基本信息
- 项目名称：
- 盐酸川芎嗪影响肝星状细胞凋亡的作用与分子机制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 中国是一个肝病大国，各种慢性肝病严重危害人类的生命健康。肝纤维化是慢性肝病发展为肝硬化必经的病理过程，其中肝星状细胞活化是肝纤维化发病的中心环节。近年来研究发现中药川芎的主要活性成分川芎嗪具有显著抗肝纤维化活性。本作品通过对盐酸川芎嗪影响肝星状细胞凋亡与分子机制的研究，表明Bcl-2介导的Caspase依赖性凋亡途径可以成为药物诱导HSC凋亡的作用靶点，川芎嗪有潜力开发成为抗肝纤维化药物。
- 详细介绍：
- 肝纤维化（Hepatic fibrosis）发病的一个主要特征是多种慢性损伤因素导致的星状细胞活化。肝星状细胞（HSC）是一种肝脏间质细胞, 约占肝脏非实质细胞总数的1/3，与肝窦内皮细胞和肝细胞紧密接触。HSC在正常状态下呈静息状态，不合成或仅合成少量基质，但在肝组织损伤时，多种损伤因子刺激HSC，使之活化并发生明显的表型转化，转变为肌成纤维细胞，分泌大量细胞外基质并在肝组织中过度沉积。近年来，越来越多的研究证实肝纤维化进程是可逆的，这使得肝病的恢复成为可能。研究发现，在肝病的恢复过程中伴随有显著的HSC凋亡，并且这是减少肝脏内活化型HSC的主要途径。因此，使用药物促进HSC的凋亡来减少活化型HSC数量，可以有效地减少肝脏内细胞外基质的沉积，最终有利于肝纤维化的逆转。目前，临床上缺乏有效的肝纤维化防治药物，但诱导HSC凋亡已成为抗肝纤维化药物研究的主要方向之一。传统中药及其活性成分在肝纤维化治疗中发挥着重要作用。川芎嗪是活血化瘀中药川芎的主要有效成分，属生物碱类天然产物，化学名为2, 3, 5, 6-四甲基吡嗪，具有改善微循环、抗氧化、免疫调节等多种药理作用，对心脏、脑、呼吸系统、消化系统及血液系统疾病均具有较好的治疗作用。新近研究表明川芎嗪还有抗组织纤维化的活性，尤其在肝纤维化的治疗中具有潜在作用，但作用途径与机理尚不明确。本文主要探讨川芎嗪在体外对HSC凋亡的影响及可能的分子机制，初步揭示川芎嗪抗肝纤维化作用的机理。
作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 目的：探究盐酸川芎嗪对大鼠肝星状细胞（HSC）凋亡的影响及其分子机制。基本思路：药物诱导HSC凋亡可逆转肝纤维化。为此，本作品首先探究川芎嗪抑制HSC增殖的效应及作用方式，进而观察川芎嗪对HSC凋亡的影响，再用Western blot和RT PCR观察川芎嗪对HSC内凋亡相关因子Bcl-2、Bax和Caspase-3的蛋白与mRNA表达的影响，以此明确药物诱导HSC凋亡的分子机制。
科学性、先进性及独特之处
- 本作品紧扣当前肝纤维化药物研究领域的前沿思路，并结合传统中药的优势，研究中药活性成分对肝纤维化的作用并探究分子机制。本作品的理论基础充分，体现当前国内外肝纤维化研究趋势；实验设计思路清晰明确，利用现代分子生物学技术在细胞与分子水平研究并阐明药物作用与机理，研究较为深入且方法先进；探究川芎嗪对Bcl-2介导的HSC凋亡信号通路的影响，初步揭示了药物作用的分子机制，所得研究结果国内外尚未见报道。
应用价值和现实意义
- 纤维化是慢性肝病及肝硬变难治的关键点。本作品对中药活性成分川芎嗪的研究，抓住了研究热点，其结果对今后此类药物的临床应用提供了有用的数据参考，对传统中药的现代开发具有促进作用；对药物分子作用机制的初步研究明确了药物促进HSC凋亡的信号通路，为开发促HSC凋亡的药物提供了分子靶标；还进一步明确了川芎嗪的抗肝纤维化作用，有助于使川芎嗪成为有潜力的肝纤维化治疗药物，从而产生良好的经济和社会效益。
