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近年来,随着肿瘤、器官移植和获得性免疫缺陷综合征(AIDS)等导致的免疫功能低下人群的增加,侵袭性真菌感染(IFIs)的发病率和病死率逐年上升[1-2]。念珠菌、隐球菌和曲霉菌是IFIs最主要的致病菌,并且造成的病死率超过90%[3]。在念珠菌属中,白念珠菌(Candida. albicans)是院内血液感染最常见的致病菌原体,其在重症监护病房(ICU)患者中致病率超过17%,病死率高达40%[4-5]。临床上治疗IFIs的抗真菌药物主要包括:多烯类(两性霉素B)、核酸类(5-氟胞嘧啶)、唑类(氟康唑)和棘白菌素类(卡泊芬净)药物(图1)[6-7]。然而,由于临床上出现抗真菌药物严重的耐药性和毒副作用,IFIs的治疗效果相当有限。因此,迫切需要研发全新机制的抗真菌药物。
组蛋白乙酰化修饰(包括组蛋白乙酰化和去乙酰化)是表观遗传学研究的重要组成部分。组蛋白去乙酰化酶(HDACs)将组蛋白和其他蛋白上的赖氨酸末端乙酰基去除,对染色体重塑和基因的表达起着重要作用[8-9]。目前HDAC抑制剂主要集中于抗肿瘤研究方向,且已有多个上市药物应用于肿瘤的治疗。据研究报道,真菌中的HDACs,如烟曲霉[10]、白念珠菌[11-12]、酿酒酵母[13]和新生隐球菌的HDACs[14-15]参与了毒力相关的过程和形态变化。因此,抑制真菌HDACs可能是治疗IFIs的有效策略。
联合药物治疗是提高临床一线药物疗效并克服真菌耐药性的有效策略之一。真菌的耐药性涉及转录调节,其中染色体重塑和组蛋白修饰起主要作用。HDACs调节的组蛋白修饰在应激信号通路中起着至关重要的作用,这可能与真菌对各种环境(包括药物)的应激反应有关[16]。此外,已有研究报道,HDAC抑制剂与唑类药物联用具有协同增效作用[17-18]。例如,HDAC抑制剂MGCD290与氟康唑联用具有协同抗多种临床真菌分离株的作用[19]。
基于此,本研究首先对8个市售的HDAC抑制剂(图2)进行体外协同抗真菌活性测试,筛选结果显示化合物Rocilinostat与氟康唑联用具有优秀的体外协同抗耐药白念珠菌活性。后续考察其与不同唑类药物联用时对不同念珠菌属的体外协同抗真菌活性,以及对正常细胞的毒性作用,以期为抗真菌药物的研发提供依据。
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临床分离的6株唑类耐药白念珠菌(编号:9893,10061,10060,9173,4108和0304103),2株唑类耐药热带念珠菌(编号:5008,10086),1株光滑念珠菌(编号:9073)和1株耳道念珠菌(编号:0029)由海军军医大学附属长征医院提供。菌株活化首先从−80 ℃中挑取菌株冻存液至YEPD液体培养基活化24 h,然后取10 μl菌悬液至1 ml YEPD中,并在30 ℃、200 r/min下培养16 h后待用。HUVEC细胞来源于中国科学院上海细胞库,并在新鲜配置的DMEM完全培养基中培养。
YEPD液体培养基:取10 g酵母浸膏、20 g葡萄糖、20 g蛋白胨溶解于1 000 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,保存于4 ℃条件下备用。RPMI 1640培养基:取10 g RPMI 1640(Gibco)粉末、34.5 g吗啡啉丙磺酸、2 g NaHCO3、2.7 g NaOH溶解于1 000 ml三蒸水中,经0.22 μm的微孔滤膜过滤与灭菌后,置于4 ℃条件下保存和备用。DMEM完全培养基:按照89% DMEM基础培养基+10%胎牛血清+1%的双抗比例混匀制得,混匀后置于4 ℃条件下保存和备用。PBS缓冲液:10 × PBS 100 ml溶解于900 ml三蒸水中,经高压蒸汽灭菌(121 ℃, 15 min)后,置于4 ℃条件下保存和备用。
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THZ-92A气浴恒温振荡器(上海博迅医疗生物仪器股份有限公司)、MJ-150-I霉菌培养箱(上海一恒科学仪器有限公司)、LW100T生物显微镜(北京测维光电技术有限公司)、HDC-15K高速离心机(上海泰坦科技股份有限公司)、C170二氧化碳培养箱(BINDER GmbH)、infinite M200多功能酶标仪(Tecan Austria GmbH)、高压蒸汽灭菌锅、无菌洁净工作台。
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本实验参照美国临床和实验室标准协会(CLSI)公布的M27-A3方案中微量液基稀释法进行。首先,收集活化好的真菌细胞,PBS洗3次后用RPMI 1640培养基制成浓度为1×103 CFU/ml的菌悬液。按照每孔100 μl接种菌悬液至无菌96孔板中,1~9列加入倍半稀释的HDAC抑制剂,A~F行加入倍半稀释的氟康唑,其中G行只加氟康唑,第10列只加化合物,第11列为不加药的阴性对照组,后将96孔板置于35 °C条件下孵育48 h。测定每孔在630 nm处的吸光度A,依据公式:抑制率(%)=(A阳性对照孔−A化合物孔)/(A阳性对照孔−A阴性对照孔)× 100%,计算各孔对应的抑制率。如果某一孔和其左边孔对应的抑制率均大于80%,则该孔对应的化合物和FLC浓度分别作为FIC化合物和FIC氟康唑,利用协同指数公式:FICI =(FIC化合物./MIC80 化合物)+(FIC氟康唑/MIC80 氟康唑),计算各化合物对应的FICI。
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收集活化好的白念珠菌0304103稀释在RPMI 1640培养液中,保持菌浓度为1×105 CFU/ml。取5 ml稀释的菌悬液和不同浓度的待测药物加入50 ml的离心管中, DMSO组作为空白对照组和32 μg/ml FLC作为阳性对照。随后将50 ml的离心管置于30 °C条件下振荡培养(200 r/min),在多个时间点吸取不同药物组的真菌混悬液(100 μl)于96孔板上,测量A630值并使用GraphPad Prism 7作图。
