高脂血症是一种脂质代谢异常疾病,是引起动脉粥样硬化、冠心病、脑卒中等心脑血管疾病的重要因素之一,其表现主要以总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglycerides,TG)、低密度蛋白胆固醇(low density lipoprotein cholesterol,LDL-C)异常增高及高密度蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)异常降低最为常见[1-3]。随着人们生活水平的提高及生活方式变化,高脂血症发病率也逐年增加[4]。大量研究发现,高脂血症患者的心血管疾病发病率远高于正常人[5]。他汀类化药作为降脂的一线用药,其疗效虽显著,但长期服用后患者易出现不耐受现象、肝损伤等[6-8],寻求一种更为安全有效的药物具有重要意义。
功能红曲(functional red yeast rice,FRYR)以大米为主要原料经红曲霉菌发酵而来,含莫纳克林K(monacolin K,MK)、γ-氨基丁酸等多种生物活性成分,目前,已逐渐被开发成多种降脂产品,如中成药血脂康、脂必妥等[9-10]。MK作为FRYR主要降脂活性成分,化学结构虽与洛伐他汀相同[11],但两者的药代动力学特征及生物利用度却不相同[12]。另外,我国尚缺乏统一红曲药材标准,导致各地红曲药材质量、临床给药剂量差异较大[13-14],亟需规范化。
针对以上问题,本研究初步考察能否以MK含量作为FRYR给药剂量依据的可行性,并比较FRYR和洛伐他汀对高脂血症大鼠血脂、肝脏等影响,旨在为今后FRYR进一步的研究、开发及质量标准提升提供参考。
FRYR:由福建省微生物研究所自产,其MK、桔霉素、黄曲霉毒素含量详细情况见表1;洛伐他汀片(批号620105018):山东罗欣药业;高脂饲料(78.8%基础饲料、1%胆固醇、10%猪油、0.2%胆盐、10%蛋黄粉)、基础饲料:福州吴氏动物实验中心提供;TC、TG、LDL-C、HDL-C、谷草转氨酶(aspartate aminotransferase,AST)、谷丙转氨酶(alanine aminotransferase,ALT)、碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,AKP)、白蛋白(albumin,ALB)检测试剂盒:南京建成生物试剂有限公司;4%多聚甲醇、苏木素、伊红:北京索莱宝科技有限公司。
表1 功能红曲中Monacolin K、桔霉素、黄曲霉毒素含量
Table 1 Contents of Monacolin K,citrinin,aflatoxin in the functional Monascus
注:“-”为未检测出。
TDL-40B离心机:上海安亭科学仪器厂;Mk3酶标仪:美国Thermo公司;M199切片机:德国莱卡公司;BMJ-A包埋机:常州中威电子仪器有限公司;BA210T显微镜:麦克迪奥实业集团有限公司。
1.3.1 高脂血症大鼠模型建立
60只SD雄性大鼠,2月龄,购于杭州医学院,合格证号:SCXK(浙)2019-0002。
适应性饲养1周后,将60只随机分为正常组(n=10)与高脂饲料组(n=50),其中正常组给予基础饲料喂养,高脂饲料组喂养高脂饲料来建立高脂血症模型。2周后尾静脉采血测定TC水平,高脂饲料组TC水平(3.47±0.71)mmol/L显著高于正常组(1.64±0.22)mmol/L,说明模型成功。
1.3.2 动物分组及药物干预
