中文English
ISSN 1001-5256 (Print)
ISSN 2097-3497 (Online)
CN 22-1108/R

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

曲美他嗪对胆管缺血再灌注损伤大鼠模型的影响及其机制

张锦锐 吴昊 白易 张雅敏

张锦锐, 吴昊, 白易, 等. 曲美他嗪对胆管缺血再灌注损伤大鼠模型的影响及其机制[J]. 临床肝胆病杂志, 2022, 38(11): 2546-2550. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.11.021.
引用本文: 张锦锐, 吴昊, 白易, 等. 曲美他嗪对胆管缺血再灌注损伤大鼠模型的影响及其机制[J]. 临床肝胆病杂志, 2022, 38(11): 2546-2550. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.11.021.
ZHANG JR, WU H, BAI Y, et al. Effect of trimetazidine on a rat model of bile duct ischemia-reperfusion injury and its mechanism[J]. J Clin Hepatol, 2022, 38(11): 2546-2550. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.11.021.
Citation: ZHANG JR, WU H, BAI Y, et al. Effect of trimetazidine on a rat model of bile duct ischemia-reperfusion injury and its mechanism[J]. J Clin Hepatol, 2022, 38(11): 2546-2550. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.11.021.

曲美他嗪对胆管缺血再灌注损伤大鼠模型的影响及其机制

DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.11.021
基金项目: 

天津市卫生健康科技重点项目 (TJWJ2021ZD002)

伦理学声明:本研究方案于2016年3月4日经由天津市第一中心医院实验动物伦理委员会审批,批号:2016-03-A1,符合实验室动物管理与使用准则。
利益冲突声明:本研究不存在研究者、伦理委员会成员以及与公开研究成果有关的利益冲突。
作者贡献声明:张锦锐负责课题设计,实施实验,数据分析及撰写论文;吴昊参与实验,修改论文;白易负责实验指导,修改论文;张雅敏负责指导撰写文章并最后定稿。
详细信息
    通信作者:

    张雅敏,13802122219@163.com

Effect of trimetazidine on a rat model of bile duct ischemia-reperfusion injury and its mechanism

Research funding: 

Tianjin Health Science and Technology Project (TJWJ2021ZD002)

More Information
  • 摘要:   目的  探究曲美他嗪对大鼠缺血性胆管损伤的作用及其相关机制。  方法  雄性SD大鼠40只,随机分为假手术组(Sham组,n=10)、胆管缺血再灌注损伤组(BIRI组,n=10)、曲美他嗪预处理6 h组(TMZ-6h组,n=10)以及曲美他嗪预处理3 d组(TMZ-3d组,n=10)。缺血时间30 min,再灌注24 h后取材;HE染色病理切片观察各组胆管损伤情况,检测血清ALT、ALP、DBil水平,胆管组织内超氧化物歧化酶(SOD)酶活力和丙二醛(MDA)水平,Western Blot检测氧化应激和凋亡相关信号分子,如核因子红系2相关因子2(Nrf2)、血红素加氧酶-1(HO-1)、抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)和半胱天冬酶-3(Caspase-3)。计量资料多组间比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用Sidak t检验。  结果  HE染色示BIRI组大鼠胆管上皮细胞部分连续性中断、坏死脱落,TMZ-6 h组胆管组织无明显变化,TMZ-3 d组胆管上皮细胞边缘较清晰、少量坏死脱落细胞。与Sham组相比,BIRI组ALT、ALP、DBil、MDA水平均显著升高(P值均<0.05),TMZ-3 d组ALT、ALP、DBil、MDA水平与BIRI组相比均显著降低(P值均<0.05),TMZ-6 h组与BIRI组相比无明显变化(P值均>0.05)。与Sham组相比,BIRI组SOD酶活力显著下降(P<0.05),TMZ-3 d组与BIRI组相比显著增高(P<0.05),TMZ-6 h组与BIRI组相比无明显变化(P>0.05)。与Sham组相比,BIRI组Nrf2、HO-1、Caspase-3表达水平均显著升高(P值均<0.05),Bcl-2表达水平显著降低(P<0.05);TMZ-3 d组Nrf2、HO-1、Bcl-2表达水平与BIRI组相比显著增加(P值均<0.05),Caspase-3表达水平显著降低(P<0.05);TMZ-6 h组Nrf2、HO-1、Bcl-2、Caspase-3与BIRI组相比无明显变化(P值均>0.05)。  结论  曲美他嗪可降低大鼠胆管缺血再灌注损伤,其机制可能与抑制胆管细胞内氧化应激水平降低细胞凋亡有关。