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收集指数生长期的白念珠菌0304103细胞(湿重为100 mg),然后用3 mg snailase、12 μl 2-巯基乙醇和3 ml snailase反应缓冲液等新鲜配置的真菌裂解液来处理它们,以制备真菌原生质体。真菌原生质体分散在PBS(20 ml)中以获得混悬液,然后往96孔板每孔中加入100 μl的混悬液和不同浓度的化合物Rocilinostat,并在35 °C下培育12 h。接着往每个孔中加入30 μmol/L的HDAC底物,于37°C下孵育6 h。随后添加100 μl HDAC酶促终止溶液并在37°C下孵育2 h。最后,在每个孔中取出100 μl培养物添加到黑板中,用Ex=360 nm,Em=460 nm来监测荧光强度并记录下来用于计算HDAC酶的抑制率。
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表1列出了HDAC抑制剂单独使用或与氟康唑联合使用的体外抗真菌活性筛选结果。MIC80为抑制80%真菌细胞生长的最低药物浓度。实验结果表明,8个HDAC抑制剂单独使用对耐药白念珠菌均无直接的抗真菌活性(MIC80>64 μg/ml);而化合物Rocilinostat(FICI=0.039)和伏立诺他(FICI=0.125)与FLC联用时均表现出良好的协同抗真菌活性。其中,化合物Rocilinostat的协同活性最佳,值得进一步研究。
表 1 单用HDAC抑制剂或者与氟康唑联用对白念珠菌0304103的体外抗真菌活性(μg/ml)
抑制剂 抑制剂 氟康唑 FICI 单用 联用 单用 联用 伏立诺他 >64 4 >64 4 0.125 Rocilinostat >64 2 >64 0.5 0.039 T3516 >64 64 >64 64 2 T6016 >64 64 >64 64 2 T6421 >64 32 >64 32 1 T2157 >64 32 >64 32 1 T1726 >64 64 >64 64 2 T3358 >64 32 >64 64 1.5 注: FICI值≤ 0.5表示协同,FICI值> 4表示拮抗;0.5<FICI<4表示不相关。 -
为进一步考察Rocilinostat是否具广谱的抗真菌作用,挑选9株临床分离的念珠菌属菌株进行协同抗真菌活性测试。如表2所示,Rocilinostat与FLC联合使用时,对两株耐FLC的白念珠菌(C. albicans 9173,FICI=0.094; C. albicans 4108, FICI=0.5)和对FLC敏感的光滑念珠菌(C. glabrata 9073)表现出协同增效作用,而对热带念珠菌(C. tropicis)和耳道念珠菌(C. auris)没有协同抗真菌活性。当Rocilinostat与伏立康唑(VRC)联用时,对耐VRC的白念珠菌(C. albicans 10060, FICI=0.033)表现出优异的协同抗真菌活性 (表3)。
表 2 Rocilinostat与氟康唑单用或联用对多种念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
菌株 单用 联用 FICI Rocilinostat 氟康唑 Rocilinostat 氟康唑 9893 >64 >64 64 64 2 10061 >64 >64 64 64 2 10060 >64 >64 64 64 2 9173 >64 >64 4 2 0.094 4108 >64 >64 32 32 0.5 10186 >64 >64 64 64 2 5008 >64 >64 64 8 1.125 9073 32 4 32 8 0.375 0029 64 32 >64 32 1 表 3 Rocilinostat与伏立康唑单用或联用对白念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
菌株 单用 联用 FICI Rocilinostat 伏立康唑 Rocilinostat 伏立康唑 0304103 >64 >64 32 2 0.531 10061 >64 >64 32 0.125 0.502 10060 >64 >64 2 0.125 0.033 -
为进一步考察化合物Rocilinostat的协同抗真菌活性,我们又开展了时间-生长曲线实验。从图3结果可以看出,高浓度的氟康唑或Rocilinostat单独使用对真菌生长无抑制作用,而Rocilinostat与不同浓度的氟康唑联用能够有效抑制真菌的生长,且呈浓度依赖趋势 (图3中抑制剂为Rocilinostat)。
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采用HUVEC(人脐静脉内皮细胞)对化合物Rocilinostat进行细胞毒性的评价。结果如表4显示,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,IC50值为52.17 μmol/L (22.60 μg/ml),相当于其发挥协同抗耐药真菌(C. albicans 0304103)活性MIC80值的44倍,表明Rocilinostat对真菌细胞具有较强的选择性作用。此外,我们还测试了化合物Rocilinostat对真菌总HDAC酶的抑制活性,结果表明,Rocilinostat对真菌HDAC酶抑制活性(IC50=0.41 μmol/L)优于泛HDAC抑制剂伏立诺他(IC50=1.03 μmol/L)。
