抗氧化肽SS-31对糖尿病肾病的影响及分子机制

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:YANCONG1103
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目的:糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)是一种最为常见的糖尿病微血管并发症,也是慢性肾脏疾病的主要原因。目前,有关糖尿病肾病的治疗主要是干预高血糖及蛋白尿。强有效旨在保护肾功能,预防和延缓糖尿病肾病发生进展的药物还需要进一步的研究。许多机制参与糖尿病肾病的发生和发展,包括遗传因素,血流动力学因素,晚期糖基化终末产物(advanced glycation products,AGEs)生成增多,活性氧(reactive oxygen species, ROS)生成增加及转化生长因子(transforming growth factor-β, TGF-β)表达上调,蛋白激酶C(protein kinaseC, PKC)激活等。其中,糖尿病时的高糖环境诱导肾脏细胞ROS生成增多,是DN造成高糖损伤的中心环节。ROS主要在线粒体产生。生理情况下,体内的抗氧化系统包括谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、以及维生素C等对其进行调控,使ROS的产生和清除趋于平衡。当这种平衡被打破时即发生氧化应激。过多的ROS能够氧化细胞膜的磷脂、蛋白和核酸,通过激活一系列的下游信号通路,导致细胞凋亡。大量的研究已经证实,高糖能够诱导细胞ROS生成增多,过多的ROS又进一步导致了线粒体的损伤。这些研究提示,通过防止ROS的生成来保护线粒体可能是治疗糖尿病一个有效的途径。SS-31(D-Arg-2’,6’-dimethyltyrosine-Lys-Phe-NH2)是一种能够自由渗入细胞,靶向定位于线粒体的小分子肽。SS-31能够清除线粒体内过多的ROS,减少ROS的产生,稳定线粒体膜电位,防止线粒体通透性的改变,减少细胞色素C的释放,从而阻止氧化应激诱导的细胞凋亡。SS-31的保护作用已在许多动物模型中得到证实。有研究显示,对于缺血性脑损伤的大鼠模型SS-31具有明显的保护作用,它能够有效的改善脑组织的氧化应激状态以及缺血造成的损伤。对于单侧输尿管结扎(unilateral ureteralobstruction, UUO)大鼠,SS-31治疗能够明显减轻肾脏氧化应激损害,抑制肾小管细胞的凋亡。在本研究中我们采用单侧肾切除STZ诱导的糖尿病小鼠模型,旨在观察小分子肽SS-31对糖尿病肾病的作用及机制,明确其是否具有防止糖尿病肾病发生的潜在应用价值。方法:1动物模型的建立雄性CD-1小鼠随机分为:单肾切除对照组(Control组)、单肾切除糖尿病模型组(DM组)、单肾切除糖尿病SS-31干预组。糖尿病模型建立采用单一剂量STZ(150mg/kg,溶于pH4.5柠檬酸缓冲液)腹腔注射诱导建立小鼠Ⅰ型糖尿病模型。成模标准:给药3天后测血糖,凡全血血糖≥16.7mmol/L,尿糖++~+++者确定为糖尿病模型。2肾组织常规病理学观察糖尿病小鼠模型建成给药8周后,单肾切除对照组、单肾切除糖尿病模型DM组、单肾切除糖尿病SS-31干预组,各组取5只小鼠称重,切取肾脏,取部分肾组织置于4%多聚甲醛固定,用于光镜(PAS)常规病理学观察;免疫组织化学染色检测纤连蛋白(fibronectin FN)、IV型胶原蛋白(typeIV collagen,Col Ⅳ)、Bcl-2、Bax、TXNIP等在肾组织的表达;TUNEL染色检测肾脏细胞的凋亡情况;取部分肾皮质组织提取总蛋白,Western blot观察肾皮质Bcl-2、Bax、TXNIP、各种信号蛋白(ERK、p-ERK)、α型肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)等的表达。结果:1抗氧化肽SS-31改善STZ诱导的糖尿病小鼠代谢紊乱。通过检测与糖尿病肾病相关的常用指标显示:对照组小鼠精神状态良好,体重增加,尿量、血糖、24h尿蛋白均正常。与对照组相比,DM组小鼠体重减轻,尿量增多,血糖、24h尿蛋白明显升高。SS-31组对STZ诱导的糖尿病小鼠代谢紊乱有所改善。2SS-31减轻STZ糖尿病模型肾损害。与对照组相比,DM组肾重/体重比增加;与DM组相比,SS-31干预组肾重/体重比有所减小。肾小球光镜HE染色,PAS染色观察:对照组肾小球肾小管结构正常,肾小球体积无明显增大。DM组系膜区增宽,细胞外基质增多,部分肾小球毛细血管腔扩张,部分肾组织硬化。SS-31干预能够明显改善上述病变。FN及Col Ⅳ的免疫组织化学染色:与对照相比,DM组FN和Col Ⅳ在肾脏表达明显增高;与DM组比较,SS-31干预组FN和Col Ⅳ表达明显减少。3SS-31对糖尿病肾脏细胞凋亡的影响TUNEL检测结果表明,与对照组相比,DM组肾脏细胞凋亡数明显增加;与DM组相比,SS-31干预能明显减少糖尿病高糖诱导的细胞凋亡。与对照组相比,DM组Bax/Bcl-2比率明显增加;SS-31干预能明显抑制糖尿病肾脏Bax/Bcl-2比率的增加。4SS-31对糖尿病肾脏α-SMA表达的影响。与对照组相比,DM组α-SMA在肾小管上皮细胞内表达明显增高;与DM组相比,SS-31干预组α-SMA表达明显降低。5SS-31对糖尿病肾脏TXNIP的影响。TXNIP蛋白在DM组小鼠肾小管上皮细胞表达水平明显上调;SS-31干预组能够明显抑制糖尿病时TXNIP蛋白的表达。6SS-31对糖尿病肾脏ERK1/2的激活的影响。与对照组相比,DM组ERK1/2的磷酸化水平显著增加;与DM组相比,SS-31干预组ERK1/2磷酸化水平明显下降。结论:SS-31能够改善糖尿病小鼠功能上和结构上的紊乱,减轻肾脏细胞外基质的聚积;同时,SS-31能够抑制糖尿病肾脏细胞的凋亡、凋亡相关基因的表达以及ERK1/2信号通路的活化。我们推测,SS-31可能对糖尿病肾脏具有一定的保护作用。
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