因子产生的药物来改变治疗效果。本研究旨在探讨水溶性蜂胶在DSS诱导的结肠炎中的作用及其机制。
胃肠道中的细胞因子和氧化应激在时间和空间上协调了各种肠道炎症性疾病中炎症过程的起始、发展、加重和复发。通常结肠组织中MPO的活性用于测定溃疡性结肠炎大鼠免疫反应的大小,MPO是炎症性胃肠道组织中中性粒细胞计数的间接标记物。文献报道,溃疡性结肠炎严重程度与MPO活性有关,MPO的活性与被招募到炎症结肠的中性粒细胞数量成正比,可反映中性粒细胞浸润的程度。中性粒细胞浸润促进溃疡性结肠炎病理进展,并导致促炎细胞因子和ROS的产生。MPO是一种几乎只存在于中性粒细胞中的酶,中性粒细胞活化后,MPO被释放到细胞外或吞噬小体内,导致肠道黏膜功能障碍和结肠组织损伤,加快肠道局部炎症的发展。
本实验中,通过监测各组大鼠结肠组织匀浆中MPO活性,发现溃疡性结肠炎模型组大鼠结肠组织MPO活性明显升高,而灌胃中、高浓度的水溶性蜂胶和Sulfa后,MPO含量明显降低,说明水溶性蜂胶可通过抑制中性粒细胞积聚,抑制肠黏膜异常免疫反应,保护肠黏膜屏障,缓解肠道炎症。中性粒细胞迁移到炎症结肠黏膜,导致促炎细胞因子水平增加,促炎细胞因子和抗炎细胞因子之间的失衡,可显著导致结肠组织损伤和结肠黏膜功能障碍。我们先前的研究已证明,溃疡性结肠炎的严重程度与促炎细胞因子的产生密切相关。
活化的中性粒细胞在肠黏膜内产生过量ROS。ROS过量产生或其低效率的清除会导致组织氧化应激,从而导致脂质过氧化反应和下游炎症反应,在溃疡性结肠炎的发病机制中起重要的作用。氧化应激及其由此引起的脂质过氧化可加重自由基链式反应,破坏肠黏膜屏障的完整性,激活促炎反应。当细胞暴露于过量ROS时,细胞凋亡成为细胞死亡的主要模式。正常生理情况下,结肠黏膜中含有相对较低水平的内源性抗氧化剂(如SOD,GSH-Px)。它们负责直接清除自由基,从而提供对生物组织中的氧化损伤的保护。当体内ROS积聚增多时,体内内源性抗氧防御机制无法进行及时清除时,会引起氧化应激、细胞性疾病,如脂质过氧化反应增加和细胞死亡等。SOD活性间接说明机体清除氧自由基的能力。
GSH-Px是一种非酶的抗氧化剂,被认为是对抗自由基的第一道氧化防御系统。当细胞膜中的脂质含量被自由基攻击,激活脂质过氧化过程,从而导致细胞损伤。GSH-Px可通过清除脂质过氧化产物MDA起保护膜组织结构和功能的作用。MDA是氧化应激反应的产物,MDA的水平可以表现出功能失调性氧化应激的严重程度,可反映细胞受损程度,MDA水平是脂质过氧化和氧化应激的常用指标。
本研究中,我们发现溃疡性结肠炎模型组大鼠结肠组织中ROS、MDA含量明显升高,说明结肠组织暴露于DSS中,损害了结肠组织的抗氧化能力,产生大量ROS,导致氧化应激,炎性细胞浸润,引起脂质过氧化,导致MDA含量升高,导致结肠炎的产生,而使用中、高浓度水溶性蜂胶和Sulfa干预后可明显抑制结肠组织中ROS、MDA的含量。另外,溃疡性结肠炎模型组大鼠结肠组织中非酶和酶防御系统水平显著下降,表明结肠上皮细胞存在氧化损伤,使用中、高浓度水溶性蜂胶和Sulfa干预后,大鼠结肠组织中SOD和GSH-Px水平升高,具有显著统计学差异。结果表明,水溶性蜂胶可通过增强机体抗氧化能力和抑制脂质过氧化缓解DSS诱导的结肠炎大鼠模型中结肠氧化损伤。
膳食中给予一定浓度的水溶性蜂胶对DSS诱导的大鼠结肠炎有有益作用,可通过防止结肠组织中SOD、GSH-Px等内源性抗氧化酶活性的恶化,降低脂质过氧化损伤及其最终产物,如MDA,降低溃疡性结肠炎期间氧化应激;抑制中性粒细胞异常激活的免疫反应,发挥保护肠黏膜屏障的作用,在实验性溃疡性结肠炎大鼠模型中缓解肠道炎症。水溶性蜂胶是一种很有前途的治疗溃疡性结肠炎的天然产物。
(来源:海南医学院学报. 2023,29(18),水溶性蜂胶抑制溃疡性结肠炎大鼠氧化损伤的作用,周华,张敏,姜文涛,安徽医学高等专科学校生理学教研室)
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