     

  • 缺血性胆管损伤(ischemic-type biliary lesions, ITBL)是肝移植术后严重并发症之一,往往需要反复进行侵入性胆道手术,最终可能导致患者再次移植甚至死亡[1]。ITBL的主要发病原因为器官的缺血再灌注损伤(ischemia-reperfusion injury, IRI),表现为供肝非吻合口部位变薄、狭窄、扩张等,影响患者肝功能,由于其发病率较高且患者预后较差,因此探究降低ITBL发生率的新方法,提高肝移植手术成功率具有重要临床意义[2-3]。曲美他嗪(Trimetazidine, TMZ)是一种调节代谢抗氧化抗缺血的药物,在临床上被广泛用于治疗缺血性心脏病,可通过提高细胞缺氧状态下的能量利用和抗氧化应激、抗凋亡能力等途径增强细胞的缺血缺氧耐受力[4]。已有相关研究[5]表明,TMZ可减轻大鼠肝脏IRI,但其对胆管IRI的作用尚不明确。本研究拟通过构建大鼠ITBL模型,探明TMZ对ITBL的保护作用及其潜在机制,为减轻ITBL丰富思路。

    雄性SPF级SD大鼠,体质量在200~250 g之间,购自北京维通利华有限公司,饲养在昼夜轮替各12 h的环境中,自由饮食,适应环境1周后开始实验。实验动物生产许可证编号:SCXK(京)2016-0006;实验动物使用许可证编号:SYXK(津)2019-0004。

    TMZ(法国施维雅公司),水合氯醛(美国Sigma公司),超氧化物歧化酶(SOD)检测试剂盒、脂质氧化检测试剂盒、BCA蛋白定量试剂盒(上海碧云天公司),SDS-PAGE凝胶制备试剂盒(武汉博士德生物公司),兔抗人核因子红系2相关因子2(Nrf2)、血红素加氧酶-1(HO-1)、抗凋亡蛋白B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、半胱天冬酶-3(Caspase-3)、β-肌动蛋白(β-actin)以及山羊抗兔IgG(英国Abcam公司)。

    1.3.1   分组

    采用随机数字表法将40只大鼠随机分为4组:(1)假手术组(Sham组,n=10);(2)胆管缺血模型组(BIRI组,n=10);(3)术前6 h TMZ预处理组(TMZ-6h组,n=10),术前6 h TMZ灌胃(10 mg/kg);(4)术前3 d TMZ预处理组(TMZ-3d组,n=10),术前3 d每天TMZ灌胃(10 mg·kg-1·d-1)。Sham组、BIRI组、TMZ- 6h组术前3 d每天给予和TMZ-3d组相同液体量的生理盐水灌胃。

    1.3.2   大鼠ITBL模型构建和取材

    术前12 h禁食,4 h禁水。5%水合氯醛(0.6 mL/100 g)腹腔注射麻醉,常规备皮,消毒铺巾,取腹部正中切口进入腹腔;充分暴露肝脏及其周围组织,离断肝脏周围韧带,再向上翻动肝脏,显露胆总管、门静脉及肝固有动脉,同时离断胃及十二指肠周围韧带。使用无损伤血管夹在近肝门处夹闭肝固有动脉和胆总管远端,30 min后松开血管夹恢复血供并关腹。Sham组仅充分暴露肝脏并翻动肝脏后关腹。各组大鼠术后24 h再次麻醉后开腹,使用5 mL注射器从下腔静脉采血2~3 mL,4 ℃ 3000 r/min离心10 min,收集血清-80 ℃保存。每组各取5只大鼠胆管组织浸泡于10%多聚甲醛中固定。每组剩余的5只大鼠胆管组织在冰面上用组织剪剪碎后放入-80 ℃冰箱保存。