根据TC水平,将高脂血症模型大鼠随机分为5组:模型组(高脂饲料)、FRYR低剂量组(高脂饲料+低剂量FRYR)、FRYR中剂量组(高脂饲料+中剂量FRYR)、FRYR高剂量组(高脂饲料+高剂量FRYR)、洛伐他汀组(高脂饲料+洛伐他汀)。根据大鼠体质量,FRYR低、中、高剂量组每日分别给予FRYR(折算成MK剂量)0.09 mg/kg、0.16 mg/kg、0.21 mg/kg灌胃,洛伐他汀组每日给予洛伐他汀0.21 mg/kg灌胃(根据大鼠与成人药物等效剂量换算)[15-16],正常组和模型组每日给予等量的生理盐水灌胃。药物连续干预6周,在末次给药后禁食12 h后进行腹主动脉采血及肝脏收集。
1.3.3 药物干预前后体质量增长率检测
药物干预6周后,根据以下公式计算小鼠的体质量增长率:
1.3.4 血生化指标检测
大鼠血液收集于采血管中,室温静止2 h,3 000 r/min离心15 min,收集上层血浆并根据试剂盒说明书方法测定血浆中TC、TG、LDL-C、HDL-C、AST、ALT、AKP、ALB含量。
1.3.5 肝脏形态学观察
将肝脏从大鼠中迅速分离,置于4%多聚甲醛固定48 h,切成大小适中块状后进行脱水、包埋、切片、脱蜡、苏木素-伊红染色、封片[17],光学显微镜下观察并拍照。
1.3.6 数据处理与分析
实验结果以“平均值±标准差”表示,并采用SPSS20.0软件进行分析,ALT、AST采用单因素方差分析(最小显著差异(least significant difference,LSD)法进行组间两两比较),其余指标采用非参数秩和检验(Kruskal-Wallis法进行组间两两比较)。P<0.05表示具有显著性差异。
药物干预6周后,与灌胃前相比,各组大鼠的体质量增长率测定结果见表2。由表2可知,模型组的大鼠体质量增长率明显高于正常组(P<0.05);相比模型组,FRYR各剂量组、洛伐他汀组的体质量增长率低于模型组,但无显著性差异(P>0.05)。
表2 各组大鼠体质量增长率(n=10)
Table 2 Body mass growth rate of rats in each group (n=10)
注:“★★”表示与正常组比较差异极显著(P<0.01)。
TC、TG在维持脂质代谢稳定方面上扮演着重要角色,其与心血管疾病发生呈正相关[18-20]。LDL-C过高易引起动脉粥样硬化,而HDL-C的作用刚好相反,有抗动脉粥样硬化的效果[21-24]。
药物干预6周后,测定各组大鼠的血脂水平,结果见表3。由表3可知,与正常组相比,模型组的大鼠血清TC、TG、LDL-C水平显著提高(P<0.05),HDL-C水平显著下降(P<0.05);与模型组相比,FRYR高剂量组血清TC、TG、LDL-C水平均显著降低(P<0.05),HDL-C水平显著提高(P<0.05);中、低剂量FRYR能显著降低高脂血脂大鼠血清TC、LDL-C水平(P<0.05),但对TG、HDL-C作用不明显(P>0.05);高剂量FRYR不仅能明显降低高脂血症大鼠血清TG、TC、LDL-C水平,同时也能明显提高HDL-C水平;洛伐他汀组对高脂血症大鼠血清TC、HDL-C、LDL-C的影响类似高剂量FRYR组,但对TG水平作用不明显。
表3 各组大鼠血脂水平(n=10)
Table 3 Serum lipid levels of rats in each group (n=10)
注:“★”表示与正常组比较差异显著(P<0.05),“★★”表示与正常组比较差异极显著(P<0.01);“*”表示与模型组比较差异显著(P<0.05),“**”表示与模型组比较差异极显著(P<0.01)。
以上结果提示,对于高胆固醇型、高甘油三酯型、混合型等不同类型高脂血症治疗时,FRYR最适宜的给药剂量不太一致,最好能根据患者实际情况实现个体化给药。相同剂量下,FRYR在降低高脂血症大鼠TG效果上优于洛伐他汀,这可能与其含不需要经肝脏代谢就能直接起效的酸式MK有关。
