隔物灸调控缺氧诱导因子-1α表达抑制慢性萎缩性胃炎大鼠糖酵解的机制研究.docx
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1、 隔物灸调控缺氧诱导因子-1表达抑制慢性萎缩性胃炎大鼠糖酵解的机制研究 李琪 吴梦蝶 刘世敏 萧有智 王文佳 马喆 黄艳 李灵杰 李璟 刘慧荣Summary 目的:觀察慢性萎缩性胃炎(CAG)大鼠胃黏膜组织缺氧诱导因子-1(HIF-1)及糖酵解关键酶表达变化,探究隔物灸对CAG的作用及可能机制。方法:将雄性Wistar大鼠随机分为正常组和造模组,自由饮用170 mg/L浓度MNNG联合法进行CAG大鼠造模。鉴定模型成功后,造模组大鼠随机分为模型组、隔药饼灸组、隔姜灸组和西药组,每组6只。隔药饼灸组、隔姜灸组均取中脘、气海穴进行隔物灸干预,西药组给予叶酸悬浊液灌胃。采用HE染色法观察胃窦组织病理
2、学变化,实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测胃黏膜组织信号转导及转录激活因子3(STAT3)、丙酮酸激酶M2(PKM2)和HIF-1的mRNA表达水平,免疫组织化学法检测胃黏膜组织STAT3、HIF-1蛋白表达,比色法和ELISA法测定胃黏膜组织LDH、PKM2活性。结果:与正常组比较,模型组大鼠胃黏膜组织固有腺体结构紊乱,腺体减少,出现萎缩、肠化、假幽门腺化生和(或)异型增生。模型组大鼠胃黏膜组织HIF-1、STAT3、PKM2 mRNA表达上调(P0.05),STAT3、HIF-1蛋白表达增加(P0.05),LDH、PKM2酶活性增加(P0.05)。与模型组比较,隔药饼灸组、隔姜灸组
3、、西药组固有腺体排列较规整,固有腺体萎缩、肠上皮化生、异型增生程度减轻;隔药饼灸和隔姜灸均能下调大鼠胃黏膜组织中HIF-1、STAT3 mRNA与蛋白表达(P0.05),降低LDH、PKM2酶活性(P0.05)。结论:隔物灸中脘、气海穴可改善CAG大鼠胃窦组织形态学病变,修复胃黏膜损伤。抑制HIF-1介导的异常糖酵解代谢水平可能是隔物灸法治疗CAG的效应机制之一。Key 艾灸疗法;隔药饼灸;隔姜灸;慢性萎缩性胃炎;缺氧诱导因子-1;糖酵解Mechanism of Indirect Moxibustion in Inhibition of Glycolysis in Rats with Chro
4、nic Atrophic Gastritis by Regulating HIF-1 ExpressionLI Qi1,WU Mengdie1,LIU Shimin2,XIAO Youzhi3,WANG Wenjia1,MA Zhe2,HUANG Yan2,LI Lingjie1,2,LI Jing1,LIU Huirong1,2(1 Yueyang Hospital of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine,Shanghai University of Traditional Chinese Medicine,Shangha
5、i 200437,China; 2 Shanghai Research Institute of Acupuncture and Meridian,Shanghai 200030,China; 3 Shanghai Xinqidian Rehabilitation Hospital,Shanghai 201107,China)Abstract Objective:To observe the expression changes of HIF-1 and glycolysis enzymes in gastric mucosa of rats with chronic atrophic gas
6、tritis (CAG) and explore the mechanism of indirect moxibustion on CAG.Methods:Male Wistar rats were randomly divided into a normal group and an experimental group.The CAG model was induced in the experimental group by administration of MNNG (170 mg/L).The model rats were then randomly divided into a
7、 model group,a herb-partitioned moxibustion (HM) group,a ginger-partitioned moxibustion (GM) group,and a western medicine (WM) group,with six rats in each group.“Zhongwan” (CV 12) and “Qihai” (CV 6) were selected for indirect moxibustion in the HM group and the GM group.The folic acid suspension was
8、 administered to the rats in the WM group by gavage.The histopathological changes of gastric antrum were observed by HE staining.The mRNA expression of STAT3,PKM2 and HIF-1 in the gastric mucosa was detected by RT-qPCR,and the protein expression of STAT3 and HIF-1 was detected by immunohistochemistr
9、y.The activities of LDH and PKM2 were determined by colorimetry and ELISA.Results:Compared with the normal group,the model group showed the structural disorder of inherent glands,reduced glands,atrophy,intestinal metaplasia,pseudopyloric metaplasia,and/or dysplasia in the gastric mucosa.Furthermore,
10、the mRNA expression of HIF-1,STAT3,and PKM2 in the gastric mucosa was up-regulated (P0.05),the protein expression of STAT3 and HIF-1 was elevated (P0.05),and the enzyme activities of LDH and PKM2 were potentiated in the model group (P0.05).Compared with the model group,the HM group,the GM group,and
11、the WM group showed the regular arrangement of inherent glands,and relieved inherent gland atrophy,intestinal metaplasia,and dysplasia.Compared with the model group,the HM group and the GM group displayed down-regulated mRNA and protein expression levels of HIF-1 and STAT3 in the gastric mucosa (P0.
