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肝脏受到各种慢性损伤的愈合反应中,肝脏内细胞外基质(主要是Ⅰ型和Ⅲ型胶原)大量合成、分泌,降解则绝对或相对不足,从而使细胞外基质在肝脏内弥漫性沉积、形成肝纤维化。近年来已获公认,肝星状细胞是肝纤维化时细胞外基质过多产生和沉积的主要细胞来源。肝星状细胞位于Disse腔中,正常时呈静止状态,它受到致病因子的刺激而活化过渡到肌成纤维细胞。在此过程中,α-SMA基因表达升高;Ⅰ型和Ⅲ型胶原的合成增加、降解减少。参与降解Ⅰ型和Ⅲ型胶原的酶主要为基质金属蛋白酶1。胶原与基质金属蛋白酶基因的表达受到一系列磷酸化事件的调控。其中一条途径通过ERK/MAPK家族进行信号传导:ERKs磷酸化c-Jun(AP1家族成员之一),c-Jun与c-Fos(AP1家族成员之一)二聚化后启动基质金属蛋白酶基因的表达、同时磷酸化的ERK1/2蛋白磷酸化CCAAT增强子结合蛋白β(C/EBPβ)促使其转位进入细胞核、结合于胶原合成基因COL1A2启动子-310区域从而对胶原基因表达行使负调控作用。
复方861是由丹参、黄芪、鸡血藤等十味中药组成的临床有效的抗肝纤维化中药复方。临床治疗显示该药能有效逆转慢性肝病所致肝纤维化和早期肝硬化。实验研究也表明,在肝纤维化模型大鼠或体外培养的肝星状细胞中,复方861能够抑制肝星状细胞增殖、影响α-SMA基因的表达。
本研究选用与肝纤维化显著相关的标志基因作为监测靶点,以复方861作用前后这些基因在mRNA水平上发生的变化作为测定指标,力图初步阐明复方861作为治疗肝纤维化有效药物的机理。首先将复方861生药材用不同浓度乙醇进行梯度洗脱得到六种化合物组合;再以高效液相层析的方法对有效化合物组合进行分析、以质谱及核磁共振的方法鉴定单体化合物的结构。使用实时荧光定量PCR技术检测人肝星状细胞中与肝纤维化显著相关的标志基因的表达变化情况;使用Western Blot方法测定ERK1/2蛋白的磷酸化变化情况。细胞与分子生物学实验鉴定出复方861中的有效化合物组合后,北京友谊医院肝病研究中心的赵新颜博士进行了动物实验研究,包括镜下观察四氯化碳致肝纤维化模型小鼠的肝脏切片和测定模型小鼠肝脏内羟脯氨酸含量。
实验证明在六种化合物组合中,F6能够抑制人肝星状细胞中α-SMA与胶原合成基因的表达、同时增加基质金属蛋白酶1基因的表达。Western Blot结果显示,经过F6处理的LX-2细胞,其中ERK1/2蛋白的磷酸化显著增加。动物实验结果表明,F6能够呈剂量依赖性地抑制或逆转四氯化碳模型小鼠肝纤维化病变的发生发展。以高效液相层析的方法对F6进行分析分离、得到12种单体化合物。实验发现F6P81、F6P82和F6P83能够明显抑制胶原合成基因的表达,抑制效应呈剂量依赖关系;F6N4和F6N5除了能够明显抑制胶原合成基因的表达、还能显著的促进基质金属蛋白酶1基因的表达。
综上所述,我的论文工作取得的进展包括:1.证明了F6是复方861的有效部位,它能够在细胞学水平上调节细胞外基质相关基因的表达;2.阐明了F6能够显著提高MMP1表达量、降低胶原基因表达量,是通过影响ERK1/2蛋白的磷酸化从而引起下游信号通路的信号传导;3.在实验动物的水平上它能够有效防治CCl4诱导的实验性肝纤维化的形成和发展;4.证明从F6中分离提取的单体化合物至少有5种能够调节细胞外基质相关基因的表达,可以作为进一步药物开发的候选化合物;最后,我们的结果提示在研究传统中药复方的工作中,以生物活性追踪为指导进行化学分离提取的思路与方法是可行并高效的。