益气解毒活络复方防治早期糖尿病肾病大鼠肾损伤的实验研究

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目的:通过观察益气解毒活络中药复方对高脂高糖饲料喂养及注射链脲佐菌素所致早期糖尿病肾病大鼠一般状况的影响;对药效学指标(体重、空腹血糖、糖化血红蛋白、肌酐、尿素氮、血β2微球蛋白、尿微量白蛋白及肾脏病理改变)变化的影响;对药物作用机制指标(血清GLUT1和GLUT4、肾组织SGLT2、AGEs及其受体RAGEs、TGF-β1)变化的影响,来探讨益气解毒活络中药复方防治早期糖尿病肾病的效果及其作用机制,进一步明确该中药复方防治早期糖尿病肾病的分子机制。材料与方法:1.实验材料选择健康Wistar大鼠90只,SPF级,雌雄各半。益气解毒活络方(免煎中药配方颗粒)由黄芪、黄精、虎杖、泽兰、黄连、水蛭粉组成。西药对照药选用盐酸贝那普利片(洛汀新)。2.造模方法:高脂高糖饲料+STZ法。采用高糖高脂饲料喂养结合腹腔注射小剂量链脲佐菌素(STZ)的造模方法,复制出糖尿病模型,随后按照自然病程发展,2周后复制出早期糖尿病肾病模型。3.分组方法将实验大鼠(90只,SPF级,Wistar)适应性喂养1周,健康状况良好,按照体重随机分出正常对照组(A组,10只,雌雄各半),其余大鼠为造模组。待复制糖尿病模型成功后,根据血糖值将造模组大鼠再次随机分为:模型空白组(B组,雌雄各半)、西药对照组(C组,雌雄各半),中药预防组(D组,雌雄各半),中药高剂量组(E1组,雌雄各半)和中药低剂量组(E2组,雌雄各半)。经过2次分组,实验大鼠共分为6组。4.给药方法大鼠给药剂量按照人体(g/kg)与大鼠体表面积比值的等效剂量换算(人的6.3倍),即D组(中药预防组)和E2组(中药低剂量组)大鼠的每日给药量为12.8g/kg,E1组(中药高剂量组)给药剂量为E2组的3倍;C组(西药对照组)大鼠的每日给药剂量为0.9mg/kg。在DM模型成功复制后,D组大鼠立即中药干预,日一次灌胃,共计给药10周;C组、E1组和E2组大鼠均在2周后,即DN模型复制成功后,进行灌胃给药,日一次,共计给药8周,A组和B组大鼠给予等量生理盐水,日一次灌胃。在实验期间,大鼠自由饮水,不使用任何降糖药物及注射胰岛素。5.观察指标及测定方法通过对以下效应指标的检测,进一步探讨益气解毒活络中药复方对早期糖尿病肾病大鼠的疗效及其作用机制。5.1药效学指标主要观察益气解毒活络中药复方对早期糖尿病肾病大鼠的体重、空腹血糖、糖化血红蛋白、肌酐、尿素氮、血β2微球蛋白、尿微量白蛋白以及肾脏病理形态学的改变(HE染色和PAS染色)。5.2药物作用机制指标采用酶联免疫吸附(ELISA)法检测各组大鼠血清中GLUT1和GLUT4的含量。采用实时荧光定量PCR方法检测各组大鼠肾组织中SGLT2、AGEs及其受体RAGEs、TGF-β1的mRNA表达水平。采用western-blot方法检测各组大鼠肾脏组织中SGLT2、AGEs及其受体RAGEs、TGF-β1的蛋白表达水平。结果:1.对大鼠一般状态的影响在实验过程中,正常对照组(A组)大鼠精神状态良好,未见死亡;模型空白组(B组)大鼠“三多一少”症状明显,精神状态萎靡,被毛枯槁无光泽,活动减少,3只大鼠死亡;经过药物干预后,各药物干预组大鼠的症状有所缓解,以中药预防组(D组)大鼠状态最好;西药对照组(C组)、中药高剂量组(E1)和低剂量组(E2)各死亡1只大鼠。实验期间,共计死亡6只大鼠。2.对各组大鼠血糖的影响除正常组外,其余各组大鼠的血糖值均显著增高(>16.7mmol/L)。与正常对照组比较,其余各组的差异均有统计学意义(P<0.01),其中以模型空白组血糖值最高;与模型组比较,经药物治疗后,各组大鼠的血糖值均明显降低(P<0.01),但均未达到正常值范围,以中药预防组大鼠的血糖下降最为明显;与西药对照组比较,中药高、低剂量组的差异均无统计学意义(P>0.05);与低剂量组相比,高剂量组的血糖值下降,其差异有统计学意义(P<0.05)。以上结果提示,实验药物与对照药物均可降低大鼠的血糖值,其中以中药预防组干预血糖的效果最好。3.对各组大鼠糖化血红蛋白的影响与正常对照组比较,其余各组HbA1C含量均显著升高(P<0.01),且以模型空白组的含量最高;与模型空白组比较,各药物干预组大鼠的HbA1C含量均降低,且差异有统计学意义(P<0.01);各药物干预组组间比较差异无统计学意义(P>0.05),但以中药预防组的值最低。