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中药四性(即寒、热、温、凉)理论是中药药性理论的核心。寒为凉之甚,热为温之极,故从四性本质属性而言,只有寒热两性之分。“疗寒以热药,疗热以寒药”,是中医临床用药的重要依据。寒热皆与机体能量代谢息息相关。然而寒、热性中药作用于机体能量代谢具体靶点和通路,以及寒性、热性中药影响能量代谢的作用机制并不清楚。
龙胆草(Radix gentianae)性寒、味苦,为典型寒药。高良姜(Alpiniaofficinarum Hance)性热、味辛,为典型热药。线粒体是细胞能量代谢主要的场所。线粒体转录因子A(TFAM)、核呼吸因子(NRF)和过氧化物酶增殖激活受体γ辅激活因子(PGC-1α)是能量代谢重要的调节因子。DNA是调控基因表达的一种重要的表观遗传修饰方式。本研究以典型寒药龙胆草和典型热药高良姜为研究对象,采用氧电极法、高效液相色谱、荧光定量PCR等方法(1)探讨它们对正常大鼠肝脏和骨骼肌能量代谢部分指标的影响;(2)探讨龙胆草对热证大鼠能量代谢指标、调节能量代谢因子基因表达和DNA甲基化有关的基因(Dnmt3a、Mbd4和Gdd45a)表达的影响。(3)探讨高良姜对寒证大鼠能量代谢指标、调节能量代谢因子基因表达和DNA甲基化有关的基因表达的影响。
结果表明:
(1)寒药龙胆草显著增加正常大鼠肌糖原含量,减少正常大鼠血清游离脂肪酸的含量,降低了正常大鼠肝脏和骨骼肌琥珀酸脱氢酶(SDH)、Na+,K+-ATP酶和ca2+-ATP酶活性。热药高良姜能显著减少正常大鼠肝糖原和肌糖原含量,增加了大鼠血清游离脂肪(NEFA)含量,升高了肝脏和骨骼肌SDH、Na+,K+-ATP酶和Ca2+-ATP酶活性。寒性中药龙胆草和热性中药高良姜对正常动物的能量代谢相关指标有相反的作用。
(2)龙胆草能显著降低热证模型大鼠体温,有效降低模型大鼠肝脏SDH活性,并能升高Na+,K+-ATP酶活性,提高RCR、ADP/O和EC值,提高ATP/AMP比值。高剂量龙胆草还能显著降低Cox4 mRNA水平。低剂量龙胆草显著增加模型Nrf-1mRNA水平。寒药龙胆草能缓解酵母所致热证模型(体温升高)大鼠部分异常指标,能纠正或部分纠正热证模型的异常能量代谢相关指标。
(3)高良姜能显著升高寒证模型大鼠体温,有效提高血清NEFA水平,提高寒证大鼠Ca2+-ATP酶活性,提高ATP/ADP比值和ATP/AMP比值,增加大鼠自主活动和EC值。而高剂量高良姜还能有效提高模型大鼠SDH活性,RCR和ADP/O,降低Nrf-2α mRNA水平。低剂量高良姜能有效提高寒证大鼠Na+,K+-ATP酶活性。所以热药高良姜能缓解利血平所致寒证模型大鼠部分异常指标,能纠正或部分纠正热证模型的异常能量代谢相关指标。
(4)龙胆草能显著上调正常大鼠骨骼肌Dnmt3α和Gdd45α基因的表达。阳性对照(甲状腺摘除组)大鼠骨骼肌Dnmt3α、Mbd4和Gdd45α mRNA水平都显著增加。龙胆草和甲状腺摘除可能都有促进正常大鼠骨骼肌某些基因甲基化作用。高良姜对正常动物骨骼肌Dnmt3α mRNA水平没有显著的影响。阳性对照组(甲状腺片处理组)动物中Dnmt3α也显著增加。
(5)酵母所致热证大鼠肝脏Dnmt3α和Mbd4 mRNA表达量都有显著下降,高剂量龙胆草治疗组的Dnmt3α、Mbd4和Gdd45α mRNA水平与热证模型组没有显著差别。低剂量龙胆草组的Dnmt3α和Mbd4 mRNA水平比热证模型组都有增加的趋势,但是也未达到显著水平。
(6)利血平所致寒证大鼠肝脏Dnmt3α mRNA表达量有显著降低,而Mbd4和Gdd45α mRNA水平与空白对照组没有显著差别。高良姜治疗组对寒证模型大鼠肝脏Dnmt3α和Gdd45α mRNA表达量没有显著改变,但能显著增加寒证模型大鼠Mbd4 mRNA表达水平。
论文从表观遗传学角度首次探讨了龙胆草和高良姜对DNA甲基化转移酶和DNA去甲基化相关因子的影响,对进一步深入探讨表观遗传学与中药的关系,提供了试验数据支持;分析了甲状腺功能亢进和低下大鼠模型DNA甲基化转移酶和DNA去甲基化相关因子的表达情况,为临床甲状腺功能障碍的研究提供参考数据;系统地研究了龙胆草和高良姜对大鼠能量代谢相关基因表达的影响,为探索中药的作用机理提供了参考数据。