    1.3.3   胆管组织病理学检查

    取出固定48 h后的胆管组织,修剪后冲洗、脱水,再放入二甲苯中进行透明处理,然后石蜡包埋,切片,60 ℃烤箱烘烤2 h,置于载玻片后放入45 ℃恒温箱中烘干;二甲苯脱蜡、组织软化,苏木精、伊红染色,显微镜下观察胆管形态。

    1.3.4   血清生化检测

    取已收集的血清采用全自动生化分析仪检测ALT、ALP、DBil等指标。

    1.3.5   SOD活性、丙二醛(MDA)水平检测

    每组取出5只大鼠胆管组织分别称重,加入RIPA进行匀浆;将匀浆液4 ℃ 12 000×g离心5 min收集上清作为待测样品,用BCA法检测各组裂解液中蛋白浓度。依据说明书步骤完成每步操作,并使用酶标仪测量相应波长的吸光度。再根据各组蛋白浓度计算出每毫克蛋白的SOD活力单位和MDA水平。

    1.3.6   Western Blot检测蛋白表达

    将第5步所得剩余样本,98 ℃金属浴10 min使蛋白充分变性。依次进行电泳、转模、封闭、一抗孵育过夜,TBST洗涤3次,每次10 min,二抗孵育,TBST再次洗涤3次,曝光。

    应用GraphPad Prism 9.0软件进行统计分析并绘制相应数据统计图。计量资料以x±s表示,多组间比较采用单因素方差分析,进一步两两比较采用Sidak t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

    术后24 h(再灌注24 h),Sham组大鼠胆管组织上皮细胞连续性完整,结构正常;BIRI组可观察到大鼠不连续的胆管上皮,伴坏死脱落,少量炎细胞浸润;TMZ-6h组与BIRI组相比,无明显改善;TMZ-3d组大鼠胆管上皮边缘较清晰,少量坏死脱落细胞,与BIRI组相比显著好转(图 1)。

    图  1  各组大鼠肝外胆管组织病理学变化(HE染色,×200)
    注:a,Sham组;b,BIRI组;c,TMZ-6h组;d,TMZ-3d组。
    Figure  1.  Histopathological changes of extrahepatic bile duct of rats in each group (HE, ×200)

    与Sham组相比,BIRI组ALT、ALP、DBil水平均明显升高(P值均<0.05);TMZ-6h组与BIRI组相比,ALT、ALP、DBil水平差异均无统计学意义(P值均>0.05);TMZ-3d组与BIRI组相比,ALT、ALP、DBil水平均显著降低(P值均<0.05)(表 1)。

    表  1  各组大鼠血生化指标和胆管组织氧化应激指标比较结果
    Table  1.  Comparison of blood biochemical indexes and bile duct tissue oxidative stress indexes in each group
    指标 Sham组 BIRI组 TMZ-6h组 TMZ-3d组 F P
    ALT(U/L) 35.20±4.32 431.20±22.841) 400.60±22.13 286.60±28.382) 352.7 <0.001
    ALP(U/L) 81.80±7.85 452.40±31.091) 459.40±44.67 288.40±32.342) 155.2 <0.001
    DBil(μmol/L) 4.06±0.73 57.21±5.261) 55.46±6.17 9.52±3.172) 216.0 <0.001
    SOD(U/mg) 315.00±8.51 95.60±7.791) 92.20±10.23 187.40±11.672) 469.2 <0.001
    MDA(nmol/mg) 1.96±0.41 6.50±0.581) 6.36±0.85 4.18±0.492) 50.1 <0.001
    注:与Sham组比较,1)P<0.05;与BIRI组比较,2)P<0.05。ALT、ALP、DBil水平检测每组样本量为10,SOD、MDA水平检测每组样本量为5。
    下载: 导出CSV 
    | 显示表格

