摘要:目的探讨化瘀通络中药对糖尿病肾病(diabeticnephropathy,DN)大鼠肾脏的保护作用以及对腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(nicotinamideadeninedinucleotidephosphataseoxidase4,Nox4)信号通路的干预作用。方法随机选取7只SD大鼠作为对照组,其余大鼠采用高糖高脂饲料喂养联合ip链脲佐菌素(35mg/kg)建立DN模型,DN大鼠随机分为模型组、化瘀通络中药(4.41g/kg)组和厄贝沙坦(13.5mg/kg)组。给予化瘀通络中药16周后,取尿液检测大鼠24h尿蛋白(urinetotalprotein,UTP)和8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxydeoxyguanosine,8-OHdG)水平;考察各组大鼠肾组织病理变化;考察各组大鼠肾组织超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性和丙二醛水平;采用免疫组化法检测各组大鼠肾组织8-OHdG和纤维连接蛋白(fibronectin,FN)蛋白表达;采用qRT-PCR法检测肾组织转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)mRNA表达;采用Westernblotting法检测各组大鼠肾组织TGF-β1、AMPKα、磷酸化AMPKα(p-AMPKα)、Nox4蛋白表达。结果与模型组比较,化瘀通络中药组大鼠尿液24hUTP和8-OHdG水平明显降低(P<0.01);肾脏病理损伤缓解,肾组织细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)堆积减少,肾组织胶原面积明显降低(P<0.01);肾组织SOD活性明显升高(P<0.05),肾组织丙二醛水平显著下降(P<0.01);肾组织8-OHdG和FN表达减少;肾组织TGF-β1mRNA和蛋白表达水平显著降低(P<0.05、0.01);肾组织p-AMPK/AMPK蛋白表达水平明显升高(P<0.05),Nox4蛋白表达水平明显降低(P<0.05)。结论化瘀通络中药能够通过作用于AMPK/Nox4信号通路,从而抑制DN大鼠氧化应激、减少ECM大量堆积、降低UTP排泄、保护肾脏。

糖尿病肾病(diabeticnephropathy,DN)是导致慢性肾功能衰竭的主要原因之一,为肾脏透析和移植的主要适应证[1-2]。中医药对改善DN临床症状、提高患者生存质量有良好效果。课题组以中医理论为基础并结合多年临床实践,认为瘀血阻络证是贯穿DN病程始终的独立病机[3-4]。化瘀通络中药为临床治疗DN的复方中必不可少的一部分,课题组前期研究发现,化瘀通络中药配伍应用能够显著降低DN大鼠尿蛋白,延缓肾脏病理损伤[5-7]。氧化应激在DN的疾病进展中起着重要作用[8]。过量的活性氧自由基(reactiveoxygenspecies,ROS)通过促进细胞外基质(extracellularmatrix,ECM)的积累参与DN的发病,最终导致肾脏纤维化[1]。ROS主要由还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamideadeninedinucleotidephosphate,NADPH)氧化酶介导产生[9]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activatedproteinkinase,AMPK)能够抑制烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(nicotinamideadeninedinucleotidephosphataseoxidase4,Nox4)过表达[10],改善高脂饮食和糖尿病引起的氧化应激[11-12],抑制转化生长因子-β1(transforminggrowthfactor-β1,TGF-β1)介导的纤维化[13]。因此,本研究探究化瘀通络中药能否通过作用于AMPK/Nox4信号通路,从而抑制DN大鼠氧化应激、延缓肾脏纤维化。

1材料

1.1动物

SPF级雄性SD大鼠40只,体质量60~80g,21~34日龄,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,动物许可证号SCXK(京)-。动物饲养于温度23~25℃、湿度50%~70%的环境中,自由进食饮水。动物实验经河北中医学院伦理委员会批准(批准号DWLL)。

1.2药品与试剂

化瘀通络中药配方颗粒由丹参(批号)、川芎(批号)、地龙(批号)、水蛭(批号)和全蝎(批号)组成,均由广东一方制药有限公司惠赠;厄贝沙坦分散片(mg/片,批号)购自华润双鹤利民药业有限公司;链脲佐菌素(批号)购自瑞士Alexis公司;丙二醛检测试剂盒(批号A-1-2)和超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)检测试剂盒(批号A-3-2)购自南京建成生物研究所;Servicebio?RTFirstStrandcDNASynthesisKit(批号G)、2×SYBRGreenqPCRMasterMix(HighROX)(批号G)、引物、HRP标记的山羊抗兔抗体(批号GB)购自武汉赛维尔生物科技有限公司;AMPKα抗体(批号)、磷酸化AMPKα(p-AMPKα)抗体(批号)购自美国CST公司;Nox4抗体(批号13)、TGF-β1抗体(批号)和纤维连接蛋白(fibronectin,FN)抗体(批号)购自英国Abcam公司;8-羟基脱氧鸟苷(8-hydroxydeoxyguanosine,8-OHdG)抗体(批号MOG-P)购自日本老化制御研究所;β-actin小鼠单克隆抗体(批号AF0)购自上海碧云天生物技术有限公司。

