庆大霉素对大鼠肝内胆汁淤积的治疗作用及其机制初探

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目的肠道菌群在维持胆酸盐体内稳态中起到至关重要的作用,将肠道菌群作为新靶点有望成为肝内胆汁淤积治疗药物研发的新途径。氨基糖苷类抗生素庆大霉素口服不吸收,局部作用于肠道,常用来治疗肠道感染,是良好的菌群调节药物。基于此,本文探究庆大霉素对大鼠肝内胆汁淤积的治疗作用及其机制。方法本论文共涉及3部分研究,其实验内容及方法如下:(1)庆大霉素对雌激素诱导的大鼠肝内胆汁淤积的治疗作用Wistar雄性大鼠随机分为5组,即对照组、模型组、熊去氧胆酸组(UDCA)、25 mg/kg庆大霉素组(25-GEN)和50 mg/kg庆大霉素组(50-GEN)。对照组大鼠颈部皮下注射空白溶剂丙二醇溶液(5 mL/kg),其余四组大鼠颈部皮下注射17α-炔雌醇的丙二醇溶液(5 mg/kg)连续7天,构建肝内胆汁淤积模型。在建模第3天,对照组和模型组大鼠灌胃给予生理盐水连续7天,UDCA组、25-GEN组和50-GEN组大鼠分别灌胃给予60 mg/kg UDCA、25 mg/kg庆大霉素或50mg/kg庆大霉素连续7天。在第10天,收集大鼠血清、肝脏组织、肾脏组织、回肠末端组织、回肠内容物和盲肠内容物。采用全自动生化仪测定血清总胆汁酸(TBA)、谷丙转氨酶(ALT)、谷草转氨酶(AST)、胆红素、碱性磷酸酶(ALP)、γ-谷氨酰转移酶(GGT)、胆固醇(CHOL)、尿素氮(BUN)、肌酐(CREA)和胱抑素-C(CYS-C)水平的变化;采用UPLC/MS/MS测定血清、肝脏组织、回肠组织、回肠内容物和盲肠内容物中各胆酸盐浓度;HPLC/MS/MS测定血清7α-羟基-4-胆固醇-3-酮(C4)浓度;苏木精-伊红染色法(HE染色)考察肝脏、肾脏和回肠组织病理学变化。(2)庆大霉素对不同性别正常大鼠体内胆酸盐水平的影响Wistar雌性和雄性大鼠各分为2组,即对照组和50-GEN组。分别灌胃给予生理盐水或50 mg/kg庆大霉素连续7天。实验结束后,收集大鼠血清、肝脏组织、回肠组织、回肠内容物和盲肠内容物样本。测定血清和肝脏组织TBA水平、血清ALT、AST、ALP、GGT、胆红素、CHOL、BUN、CREA和CYS-C浓度以及血清、肝脏组织、回肠组织、回肠内容物和盲肠内容物中各胆酸盐浓度。(3)庆大霉素降低大鼠体内胆酸盐水平的机制研究(1)Wistar雄性大鼠口服50 mg/kg庆大霉素连续7天后行股动脉插管,收集给药后第10、20、40、60、90、120、180、240、360、480和600 min的血液样本,考察庆大霉素的最大血药浓度和生物利用度;(2)庆大霉素干预Caco-2细胞72h,利用Western Blotting技术检测庆大霉素对该细胞ASBT和FXR蛋白表达的影响;(3)Wistar雄性大鼠随机分为四组,分别为对照组、菌群缺失组(3A)、25 mg/kg庆大霉素组(3A+25-GEN)和50 mg/kg庆大霉素组(3A+50-GEN)。对照组大鼠灌胃给予生理盐水,其余三组大鼠灌胃给予混合抗生素溶液(链霉素、新霉素和杆菌肽,各100 mg/kg/day)连续7天,构建肠道菌群缺失模型。在建模第3天,对照组和3A组大鼠灌胃给予生理盐水连续7天,3A+25-GEN组和3A+50-GEN组大鼠分别灌胃给予25 mg/kg庆大霉素或50 mg/kg庆大霉素连续7天。在第10天收集血清和肝脏组织用于TBA浓度检测,考察肠道菌群失活对庆大霉素降低胆酸盐的影响;(4)Wistar雄性大鼠分为3组,即对照组、25-GEN组和50-GEN组。