    与Sham组相比,BIRI组胆管组织中的SOD活性显著降低(P<0.05),TMZ-6h组与BIRI组相比无统计学差异(P>0.05),TMZ-3d组则显著高于BIRI组(P<0.05)(表 1)。与Sham组比较,BIRI组胆管组织中MDA水平明显升高(P<0.05),TMZ-6h组相较于BIRI组无统计学差异(P>0.05),TMZ-3d组与BIRI组相比显著降低(P<0.05)(表 1)。2.4氧化应激和凋亡相关蛋白表达变化与Sham组相比,BIRI组Nrf2、HO-1及活化的Caspase-3蛋白表达水平均显著升高,Bcl-2蛋白表达水平显著降低(P值均<0.05);TMZ-6h组Nrf2、HO-1、Bcl-2及活化的Caspase-3蛋白表达水平与BIRI组相比差异均无统计学意义(P值均>0.05);TMZ-3d组Nrf2、HO-1和Bcl-2蛋白表达水平较BIRI组明显增高,而活化的Caspase-3表达水平明显降低(P值均<0.05)(图 2)。

    图  2  各组大鼠胆管组织氧化应激与凋亡相关蛋白表达水平
    Figure  2.  Expression levels of oxidative stress and apoptosis related proteins in bile duct tissue of rats in each group

    目前常用的大鼠胆管IRI模型有:Kamada等[6]的“双袖套法”原位肝移植模型,Zhao等[7]建立的大鼠自体肝移植模型,以及夹闭再通肝左、右动脉和胆管的IRI模型[8]。原位肝移植模型虽最真实地还原了临床肝移植手术过程,但存在操作难度大、术后异体免疫排斥反应等缺点。自体肝移植模型虽无异体免疫排斥反应,但因上肝和下肝等所有操作均在同一只大鼠身上完成,存在手术时间过长等问题。夹闭再通肝动脉和胆管这一方法操作简便,且较好地模拟了胆管组织缺血和再灌注的全过程,是研究胆管IRI的较理想方法。因此笔者团队选择该方法作为研究胆管IRI的模型。

    TMZ作为良好的抗心绞痛药物,其作用机制是通过促进细胞在缺氧状态下ATP的形成和减轻酸中毒来改善缺血心肌的代谢[9]。2021年一项关于猪肾移植的研究[10]表明,TMZ可通过减轻氧化应激、炎症细胞因子的释放,维持线粒体功能、细胞能量平衡,发挥肾脏保护作用。另一项关于大鼠肝移植的研究[11]揭示了TMZ可通过激活AMPK途径抑制细胞内质网应激,减轻肝移植供肝的IRI。这些研究均提示TMZ对细胞IRI具有一定的保护作用。为探究TMZ对肝移植术后缺血胆管组织是否具有保护作用,笔者利用大鼠胆管缺血性损伤模型加以验证。首先TMZ预处理6 h后,胆管IRI并未明显改善;随后参考文献[12]方法将TMZ预处理时间延长至3 d,胆管IRI发生了较显著改善。这表明TMZ对大鼠胆管IRI的保护作用并不能立即生效,而需要一定的作用时间,原因可能是由于TMZ发挥作用具有一定的时间依赖性。另外,本研究只观察了再灌注24 h的胆管组织,而TMZ对再灌注更长期的胆管组织变化的影响仍需进一步明确。血清ALT、ALP、DBil等是临床上常用的胆道疾病检测指标,具有较好的特异性。通过对这些指标的检测,说明了TMZ对胆管IRI的保护作用。

    当器官发生IRI时,细胞产生大量活性氧自由基(ROS),诱导细胞大分子氧化修饰,抑制蛋白质功能,损伤线粒体DNA等,促进细胞凋亡,导致器官损伤[13]。SOD是组织细胞内的一种重要抗氧化酶;MDA是生物体内ROS作用于脂质发生过氧化反应生成的产物,MDA的集聚能加剧细胞膜的损伤。因此检测组织内SOD和MDA水平可间接反映机体氧化应激程度。本研究通过检测大鼠胆管IRI后,胆管组织内的SOD、MDA水平,证明了氧化应激反应参与胆管IRI过程,同时TMZ减轻了胆管IRI过程中的氧化应激现象。值得注意的是,在TMZ预处理6 h后,大鼠胆管组织SOD和MDA水平与BIRI组相比无明显变化,这与本研究胆管组织病理结果相吻合。