学术论文摘要
- 摘要：目的：研究盐酸川芎嗪体外对大鼠肝星状细胞凋亡的影响及其作用机制。方法：采用3H-TdR掺入实验检测药物对细胞增殖的影响；使用乳酸脱氢酶（LDH）试剂盒观察药物对细胞LDH释放的影响；利用流式细胞仪AnnexinⅤ/PI双染法检测药物对细胞凋亡率的影响；应用Western blot和Real-time PCR技术观察药物对凋亡相关因子Bcl-2、Bax和Caspase-3的蛋白与mRNA表达的影响。结果：3H-TdR掺入实验发现药物浓度为50uM和70uM具有显著抑制细胞增殖的作用；LDH释放实验表明药物作用浓度低于80uM时无明显细胞毒作用；流式细胞仪检测结果显示，川芎嗪具有促进HSC凋亡的作用，且呈量效关系；Western blot结果显示川芎嗪可抑制Bcl-2蛋白表达，促进Bax和Caspase-3蛋白表达；进一步采用Real-time PCR研究发现，川芎嗪在mRNA水平抑制Bcl-2表达，促进Bax和Caspase-3表达。结论：盐酸川芎嗪能够促进肝星状细胞凋亡，主要是通过在蛋白与基因水平抑制Bcl-2表达，促进Bax和Caspase-3的表达实现。
获奖情况
- 尚未发表
鉴定结果
- 查新报告一份（附件1）
参考文献
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同类课题研究水平概述
- 1 肝星状细胞活化是肝纤维化发病的中心环节 肝纤维化是继发于各种形式慢性肝损伤之后的组织修复过程中的一种代偿反应，也是慢性肝病发展为肝硬化必经的病理过程。肝纤维化可被逆转而肝硬化不易逆转。肝纤维化发病的实质是肝内细胞外基质（ECM）的合成大于其降解，导致大量ECM在肝组织中过度沉积ECM主要来源于肝星状细胞（HSC)，又称储脂细胞、Ito细胞、维生素A储存细胞等，是肝脏间质细胞之一，位于肝细胞与窦内皮细胞间的Disse腔内，约占肝脏非实质细胞总数的1/3。正常时呈静止状态，不合成或仅合成少量基质，但在肝组织损伤时刺激HSC活化并转变为肌成纤维细胞，表现为细胞增殖，ECM包括Ⅰ、Ⅳ型胶原，特别是Ⅰ型胶原过度产生并沉积于Disse间隙和肝细胞坏死区，从而引起纤维化的发生。 2 当前国内外抗肝纤维化药物研究的策略与趋势 目前国内外学者普遍认为最好的抗纤维化策略是减少或抑制潜在疾病，同时研究清除激活的HSC的治疗方法以及肝脏免疫系统在纤维化中的调节作用，以期找出相应的治疗策略。但到目前为止，美国FDA尚未批准专一治疗肝纤维化的药物；仅我国SFDA批准了若干种肝纤维化治疗药物。 3 中药及其有效成分防治肝纤维化受到国内外的广泛关注 肝纤维化病理机制具有多环节和复杂性的特征，临床仍缺乏特异有效药物。从天然产物中发掘抗肝纤维化药物已成为研究热点。近年来在中药有效成分的抗肝纤维化作用筛选中，发现川芎的主要活性成分川芎嗪（TMP）具有显著抗肝纤维化活性。TMP可通过抑制脂质过氧化的途径保护肝脏；明显纠正与肝纤维化发生密切相关的细胞因子的异常表达；改善CCl4所致大鼠肝纤维化的病理学改变，显著降低纤维化时异常升高的ALT、AST、透明质酸等；降低血清细胞因子水平；下调瘦素和TGF-β1受体的基因表达从而减少胶原的生成。 4 TMP具有确切的抗肝纤维化活性，但其作用靶点与分子机制尚不明确 因此，本课题组研究川芎嗪对大鼠HSC的体外细胞效应。首先探究川芎嗪抑制HSC增殖的效应以及作用方式，进而观察川芎嗪对HSC凋亡影响，再利用蛋白印迹法和实时核酸聚合酶链式反应技术观察川芎嗪对HSC内凋亡相关因子蛋白与mRNA表达的影响，以此初步明确药物诱导HSC凋亡的途径与分子机制。