分别给予生理盐水、25 mg/kg和50 mg/kg庆大霉素连续7天后收集大鼠血清、肝脏组织、小肠组织、回肠内容物、盲肠内容物、胆汁和粪便样本,检测大鼠血清、肝脏、胆汁、小肠(整段小肠+内容物)和粪便的TBA浓度;测定血清ALT、AST、ALP等生化指标浓度、血清C4浓度以及血清、肝脏组织、回肠组织、回肠内容物、盲肠内容物、胆汁和粪便中各胆酸盐浓度;观察肾脏和回肠组织病理学变化情况;考察肝脏和回肠组织中胆酸盐相关核受体、代谢酶及转运体的蛋白表达水平;使用16SrDNA技术分析肠道菌群丰度及多样性变化。结果(1)庆大霉素对肝内胆汁淤积大鼠的治疗作用:血清生化结果显示,与对照组相比,模型组血清TBA、TBIL和IBIL浓度明显增加(P<0.05),ALT、ALP和DBIL非常显著性升高(P<0.01);与模型组相比,25-GEN组血清TBA、ALT、TBIL和IBIL浓度明显减小(P<0.05),DBIL浓度非常显著性降低(P<0.01),50-GEN组ALT、ALP、TBIL和IBIL浓度明显降低(P<0.05),TBA和DBIL水平非常显著性减少(P<0.01);肝脏和回肠HE染色结果显示,与模型组相比,25-GEN组和50-GEN组肝脏损伤程度显著减轻,回肠肌层结构明显修复;肾脏HE染色结果显示,25-GEN组和50-GEN组肾脏组织均无病理学改变;对胆酸盐组成进行分析发现,与模型组相比,25-GEN组血清、肝脏和回肠内容物中结合型/游离型胆酸盐比值显著升高(P<0.05),50-GEN组肝脏中该比值明显增加(P<0.05),血清、回肠组织和回肠内容物中该比值非常显著性增大(P<0.01);此外,相较于模型组,25-GEN组血清中初/次级胆酸盐比值明显升高(P<0.05),肝脏组织、回肠组织、回肠内容物和盲肠内容物中该比值非常显著性增大(P<0.01),50-GEN组回肠组织中初/次级胆酸盐比值明显升高(P<0.05),血清、肝脏组织、回肠内容物和盲肠内容物中该比值非常显著性增大(P<0.01);血清C4浓度的变化结果显示,与对照组相比,模型组血清C4浓度显著增加(P<0.05);与模型组相比,25-GEN组和50-GEN组血清C4浓度均无明显变化(P>0.05)。(2)庆大霉素对不同性别正常大鼠体内胆酸盐水平的影响:生化结果显示,与对照组相比,雌雄性50-GEN组血清TBA浓度显著降低(P<0.05),而肝脏组织TBA浓度仅在雄性50-GEN组明显减少(P<0.05),雌性组无统计学变化(P>0.05);在胆酸盐组成变化方面,与对照组相比,雄性50-GEN组肝脏组织、回肠组织和盲肠内容物中结合型/游离型胆酸盐比值有显著升高(P<0.05),而雌性50-GEN组在盲肠内容物中该比值明显增高(P<0.05),回肠内容物中该比值非常显著性增大(P<0.01);此外,相较于对照组,雄性50-GEN组盲肠内容物中初/次级胆酸盐比值明显升高(P<0.05),血清、肝脏组织、回肠组织和回肠内容物中该比值非常显著性增大(P<0.01),而雌性50-GEN组仅在肝脏组织和盲肠内容物中该比值有明显升高(P<0.05)。(3)庆大霉素降低大鼠体内胆酸盐水平的机制研究:药代动力学试验结果显示,庆大霉素最大血药浓度为6.49 ng/mL,AUC(0-t)为3.55±0.27 