    Nrf2是组织细胞内广谱的调节氧化应激的关键因子,参与了多条抗氧化应激、抗凋亡通路[14];HO-1是Nrf2下游直接发挥抗氧化应激作用的关键酶之一,能够抑制组织细胞发生的氧化应激、凋亡等过程。有研究[15]发现,通过给予小鼠促进Nrf2释放的药物,增加HO-1的表达,减轻了小鼠肝脏IRI。为进一步明确TMZ减轻胆管IRI的机制,本研究将Nrf2和HO-1作为氧化应激通路的标志物,通过Western Blot检测了各组大鼠胆管组织中两种蛋白的表达情况,同时检测了凋亡经典信号分子Bcl-2和Caspase-3蛋白表达情况,以明确组织凋亡情况,研究结果表明TMZ可能通过Nrf2/HO-1通路,降低大鼠胆管细胞凋亡,减轻胆管IRI。

    综上,本研究证明了TMZ预处理可改善胆管IRI。其机制可能为TMZ激活Nrf2,促进HO-1的表达,抑制了胆管细胞的氧化应激和凋亡。这为未来临床治疗肝移植后ITBL提供了新的思路。关于TMZ的有效给药方案,笔者团队会进一步加以探究。

  • 注:a,Sham组;b,BIRI组;c,TMZ-6h组;d,TMZ-3d组。

    图  1  各组大鼠肝外胆管组织病理学变化(HE染色,×200)

    Figure  1.  Histopathological changes of extrahepatic bile duct of rats in each group (HE, ×200)

    图  2  各组大鼠胆管组织氧化应激与凋亡相关蛋白表达水平

    Figure  2.  Expression levels of oxidative stress and apoptosis related proteins in bile duct tissue of rats in each group

    表  1  各组大鼠血生化指标和胆管组织氧化应激指标比较结果

    Table  1.   Comparison of blood biochemical indexes and bile duct tissue oxidative stress indexes in each group

    指标 Sham组 BIRI组 TMZ-6h组 TMZ-3d组 F P
    ALT(U/L) 35.20±4.32 431.20±22.841) 400.60±22.13 286.60±28.382) 352.7 <0.001
    ALP(U/L) 81.80±7.85 452.40±31.091) 459.40±44.67 288.40±32.342) 155.2 <0.001
    DBil(μmol/L) 4.06±0.73 57.21±5.261) 55.46±6.17 9.52±3.172) 216.0 <0.001
    SOD(U/mg) 315.00±8.51 95.60±7.791) 92.20±10.23 187.40±11.672) 469.2 <0.001
    MDA(nmol/mg) 1.96±0.41 6.50±0.581) 6.36±0.85 4.18±0.492) 50.1 <0.001
    注:与Sham组比较,1)P<0.05;与BIRI组比较,2)P<0.05。ALT、ALP、DBil水平检测每组样本量为10,SOD、MDA水平检测每组样本量为5。
    下载: 导出CSV
  • [1] van LEEUWEN OB, van REEVEN M, van der HELM D, et al. Donor hepatectomy time influences ischemia-reperfusion injury of the biliary tree in donation after circulatory death liver transplantation[J]. Surgery, 2020, 168(1): 160-166. DOI: 10.1016/j.surg.2020.02.005.
    [2] ZHANG YC, LIU W, FU BS, et al. Therapeutic potentials of umbilical cord-derived mesenchymal stromal cells for ischemic-type biliary lesions following liver transplantation[J]. Cytotherapy, 2017, 19(2): 194-199. DOI: 10.1016/j.jcyt.2016.11.005.
    [3] van RIJN R, van LEEUWEN OB, MATTON APM, et al. Hypothermic oxygenated machine perfusion reduces bile duct reperfusion injury after transplantation of donation after circulatory death livers[J]. Liver Transpl, 2018, 24(5): 655-664. DOI: 10.1002/lt.25023.
    [4] TSIOUFIS K, ANDRIKOPOULOS G, MANOLIS A. Trimetazidine and cardioprotection: facts and perspectives[J]. Angiology, 2015, 66(3): 204-210. DOI: 10.1177/0003319714530040.
    [5] SETTAF A, MORIN D, LAMCHOURI F, et al. Trimetazidine ameliorates the hepatic injury associated with ischaemia-reperfusion in rats[J]. Pharmacol Res, 1999, 39(3): 211-216. DOI: 10.1006/phrs.1998.0427.
    [6] KAMADA N, CALNE RY. Orthotopic liver transplantation in the rat. Technique using cuff for portal vein anastomosis and biliary drainage[J]. Transplantation, 1979, 28(1): 47-50.
    [7] ZHAO HF, ZHANG GW, ZHOU J, et al. Biliary tract injury caused by different relative warm ischemia time in liver transplantation in rats[J]. Hepatobiliary Pancreat Dis Int, 2009, 8(3): 247-254.
    [8] ZHANG GD, LIU BX, BAO MS. Ischemia-reperfusion injury of intrahepatic bile duct epithelium in rats and the protective effect of Salvia Miltiorrhiza[J]. Chin J Hepatobiliary Surg, 2005, 11(3): 193-194. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-8118.2005.03.020.

