山西省人民医院 消化科,吕俊旭,邮编030012,
摘要 目的:研究Ghrelin对大鼠乙醇诱导的急性胃粘膜损伤的保护作用和可能机理。方法:75%乙醇灌胃制作急性胃粘膜损伤模型。乙醇灌胃前1小时分别腹腔内注射生理盐水、0.5μg Ghrelin、5μg Ghrelin。乙醇灌胃1小时后处死动物,组织学观察炎症程度并计算胃溃疡指数。RT-PCR测定胃粘膜组织中环氧化酶-1和环氧化酶-2 mRNA的表达。结果:Ghrelin组的大鼠胃粘膜损伤及炎症反应明显小于生理盐水组,Ghrelin组的溃疡指数明显小于生理盐水组,并呈剂量依赖性。Ghrelin组的COX-1的mRNA表达与生理盐水组无统计学差别,但Ghrelin组的COX-2的mRNA表达较生理盐水组明显减少。结论:Ghrelin对乙醇诱导的大鼠急性胃粘膜损伤有明显保护作用,对炎症反应有抑制作用,其机制可能是通过抑制COX-2的过度表达而起作用。
关键词 Ghrelin;环氧化酶系统;胃粘膜损伤
Ghrelin 是由日本科学家Kojima 发现的一种新的脑肠肽1,是迄今发现的唯一生长激素释放激素受体( GHSR) 的天然配体。Ghrelin 是由28 个氨基酸残基组成 2,主要来源于胃黏膜X/ A 样细胞3,在胃切除手术后,血浆ghrelin水平明显下降4。Ghrelin作用受体主要分二类,一是生长激素促分泌受体1a(GHSR-1a)主要分布在下丘脑、腺垂体,有很强的促生长激素释放作用;另一种是GHSR-1b,广泛分布在胃肠道,但目前功能还不清楚。
研究发现Ghrelin不仅具有增加食欲,促进胃动力作用5,同时也是一种胃粘膜的保护因子。在Sibilia的大鼠胃粘膜损伤的实验中显示外源性的Ghrelin 对胃粘膜有着保护作用6。胃粘膜保护是一系列复杂的反应的结果,有多因素参与,其中最重要之一就是环氧化物酶(cyclooxygenase,COX)系统。COX是催化花生四烯酸氧化反应产生前列腺素(prostaglandins,PGs)的限速酶,对维持胃粘膜完整性,增加胃粘膜血流都具有重要保护作用7。
在Ghrelin产生胃粘膜保护作用中,目前我们对COXs发生的变化情况了解甚少。因此探讨Ghrelin与COX-1、COX-2表达水平变化,对研究Ghrelin在胃粘膜保护和炎症反应中的作用机制有重要意义。本实验的目的是观察和验证Ghrelin对胃粘膜的保护作用,检测COX系统的表达变化来初步探讨Ghrelin的胃粘膜保护的作用机制。
材料和方法
一、实验动物和试剂
健康SD大鼠64只(上海西普尔-必凯实验动物公司),体重400-500g,雌雄各半。Ghrelin(GenScript公司)按5μg/ml配成200ml,PCR试剂盒(Invitrogen公司),75%乙醇(上海利康消毒公司),PCR扩增仪(ABI公司)
二、大鼠急性胃粘膜损伤模型建立和分组
大鼠雌雄各半,随机分4组,每组16只:(1)正常空白组;(2)75%乙醇+生理盐水对照组(生理盐水组);(3)75%乙醇+0.5μg Ghrelin干预组(0.5μgGhrelin组);(4)75%乙醇+5μg Ghrelin干预组(5μgGhrelin组)。实验前大鼠禁食24小时,自由饮水。空白对照组仅腹腔内注射生理盐水,其余三组皆腹腔内给生理盐水或Ghrelin 1小时后,每只大鼠均予以75%乙醇按1ml/100g剂量给大鼠灌胃,1小时后麻醉取胃。
