红景天苷对糖尿病大鼠肾脏Nrf2、γ-GCS、PPAR-γ表达的影响

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目的:目前,糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy, DN)已成为终末期肾脏病的主要原因之一,对DN发生发展机制的研究就显得尤为重要,但至今尚未完全阐明,其机制可能与遗传、糖代谢、血流动力学、炎症及细胞因子等因素有关。探讨其相关机制可以为糖尿病肾病防治提供新的理论依据。已有研究证实,氧化应激与糖尿病肾病的发病密切相连。高糖状态所致的氧化应激可促使活性氧簇(Reactive oxygen species,ROS)产生过多,诱导炎性介质和细胞因子生成,使细胞外基质(Extracellular matrix,ECM)合成增加,加速肾小球硬化。长期的高血糖使红细胞的携氧能力下降,组织细胞H2O2、O2-等生成增多,谷胱甘肽(GSH)减少,影响肾脏的结构和功能。Nrf2/ARE信号通路是机体重要的内源性保护通路,该通路被认为是调控体内众多抗氧化成分的关键通路,具有平衡内环境的氧化-还原状态、抗炎等生物作用。Nrf2/ARE信号通路激活使下游Ⅱ相解毒酶及抗氧化酶基因转录增加,如谷氨酰半胱氨酸合成酶(γ-GCS),增加机体对氧化应激的抵抗。过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARs)是核转录因子超家族的成员,其中PPAR-γ与肾脏关系十分密切。PPAR-γ的激活与抑制对维持机体功能状态具有重要意义。目前已知的拮抗剂较局限,如BADGE、GW9662等药物;PPAR-γ的激动剂主要包含两类,即天然配体与合成配体,前者如15d-PGJ2等,后者主要包括噻唑烷二酮类药物等。并且已有研究显示Nrf2/ARE信号通路与PPAR-γ具有某些内在联系。红景天苷作为一种中药提取物,有着广泛的药理作用,如抗氧化、抗炎、抗肿瘤等。在动物实验研究中,红景天苷是否可以通过激活Nrf2/ARE信号通路与PPAR-γ因子减轻糖尿病肾脏的氧化应激反应,减少蛋白尿,文献报道十分少见。本实验通过建立糖尿病大鼠模型,给予红景天苷干预,探讨Nrf2/ARE信号通路与PPAR-γ因子之间的关系,揭示红景天苷在糖尿病肾病发生发展中的作用,从而为治疗糖尿病肾病提供新思路。材料与方法:选择SPF级健康雄性SD大鼠30只,体重200±20g,随机选择10只,即正常组(NC组),其余20只制造糖尿病大鼠模型。购买大鼠后先行适应性喂养,在腹腔注射链尿佐菌素(STZ)之前需空腹12小时,造糖尿病大鼠模型即给予STZ65mg/kg。72小时后测血糖≥16.7mmol/L,尿糖≥3+即为造模成功。NC组给予等量柠檬酸-柠檬酸钠缓冲液腹腔注射。造模成功随机分为两组,即DM组、SAL组。次日开始进行治疗,即给予红景天苷30mg/kg·d灌胃。各组大鼠分笼喂养,予普通饲料、自由进食水,光照温度湿度一定,共观察12周。分别于6周、12周,随机选取5只大鼠,留取24小时尿液,检测蛋白定量,称取体重后腹腔注射10%水合氯醛麻醉,心脏取血,检测血糖、肌酐、尿素氮。双肾去包膜称重后,留取右肾,检测CAT、GSH指标及应用RT-PCR方法检测Nrf2、γ-GCS、PPAR-γ的表达。留取左肾,制作病理切片,分别采用HE和PAS染色方法,在光镜下观察大鼠肾脏组织病理变化;应用免疫组织化学方法检测肾脏中Nrf2、γ-GCS、PPAR-γ的表达,结果应用图像分析系统进行半定量分析。实验数据若计量资料用均数±标准差(X±S)表示,每组间比较采用单因素方差分析,两组间比较采用两独立样本t检验,若数据不满足正态性和方差齐则采用非参数检验,应用SPSS19.0统计分析软件处理实验数据,以P<0.05有统计学意义。结果:统计三组大鼠体重与肾指数(肾重/体重)、24小时尿蛋白定量及血生化指标,以P<0.05具有统计学意义。其中,糖尿病大鼠随着病程进展逐渐出现多饮、多食、多尿、消瘦、精神萎靡、反应迟钝等症状,24小时尿蛋白增加,SAL组大鼠尿蛋白定量较DM组减少,血糖、血肌酐及尿素氮亦较DM组下降(P<0.05),具有统计学意义。光镜下观察各组肾脏组织HE及PAS染色,NC组大鼠肾脏未见病变,随着高血糖的持续存在,其余两组在第6周时肾组织可有细胞及基质轻度增生,病变随时间推移逐渐加重,于第12周系膜基质增生更为明显。SAL组肾脏病变程度较DM组有所减轻。应用图像分析系统分析免疫组织化学染色切片,结果显示:Nrf2、γ-GCS主要表达于肾小球、肾小管上皮细胞胞浆中,表达强度为:SAL组>DM组>NC组(P<0.05);PPAR-γ主要在集合管、近端肾小管、远端肾小管的上皮细胞胞浆中表达,肾小球少见表达,该因子表达强度为: NC组>DM组>SAL组(P<0.05)。氧化应激指标方面,肾脏中CAT与GSH在造模成功后6、12周后显著减低,SAL组水平明显高于DM组(P<0.05)。RT-PCR结果显示Nrf2、γ-GCS、PPAR-γ的表达趋势与免疫组织化学结果一致。结论:糖尿病大鼠造模成功后,氧化应激增强,Nrf2/ARE信号通路激活,其下游抗氧化蛋白γ-GCS表达增强,PPAR-γ的表达降低;SAL可以增强Nrf2/ARE信号通路的激活状态,诱导γ-GCS表达,并可抑制PPAR-γ表达,达到降低血糖、减少蛋白尿、减轻肾脏氧化应激损伤的作用。
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