表 4 Rocilinostat对正常细胞的毒性和真菌总HDAC酶活性IC50 (μmol/L)
化合物 HUVEC 白念珠菌(总HDAC酶) Rocilinostat 52.17 0.41 伏立诺他 — 1.03 注: “—”表示没有测试。 -
本研究从市售的8个HDAC抑制剂中筛选出协同活性最佳的化合物Rocilinostat。进一步研究发现Rocilinostat与氟康唑联用对白念珠菌和光滑念珠菌具有协同增效作用。此外,化合物Rocilinostat与伏立康唑联用对临床分离的耐药白念珠菌株同样具有优秀的抗真菌活性。更值得关注的是,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,其对真菌细胞具有很好的选择性。因此,HDAC抑制剂Rocilinostat可以作为一种低毒、有效的唑类抗真菌药物增效剂,为抗真菌药物的发展提供了新的研究基础。
Antifungal activity study on HDAC inhibitor Rocilinostat
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摘要:
目的 探索组蛋白去乙酰化酶(HDAC)抑制剂与唑类药物联用对唑类耐药念珠菌的体外协同的抗真菌活性。 方法 根据棋盘稀释法,测试HDAC抑制剂和唑类药物联用对临床耐药株的协同抗真菌活性,通过时间-生长曲线实验和细胞毒性实验对化合物Rocilinostat的抑菌效果、毒性进行考察。 结果 化合物Rocilinostat与唑类药物联用对多种耐药白念珠菌和光滑念珠菌均表现出优秀的协同抗真菌活性,并且其在高浓度下与氟康唑联用表现出抑菌效果。此外,化合物Rocilinostat对正常细胞表现出低毒性,且对白念珠菌HDAC具有强烈的抑制活性,优于对照药伏立诺他。 结论 化合物Rocilinostat作为真菌HDAC抑制剂,具有优秀的体外协同抗真菌活性,且对真菌细胞具有较好的选择性作用。 -
关键词:
- 组蛋白去乙酰化酶抑制剂 /
- 体外协同抗真菌活性 /
- 耐药 /
- 白念珠菌
Abstract:Objective To evaluate the in vitro synergistic antifungal activity of HDAC inhibitors in combination with azole drugs against azoles-resistant Candida strains. Methods The checkerboard microdilution method was used to evaluate the antifungal activity of the HDAC inhibitors in combination with azole drugs against clinically drug-resistant strains. The fungistatic activity and toxicity of Rocilinostat was determined through time-growth curve assay and cytotoxicity assay. Results The compound Rocilinostat combined with azole drugs showed excellent synergistic antifungal activity against a variety of azoles-resistant Candida albicans and Candida glabrata. The combination of high concentration Rocilinostat with FLC exhibited fungistatic effects. Very low toxicity was detected with Rocilinostat towards normal cells. Rocilinostat showed better HDAC inhibitory activity than SAHA. Conclusion As a fungi HDAC inhibitor, Rocilinostat has excellent in vitro synergistic antifungal activity and no severe toxicity to normal human cells. -
Key words:
- HDAC inhibitors /
- in vitro synergistic antifungal activity /
- resistant /
- Candida albicans
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高脂血症是指血液中脂质水平异常,通常表现为总胆固醇(TC)和/或甘油三酯(TG)升高,高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C)降低[1]。高脂血症是心脑血管疾病的重要危险因素,可诱发动脉粥样硬化,导致冠心病、脑卒中、心肌梗死,增加心脑血管疾病的发病率和病死率。因此,预防和控制高脂血症具有重要意义[2]。国内外研究和临床实践证明,血脂异常是可以预防和控制的。胆固醇水平降低可显著减少心肌梗死、缺血性卒中事件、心血管死亡,提高心血管病患者的生活质量,有效减轻疾病带来的负担[3]。据统计全球每年约有3000万人死于高脂血症等脂代谢紊乱疾病,且呈逐年增长趋势[4]。