12、05),and weakened enzyme activities of LDH and PKM2 (P0.05).Conclusion:Indirect moxibustion at “Zhongwan” (CV 12) and “Qihai” (CV 6) can improve the histological changes of the gastric antrum and repair gastric mucosa damage in rats with CAG,and the mechanism of indirect moxibustion in the treatment
13、of CAG may be related to the inhibition of abnormal glycolysis mediated by HIF-1.Keywords Moxibustion; Herb-partitioned moxibustion; Ginger-partitioned moxibustion; Chronic atrophic gastritis; Hypoxia-inducible factor-1; Glycolysis:R245.82:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2022.03.006慢性萎缩性胃炎(Chronic Atr
14、ophic Gastritis,CAG)以胃胀满不适、食欲不振、恶心泛酸、呕吐、乏力、嗳气等临床表现为特征,随病情发展可影响患者心理健康并导致抑郁和焦虑。胃黏膜病理活检是CAG的主要诊断方法,镜下病理改变可见胃黏膜上皮腺体萎缩,固有腺体减少或消失,胃黏膜变薄,或伴肠上皮化生及异型增生等1。CAG与胃癌的发生发展密切相关,许多患者的最终结局即为胃癌,因此世界卫生组织专家于1978年将其列为胃癌的癌前疾病2。是故早期诊断并尽早地介入治疗以阻断CAG进一步恶化发展,对于预防胃癌发生具有重要的临床价值。CAG的发病机制十分复杂,与炎症及相关组织异常代谢关系密切。炎症是一种保护性反应,可抵御感染或损伤,
15、修复机体组织3,但在某些情况下,免疫细胞无法从炎症状态转变为抗炎状态,且炎症会随时间流逝而持续存在,并转变为慢性炎症。近年来研究表明,细胞异常代谢对炎症促进或抑制状态的调控至关重要,细胞异常代谢及能量供应成为研究难点之一4。其中糖酵解代谢异常参与胃癌的发生与发展,无论在正常氧分压还是缺氧状态下,胃癌细胞均能优先进行有氧糖酵解方式进行糖代谢,这一现象也称为瓦尔堡效应5。CAG伴随的胃黏膜腺体萎缩作为胃癌前病变的起始阶段,经肠上皮化生和异型增生等持续进展的病理改变,最终形成胃癌。在由CAG向胃癌进展的过程中同时伴随有糖酵解水平异常变化6,在此过程中糖酵解通量的增加需要编码葡萄糖转运蛋白和糖酵解酶的
16、基因的转录激活,这些相关酶的基因主要由缺氧诱导因子-1(Hypoxia-inducible Factor-1,HIF-1)介导,它是糖酵解上游的关键调控分子7,参与有氧糖酵解中关键酶的调节。目前临床上主要采用对症药物治疗CAG等癌前病变,但仍没有特效的治疗方案,整体疗效有待提高。艾灸疗法历经千年历史,在治疗胃病方面具有独特优势,可改善CAG患者临床症状8-9,但其潜在作用机制还有待深入探索。本研究拟从隔药灸调控HIF-1及糖酵解代谢角度探究艾灸治疗CAG的作用机制,为临床艾灸治疗CAG提供科学依据。1 材料与方法1.1 材料1.1.1 动物 44只6周龄清洁级Wistar大鼠(雄性),体质量为
17、(15030)g,实验动物由上海斯莱克实验动物有限公司提供。动物合格证编号为2015000538649;许可证号为SCXK(沪)2012-0002。饲养环境设置为室温1822 ,室内湿度40%70%,保持12 h昼夜节律。实验过程严格按照上海中医药大学实验动物管理委员会制定的实验动物使用及保护条例操作,并通过动物福利伦理委员会批准(伦理审批号:17743)。1.1.2 药物 N-甲基-N-硝基-N-亚硝基胍(N-methyl-N-nitro-N-nitrosoguanidine,MNNG)(東京化成工业株式会社,日本,批号:TCI-M0527);叶酸片(常州制药厂有限公司,国药准字H32023
