党参低聚糖通过抑制PI3K/AKT/HIF-1α通路改善胃癌前病变大鼠胃粘膜损伤

目的:研究党参低聚糖对胃癌前病变(PLGC)大鼠胃黏膜损伤的改善作用及机制。方法:分析党参低聚糖对缺氧条件下胃黏膜上皮细胞(GES-1)和胃癌细胞(AGS)增殖活性,及对凋亡相关蛋白(BAX、BCL-2、Caspase-3)和磷酯酰肌醇3激酶/蛋白激酶B/缺氧诱导因子1α信号通路(PI3K/AKT/HIF-1α)的影响。70只大鼠随机分为正常对照组、正常动物给予党参低聚糖0.6 g/kg组、模型对照组、维酶素0.27 g/kg组、党参低聚糖0.15、0.6 g/kg组。采用灌胃N-甲基-N’-硝基-N-亚硝基胍(MNNG)和40%乙醇并结合饥饱饮食的方法构建PLGC模型。分析党参低聚糖对PLGC大鼠胃组织病理变化、血清生化指标、凋亡相关蛋白(BAX、BCL-2、Caspase-3)和PI3K/AKT/HIF-1α通路的影响。同时通过LC/MS/MS代谢组学技术研究影响党参低聚糖改善PLGC的潜在生物标志物和代谢通路。结果:细胞实验显示,与空白对照组比较,缺氧对照组GES-1细胞的相对存活率显著降低(P<0.01),BCL-2/BAX比值、PI3K及p-AKT蛋白表达显著下调,Caspase-3和HIF-1α蛋白表达明显上调(P<0.05或P<0.01);AGS细胞的相对存活率显著增加(P<0.01),BCL-2/BAX比值、PI3K、p-AKT及HIF-1α蛋白表达均显著上调,Caspase-3蛋白表达显著下调(P<0.01);与缺氧对照组比较,党参低聚糖1、1.25 mg/mL组在48 h时使GES-1细胞的相对存活率显著增加(P<0.01),BCL-2/BAX比值、PI3K及p-AKT蛋白表达均显著上调,Caspase-3和HIF-1α蛋白表达明显下调(P<0.05);使AGS细胞的相对存活率显著降低(P<0.01),BCL-2/BAX比值、PI3K、p-AKT及HIF-1α蛋白表达均明显下调,Caspase-3蛋白表达明显上调(P<0.05或P<0.01)。动物实验显示,与正常对照组比较,模型对照组大鼠胃黏膜发生萎缩,肠上皮化生和不典型增生,血清胃蛋白酶原Ⅰ/胃蛋白酶原Ⅱ(PGⅠ/PGⅡ)比值和胃泌素-17(G-17)含量显著降低(P<0.01),白细胞介素-1β(IL-1β)、IL-6及肿瘤坏死因子(TNF-α)含量显著增加(P<0.01),超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活力显著降低而MDA含量显著增加(P<0.01),胃黏膜BCL-2/BAX的比值、PI3K、p-AKT及HIF-1α蛋白表达显著上调,Caspase-3蛋白表达显著下调(P<0.01),血清甘油磷酸胆碱、2-酮戊二酸、乳酸、富马酸及牛磺鹅去氧胆酸水平明显增加,组氨酸、甜菜碱、瓜氨酸、精氨酸、脯氨酸、泛酸、牛磺胆酸、柠檬酸及1-棕榈酰甘油磷酸胆碱水平明显降低(P<0.05或P<0.01);与模型对照组比较,党参低聚糖0.15、0.6 g/kg组大鼠胃黏膜萎缩,肠上皮化生和不典型增生程度明显减轻,党参低聚糖0.6 g/kg组大鼠血清PGⅠ/PGⅡ比值和G-17含量明显增加(P<0.05),IL-1β、IL-6及TNF-α含量显著降低(P<0.01),SOD和GSH-Px活力显著增加而MDA含量明显降低(P<0.05),胃黏膜BCL-2/BAX比值、PI3K、p-AKT及HIF-1α蛋白表达显著下调,Caspase-3蛋白表达显著上调(P<0.01),血清14种代谢物水平明显回调(P<0.05或P<0.01),主要涉及三羧酸循环、精氨酸和脯氨酸代谢、甘油磷脂代谢、糖酵解及牛磺酸和亚牛磺酸代谢。结论:党参低聚糖可改善正常胃粘膜细胞缺氧损伤和抑制胃癌细胞增殖,并通过抑制炎症、抗氧化、促进凋亡以及调节机体代谢紊乱改善PLGC大鼠胃黏膜损伤,其作用机制与抑制PI3K/AKT/HIF-1α信号通路的过度激活有关。