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目的:观察小檗碱(berberine, BBR)对不同阶段DN大鼠肾功能的保护作用,明确BBR在DN不同阶段对大鼠肾脏功能及组织病变的作用特点;通过检测在DN不同阶段时肾组织中PGE2、EP4、Gαs、cAMP的表达情况及BBR对他们的调控,来揭示BBR对DN大鼠肾脏功能发挥保护作用的相关机制。方法:采用高糖高脂饮食合并小剂量链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)来诱导DN大鼠模型。腹腔注射STZ72h后测定大鼠空腹血糖值,以血糖值≥11.1mol/L纳入实验,动物被随机分成正常对照组、模型组、3个BBR给药组(50、100、200mg/kg)、依那普利、二甲双胍、辛伐他汀阳性药对照组。采用灌胃给药(intragastric administration,ig)每天一次并继续喂以高糖高脂饲料,分别在2,4,6,8周观察大鼠的一般状况,体重每周一次称重,血糖每两周一次测量。在不同阶段分别将大鼠置于代谢笼中,收集24h尿液;于股动脉采血后分离血清,分别检测大鼠的24h尿蛋白总量(totalurine protein for24hours, UP24h)、尿肌酐(urine creatinine, UCr)、血尿素氮(bloodurea nitrogen, BUN)、血肌酐(serum creatinine, Scr)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、甘油三酯(triglyceride, TG)、低密度脂蛋白胆固醇(low densitylipoprotein-cholesterol, LDL-c)、极低密度脂蛋白胆固醇(very low densitylipoprotein-cholesterol, VLDL-c)、高密度脂蛋白胆固醇(high densitylipoprotein-cholesterol, HDL-c)。在不同阶段分别取出大鼠肾脏并称重,计算其相对肾重(肾重/体重,KW/BW);观察HE染色后肾脏组织病理学变化;免疫组织化学法检测肾皮质中转化生长因子(transforming growth factor β1, TGF-β1);Westernblotting法检测肾皮质中EP4、Gαs蛋白表达水平;ELISA法检测肾组织中前列腺素E2(protaglandin E2, PGE2)和白细胞介素18(interleulkin-18, IL-18)的水平;放射免疫法检测肾组织中cAMP和胰岛素样生长因子1(insulin-like growth factor1, IGF-1)的水平。结果:1BBR对不同阶段DN大鼠血糖和体重的影响DN模型组大鼠的血糖水平较正常组显著升高, BBR(100mg/kg,200mg/kg)从给药第6周开始,血糖较模型组显著下降,差异有统计学意义(p<0.05);而BBR(50mg/kg)给药对DN大鼠血糖没有明显影响;二甲双胍治疗组从2周开始也可显著降低模型组的血糖水平。模型组大鼠的体重从第2周开始较正常对照组明显降低;BBR给药组及依那普利、二甲双胍和辛伐他汀治疗组在给药后,对模型组大鼠的体重均无明显影响。2BBR对不同阶段DN大鼠肾功能指标及血生化指标的影响在不同阶段,模型组大鼠的KW/BW比值、UCr、总蛋白/尿肌酐比值(UTP/C)、SCr、BUN、TG、TC、LDL-c、VLDL-c水平较正常对照组均明显升高,而HDL-c水平明显降低;从4周开始,BBR(200mg/kg)可明显改善DN大鼠的肾功能和血生化指标的异常,而BBR(100mg/kg)具有显著改善作用是从6周开始,BBR(50mg/kg)则没有明显的改善作用。