姜黄素是从姜科植物姜黄的干燥根茎中提取的一种多酚类物质[5]。它被认为是姜黄中最重要一类活性成分,具有一系列药理活性,如抗氧化、抗癌、抗炎、细胞保护和降低血脂等[6]。有研究表明,姜黄素对氧化应激、抑制癌症和炎症的进展有显著疗效[7]。此外,姜黄素的降脂作用也被广泛研究。综上所述,姜黄素可作为一种潜在的候选药物用于控制高脂血症所诱导的疾病,如动脉粥样硬化。众所周知,他汀类药物是一种临床常用的治疗高胆固醇血症和相关动脉粥样硬化疾病的处方药,而目前姜黄素已被证明在降低血浆总胆固醇和甘油三酯方面与他汀类药物疗效相当。然而姜黄素存在溶解度低和渗透差的问题,从而导致其口服给药时药物生物利用度低,对于高脂血、动脉粥样硬化等需要达到一定血药浓度为疗效前提的病症来说,姜黄素的传统剂型与市售剂型均无法达到理想的治疗效果。
本研究前期成功构建了姜黄素纳米乳口服给药系统,改善了姜黄素水溶性差的特性。基于此,本文继续探究了姜黄素纳米乳在大鼠体内的药动学特性,观察其对高脂血症模型大鼠的治疗作用,为姜黄素的临床应用提供更多的理论依据。
1. 仪器与试药
1.1 仪器
101A-2型干燥箱(上海实验仪器总厂);AG285十万分之一电子分析天平(瑞士MettlerToledo公司);SB100D超声波清洗器(宁波新芝生物科技股份有限公司);Agilent 1100高效液相色谱仪(美国安捷伦科技有限公司);EPPENDORF5804R 高速冷冻离心机(德国Eppendorf有限公司);DF-101S 集热式恒温加热磁力搅拌器(巩义市英峪予华仪器厂);Agilent 6410 Triple Quad LC/MS(美国Agilent科技有限公司);全自动生化分析仪Chemray 240 (深圳雷杜生命科技有限公司);微型旋涡混合器(上海沪西分析仪器厂有限公司)。
1.2 药品与试剂
姜黄素原料药(批号XC20190521,西安小草植物科技有限公司);姜黄素对照品(批号1108135-201412,纯度>99.8 %,中国食品药品检定研究院);1,2-丙二醇(批号20190418,上海凌峰化学试剂有限公司);Tween-80(批号2018161,上海凌峰化学试剂有限公司);丙二醇单辛酸酯(Capryol 90,批号18139,上海嘉法狮贸易有限公司);高脂饲料(批号20036219,常州鼠一鼠二生物科技有限公司);姜黄素片(批号20190925,美国自然之宝®股份有限公司);辛伐他汀片(SV,批号J20190011,舒降之®杭州默沙东制药公司);TG试剂盒(批号2020012)、TC试剂盒(批号2020006)、HDL-c试剂盒(批号2020003)、LDL-c试剂盒(批号2020010,长春汇力生物技术有限公司);SOD试剂盒(批号20200617);MDA试剂盒(批号20200720);肝脏匀浆TG试剂盒(批号20200810);肝脏匀浆TC试剂盒(批号20200411,南京建成有限公司);乌来糖(国药集团化学试剂有限公司);甲醇、乙腈(色谱纯,美国 TEDIA 有限公司);水为重蒸水。
1.3 实验动物
雄性SD大鼠,SPF级,体重(180±20)g,海军军医大学实验动物中心提供,动物合格证号:SCXK(沪)2019-0004。温度:20~25 ℃;相对湿度:40 %~70 %;饮用水:高压灭菌,符合SPF级动物饮用水标准;光照条件:人工光线,12 h照射,12 h黑暗。
2. 方法与结果
2.1 姜黄素纳米乳的制备
姜黄素纳米乳的处方如下:油相Capryol 90在体系中占比为33.10 %,表面活性剂Tween-80为 34.16 %,助表面活性剂1,2-丙二醇为17.21 %,水相占比为15.52 %。制备方法为:精密称取处方量油相Capryol 90、表面活性剂Tween-80和助表面活性剂1,2-丙二醇,混合置于锥形瓶中,于45 ℃ 恒温搅拌至全溶,称取适量姜黄素原料药,搅拌至原料药完全溶解于上述体系中,冷却至室温后向体系中缓慢滴加蒸馏水至体系变为透明均匀的液体,即得姜黄素纳米乳,测得载药量为0.919 mg/g。对姜黄素纳米乳进行特性表征,结果表明所制备的纳米乳粒径分布范围窄且呈正态分布,平均粒径为(123.5±1.2)nm,PDI为(0.204±0.07),表明该制剂的粒径分布及均匀性均符合纳米乳制剂要求。最优处方制备的纳米乳的透射电镜如图1所示。结果表明,纳米乳呈圆整均一的球体或类球体,具明显层状结构,粒径大小约为123.5 nm。
2.2 血浆中姜黄素的LC/MS含量测定方法的建立
2.2.1 色谱质谱条件[8]
色谱条件:色谱柱:Dikma Inspire C18柱(2.1 mm×100 mm,3 μm);流动相:乙腈-0.1 %(V/V)甲酸水溶液(70∶30);流速:0.3 ml/min;进样量:5 μl;柱温:35 ℃。
质谱条件:ESI离子源,正离子化模式,扫描方式为多反应监测(MRM模式),干燥气温度:350 ℃,干燥气流速:10 L/min,雾化压力:35 psi,裂解电压145eV,碰撞能量30 eV,定量离子对为m/z=369.3→286.4和m/z=369.3→177.0。
2.2.2 方法学考察
取7份大鼠空白血浆,每份600 μl,分别加入各浓度姜黄素标准品溶液 600 μl,涡旋震荡2 min,再加入1 000 μl甲醇及2 000 μl乙腈沉淀蛋白,涡旋震荡5 min,于4 ℃ 12 000 r/min离心15 min。上清液用氮气吹干,1 000 μl甲醇复溶,过0.22 μm针式微孔滤膜,所得滤液即加药血浆样品。同法处理空白血浆。按2.2.1项下条件进样测定,记录色谱图及峰面积。方法学考察表明,血浆中姜黄素在2.00~500.00 ng/ml浓度范围内线性关系良好,回归方程为:Y = 411.32 X+2071.88(r= 0.999 9)。专属性考察结果表明,血浆内源物质对姜黄素的含量测定没有干扰,方法专属性良好(结果如图2)。低、中、高3个浓度的姜黄素-血浆溶液的日内精密度分别为0.54 %、1.21 %、0.93 %,日间精密度分别为0.91 %、0.76 %、0.42 %。3个浓度血浆中的姜黄素提取回收率分别为72.9.2%、78.3%、80.2%,表明该方法可用于血浆中姜黄素的含量测定。
2.3 姜黄素纳米乳的药动学研究
2.3.1 给药方案
