论文部分内容阅读
背景:糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)是2型糖尿病(Type 2 diabetes mellitus,T2DM)最常见和最严重的并发症之一,是成人终末期肾脏疾病(End stage renal disease,ESRD)的主要原因,并与T2DM患者的死亡率增加相关。2型DN的发病机制非常复杂,至今仍未完全了解,导致治疗效果不佳。目前,标准的治疗方法,比如严格控制血糖和血压,已被证明无法阻止DN进展为ESRD,也无法降低DN相关的死亡率。因此,探索DN的新型治疗策略迫在眉睫。免疫和炎症反应在DN的发病机制中起重要作用。在肾脏组织微环境中促炎性巨噬细胞的趋化、聚集和过度激活是DN炎症的最终驱动力。巨噬细胞具有不同的极化表型,其中M1型(经典)巨噬细胞具有促炎作用,M2型(替代激活)巨噬细胞具有抗炎作用。在感染/损伤初期,M1型巨噬细胞抵御病原体的入侵,随后M2型巨噬细胞对损伤的组织进行修复。在正常的微环境中,M1/M2型巨噬细胞处于平衡状态,以维护人体微环境的稳定。而在高血糖的微环境中,M1/M2平衡失调,M1型巨噬细胞过度激活,线粒体活性氧(Reactive oxygen species,ROS)增加,导致肾脏组织损伤持续加重。而损伤的肾脏组织又可致M1型巨噬细胞激活,最终导致不可逆永久性的肾损伤,甚至发展为ESRD。巨噬细胞不同的极化表型具有不同的代谢特征,M1型巨噬细胞主要依赖糖酵解代谢,而M2型巨噬细胞主要依赖氧化磷酸化。能量代谢的变化差异是区分M1型巨噬细胞和M2型巨噬细胞最常见的方式。京尼平是一种从栀子果实中分离得到的活性成分,是衍生自环烯醚萜苷的苷元。京尼平是一种优良的天然着色剂,也是一种重要的传统药物,具有解热、舒张血管和改善血液流动的作用以及显著的保肝活性,在传统中医学中被广泛用作为抗炎药、抗血管生成药、抗氧化剂、降糖药,并用于治疗多种炎症相关疾病。京尼平可诱导巨噬细胞M1型向M2型方向极化,其对炎症的抑制作用已经被广泛证实。京尼平是解偶联蛋白2(Uncoupling protein 2,UCP2)抑制剂,通过调控UCP2的解偶联功能可以保持ROS的产生和清除之间的平衡,防止脑缺血再灌注损伤。因此,探讨京尼平在DN与巨噬细胞中的作用,可能为京尼平靶向巨噬细胞重塑DN炎症微环境提供新的线索。本研究利用高脂饮食(High fat diet,HFD)联合低剂量链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)间断腹腔注射构建2型DN小鼠模型,在经过京尼平腹腔注射干预后取其骨髓来源巨噬细胞(Bone marrow-derived macrophages,BMDMs),再通过一系列细胞实验及组织学检测来探讨京尼平对肾脏的保护作用,以及对DN微环境中巨噬细胞表型、能量代谢的转化和线粒体ROS的影响,为阐明京尼平对DN小鼠模型肾脏保护作用的机制以及靶向巨噬细胞重塑DN炎症微环境提供理论依据。方法:(1)选用C57BL/6N雄性小鼠,利用HFD联合多次低剂量STZ间断腹腔注射法构建2型DN小鼠模型,检测小鼠体重、随机血糖(Random Blood Glucose,RBG),通过苏木素伊红(Hematoxylin and Eosin,H&E)染色观察肾脏病理变化。(2)采用分离骨髓单核细胞细胞因子诱导分化法提取小鼠BMDMs进行后续实验。(3)通过实时定量聚合酶链式反应检测基础水平和脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)(1mg/m L)诱导时小鼠的BMDMs M1型标志基因,探究京尼平对2型DN小鼠模型巨噬细胞极化的影响。(4)以比色法测定葡萄糖消耗和乳酸的生成;以生物素发光法检测ATP的生成;利用氧敏感、PH敏感荧光探针检测胞外耗氧率(O2 consumption rate,OCR)与产酸率(Extracellular acidification rate,ECAR),探究京尼平对2型DN小鼠模型巨噬细胞能量代谢表型的调控作用。(5)采用MitoSOXTM试剂,通过流式细胞仪检测线粒体ROS的产生。探究京尼平对2型DN小鼠模型巨噬细胞线粒体ROS的影响。结果:HFD联合多次低剂量STZ间断腹腔注射法可以成功构建2型DN小鼠模型;2型DN小鼠BMDMs的糖酵解代谢增强、线粒体ROS增多,促进M1型极化,而经过京尼平治疗后,小鼠BMDMs糖酵解代谢减少、线粒体ROS减少,M1型极化被抑制。(1)与con组相比,2型DN模型组小鼠的体重没有明显变化,RBG保持在高血糖水平,肾脏组织有着明显的病理学变化,而京尼平治疗可以减轻肾脏的病理学改变。(2)与con组相比,在有或没有LPS诱导的情况下,2型DN模型组小鼠BMDMs的M1型标志基因增加,而在京尼平治疗后,M1型标志基因表达减少。(3)在基础水平下,与con组相比,在基础水平下2型DN、京尼平治疗后2型DN小鼠BMDMs的葡萄糖摄取均显著增加;在LPS的诱导下2型DN小鼠BMDMs的葡萄糖摄显著增加,而在京尼平治疗后,葡萄糖摄取明显减少。(4)在有或没有LPS的诱导下,与con组相比,2型DN小鼠BMDMs的乳酸生成量显著增加,而在京尼平治疗后,乳酸的生成量明显下降。(5)在有或没有LPS的诱导下,与con组相比,2型DN小鼠BMDMs的ATP水平略有增加,而在京尼平治疗后,ATP水平明显下降。(6)在有或没有LPS的诱导下,与con组相比,2型DN与京尼平治疗小鼠BMDMs OCR/ECAR比值均明显下降,但在京尼平治疗后,小鼠BMDMs OCR/ECAR比值有所回升。(7)在LPS诱导下,2型DN模型组小鼠BMDMs的MitoSOX阳性细胞数的百分比明显增多,在京尼平治疗后百分比明显下降。结论:本研究探讨了京尼平通过调控巨噬细胞代谢重编程抑制巨噬细胞向M1型巨噬细胞极化以及线粒体ROS的产生,从而重塑糖尿病肾病炎症微环境,减少T2DM引起的肾脏损伤,为京尼平用于2型DN的治疗提供理论支撑和有力证据。