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高尿酸血症与高胰岛素血症、胰岛素和瘦素抵抗、炎症、肥胖症等代谢综合征的发生发展有关,易造成较为严重肝肾等组织损伤而危及人类健康。大量研究证据明确高果糖摄入是上述代谢紊乱病症诱发的危险因素之一。因此,加强高尿酸血症及果糖代谢综合征的防治研究尤显重要。 桑色素(3,5,7,2,4-pentahydroxyflavone,3,5,7,2,4-五羟基黄酮)是一种天然的黄酮类生物活性物质,存在于多种桑科药用植物中。已有报道显示桑色素具有抗高尿酸血症、抗高胰岛素血症、抗炎、抗高血脂症及肝肾保护等作用。本文在课题组建立的中药干预代谢紊乱疾病技术平台上,研究桑色素对氧嗪酸钾盐和高果糖诱导高尿酸血症动物肾脏有机离子转运子表达和肾功能异常的逆转作用;重点以炎症和脂代谢紊乱为切入点,研究桑色素对果糖代谢综合征大鼠肝肾损伤的保护作用及其分子机制,以期揭示桑色素干预代谢紊乱疾病新的药理作用机制,为含桑色素中药的临床合理应用提供理论基础。 在氧嗪酸钾诱导小鼠产生高尿酸血症模型上证实桑色素可降低血清尿酸和肌酐水平、提高尿液尿酸和肌酐水平及尿酸/尿液肌酐(Uur/Ucr)和尿酸排泄分数(FEUA)值,表明桑色素具有降尿酸和改善肾功能作用。研究发现桑色素下调模型动物肾脏尿酸盐阴离子转运体1(mURAT1)和葡萄糖转运子9(mGLUT9)蛋白和mRNA表达水平,并上调有机阴离子转运子1(mOAT1);桑色素对高尿酸血症小鼠肾脏尿酸转运相关基因的调节作用可能与其促进肾脏尿酸排泄以降血清尿酸水平有关。另外,桑色素可提高该模型动物肾脏有机阳离子转运子1/2(mOCT1/2)、有机阳离子/肉毒碱转运子1/2(mOCTN1/2)蛋白和mRNA表达水平,这可能利于其体内相关有机离子在肾脏转运与排泄,以保护肾脏功能。 进一步研究发现桑色素能显著逆转高果糖摄入所致大鼠高尿酸血症和肾功能异常、及系统性炎症、血脂紊乱、高胰岛素血症、高瘦素血症、胰岛素抵抗、瘦素抵抗等代谢综合征等生化病理异常;并减轻肝肾组织炎症和脂质堆积。表明桑色素对果糖代谢综合征动物具抗高尿酸血症、抗炎症、抗胰岛素和瘦素抵抗、调节脂代谢与保护肝肾组织等作用。而相关的分子作用机制尚未见有报道。 1-磷酸鞘氨醇(S1P,鞘氨醇磷酸化产物)主要由鞘氨醇激酶同上酶-鞘氨醇激酶-1(SphK1)催化合成。S1P受体S1PR1、S1PR2和S1PR3广泛分布于细胞组织。有证据显示SphK1/S1P/S1PR1/3轴在炎症、肥胖症和糖尿病的发生发展过程中起重要作用。本文研究发现高果糖摄入能诱导大鼠肝脏SphK1/S1P/S1PR1/3轴的激活,具体表现在SphK1活性、S1P含量及rSphK1、rS1PR1和rS1PR3蛋白表达水平的升高,这一变化可引起肝脏核转录因子-κB(NF-κB)信号通路的激活和炎症因子白介素-1β(IL-1β)、IL-6和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)水平的升高,促进肝脏炎症反应,并损害肝脏胰岛素和瘦素信号通路,使肝脏脂代谢相关蛋白过氧化物酶体增殖物激活型受体α(rPPAR-α)、肉毒碱棕榈酰转移酶1(rCPT1)、固醇调节元件结合蛋白-1c(rSREBP-1c)和硬脂酰辅酶A去饱和酶1(rSCD1)表达异常,提高肝脏甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和极低密度脂蛋白(VLDL)含量使脂质堆积,加剧了肝脏损伤。而桑色素可显著逆转高果糖摄入所诱导大鼠肝脏SphK1/S1P/S1PR1/3轴的激活,继之抑制NF-κB信号通路的激活以降低炎症因子水平;同时,桑色素改善果糖代谢综合征大鼠肝脏胰岛素和瘦素信号通路损伤,并调节肝脏脂代谢相关蛋白表达以降低组织脂质含量。这些研究结果提示桑色素可能通过抑制肝脏SphK1/S1P/S1PR1/3轴通路所介导NF-κB的激活与炎症反应以提高组织胰岛素和瘦素敏感性并改善脂代谢紊乱,从而减轻果糖代谢综合征大鼠肝脏炎症和脂质堆积,发挥其肝保护作用。 胰岛素抵抗影响肾脏尿酸等有机阴离子正常转运与排泄。本文在果糖代谢综合征大鼠肾脏上已观察到桑色素可修复受损的胰岛素信号通路。基于此,本文发现桑色素可提高模型动物肾脏rOAT1、尿酸盐转运子(rUAT)、ATP结合转运蛋白G超家族成员2(rABCG2)蛋白表达水平、降低特异性转运子(rRST)和 rGLUT9(rSLC2A9)蛋白表达水平,以促进肾脏尿酸盐排泄而发挥其降尿酸作用;同时,它上调果糖代谢综合征大鼠肾脏rOCT1/2蛋白表达水平以改善肾功能。这些研究结果进一步佐证在高尿酸血症小鼠模型上的发现。与此同时,桑色素能抑制果糖代谢综合征大鼠肾脏SphK1/S1P/S1PR1/3轴和NF-κB信号通路的激活,降低肾脏IL-1β、IL-6和TNF-α水平和炎症反应,调节PPAR-α及其调控靶基因CPT1和OCTN2异常表达,以减轻组织脂代谢紊乱和脂质堆积,具有肾保护作用。 小结:桑色素可通过调节肾脏有机离子转运子表达而改善高尿酸血症动物肾脏尿酸等有机离子转运与排泄,具有降尿酸和改善肾功能作用。发现高果糖摄入诱导激活了大鼠肝脏和肾脏SphK1/S1P/S1PR1/3轴,继而引起NF-κB信号通路的激活及炎症因子水平的升高,产生组织炎症反应,损害胰岛素/瘦素/信号通路,使肝肾组织脂代谢紊乱和脂质堆积,加剧肝肾组织损伤。并证实桑色素对上述果糖代谢综合征大鼠病理过程具有逆转作用。提示桑色素可能介导肝肾组织SphK1/S1P/S1PR1/3轴而发挥其对果糖代谢综合征大鼠肝肾组织损伤的保护作用。