18只大鼠随机分为3组(姜黄素原料药组、姜黄素片剂组、姜黄素纳米乳组),每组6只,适应性饲养3 d后,禁食不禁水12 h。3组大鼠分别给予姜黄素原料药混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)、姜黄素片剂粉末混悬液(62.8 mg/kg,以姜黄素含量计算)各1 ml,姜黄素纳米乳(31.4 mg/kg,以姜黄素含量计算)2 ml。于灌胃给药后的0、1、2、4、8、12、16、24、30、36 h时眼球后静脉丛取血1 ml,置预肝素化离心管中,上下颠倒混匀后3 000 r/min离心15 min,上清液即为含药血浆样品。吸取含药血浆样品600 μl,照“2.2.2”项下方法处理,上清液照“2.2.1”项下色谱条件进样测定。
2.3.2 药动学参数计算
药动学参数计算通过软件Kinetica 5.0对数据进行分析处理得到,计算结果如图3及表1所示。结果表明,与原料药相比,片剂的相对生物利用度为112.10 %,纳米乳的相对生物利用度为313.47 %。与纳米乳组相比,原料药组的cmax为201.48 %,片剂组的cmax为193.02 %,且平均滞留时间(MRT)比原料药组及片剂组更高(为原料药组的183.52 %,是片剂组的154.21 %),表明纳米乳组具有延缓药物吸收的效果,从而在更大程度上发挥稳定血药浓度,提高药物生物利用度的作用。
表 1 各给药组姜黄素的药动学参数($\bar x $ ±s,n=6)原料药组 片剂组 纳米乳组 cmax (ng/ml) 116.18±11.33 121.27±12.12 234.08±17.55 Tmax (t/h) 2.00±0.00 2.00±0.00 4.00±0.00 AUC0→36(ng·h/ml) 1151.12±125.77 1341.34±103.59 2914.42±323.15 AUC0→∞(ng·h/ml) 1202.71±115.28 1348.77±131.39 3770.15±333.28 t1/2 (t/h) 6.66±0.33 7.52±0.51 12.17±0.35 MRT(t/h) 9.89±0.59 11.77±0.31 18.15±0.38 2.4 药效学研究
2.4.1 动物分组、造模及给药
取SD大鼠56只,进行为期一周的适应性饲养后随机分为空白对照组(n=8)和模型组(n=48),空白组饲喂正常饲料,模型组饲喂定制高脂饲料(饲料含2-硫氧嘧啶0.2 %,可可脂17.18 %,胆固醇1.25%,蔗糖12.5 %,胆盐0.22 %)。整个造模周期为16 d,造模期间每日观察各组大鼠的精神、活动、食量、排便量变化等。结束造模后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于眼球后静脉丛取血1 ml,室温静置30 min,3 000 r/min离心20 min,取上层血清检测各项生化指标(TC、TG、HDL-c、LDL-c)[9,10]。
造模成功后将上述模型组大鼠再随机分为模型组、姜黄素片剂组、阳性药(SV)组和姜黄素纳米乳低、中、高剂量组,每组8只。空白组(A组)及模型组(B组)给予生理盐水5 ml/ (kg·d);阳性药组(C组)给与辛伐他汀20 mg/ (kg·d)(以辛伐他汀含量计);姜黄素片剂组(D组)给与姜黄素片 62.8 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计);姜黄素纳米乳低(E组)、中(F组)、高(G组)3组给药剂量分别为15、30、60 mg/ (kg·d)(以姜黄素的含量计),连续21天灌胃给药。第21天给药结束后,各组大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1 ml离心取血清待测。
2.4.2 统计学处理
实验所得数据采用SPSS Statistics 22.0统计软件进行处理,方差齐性检验后,采用单因素方差分析,其中组间比较采用LSD法,两两比较采用独立样本t检验;若方差不齐,采用非参数检验。实验结果均以(
$\bar x $ ±s)表示,P<0.01表示具极显著性差异,P<0.05表示具显著性差异。采用 GraphPad Prism 6 绘制图表。2.4.3 肝脏指数
大鼠颈椎脱臼处死,称定体重后解剖取肝脏,冰PBS洗净血迹,称定肝脏湿重并记录,计算肝脏指数;肝脏指数=肝脏湿重/体重×100 %。
图4为给药前后各组大鼠的体重变化。结果表明,给药3周后,与空白组相比,各组均存在极显著性差异(P<0.001)。给药的前2周纳米乳组的体重均表现出正向增长趋势,而模型组、阳性药组以及姜黄素片剂组体重则呈现负增长情况;给药第3周时,仅姜黄素纳米乳高剂量组的体重出现正向增长,阳性药组以及姜黄素纳米乳低、中剂量组大鼠体重降低幅度略有缩小但仍呈下降趋势。
实验结束后剖取大鼠肝脏,肉眼观察到空白组大鼠的肝脏呈现出鲜红色且有光泽,边缘清晰锐利,质地软,与周围组织无明显黏连;模型组大鼠的肝脏肥大,色泽偏黄,边缘圆钝,质地稍硬,且表面的白色沉积明显,与周围组织黏连明显。各给药组大鼠的肝脏比空白组略大,颜色呈不同程度的泛黄白带红,其中以姜黄素纳米乳中剂量组肝脏的颜色与空白组最为接近。
肝脏湿重:如图5所示,除空白组外,各给药组与模型组间均无显著差异,但各给药组肝脏湿重与空白组均具极显著性差异(P<0.001);
肝脏指数:如图5所示,除姜黄素纳米乳低剂量组外,其他各给药组与模型组之间均存在显著性差异,表明肝脏指数的降低与药物剂量间存在依赖性。阳性药组和片剂组肝脏指数尚未恢复到正常水平,推测原因可能是阳性药和片剂的给药周期还不能完全抵消造模导致的肝脏增重所致。
2.4.4 HE染色、油红O染色及病理切片