mg/L·min;肾脏和回肠组织病理学染色结果显示庆大霉素未引起肾脏和肠道组织损伤;与对照组相比,25-GEN组和50-GEN组血清TBA浓度均非常显著性降低(P<0.01);相较于对照组,25-GEN组肝脏组织中TBA浓度非常显著性减少(P<0.01),50-GEN组肝脏TBA浓度明显降低(P<0.05);与对照组相比,25-GEN组胆汁中TBA浓度有降低趋势,但无显著性差异(P>0.05),50-GEN组胆汁TBA浓度明显降低(P<0.05);相比与对照组,25-GEN组和50-GEN组小肠(整段小肠组织+内容物)TBA浓度均无显著性变化(P>0.05);与对照组相比,25-GEN组总胆酸池有明显降低(P<0.05),但50-GEN组无显著性变化(P>0.05);与对照组相比,25-GEN组和50-GEN组胆汁酸循环次数均有降低但无统计学差异(P>0.05);此外,相较于对照组,25-GEN组给药第1天后粪便TBA浓度明显降低(P<0.05,图G),给药第3天后粪便TBA浓度明显升高(P<0.05),而给药第7天后粪便TBA浓度无显著性差异(P>0.05),50-GEN组给药第1、3和7天后粪便TBA浓度有降低趋势,但无显著性(P>0.05);Western Blotting结果显示,相较于对照组,庆大霉素对Caco-2细胞ASBT和FXR蛋白表达无明显影响(P>0.05),但能显著影响大鼠体内胆酸盐相关转运体、代谢酶和核受体的表达,与对照组相比,25-GEN组肝脏Ntcp表达明显升高(P<0.05),Bsep表达非常显著性增加(P<0.01),Mrp2表达明显降低(P<0.05),回肠Fxr、Fgf15表达显著降低(P<0.05),Asbt表达明显升高(P<0.05),50-GEN组肝脏Fxr和Ntcp表达显著升高(P<0.05),Cyp7a1和Bsep表达非常显著性增加(P<0.01),Mrp2表达明显降低(P<0.05),回肠Fxr、Fgf15表达显著降低(P<0.05),Asbt表达明显升高(P<0.05);与对照组相比,各剂量组血清C4浓度无明显变化(P>0.05);在胆酸盐组成变化方面,与对照组相比,25-GEN组肝脏组织中结合型/游离型胆酸盐比值和50-GEN组胆汁和盲肠内容物中该比值明显升高(P<0.05);与对照组相比,25-GEN组肝脏组织中初/次级胆酸盐比值显著上升(P<0.05),回肠组织、盲肠内容物、粪便和胆汁中该比值非常显著性增大(P<0.01),50-GEN组血清、肝脏组织、胆汁和回肠内容物中初/次级胆酸盐比值明显上升(P<0.05),回肠组织、盲肠内容物和粪便中该比值非常显著性升高(P<0.01);相比与对照组,25-GEN组和50-GEN组胆汁中次级胆酸盐浓度均明显降低(P<0.05),血清、肝脏组织、盲肠内容物和粪便中该浓度均非常显著性减小(P<0.01);此外,与对照组相比,25-GEN组血清初级胆酸盐浓度明显降低(P<0.05),粪便和盲肠内容物中该浓度显著升高(P<0.05),50-GEN组血清和胆汁中初级胆酸盐浓度明显减少(P<0.05),盲肠内容物中该浓度显著增大(P<0.05),粪便中该浓度非常显著性升高(P<0.01);诱导肠道菌群缺失实验结果显示,3A+25-GEN组和3A+50-GEN组血清和肝脏TBA浓度变化情况与3A组相比无显著性变化(P>0.05);16SrDNA结果显示,庆大霉素对菌群多样性影响不大,但其剂量依赖性的降低了乳酸杆菌属的丰度。结论庆大霉素能够有效改善肝内胆汁淤积模型大鼠血清肝功能相关的生化指标,缓解雌激素紊乱引起的肝脏和回肠组织病变,且无肾毒性。庆大霉素对正常大鼠体内胆酸盐水平的影响存在性别差异,但均能显著降低雌雄性大鼠血清TBA水平,以及不同程度地增加体内结合型胆酸盐比例、降低次级胆酸盐比例。庆大霉素降低大鼠体内胆酸盐的机制可能与其降低乳酸杆菌丰度,减少次级胆酸盐生成,增加初级胆酸盐粪便排泄,增加亲水性胆酸盐比例,降低肝脏毒性胆酸盐浓度,进而升高肝脏Bsep蛋白表达,促进胆酸盐外排有关。
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