    张国栋, 刘冰新, 鲍民生. 大鼠肝内胆管上皮缺血再灌注损伤及丹参的保护作用[J]. 中华肝胆外科杂志, 2005, 11(3): 193-194. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-8118.2005.03.020.
    [9] MARZILLI M, VINEREANU D, LOPASCHUK G, et al. Trimetazidine in cardiovascular medicine[J]. Int J Cardiol, 2019, 293: 39-44. DOI: 10.1016/j.ijcard.2019.05.063.
    [10] GUPTA K, PANDEY S, BAGANG N, et al. Trimetazidine an emerging paradigm in renal therapeutics: Preclinical and clinical insights[J]. Eur J Pharmacol, 2021, 913: 174624. DOI: 10.1016/j.ejphar.2021.174624.
    [11] MAHFOUDH BOUSSAID A, SELMI R, BEJAOUI M, et al. Effectiveness of a single versus repeated administration of trimetazidine in the protection against warm ischemia/reperfusion injury of rat liver[J]. Turk J Med Sci, 2016, 46(4): 1258-1264. DOI: 10.3906/sag-1505-102.
    [12] ZAOUALI MA, BONCOMPAGNI E, REITER RJ, et al. AMPK involvement in endoplasmic reticulum stress and autophagy modulation after fatty liver graft preservation: a role for melatonin and trimetazidine cocktail[J]. J Pineal Res, 2013, 55(1): 65-78. DOI: 10.1111/jpi.12051.
    [13] LI Z, ZENG YH, WANG K, et al. Research advances in the prevention and treatment of hepatic ischemia-reperfusion injury with traditional Chinese medicine components[J]. J Clin Hepatol, 2022, 38(2): 471-476. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.02.044.

    李振, 曾意豪, 王科, 等. 中医药成分防治肝缺血再灌注损伤的研究进展[J]. 临床肝胆病杂志, 2022, 38(2): 471-476. DOI: 10.3969/j.issn.1001-5256.2022.02.044.
    [14] TONELLI C, CHIO ⅡC, TUVESON DA. Transcriptional regulation by Nrf2[J]. Antioxid Redox Signal, 2018, 29(17): 1727-1745. DOI: 10.1089/ars.2017.7342.
    [15] XUE R, QIU J, WEI S, et al. Lycopene alleviates hepatic ischemia reperfusion injury via the Nrf2/HO-1 pathway mediated NLRP3 inflammasome inhibition in Kupffer cells[J]. Ann Transl Med, 2021, 9(8): 631. DOI: 10.21037/atm-20-7084.
  • 期刊类型引用(0)

    其他类型引用(1)

  • 加载中
图(2) / 表(1)
计量
  • 文章访问数:  580
  • HTML全文浏览量:  168
  • PDF下载量:  41
  • 被引次数: 1
出版历程
  • 收稿日期:  2022-04-18
  • 录用日期:  2022-05-20
  • 出版日期:  2022-11-20
  • 分享
  • 用微信扫码二维码

    分享至好友和朋友圈

目录

/

返回文章
返回