甘草多糖对肠黏膜屏障的保护作用及其机制研究

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甘草(Radix Glycyrrhizae)具有清热解毒、润肺止咳、增益补气等药理作用,是豆科甘草属(Glycyrrhiza)的一种草本植物。甘草多糖(Glycyrrhiza Polysacchiade)是甘草经过传统的水提醇沉、酶促、微波等方法提取出来的高分子糖类,也是甘草中的主要活性成分之一。研究表明,甘草多糖具有多种生物学活性效应,如提高机体的免疫调节能力、抗炎杀菌、抗氧化、抗病毒等。关于甘草多糖口服吸收方式的相关研究还不完善,生物体内又少有能够分解活性多糖的微生物和酶,因此我们猜测甘草多糖发挥作用的位置应该在胃肠道。胃肠道是人体重要的消化器官和免疫器官,它包含着肠黏膜免疫的机械屏障、免疫屏障、生物屏障还有复杂多变的肠道菌群,通过多个途径影响肠道功能作用的发挥。肠黏膜屏障对于维持肠道屏障的完整性对于机体健康至关重要。炎症性肠病的发生发展多与肠黏膜屏障的破坏密切相关。而由于甘草多糖发挥生物学活性效应方式的特殊性,因此传统的甘草多糖的药理药效学研究难以说明其作用机制。基于以上情况,本实验欲研究甘草多糖对溃疡性结肠炎小鼠肠道通透性影响以及相关炎症反应改善作用,并在体外单层CacO2细胞模型中验证其对上皮细胞屏障功能的保护效应,结果如下:本研究以新疆胀果甘草(Glycyrrhiza inflata Bat.)为原料,采用传统的水提醇沉法得到甘草粗多糖,经过Sevage法除蛋白和透析法除去小分子杂质后得到甘草多糖(GPS),苯酚-硫酸法测得GPS中总糖含量为44.5%,考马斯亮蓝法测得蛋GPS中白含量为4.5%。DNS法测得GPS中还原糖的含量为4.75%,乌氏黏度法测得GPS的分子量分别为1.27×105Da。以葡聚糖硫酸钠盐(DSS)诱导的急性溃疡性结肠炎(UC)小鼠为体内动物实验模型,并且使用不同剂量的甘草多糖来对小鼠进行灌胃给药,以柳氮磺胺吡啶(SASP)作为阳性对照药物,并进行相应的肠通透性、临床病理指标、炎症指标的检测,分析GPS对小鼠肠道通透性的影响及其炎症的治疗作用。①GPS治疗后可减轻DSS诱导UC小鼠的体重减轻、结肠缩短、脾脏肿大、腹泻和大便出血等临床症状。②GPS可抑制促炎因子IL-1、IL-6、TNF-α的释放,促进抗炎因子IL-10的产生,通过调节炎症因子的释放从而抑制炎症反应。③GPS可以改善UC诱导的急性溃疡结肠炎小鼠肠道通透性升高,给予GPS干预后小鼠血清FITC-Dextran、D-乳酸含量明显降低,表示肠道通透性降低,提示黏膜屏障可能得到修复。从本研究观察到的多项指标数据可以看出,GPS对DSS诱导的UC小鼠的治疗效果优于阳性药物SASP。为排除复杂的肠道菌群和肠道其他因素的影响,我们利用Transwell小室以单层Caco2细胞模型作为体外实验对象;CCK-8法检测LPS以及GPS对Caco2细胞生存的活力和毒力影响;检测FITC-Dextran在Transwell小室中的Caco2细胞单层屏障的通过量;研究在LPS诱导Caco2细胞单层屏障后,GPS对单层细胞屏障功能的保护作用。①在细胞培养的第1d时,可以明显观察到细胞贴壁生长且呈透亮状态;在培养至第7d时,可以观察到细胞单层基本融合,细胞间连接紧密;当培养至10 d时,细胞明显发生分化。②利用Caco2细胞建立单层细胞屏障模型,经LPS刺激后,可破坏上皮细胞紧密连接结构导致屏障通透性上升并形成细胞屏障损伤。CCK-8法检测LPS以及GPS对细胞增殖、细胞活力影响情况。结果表明:在本实验选取的LPS浓度下,不能抑制Caco2细胞增殖情况,对细胞活力也无影响。与模型组相比,LPS诱导后经不同剂量GPS处理,细胞增殖情况无差异(P>0.05);GPS单独处理组,细胞增殖情况也无差异(P>0.05)。表明本实验浓度下的LPS以及GPS均不影响Caco2细胞生长状态,对细胞活力损伤较小,在此基础上我们可以进行后续实验。③与正常组相比,模型组细胞经LPS处理后,Transwell小室BL侧FITC-Dextran的含量显著升高,证明单层细胞屏障通透性显著升高(P<0.01);与模型组相比,给予GPS干预后,Transwell小室BL侧FITC-Dextran的含量显著降低(P<0.01),说明给予GPS干预后,可以显著改善LPS引起的单层细胞屏障通透性升高的情况;与正常组相比,未经LPS诱导单独给药GPS,Transwell小室BL侧FITC-Dextran的含量仍有所降低(P<0.01),说明GPS可以增强正常单层细胞的屏障功能。结论:GPS可缓解DSS诱导的UC小鼠的临床症状,降低UC小鼠肠道通透性,调节炎症因子水平,从而达到抑制炎症反应的效果。为排除肠道菌群以及胃肠道其他因素的影响,在体外细胞模型中,验证GPS能够降低LPS诱导引起的Caco2单层细胞屏障通透性升高现象,修复上皮细胞屏障功能。本研究为GPS治疗UC以及相关胃肠道炎症疾病提供了实验依据,其机制可能通过GPS对肠道通透性的影响以及增加上皮细胞紧密连接蛋白的表达从而实现增强肠黏膜机械屏障功能。本研究结果为甘草的黏膜修复和抗炎抗溃疡相关效应提供新的实验证据。
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