以上结果提示,中药预防组对大鼠糖化血红蛋白的干预趋势为最好。4.对各组大鼠24h尿微量白蛋白的影响与正常对照组比较,其余各组大鼠U-mAlb的含量均显著增高,且以模型空白组最高,组间差异有统计学意义(P<0.01);与模型空白组比较,预防组和各治疗组大鼠的U-mAlb含量均显著降低,并有统计学意义(P<0.05);在各药物干预组的组间进行比较,中药预防组U-mAlb的含量最低,差异有统计学意义(P<0.01),西药对照组含量低于中药高、低剂量组,与中药低剂量组的差异有统计学意义(P<0.05),中药高、低剂量两组比较,以高剂量组U-mAlb的含量低,但差异无意义(P>0.05)。以上结果提示,实验药物与对照药物均有降低各组大鼠24h尿微量白蛋白的作用,其中以中药预防组的干预作用为最好。5.对各组大鼠血β2-微球蛋白的影响与正常对照组比较,其余各组大鼠血清的β2-MG含量均增高,差异有统计学意义(P<0.01),且以模型空白组最高;与模型空白组比较,经药物干预治疗后各组大鼠的血清β2-MG含量均显著降低,差异有统计学意义(P<0.01);在各药物干预组中,西药对照组、中药预防组和中药高剂量组的组间比较无显著性差异(P>0.05),但与中药低剂量组相比,含量均降低且差异有统计学意义(P<0.05)。由此提示,实验药物与西药对照药物均有降低大鼠血清β2-MG含量的作用,而以中药预防组、高剂量组以及西药对照组的效果优于低剂量组。6.对各组大鼠血肌酐、尿素氮的影响各组大鼠血清SCr含量的差异不显著,无统计学意义(P>0.05)。与正常对照组比较,其余各组大鼠血清的尿素氮含量均增高,但只有模型空白组和中药低剂量组的差异有统计学意义(P<0.05),且以模型空白组含量最高;与模型空白组比较,各药物干预组的含量均显著降低,其差异有统计学意义(P<0.01),且中药预防组含量最低;西药组、预防组、中药高剂量、中药低剂量组的组间比较,差异无统计学意义(P>0.05)。但以中药预防组减低血清中尿素氮的效果最好。7.对各组大鼠血清中GLUT1和GLUT4含量的影响①与正常对照组比较,模型空白组,西药组和中药高剂量组的GLUT1的含量增高,且以模型空白组最高,并有显著性差异(P<0.01),而中药预防组和低剂量组的含量接近正常组,差异无统计学意义(P>0.05);与模型空白组比较,各药物干预组的值均降低,且有统计学意义(P<0.01);与西药对照组比较,中药预防组和低剂量组的含量均降低,且差异显著(P<0.01),而高剂量组的含量升高,但差异无统计学意义(P>0.05);与中药预防组比较,中药高剂量组的含量升高,且差异显著(P<0.01),低剂量组的含量降低,但差异无意义(P>0.05);与中药低剂量组比较,高剂量组的含量升高,且差异显著(P<0.01)。②与正常对照组比较,其余各组的GLUT4含量均降低(P<0.01),且模型组最低;与模型空白组比较,各治疗及预防组的含量均升高(P<0.01),且中药预防组的含量最高;与西药对照组比较,中药预防组和低剂量组含量升高,且差异显著(P<0.01),而高剂量组含量降低,但差异无统计学意义(P>0.05);与中药预防组比较,高、低剂量组的含量均降低,且高剂量组的差异显著(P<0.01),而低剂量组的差异无统计学意义(P>0.05),高、低剂量两组相比差异显著(P<0.01),且以高剂量组的含量较高。由以上结果提示,实验药物及对照药物均有干预血清中葡萄糖转运蛋白1和4的作用,而以中药预防组和低剂量组的效果最好。8.对各组大鼠肾脏组织中SGLT2基因及蛋白表达水平的影响与正常对照组比较,其余各组大鼠肾组织中SGLT2基因及蛋白的表达水平均显著上调,且有统计学意义(P<0.01),其中,模型组上调最明显;与模型空白组比较,各药物干预组大鼠SGLT2基因及蛋白表达水平均显著下调,且有统计学意义(P<0.01),其中,中药预防组下调最为明显;与西药对照组比较,中药预防组大鼠蛋白及基因的表达水平均降低,有统计学意义(P<0.05),中药高剂量组与低剂量组的基因表达水平均无显著性差异(P>0.05),但高剂量组表达水平下调,而蛋白表达水平有显著性差异(P<0.01),但两组表达均上调;与中药预防组比较,高、低剂量组的基因及蛋白表达水平均上调,差异显著且有统计学意义(P<0.01);与中药低剂量组比较,高剂量组基因及蛋白表达水平均下调,基因表达差异无意义(P>0.05),而蛋白表达差异有意义(P<0.05)。