取肝脏左、右外叶上端分别于多聚甲醛中固定,脱水,切片,染色后置于光镜下观察。图6为肝脏的HE染色切片。其中A组肝细胞排列整齐,呈索状,内壁边界清晰,无中性粒细胞浸润,仅有零星小泡性脂肪病变;B组视野内可见明显的弥漫性大泡性脂肪病变,肝细胞肿胀,胞浆基质疏松,淡染,存在严重的气球样病变,可见Mallory小体,肝小叶边界不清,汇管区肿大,呈现中性粒细胞浸润,存在重度的肝细胞脂变率;C组和D组以中轻度脂肪病变为主,脂肪细胞占比显著减少;E组汇管区细胞排列比C、D两组更为整齐,肝细胞整体肿胀程度减轻,大泡性脂肪病变仅存在于Ⅲ带,炎性浸润程度减轻,水样病变减轻;F组和G组以小泡性脂变为主,少见大泡性脂变。
图7为油红O染色切片。A组大鼠肝细胞结构完整,细胞核颜色明显;B组肝细胞存在大片鲜艳脂滴,细胞核萎缩、色浅,存在重度脂肪病变;C组和D组仍存在大片连续脂滴,但汇管区附近脂滴颜色明显变淡;E组Ⅲ带脂滴色浅且小;F组和G组视野内所见均为浅色小脂滴,细胞核体积趋向空白组细胞核体积。
2.4.5 血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平
第21天给药结束后,所有大鼠禁食不禁水12 h,于第22天眼球后静脉丛取血1ml,室温静置2 h后3 000 r/min离心15 min取血清,按试剂盒操作说明检测血清中TC、TG、HDL-c、LDL-c的表达水平。
给药3周后,大鼠血清中各生化指标变化如表2所示。与模型组相比,姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量组对TC降低效果均有统计学意义(P<0.001),其中,以中剂量组为佳,低剂量组对LDL-c的改善效果更为明显。对于血清中TG、TC的改善情况,与阳性药组相比,纳米乳低、中、高3个剂量组之间差异无统计学意义(P<0.05);中、高剂量组TC与HDL比值的降低具有统计学意义(P<0.05),表明血脂比存在纳米乳剂量依赖性。
表 2 大鼠血清中TG、TC、HDL-c、LDL-c的表达水平及TC/HDL-C的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) HDL-c(mmol/L) LDL-c(mmol/L) TC/HDL 空白组 1.34±0.09 2.90±0.44 0.31±0.10 1.88±0.17 9.35±0.41 模型组 2.88±0.51 12.45±0.13 1.84±0.10 3.56±0.66 6.77±1.14 阳性药组 1.41±0.25## 10.81±0.36## 3.03±0.53# 2.87±0.20## 3.57±0.47 姜黄素片剂组 1.79±0.22## 11.24±1.21 3.42±0.42# 4.08±0.32 3.29±0.89 姜黄素纳米乳低剂量组 1.29±0.20## 8.88±0.73## 2.39±0.62## 2.85±0.33# 3.72±0.57# 姜黄素纳米乳中剂量组 1.44±0.04## 7.68±0.34## 1.94±0.78## 2.57±0.82 3.96±0.36# 姜黄素纳米乳高剂量组 1.38±0.28## 8.89±0.64## 1.83±0.34## 2.85±0.67 4.86±0.49## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 2.4.6 肝脏中TC、TG、MDA、SOD的表达水平
将肝脏分为4份,一份置于−80 ℃冷冻保存,一份按如下步骤处理后待测:冰PBS冲洗肝组织表面血迹→研磨后制成10 %匀浆→离心→取上清液→测定各生化指标。
给药3周后大鼠肝脏匀浆中各生化指标表达水平如表3所示。结果表明,模型组肝脏匀浆中TG、TC表达水平的增幅与空白组相比具有统计学意义(P<0.001);给药3周后,阳性药组和纳米乳低、中剂量组的TG、TC表达水平与模型组相比均有统计学差异(P<0.001),姜黄素纳米乳低、中、高3个剂量对大鼠肝脏中TG、TC表达水平的降低均具有统计学意义(P<0.05),其中,低剂量组效果最佳,这也与血清中TC水平变化趋势相一致。
表 3 大鼠肝脏匀浆中TG、TC、SOD以及MDA的变化趋势($\bar x $ ±s,n=8)组别 TG(mmol/L) TC(mmol/L) SOD(U/mgprot) MDA(nmol/mgprot) 空白组 0.42±0.16 0.11±0.03 956.31±142.64 0.47±0.06 模型组 0.69±0.05** 0.09±0.02** 769.26±141.64**## 1.98±0.26** 阳性药组 0.50±0.11*## 0.7±0.01*## 988.25±168.90## 0.64±0.15*## 姜黄素片剂组 0.66±0.10**# 0.04±0.01*## 933.99±103.39# 0.79±0.11** 姜黄素纳米乳低剂量组 0.64±0.07**## 0.06±0.02*## 972.23±142.10## 0.80±0.03**# 姜黄素纳米乳中剂量组 0.58±0.05**## 0.07±0.02**## 916.55±117.32# 0.59±0.09## 姜黄素纳米乳高剂量组 0.54±0.13## 0.10±0.03** 799.81±121.85** 0.70±0.23*## *P<0.05, **P<0.001,与空白组比较;#P<0.05,##P<0.001,与模型组比较 超氧化物歧化酶(SOD)是机体内重要的抗氧化酶,能催化自由基清除反应,保护细胞免受自由基的攻击,明显改善肝肾等组织的氧化损伤,能直观的反映体内抗氧化酶的活性[11]。MDA是脂质过氧化反应的产物,反映了自由基的活跃程度,可用于评价机体内脂质过氧化的程度[12]。因此,选择SOD和MDA作为评价高脂血症大鼠肝功能损伤程度的指标。
给药3周后,与模型组相比,阳性药组及姜黄素纳米乳低剂量组均能够上调大鼠肝脏中SOD的表达水平(P<0.001),姜黄素纳米乳中剂量组对其表达水平也有正向影响(P<0.05);此外,实验中发现,与姜黄素纳米乳低、中剂量组相比,高剂量组对体内SOD的表达呈现出抑制,推测此现象与姜黄素的双向调节机制有关;对于MDA的表达水平,与模型组相比,阳性药组和姜黄素纳米乳各剂量组对其表达的抑制作用均具有统计学意义(P<0.001),但效果仍以中剂量组为佳。