3BBR对不同阶段DN大鼠肾脏组织病理学的影响与正常组肾脏相比,模型组大鼠肾小球体积明显增大,基底膜明显增厚,部分肾小球已硬化,肾小管上皮细胞部分伴有大量炎性细胞浸润。3个BBR给药组在2周时对模型组大鼠病变的肾脏无明显影响;而从4周开始BBR(200mg/kg)可明显改善大鼠的病理变化;阳性药治疗组对模型组大鼠肾脏也有类似的改善作用。4BBR对DN大鼠肾组织中TGF-β1表达的影响免疫组化结果显示,模型组大鼠肾组织中TGF-β1的表达较正常组明显升高,BBR(100mg/kg,200mg/kg)可显著降低模型大鼠肾皮质中TGF-β1的表达。5BBR对不同阶段DN大鼠肾脏IL-18表达的影响ELISA法结果显示,模型组大鼠IL-18水平较正常组显著升高。BBR(200mg/kg)从4周开始可明显降低IL-18水平并具有统计学意义,BBR(100mg/kg)从6周开始可明显降低IL-18水平并具有统计学意义,而BBR(50mg/kg)对IL-18的表达水平并无明显影响。6BBR对不同阶段DN大鼠肾脏IGF-1水平的影响放免法结果显示,在各阶段模型组大鼠IGF-1水平较正常组明显升高。BBR(200mg/kg)从4周开始可明显下调IGF-1水平,BBR(100mg/kg)则从6周开始才可明显下调IGF-1水平,而BBR(50mg/kg)对DN大鼠肾脏组织中IGF-1的表达水平无明显影响。7BBR对不同阶段DN大鼠肾脏PGE2表达的影响ELISA法结果显示,在各阶段模型组大鼠PGE2水平较正常组显著升高。BBR(200mg/kg)从4周开始可明显降低肾皮质中PGE2的表达水平并具有统计学意义,BBR(100mg/kg)从6周开始可明显降低肾皮质中PGE2的水平并具有统计学意义,而BBR(50mg/kg)对肾皮质中PGE2的表达水平并无明显影响。8BBR对不同阶段DN大鼠肾皮质中EP4,Gαs蛋白表达的影响Western blotting结果表明,与正常组大鼠比较,模型组大鼠肾皮质中EP4、Gαs表达明显降低,BBR给药组在不同阶段对肾皮质中降低的EP4、Gαs蛋白表达水平有不同的影响:从4周开始,BBR(200mg/kg)可明显上调DN大鼠肾皮质中降低的EP4、Gαs蛋白表达水平,而BBR(100mg/kg)明显上调DN大鼠肾皮质中降低的EP4、Gαs蛋白表达水平是从6周开始的,BBR(50mg/kg)对DN大鼠肾皮质中EP4、Gαs蛋白表达水平无明显影响。9BBR对不同阶段DN大鼠肾脏cAMP含量的影响放免法结果显示,在各阶段模型组大鼠cAMP水平较正常组显著下降。BBR(200mg/kg)从4周开始可明显上调cAMP水平,BBR(100mg/kg)则从6周开始才可明显上调cAMP水平,而BBR(50mg/kg)对DN大鼠肾脏组织中cAMP的表达水平无明显影响。结论:1. BBR(100mg/kg,200mg/kg)给药在不同阶段使模型组血糖下降的程度不同;BBR(100mg/kg,200mg/kg)给药在不同阶段对模型组大鼠血生化和肾功能指标的改善有所不同,提示BBR至少应给药4周以上才可以改善DN大鼠的疾病状态。BBR(100mg/kg,200mg/kg)给药可下调DN大鼠肾组织中TGF-β1、IL-18、IGF-1和PGE2的表达,提示BBR对DN大鼠肾脏的保护作用可能与其调节TGF-β1、IL-18、IGF-1和PGE2等因子有关。2. BBR(100mg/kg,200mg/kg)给药在不同阶段调节DN大鼠肾皮质中EP4、Gαs、cAMP的表达情况不同,BBR(200mg/kg)从第4周开始可明显上调肾皮质中EP4、Gαs、cAMP的表达,而BBR(100mg/kg)发挥同样的作用是从6周开始的,提示BBR可能是通过EP4-Gαs-cAMP信号通路发挥其对DN大鼠肾脏的保护功能。