以上结果提示,各药物均可降低大鼠肾组织中SGLT2基因及蛋白的表达水平,其中以中药预防组的干预效果为最好。9.对各组大鼠肾脏组织中AGEs及其受体RAGEs基因及蛋白表达水平的影响与正常对照组比较,其余各组大鼠肾组织中AGES及RAGES基因及蛋白的表达水平均显著上调,且有统计学意义(P<0.01),其中,模型空白组上调最明显;与模型空白组比较,各药物干预组大鼠AGES及RAGES基因及蛋白表达水平均下调,且有统计学意义(P<0.05),其中,中药预防组下调最为明显(P<0.01);与西药对照组比较,中药预防组大鼠的蛋白及基因表达水平均降低(p<0.05),有统计学意义,中药高、低剂量组的基因及蛋白表达水平均上调,只有RAGES蛋白表达的差异有统计学意义(P<0.05);与中药预防组比较,高剂量组和低剂量组的基因及蛋白表达水平均上调,且差异显著,有统计学意义(P<0.01);与中药低剂量组比较,高剂量组的基因表达水平均上调,但差异无统计学意义(P>0.05),而蛋白表达水平均下调,但差异有统计学意义(P<0.05)。结果提示,各药物均可降低大鼠肾组织中AGES及RAGES基因及蛋白的表达水平,其中以中药预防组的干预效果为最好。10.对各组大鼠肾脏组织中TGF-β1基因及蛋白表达水平的影响与正常对照组比较,其余各组大鼠肾组织中TGF-β1基因及蛋白的表达水平均显著上调,差异显著且有统计学意义(P<0.01),其中,模型空白组上调最明显;与模型空白组比较,各药物干预组大鼠TGF-β1基因及蛋白表达水平均下调,差异显著且有统计学意义(P<0.01),其中,中药预防组下调最为明显(P<0.01);与西药对照组比较,中药预防组大鼠蛋白及基因的表达水平均显著降低(P<0.01),有统计学意义,中药高剂量组与低剂量组的基因表达水平差异均无统计学意义(P>0.05),而蛋白表达水平上调,差异有统计学意义(P<0.05);与中药预防组比较,中药高剂量组与低剂量组的基因及蛋白表达水平均上调,有显著性差异(P<0.01);与中药低剂量组比较,高剂量组的基因与蛋白表达水平均下调,但基因表达水平的差异无统计学意义(P>0.05),而蛋白表达有显著性差异(p<0.01),有统计学意义。此结果提示,各药物均可降低大鼠肾组织中TGF-β1基因及蛋白的表达水平,而以中药预防组的干预效果为最好。11.各组大鼠肾脏组织病理形态学的变化HE染色:肾组织中细胞核呈现蓝紫色,而细胞浆、肾小球基底膜以及胶原纤维呈现粉红色。低倍镜下观察正常对照组大鼠的肾小球、肾小管以及系膜基质未见明显病理改变;高倍镜下可见模型空白组大鼠的肾小球硬化,系膜细胞及基质增生,肾小管上皮细胞空泡样变性;经药物干预后,各组大鼠的肾脏病理变化明显比模型组减轻。其中,中药预防组大鼠的肾小球及小管与正常组相比略显增大,而西药组及中药高剂量组大鼠的肾小球体积相差不明显,但均大于正常组。PAS染色:正常组大鼠肾脏组织未见明显病理变化;模型组大鼠在肾小叶中央部可见广泛的PAS染色阳性物质,GBM增厚,系膜基质明显增多,肾小球呈弥漫性病变,肾小动脉内可见玻璃样变,肾小球内部偶见结节(锥形、圆形或椭圆形),个别肾小球荒废;经药物干预后,各组大鼠肾脏的PAS染色呈弱阳性,西药对照组可见弥漫性肾小球硬化,系膜基质和ECM明显增多,肾小管萎缩;中药预防组可见肾小球系膜基质轻度增多,GBM及肾小管无病变;中药高剂量组肾脏组织可见肾小球系膜基质及系膜细胞增多,GBM及肾小管无病变;中药低剂量组大鼠可见节断性肾小球硬化,肾小球系膜基质增多以及GBM增厚。结论:1.益气解毒活络中药复方能够明显改善早期DN大鼠的一般状态及其肾脏组织病理形态学的改变,并可以有效地降低大鼠血糖、糖化血红蛋白、血β2-微球蛋白、尿微量白蛋白及尿素氮的水平,能够有效地延缓早期糖尿病肾病的发展。2.益气解毒活络中药复方可以有效地降低早期DN大鼠血清中GLUT1的含量、提高GLUT4的含量;3.益气解毒活络中药复方有效降低肾组织中SGLT2、AGEs及RAGEs、TGF-β1mRNA及蛋白的表达水平。4.早期糖尿病肾病的发病机制可能与葡萄糖转运蛋白的异常表达、蛋白的非酶糖化以及TGF-β1的过度表达有关。5.益气解毒活络中药复方对早期DN大鼠的药物作用机制可能是通过调节葡萄糖转运蛋白的异常表达、减少糖基化作用而下调TGF-β1的过度表达,从而发挥防治DN、保护肾脏损伤的作用。6.早期应用中药复方干预DN,其疗效显著。
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