3. 讨论
姜黄素是一种被广泛研究的中药多酚类物质,具有抗氧化、抗炎和降血脂的药理活性。已有报道将他汀类与姜黄素对于改善血脂的功效进行了比较。他汀类药物是治疗高胆固醇血症和高脂血症的一线药物。研究表明,姜黄素在降低甘油三酯(TG)方面最有效,而他汀类药物在降低低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)方面最有效。姜黄素影响血浆脂质改变的途径与他汀类药物相似[13]。几乎所有胆固醇运输的途径都会受到药物制剂的影响,包括胃肠道对膳食中胆固醇的吸收、肝细胞对血浆胆固醇的清除、胆固醇逆向运输的介质以及从外周组织中清除胆固醇。此外,姜黄素的活性氧(ROS)清除能力降低了脂质过氧化的风险,而脂质过氧化会引发炎症反应,导致心血管疾病(CVD)和动脉粥样硬化[14]。综上所述,姜黄素或可作为一种安全且耐受性良好的他汀类药物辅助药物,更有效控制高脂血症。
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表 1 单用HDAC抑制剂或者与氟康唑联用对白念珠菌0304103的体外抗真菌活性(μg/ml)
抑制剂 抑制剂 氟康唑 FICI 单用 联用 单用 联用 伏立诺他 >64 4 >64 4 0.125 Rocilinostat >64 2 >64 0.5 0.039 T3516 >64 64 >64 64 2 T6016 >64 64 >64 64 2 T6421 >64 32 >64 32 1 T2157 >64 32 >64 32 1 T1726 >64 64 >64 64 2 T3358 >64 32 >64 64 1.5 注: FICI值≤ 0.5表示协同,FICI值> 4表示拮抗;0.5<FICI<4表示不相关。 表 2 Rocilinostat与氟康唑单用或联用对多种念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
菌株 单用 联用 FICI Rocilinostat 氟康唑 Rocilinostat 氟康唑 9893 >64 >64 64 64 2 10061 >64 >64 64 64 2 10060 >64 >64 64 64 2 9173 >64 >64 4 2 0.094 4108 >64 >64 32 32 0.5 10186 >64 >64 64 64 2 5008 >64 >64 64 8 1.125 9073 32 4 32 8 0.375 0029 64 32 >64 32 1 表 3 Rocilinostat与伏立康唑单用或联用对白念珠菌菌株的体外抗真菌活性[MIC80 (μg/ml)]
菌株 单用 联用 FICI Rocilinostat 伏立康唑 Rocilinostat 伏立康唑 0304103 >64 >64 32 2 0.531 10061 >64 >64 32 0.125 0.502 10060 >64 >64 2 0.125 0.033 表 4 Rocilinostat对正常细胞的毒性和真菌总HDAC酶活性IC50 (μmol/L)
化合物 HUVEC 白念珠菌(总HDAC酶) Rocilinostat 52.17 0.41 伏立诺他 — 1.03 注: “—”表示没有测试。 -
[1] FISHER M C, HAWKINS N J, SANGLARD D, et al. Worldwide emergence of resistance to antifungal drugs challenges human health and food security[J]. Science,2018,360(6390):739-742. doi: 10.1126/science.aap7999 [2] BROWN G D, DENNING D W, LEVITZ S M. Tackling human fungal infections[J]. Science,2012,336(6082):647. doi: 10.1126/science.1222236 [3] PFALLER M A, DIEKEMA D J. Epidemiology of invasive mycoses in North America[J]. Crit Rev Microbiol,2010,36(1):1-53. doi: 10.3109/10408410903241444 [4] PFALLER M A, DIEKEMA D J. Epidemiology of invasive candidiasis: a persistent public health problem[J]. Clin Microbiol Rev,2007,20(1):133-163. doi: 10.1128/CMR.00029-06 [5] WISPLINGHOFF H, BISCHOFF T, TALLENT S M, et al. Nosocomial bloodstream infections in US hospitals: analysis of 24, 179 cases from a prospective nationwide surveillance study[J]. Clin Infect Dis,2004,39(3):309-317. doi: 10.1086/421946 [6] ODDS F C. Genomics, molecular targets and the discovery of antifungal drugs[J]. Rev Iberoam Micol,2005,22(4):229-237. doi: 