三、大体标本观察 观察各组大鼠胃大体标本变化。
四、胃粘膜损伤指数
各组中随机选出8只大鼠,雌雄各半。处死取出胃,并向胃内注入10%甲醛4mL,置于同浓度甲醛中充分固定。30min后,沿胃大弯剪开胃,展平并置于10X解剖显微镜下观察胃出血性病灶,并用测微尺计算胃粘膜损伤面积计算胃粘膜损伤指数。按文献参考标准8:正常胃黏膜为0分,点状损伤计1分,病损小于1mm计2分,1~2mm计3分,2~3mm计4分,依次类推,损伤宽度大于2mm,损伤指数计分加倍,总和计全胃溃疡指数。
五、组织学观察
于上述8只大鼠胃窦部取材,石蜡切片,HE染色,光镜下观察粘膜损伤程度及炎症细胞浸润程度。
六、荧光半定量PCR法测胃COX-1和COX-2
根据Genbank数据库中公开发表的基因序列,设计合成COX-1引物序列(上海生工),上游5′ -TTTGCACAACACTTCACCCACCAG-3′;下游: 5′-AAACACCTCCTGGCCCACAGCCAT-3′,产物片段568bp。COX-2引物序列,上游:5′-GTTGAAAGCCCTCTACCATGACA-3′;下游:5′-TTGAGGCAGTGTTGATGATCCT-3′ ,产物片段521bp。β-actin引物序列,上游为5′-ATCTGGCACCACACCTTCTACAATGAGCTGCG -3′,下游序列为:5′-CGTCATACTCCTGCTTGCTGATCCACATCTGC-3′,PCR产物长828hp。标本采用Trizol提取胃窦粘膜组织的总RNA,按照逆转录试剂盒说明进行逆转录合成cDNA,以β-actin为内参照同时进行PCR检测。反应条件为94℃ 60s、63℃ 45s、72℃ 60s,30个循环。合酶链反应产物用溴化乙啶的1%琼脂糖凝胶电泳分析,分别对COX-1和COX-2进行吸光度扫描,图像分析仪计算出COX-1和COX-2的基因表达量与β-actin基因表达量的比值。
七、统计学处理
所有资料经SPSS13.0统计软件处理。数据以均数±标准差表示,进行t检验,P<0.05为差异有统计学意义。
结果
一、大体标本观察
生理盐水组大鼠胃粘膜基本完全重度出血坏死,色泽发黑,粘膜脱落,组织松脆,触之易出血;0.5μgGhrelin组大鼠胃粘膜大部有明显糜烂出血,部分坏死,触之易出血;5μgGhrelin组大鼠胃粘膜见部分斑片状糜烂出血,粘膜基本完整(图1)。
图1 胃粘膜大体标本
空白组 生理盐水组
0.5μgGhrelin组 5μgGhrelin组
二、胃粘膜损伤指数评价
大鼠各Ghrelin组的溃疡指数明显要小于NS组,并且呈剂量依赖性(图2)。
图2 胃溃疡指数
注:与NS组相比 **P<0.01,差异有统计学意义
三、组织学观察
空白组粘膜结构正常,生理盐水组黏膜结构排列紊乱失去完整性及连续性,部分区域黏膜上皮层缺失,损伤多累及胃深部腺体,可见大量中性粒细胞、单核细胞、浆细胞。0.5μgGhrelin组粘膜各层排列欠整齐,损伤累及胃小凹及胃腺体,可多见中性粒细胞、单核细胞。5μgGhrelin组粘膜结构排列大部完整,部分胃腺体破坏,炎性细胞少见(图3)。
图3 组织学HE染色×100
空白组 生理盐水组
0.5μgGhrelin组 5μgGhrelin组
四、荧光半定量PCR法测胃COX-1和COX-2表达量变化(图4)
图4 COX-1和COX-2的mRNA表达