18、302)。1.1.3 试剂与仪器 多聚甲醛(上海国药集团,批号:80096618);苏木精-伊红染液(南京建成,批号:D006-1-1);BCA蛋白浓度测定试剂盒(司鼎生物,批号:SD0012);大鼠乳酸脱氢酶检测试剂盒、肿瘤型M2-PK(M2-PK)ELISA试剂盒(司鼎生物,批号:SDR0067、SDR0068);RT reagent Kit(TAKARA,日本,批号:RR047A);TB Green qPCR试剂盒(TAKARA,日本,批号:RR420A);Trizol(Invitrogen,美国,批号:15596018);Anti-STAT3抗体(Abcam,英国,批号:ab76315
19、);Anti-HIF-1 alpha抗体(Abcam,英国,批号:ab216842)。脱水机(Leica,德国,型号:ASP200)、包埋机(Leica,德国,型号:EG1160)、切片机(Leica,德国,型号:RM2235)、展片机(Leica,德国,型号:HI1210);分光光度计(Thermo公司,美国,型号:NanoDrop 2000);PCR仪(Applied Biosystems,美国,型号:Veriti 96-Well Thermal Cycler);qPCR仪(Roche,美国,型号:LightCycler 480);光学显微镜(Olympus公司,日本,型号:BX53)。1
20、.2 方法1.2.1 分组与模型制备 实验大鼠44只,预适应1周后,随机分为正常组(n=8)和造模组(n=36)。正常组大鼠予以常规饮食。造模组大鼠采用170 mg/L MNNG结合夹尾与饥饱失常综合刺激法制备CAG大鼠模型10。每日新鲜配制MNNG溶液自由饮用;饱食2 d,禁食1 d,循环实施;使用夹尾钳夹鼠尾夹紧10 min/次,1次/周,使之保持激怒和互相攻击的状态;造模34周后随机抓取正常组2只、造模组大鼠4只进行模型鉴定,取胃窦组织胃黏膜做HE染色病理观察。镜下见胃黏膜出现腺体萎缩、和(或)肠上皮化生、异型增生等病理变化,确定模型制作成功。造模期间造模组大鼠共计死亡8只,模型鉴定后将
21、24只造模组大鼠按体质量分级分为4组:模型组、隔药饼灸组、隔姜灸组和西药组,每组6只。1.2.2 干预方法 正常组与模型组大鼠不进行干预,只做与3组干预组相同的抓握和固定操作;隔药饼灸组、隔姜灸组CAG大鼠干预均取中脘穴、气海穴进行隔物灸11,使用鼠衣及塑料大鼠固定架约束大鼠,将规格为直径1 cm、厚度0.5 cm的药饼(主要成分为制附子、肉桂等,用黄酒调制而成)或生姜切片置于大鼠的穴区上,上置艾炷90 mg,每穴灸2壮,1次/d,6次/周,共4周;西药组按照1 mL/100 g给予叶酸悬浊液灌胃,1次/d,6次/周,共4周。1.2.3 检测指标与方法1.2.3.1 大鼠胃窦的组织病理学观察
22、大鼠禁食不禁水24 h后称重取材:采用2%戊巴比妥钠腹腔注射进行麻醉,麻醉后将大鼠腹部朝上固定,剖开腹腔,快速将全胃取出,于冰上将全胃沿胃大弯剪开,洗净胃内容物后切取病变黏膜组织;取1/2胃窦部组织剪碎后存于冻存管内,后迅速投入液氮冷冻1 h,及时转移至-80 冰箱冻存备用;其余胃窦部组织固定于4%多聚甲醛48 h,脱水后石蜡包埋、切片(厚4 m),进行苏木精-伊红染色,于200倍光镜下观察拍片。1.2.3.2 采用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)法检测胃黏膜HIF-1、信号转导及转录激活因子3(Signal Transduction and Activator of Transcript
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