10.1016/S1130-1406(05)70048-6 [7] ODDS F C, BROWN A J P, GOW N A R. Antifungal agents: mechanisms of action[J]. Trends Microbiol,2003,11(6):272-279. doi: 10.1016/S0966-842X(03)00117-3 [8] KIM J, LEE J E, LEE J S. Histone deacetylase-mediated morphological transition in Candida albicans[J]. J Microbiol,2015,53(12):805-811. doi: 10.1007/s12275-015-5488-3 [9] CUI L, MIAO J, FURUYA T, et al. Histone acetyltransferase inhibitor anacardic acid causes changes in global gene expression during in vitro Plasmodium falciparum development[J]. Eukaryot Cell,2008,7(7):1200-1210. doi: 10.1128/EC.00063-08 [10] LEE I, OH J H, SHWAB E K, et al. HdaA, a class 2 histone deacetylase of Aspergillus fumigatus, affects germination and secondary metabolite production[J]. Fungal Genet Biol,2009,46(10):782-790. doi: 10.1016/j.fgb.2009.06.007 [11] LOHSE M B, JOHNSON A D. Temporal anatomy of an epigenetic switch in cell programming: the white-opaque transition of C. albicans[J]. Mol Microbiol,2010,78(2):331-343. doi: 10.1111/j.1365-2958.2010.07331.x [12] HNISZ D, SCHWARZMÜLLER T, KUCHLER K. Transcriptional loops meet chromatin: a dual-layer network controls white-opaque switching in Candida albicans[J]. Mol Microbiol,2009,74(1):1-15. doi: 10.1111/j.1365-2958.2009.06772.x [13] ROBBINS N, LEACH M D, COWEN L E. Lysine deacetylases Hda1 and Rpd3 regulate Hsp90 function thereby governing fungal drug resistance[J]. Cell Rep,2012,2(4):878-888. doi: 10.1016/j.celrep.2012.08.035 [14] LIU O W, CHUN C D, CHOW E D, et al. Systematic genetic analysis of virulence in the human fungal pathogen Cryptococcus neoformans[J]. Cell,2008,135(1):174-188. doi: 10.1016/j.cell.2008.07.046 [15] DUMESIC P A, HOMER C M, MORESCO J J, et al. Product binding enforces the genomic specificity of a yeast polycomb repressive complex[J]. Cell,2015,160(1-2):204-218. doi: 10.1016/j.cell.2014.11.039 [16] 黄海, 王彦, 李莹, 等. 白念珠菌的应激反应与耐药性[J]. 第二军医大学学报, 2010, 31(11):1239-1243. [17] KMETZSCH L. Histone deacetylases: Targets for antifungal drug development[J]. Virulence,2015,6(6):535-536. doi: 10.1080/21505594.2015.1049807 [18] SU S, LI X Y, YANG X M, et al. Histone acetylation/deacetylation in Candida albicans and their potential as antifungal targets[J]. Futur Microbiol,2020,15(11):1075-1090. doi: 10.2217/fmb-2019-0343 [19] PFALLER M A, MESSER S A, GEORGOPAPADAKOU N, et al. Activity of MGCD290, a Hos2 histone deacetylase inhibitor, in combination with azole antifungals against opportunistic fungal pathogens[J]. J Clin Microbiol,2009,47(12):3797-3804. doi: 10.1128/JCM.00618-09 -