1.3仪器

BX63+DP72正置研究级显微镜(日本Olympus公司);NanoDropC紫外分光光度计(美国ThermoFisherScientific公司);Steponeplus荧光定量PCR仪(美国ABI公司);Infinite多功能酶标仪(瑞士Tecan公司);LI-COR红外激光扫描仪(美国Odyssey公司)。

2方法

2.1造模、分组与给药

40只雄性SD大鼠给予普通饲料适应性喂养1周,检测其血糖和尿蛋白均为阴性。随机选取7只SD大鼠作为对照组,予以普通饲料喂养;其余大鼠用高糖高脂饲料喂养6周后,ip链脲佐菌素溶液,(35mg/kg),72h后尾静脉取血3次,检测大鼠随机血糖均≥16.7mmol/L,DN模型制备成功。2只大鼠血糖不达标予以剔除,3只大鼠ip链脲佐菌素溶液72h内死亡。DN大鼠随机分为模型组、化瘀通络中药(4.41g/kg)组和厄贝沙坦(13.5mg/kg)组。化瘀通络中药组丹参、川芎、地龙、水蛭、全蝎剂量分别为1.35、1.08、0.9、0.54、0.54g/kg(以中药饮片量计),相当于临床等效剂量,以上5种颗粒按剂量配比混匀,溶于纯净水配制成质量浓度为0.49g/mL的溶液;厄贝沙坦分散片溶于纯净水配制成质量浓度为1.5mg/mL的混悬液。各给药组ig相应药物(9mL/kg),对照组和模型组ig等体积纯净水,1次/d,连续16周。

2.2化瘀通络中药对DN大鼠24h尿蛋白(urinetotalprotein,UTP)和8-OHdG水平的影响

给药结束后,大鼠置于代谢笼中,收集24h尿液,测量尿量,混匀并留取1mL,终点法检测UTP和8-OHdG水平。

2.3化瘀通络中药对DN大鼠肾组织病理变化的影响

大鼠脱颈椎处死,取肾组织于福尔马林-醋酸-酒精(FAA)固定液中固定24h,梯度乙醇脱水,二甲苯透明,浸蜡包埋后切片,进行PAS和Masson染色,于显微镜下观察肾组织病理变化,并采用Image-ProPlus6.0分析软件对Masson染色的病理切片进行分析,计算胶原面积。

2.4化瘀通络中药对DN大鼠肾组织SOD活性和丙二醛水平的影响

取各组大鼠肾组织匀浆,按试剂盒说明书检测各组大鼠肾组织SOD活性和丙二醛水平。

2.5化瘀通络中药对DN大鼠肾组织8-OHdG和FN蛋白表达的影响

取各组大鼠肾组织石蜡切片,使用微波进行抗原修复,加入3%H2O2用来阻断内源性过氧化物酶,滴加血清封闭,加入8-OHdG、FN抗体(1∶)孵育过夜,滴加HRP标记的山羊抗兔抗体,使用DAB显色、复染后封片,于显微镜下观察并拍照。

2.6化瘀通络中药对DN大鼠肾组织TGF-β1mRNA表达的影响

按照试剂盒说明书提取各组大鼠肾组织总RNA并合成cDNA,进行qRT-PCR分析。引物序列:TGF-β1上游引物5’-ATGGTGGACCGCAAC-AAC-3’,下游引物5’-TGAGCACTGAAGCGAA-AGC-3’;GAPDH上游引物5’-CTGGAGAAACCTG-CCAAGTATG-3’,下游引物5’-GGTGGAAGAATG-GGAGTTGCT-3’。

2.7化瘀通络中药对DN大鼠肾组织AMPKα、p-AMPKα、Nox4和TGF-β1蛋白表达的影响

取各组大鼠肾组织,加入RIPA裂解液匀浆,提取总蛋白,采用BCA蛋白定量试剂盒测定蛋白质量浓度,蛋白样品经十二烷基硫酸钠-聚丙烯酰胺凝胶电泳,转至PVDF膜,加入脱脂牛奶于室温封闭,分别加入AMPKα抗体(1∶)、p-AMPKα抗体(1∶)、Nox4抗体(1∶)、TGF-β1抗体(1∶)和β-actin抗体(1∶),4℃孵育过夜;加入HRP标记的山羊抗兔抗体(1∶),室温孵育30min,加入ECL试剂显影,采用Quantityone软件分析目标条带的灰度值。

2.8统计学分析

采用SPSS21.0软件进行统计学处理,数据以表示,组间比较采用One-wayANOVA。

3结果

3.1各组大鼠的一般情况

对照组大鼠活泼灵敏,模型组和各给药组大鼠精神萎靡、反应迟钝,其中模型组大鼠表现最为明显。给药过程中,模型组死亡3只大鼠,化瘀通络中药组和厄贝沙坦组各死亡2只大鼠。

