当归多糖调节IDA大鼠和H22荷瘤小鼠铁代谢的作用及分子机制研究

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Hepcidin是肝脏特异性表达的一种小分子抗菌肽,不仅具有广谱抗菌活性,而且还参与机体铁代谢的调节,是维持铁稳态关键的负性调节激素。Hepcidin的表达紊乱会引起体内铁超载或铁缺乏,从而引发一系列与铁代谢异常相关的疾病。Hepcidin调节剂的研发对于铁代谢障碍性疾病的治疗具有重要价值。本实验室前期已通过实验证实,作为中药当归中的主要活性成分,当归多糖(ASP)在给药两周以后,正常大鼠肝脏中hepcidin的表达量明显降低,机体肠道铁吸收和网状内皮系统巨噬细胞铁释放显著增加,并初步研究了抑制hepcidin表达的调控机制。为进一步探讨当归多糖调节贫血机体铁代谢的作用,本实验研究了当归多糖对缺铁性贫血大鼠体内hepcidin表达的抑制作用,并完善了hepcidin抑制的分子机制;此外,建立了H22荷瘤小鼠模型,在证明当归多糖具有抗肿瘤效果的基础上,检测血清中hepcidin及其它铁调节因子的变化,探讨当归多糖调节铁代谢与抑瘤作用之间的关系,为当归多糖体内抗肿瘤作用的研究提供实验和理论基础,为研究多糖类药物抗肿瘤机制提供新的方向。  第一部分 当归多糖抑制缺铁性贫血大鼠hepcidin表达及分子机制研究  缺铁性贫血(IDA)大鼠模型采取定期连续放血再喂以低铁饲料的方法建立,造模成功后随机分为阴性对照组(每天灌胃等体积生理盐水,连续给药16天),当归多糖ASP组(每天按1g/kg灌胃ASP溶液,连续给药16天),阳性对照rhEPO组(每天按2000IU/kg腹腔注射rhEPO,连续给药3天),造模前后和给药前后大鼠血清中Tf和hepcidin的浓度变化用ELISA试剂盒检测,肝组织中hepcidin基因上游调控蛋白的相对表达含量用Western blot法检测,最后用SPSS17.0软件进行数据处理。  ELISA实验结果表明,经过长期的自身调节,造模后IDA大鼠体内hepcidin含量比造模前显著升高21.6%,与此同时Tf含量也比造模前显著增加18.0%。给药后,阳性对照rhEPO组hepcidin含量比给药前减少28.6%,Tf含量减少19.9%;ASP组hepcidin含量比给药前减少24.5%,Tf含量减少25.2%。由此推测转铁蛋白Tf能够刺激hepcidin水平的增加,可以作为hepcidin表达的决定因素之一,此研究结果为进一步研究当归多糖抑制hepcidin表达的分子机制奠定基础。  Western blot实验结果显示,当归多糖可以刺激内源性EPO分泌,并下调转录因子JAK1/2,p-JAK1/2,p-SMAD1/5/8和p-ERK1/2的水平,促进SMAD7的表达。此外,SAMD7可以抵消SMAD4介导的作用效果,并削弱BMP-SMAD启动hepcidin的转导信号。p-ERK1/2也可能作用于SMAD1/5/8信号通路,使p-SMAD1/5/8表达进一步下调。最终导致HAMP启动子活性减弱,hepcidin表达减少。本实验得出当归多糖抑制hepcidin表达的部分机制如下图所示:  第二部分 当归多糖抑制H22荷瘤小鼠肿瘤生长及调节体内铁代谢作用的研究  移植H22鼠肝癌细胞于小鼠体内,建立H22荷瘤小鼠模型,造模成功后,分为空白组(不接种不给药),阴性对照组(每天灌胃等体积生理盐水,连续给药14天),阳性对照组(每天按25mg/kg腹腔注射环磷酰胺,连续给药14天),ASP高剂量组(每天按100mg/kg灌胃ASP溶液,连续给药14天),ASP中剂量组(每天按50mg/kg灌胃ASP溶液,连续给药14天),ASP低剂量组(每天按25mg/kg灌胃ASP溶液,连续给药14天),末次给药后摘眼球取血,处死小鼠后,剥离脾脏、肿瘤并称重,采用ELISA法测定小鼠血清中hepcidin及其它铁调节因子的含量变化,SPSS17.0软件进行数据统计分析。  在H22荷瘤小鼠模型中,当归多糖可以通过刺激脾细胞的增殖来提高免疫力发挥其抗肿瘤效应,与此同时,体内铁代谢也发生很大改变,hepcidin,IL-6,ferritin,Tf,TfR1和TfR2的含量都显著增加,经当归多糖治疗后,均有所恢复并接近正常水平,据此推测当归多糖通过对铁代谢的精密调节能够对肿瘤细胞体内增殖起到一定的抑制作用。
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