空白组 NS组 0.5μgGH组 5μgGH组
注:与NS组比较,P>0.05,差异无统计学意义
空白组 NS组 0.5μgGH组 5μgGH组
注:与NS组比较,*P<0.05,**P<0.01,差异有统计学意义
讨论
高浓度乙醇对胃粘膜损伤机制是多方面的,有脱水、蛋白凝固、溶解等作用,还能引起中性粒细胞浸润,刺激炎症因子。在实验中我们观察到各组大鼠胃粘膜损伤程度有着显著差异。在大体胃粘膜观察中生理盐水组大鼠胃粘膜严重坏死,为高浓度乙醇所致急性胃粘膜损伤。0.5μgGhrelin组大鼠胃粘膜损伤程度要明显轻于生理盐水组,部分粘膜有坏死。5μgGhrelin组大鼠胃粘膜仅见斑片状糜烂出血,粘膜基本完整。在胃粘膜损伤指数评估中,0.5μgGhrelin组和5μgGhrelin组的大鼠胃粘膜损伤指数要明显低于生理盐水组,有统计学差异。组织学观察中也发现Ghrelin组的胃粘膜结构排列较整齐,胃小凹和胃腺体损伤少,出血较生理盐水组明显减轻,炎性细胞浸润也较生理盐水组减少。表明外周予以Ghrelin能明显减轻乙醇诱导的急性胃粘膜损伤,能保护胃粘膜结构完整性,减少出血,具有较强的胃粘膜保护作用,同时可以减少炎性反应,并且这种保护作用呈剂量依赖相关性。
前列腺素是保护和修复胃粘膜完整性的重要因子,也是重要的炎症因子。环氧化酶是催化前列腺素的限速酶,分为2个亚型:COX-1和COX-2。其中COX-1在大多组织中的表达比较稳定,属于“结构酶”,表达生理性前列腺素,维持胃肠道,肾脏的血流稳定,对胃粘膜起到保护和修复作用。COX-2在胃肠道一般为诱导酶,其产物前列腺素及血栓素A2(thromboxan A2,TXA2)。与炎症反应有关9。通过荧光半定量PCR检测,发现在实验所有各组大鼠胃粘膜COX-1的mRNA表达基本稳定,无明显统计学差异,表明COX-1的表达不受乙醇和Ghrelin的影响。在COX-2的mRNA测定中,空白组COX-2表达为低水平,生理盐水组极高水平表达,表明正常组织中COX-2低水平表达,在受到乙醇刺激后,COX-2可以过度表达,产生大量前列腺素,血栓素A2导致水肿,炎性细胞聚集组织破坏。而Ghrelin组大鼠胃粘膜COX-2的mRNA表达都较生理盐水组大鼠明显降低,统计学差异显著。并且其降低程度与Ghrelin剂量的增加相关,表明Ghrelin与COX-2的表达变化之间有一定的联系,并有剂量相关性。同时此两组胃粘膜损伤明显减轻,COX-2 mRNA表达也明显减少,表明在Ghrelin作用下胃粘膜组织中COX-2的过度表达受到抑制,减轻了炎症的发展,保护了胃粘膜。
本实验验证了Ghrelin具有强大的胃粘膜保护和抑制炎症反应的作用,其效果是显著并且迅速的。试验中大鼠给予Ghrelin后使得 COX-2的表达下降,同时胃粘膜的损伤程度减轻。说明Ghrelin的胃粘膜保护机制中,抑制了COX-2的过度表达减少了炎症损伤。而给予Ghrelin后COX-1 mRNA的表达并未发生显著改变,说明Ghrelin对COX-1并不产生作用,其对粘膜完整性的保护可能有其他途径。
各种理化、药物、应激而导致的急性胃粘膜出血是上消化道出血的常见原因,。Ghrelin胃粘膜保护作用的这一发现,可能会成为治疗急性胃粘膜损伤的一种有效方法,值得我们进一步深入研究。
参考文献
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