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背景: 糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)是由糖尿病诱发的以肾功能减退,尿蛋白增多,水肿等为主要特征的代谢性疾病,是糖尿病患者最常见的并发症之一,也是导致终末期肾病的主要因素。糖尿病肾病的发生机制十分复杂,涉及多种信号通路,其中炎症反应是糖尿病肾病重要因素,缓解体内炎症状态有助于治疗糖尿病肾病。此外,大量研究显示,糖尿病肾病患者血液中成纤维细胞生长因子23(FGF23)水平显著上升,与糖尿病肾病的发生发展密切相关。而且,有确切研究表明FGF23与炎症反应的发生关系密切,两者相互促进导致疾病发生。因此,我们提出假设,有效抑制糖尿病患者体内FGF23水平上升可以从某种程度上缓解炎症发生,从而产生肾脏保护效果。而借助蛋白质结构生物学研究成果, FGF23的碳末端(FGF23C-tail)可以和全长的FGF23竞争性结合受体FGFR1及共受体βklotho,从而达到拮抗FGF23活性的目的,缓解由FGF23水平升高导致的一系列疾病。 目的: 本研究探索FGF23的竞争性拮抗剂FGF23C-tail对糖尿病肾病的保护作用,并进一步证实FGF23C-tial的肾脏保护作用是通过缓解炎症反应实现的。通过此次研究,我们将更进一步了解FGF23在糖尿病肾脏疾病中的作用,同时为临床治疗糖尿病肾病提供新的思路,为开发糖尿病肾病治疗药物提供理论指导。 方法: 根据血糖、体重选取20只8周龄雄性db/db(C57BLKS/J-leprdb/leprdb)小鼠及10只同窝野生型db/m鼠用于本次实验研究。db/db小鼠随机分成模型对照组和给药组(10只/组),分别腹腔注射(IP)磷酸盐缓冲液(PBS)和FGF23C-tail蛋白溶液(0.5mg/kg)。隔天给药,连续注射3个月;处死前一天代谢笼收集24h尿液。水合氯醛麻醉后眼眶取血,采集小鼠双侧肾脏用于后续实验分析。采用Elisa试剂盒(mouse)检测所有小鼠血清中全长的FGF23的含量及相关炎症因子(IL-6、TNFα、MCP-1、IP-10)水平,尿液中微量白蛋白水平;比色法检测小鼠血肌酐、血磷及尿素氮含量。通过Western Blot方法检测肾脏组织匀浆液中纤维化(Fibronectin、collagenⅣ、αSMA)及炎症因子(CD68、IL-6、TNFα、MCP-1)的表达水平,同时通过qRT-PCR技术在基因水平检测了小鼠肾脏内纤维化及炎症相关基因的表达;此外,我们对小鼠肾脏组织进行病理切片分析,采用苏木素-伊红(HE),PAS染色,Masson染色及免疫组化/荧光方法在组织原位对纤维化及炎症因子进行半定量,检测其表达量。通过透射电子显微镜技术观察了小鼠肾小球滤过屏障的损伤情况,用以评估试验药肾脏保护作用。 结果: 与模型对照组相比,注射了FGF23C-tail的db/db小鼠血清中FGF23及磷含量均有轻微下降,但无统计学差异,说明FGF23C-tail并不是通过降低全长FGF23含量或者血磷水平来发挥作用的。 尿生化及血生化分析结果显示糖尿病小鼠肾功能指标血清肌酐、尿素氮及尿蛋白含量上升,而给予FGF23C-tail治疗后,各项指标均会下降;同时,给药组db/db小鼠肾脏指数[肾重(mg)/体重(g)]比模型组也明显降低,这些结果有力说明了FGF23C-tail具有肾脏保护作用。此外,HE、PAS以及Masson染色显示模型组小鼠出现严重肾小球肥大,肾小球系膜扩张以及肾脏纤维化,而经药物治疗后,这些症状均有显著改善;Western印迹、肾组织免疫组化/荧光以及实时荧光定量PCR结果分析发现,FGF23C-tai明显缓解了肾脏纤维化,减轻了肾脏炎症。 结论: 长期腹腔注射FGF23C-tai可以显著改善Ⅱ型糖尿病模型(db/db)小鼠肾脏纤维化和炎症、肾功能障碍,而给予药物治疗的小鼠在肾脏功能改善的同时,体内全长的FGF23和血磷水平并无明显变化,这说明FGF23C-tail改善肾脏纤维化及炎症是通过拮抗FGF23部分活性而并不影响机体本身FGF23的表达来实现的,而且也并不通过降低肾病后期血磷水平升高而改善肾功能。然而FGF23C-tail肾脏保护作用的内在机制并不清楚,有待后期进一步研究探索。