3.2化瘀通络中药对DN大鼠24hUTP的影响

如表1所示,与对照组比较,模型组大鼠24hUTP明显升高(P<0.01)。与模型组比较,各给药组大鼠24hUTP显著降低(P<0.05、0.01)。

3.3化瘀通络中药对DN大鼠肾组织病理变化的影响

如图1所示,对照组大鼠肾脏结构清晰;模型组大鼠肾小球肥大、囊腔变窄,部分出现球囊粘连,肾小球基底膜明显增厚,系膜基质重度增生,小管间质ECM明显沉积;各给药组大鼠肾脏病理损伤均有不同程度好转,且肾组织ECM堆积减少。与对照组比较,模型组大鼠肾组织胶原面积占比明显增加(P<0.01);与模型组比较,各给药组大鼠肾组织胶原面积占比明显降低(P<0.01)。

3.4化瘀通络中药对DN大鼠肾组织SOD活性和丙二醛水平的影响

如表2所示,与对照组比较,模型组大鼠肾组织SOD活性明显下降(P<0.01),丙二醛水平明显升高(P<0.01);与模型组比较,化瘀通络中药组大鼠肾组织SOD活性和丙二醛水平明显升高(P<0.05、0.01),厄贝沙坦组大鼠肾组织SOD活性明显降低(P<0.05)。

3.5化瘀通络中药对DN大鼠肾组织8-OHdG蛋白表达和尿液8-OHdG水平的影响

8-OHdG是DNA的一种氧化嘌呤残基,是氧化性组织损伤的标记物[14]。糖尿病患者尿液中8-OHdG水平与DN疾病进展密切相关[15]。如图2所示,8-OHdG主要在肾小球和小管的细胞核表达,与对照组比较,模型组大鼠肾组织8-OHdG表达增加,尿液8-OHdG水平明显增多(P<0.01);与模型组比较,各给药组大鼠肾组织8-OHdG表达减少,尿液8-OHdG水平显著降低(P<0.05、0.01)。

3.6化瘀通络中药对DN大鼠肾组织FN蛋白表达的影响

如图3所示,与对照组比较,模型组大鼠肾组织FN表达增加;与模型组比较,各给药组大鼠肾组织FN表达减少。

3.7化瘀通络中药对DN大鼠肾组织TGF-β1mRNA和蛋白表达的影响

如图4和表3所示,与对照组比较,模型组大鼠肾组织TGF-β1mRNA和蛋白表达水平均显著升高(P<0.01);与模型组比较,各给药组肾组织TGF-β1mRNA和蛋白表达水平均显著降低(P<0.05、0.01)。

3.8化瘀通络中药对DN大鼠肾组织AMPKα、p-AMPKα和Nox4蛋白表达的影响

如图5和表4所示,与对照组比较,模型组大鼠肾组织p-AMPKα/AMPKα蛋白表达水平显著降低(P<0.05),Nox4蛋白表达水平显著升高(P<0.01);与模型组比较,各给药组p-AMPKα/AMPKα蛋白表达水平显著升高(P<0.05),Nox4蛋白表达水平显著降低(P<0.05)。

4讨论

本研究采用高糖高脂饲料喂养联合ip链脲佐菌素溶液建立DN模型,发现造模大鼠血糖升高,并出现了UTP升高和肾脏病理损伤。目前针对DN的现代医学治疗手段主要为严格控制血糖与血压。厄贝沙坦作为血管紧张素受体拮抗剂类的降压药物,大量临床随机对照试验表明厄贝沙坦具有肾脏保护作用,能够减少早期和中晚期DN患者UTP,延缓肾脏病变[16-17]。因此,本研究选用厄贝沙坦作为阳性对照药物,研究化瘀通络中药对DN大鼠的保护作用。DN作为糖尿病的严重微血管并发症,其主要临床表现为大量蛋白尿,主要病理表现为ECM增生,ECM积聚导致肾小球和肾小管基底膜增厚,最终发展为肾小球硬化和小管间质纤维化。TGF-β1是糖尿病中导致肾脏ECM积累的关键细胞因子[18],过度表达的TGF-β1使ECM如I、III、IV型胶原及FN和层黏连蛋白(laminin,LN)等大量积聚,同时刺激蛋白酶抑制剂、纤溶酶原活化抑制剂合成,使ECM降解减少,最终导致肾脏纤维化[19-20]。研究发现,由于ROS产生过多引起的肾脏氧化应激是导致TGF-β1高表达和ECM增生的主要原因之一[21];由Nox4衍生的ROS为引起糖尿病早期阶段氧化应激的主要原因,能够导致糖尿病肾脏肥大和ECM表达增加[22];在高糖环境下暴露的系膜细胞和小管细胞中,Nox4的上调与TGF-β1、FN的升高有关[23]。AMPK为细胞的能量传感器,负责调节并维持机体的糖脂代谢和能量代谢平衡[24]。AMPK作为与肥胖、糖尿病和代谢综合征相关疾病的治疗靶点,受到广泛


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