肝脏是机体参与脂质代谢最主要的器官,长期的高脂饮食容易导致肝损伤[25]。AST、ALT、AKP常常作为肝功能重要评价指标,其水平与肝损伤程度呈正相关[26]。药物干预6周后,各组大鼠血清的AST、ALT、AKP、ALB测定结果见表4。
表4 各组大鼠血清的谷草转氨酶、谷丙转氨酶、碱性磷酸酶、血清白蛋白水平(n=10)
Table 4 The serum aspartate aminotransferase,alanine aminotransferase,alkaline phosphatase and albumin level of rats in each group (n=10)
注:“★”表示与正常组比较差异显著(P<0.05),“★★”表示与正常组比较差异极显著(P<0.01);“*”表示与模型组比较差异显著(P<0.05),“**”表示与模型组比较差异极显著(P<0.01)。
由表4可知,与正常组相比,模型组的大鼠血清中ALT、AKP水平显著提高(P<0.05),而AST仅有上升的趋势(P>0.05);高剂量FRYR能显著降低高脂血症大鼠AST、ALT、AKP水平,而低剂量FRYR对高脂血症大鼠AST、ALT、AKP水平影响不大。同时高剂量FRYR对高脂血症大鼠AST调节能力优于洛伐他汀组,这可能与红曲含多种活性成分相关。ALB是血浆中含量最多的蛋白,由肝实质细胞合成而来,临床上常作为肝疾病、肾疾病、组织损伤等评价指标。本实验结果表明,各组间大鼠血清ALB水平无显著性差异(P>0.05)。这说明FRYR有减轻高脂血症大鼠脂肪肝病变的作用,且呈一定剂量依赖性。
2.4.1 外观观察结果
各组大鼠肝脏的外观观察结果见图1。由图1可知,正常组大鼠肝脏表面光滑,质地均匀,颜色为鲜红色,边缘薄而锐利;模型组大鼠肝脏体积、质量均明显增加,表面无光泽呈乳白色,质地易碎,边缘钝而厚;FRYR各剂量组、洛伐他汀干预后肝脏形态、外观色泽、体积及质量均有改善。
图1 各组大鼠肝脏外观
Fig.1 Liver appearance of rats in each group
A:正常组,B:模型组,C:FRYR低剂量组,D:FRYR中剂量组,E:FRYR高剂量组,F:洛伐他汀组。
2.4.2 显微镜观察结果
各组大鼠肝脏苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色结果见图2。
图2 各组大鼠肝脏苏木精-伊红(HE)染色结果
Fig.2 Liver hematoxylin-eosin(HE)staining results of rats in each group
A:正常组,B:模型组,C:FRYR低剂量组,D:FRYR中剂量组,E:FRYR高剂量组,F:洛伐他汀组。
由图2可知,与正常组相比,模型组大鼠肝脏出现大量的脂肪空泡,肝细胞呈气球样变且排列不规则;FRYR干预后能减轻高脂血症大鼠肝脏脂肪变性,且疗效呈剂量相关性,浓度越高疗效越明显;洛伐他汀治疗后,高脂血症大鼠肝脏脂肪空泡明显减少,细胞形态及排列均相对规则,肝脏脂肪变性程度下降。
同等剂量下的FRYR的对高脂血症大鼠AST、TG调节能力优于化药洛伐他汀,而其余指标两者类似。另外,MK含量极有潜力作为FRYR质量评价及降脂给药剂量依据的指标。但由于此次对FRYR的研究只是小样本实验,且干预时间较短,对于今后FRYR能否能替代他汀类的治疗,需要后期进行大规模的临床疗效观察、循证医学研究。
本研究成功建立了高脂血症大鼠模型。研究发现针对高胆固醇型、高甘油三酯型、混合型等不同类型高脂血症治疗时,FRYR最适宜的给药剂量不太一致。另外,高剂量FRYR对高脂血症大鼠的血脂、肝功能调节总体优于化药洛伐他汀。另外,以MK含量作为FRYR给药剂量的依据具有一定的可行性,但仍需后期进一步验证。
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