黄连对糖尿病肾病大鼠肾脏NFκB及PPARγ表达的影响

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  摘要目的:观察黄连对糖尿病肾病大鼠肾脏病理、肾小球NFκB及PPARγ mRNA的影响。方法:采用高脂饮食结合腹腔注射链脲佐菌素方法建立糖尿病SD大鼠模型,随机分为模型组、厄贝沙坦组[3125 mg/(kg·d)]、黄连低、中、高剂量组[相当于人黄连饮片用量的83 mg/(kg·d)、500 mg/(kg·d)、1000 mg/(kg·d)],每组8只,另取8只正常大鼠作为对照,给药12周后,检测各组大鼠肾小球NFκB及PPARγ mRNA表达水平及肾脏病理变化。结果:黄连各剂量组可显著降低大鼠肾脏NFκB表达(P<005),黄连高剂量组及厄贝沙坦组可显著增强大鼠肾脏PPARγ mRNA表达(P<005),各用药组均有一定改善大鼠肾脏病变的作用。结论:黄连具有降低糖尿病肾病大鼠肾脏NFκB表达及增强PPARγ mRNA表达的作用,可缓解肾脏病变。
  关键词糖尿病肾病;黄连;NFκB;PPARγ
  AbstractObjective:To investigate the effect of Coptis Chinensis on NFκB, PPARγ and pathological changes of kidney in STZinduced Diabetic Rats. Methods:Diabetic model in SD rats were established by intravenous injection of STZ combined with highfat chow feeding. The models were randomly divided into a model group, an Irbesartan group [31.25 mg/(kg·d)], and Coptis Chinensis low, mid, and highdose [equal with Coptis Chinensis used in human:83 mg/(kg·d),500 mg/(kg·d),1000 mg/(kg·d)] groups (n=8 each), other 8 SD rats were selected as normal group. After 12 consecutive weeks of administration, the expression of NFκB and PPARγ in kidney was detected, and the pathological changes of kidney were observed. Results:The Coptis Chinensis groups decreased the expression of NFκB (P<005); The Coptis Chinensis middose group and Irbesartan group increased the expression of PPARγ(P<005); In all the Coptis Chinensis groups and Irbesartan group, pathological changes of kidney on STZinduced diabetic rats were alleviated. Conclusion:Coptis Chinensis can decrease the expression of NFκB, increase the expression of PPARγ and alleviate the pathological changes of kidney in STZinduced Diabetic Rats.
  Key WordsDiabetic nephropathy;Coptis Chinensis;NFκB;PPARγ
  中圖分类号:R2855文献标识码:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2017.04.044
  糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)是糖尿病的主要微血管并发症之一,其以肾小球肥大、肾小球滤过率降低、肾小球外基质堆积和肾小球纤维化为主要病理特征[1],是导致我国终末期肾病的主要原因之一[2]。包括多种炎性反应因子参与的炎性反应在DN进展过程中发挥重要作用[3]。
  过氧物酶体增殖体激活受体γ(Peroxisome Proliferator Activated Receptorγ,PPARγ)是PPAR核受体家族中的一员,其通过改善胰岛素抵抗并降糖、降低血压、调节细胞生长周期、抑制脂质在肾脏沉积、抗炎抗氧化等作用改善DN所致肾脏损伤[4]。核因子κB(Nuclear Factor Kappa B,NFκB)存在于多种组织细胞中,是炎性反应的关键调控因子,其通过上调多种炎性反应因子及前炎性反应因子表达,如肿瘤坏死因子α(Tumor Necrosis Factor α,TNFα)、单核细胞趋化因子1(Monocyte Chemoattractant Protein 1,MCP1)、细胞间黏附分子1(Intercellular Adhesion Molecule 1,ICAM1)等,募集炎性反应细胞向肾小球浸润,诱发并加重肾小球炎性反应损伤,参与DN进展[5]。而在DN发病过程中,PPARγ可通过抑制NFκB表达,减轻DN炎性反应损伤,发挥肾脏保护作用。
  黄连是毛茛科植物黄连(CoptischinensisFranch.)、三角叶黄连(Coptisdeltoidea CYCheng et Hsiao)或云连(Coptisteeta Wall)的干燥根茎[6],具有“清热燥湿解毒”作用,广泛应用于表现为湿热证侯、火毒证侯的多种疾病。近年来部分中医临床工作者总结了以“郁、热、虚、损”为特点的糖尿病发病规律,并应用大剂量黄连治疗糖尿病,取得了一定疗效。而在实验研究中也证实了黄连所含盐酸小檗碱、巴马汀等具有一定降低血糖及改善糖尿病并发症的作用[78]。本研究以全成分提取的黄连配方颗粒为干预手段,选取具有肾脏保护作用的PPARγ及促进肾脏炎性反应损伤的NFκB作为观察指标,对比不同剂量黄连配方颗粒对此二者的影响,为临床应用黄连干预DN提供实验依据。   1材料与方法
  11材料
  111动物清洁级健康雄性SD大鼠70只,体质量160~180 g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,合格证号SCXK(京)20120001,全部饲养于首都医科大学附属北京世纪坛医院动物实验室(室温20~24 ℃,空气相对湿度50%~70%,昼夜循环12 h,自由进食)。
  112药物黄连配方颗粒,基原为毛茛科植物黄连CoptischinensisFranch的干燥根茎,购自北京康仁堂药业有限公司(批号:15005651),1 g黄连配方颗粒提取自10 g黄连饮片;厄贝沙坦片(安博维)购自赛诺菲(杭州)制药有限公司(批号:5A154);高脂饲料(6675%普通饲料,20%蔗糖,10%猪油,3%蛋黄粉,1%胆固醇,025%胆酸钠)购自北京科澳协力饲料有限公司(批号:11002900017691)。
  113试剂与仪器链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)购自Sigma公司(货号:S0130);兔抗NFκB p65(A)单克隆抗体(1∶100)购自Santa Cruz公司产品(货号:sc109);超敏二步法免疫组化检测试剂(货号:PV9001)购自北京中杉金桥生物技术有限公司;超纯RNA提取试剂盒(货号:CW0581)、SYBR Green荧光定量PCR试剂盒(货号:CW0956)、HiFiMMLV cDNA第一链合成试剂盒(货号:CW0744),均购自北京康为世纪生物科技有限公司;引物序列由上海英骏生物技术有限公司合成。ABI 7500型快速实时荧光定量PCR仪为美国ABI公司生产。奥林巴斯BX51光学显微镜显微镜为日本奥林巴斯株式会社生产。
  12方法
  121分组与模型制备SD大鼠适应性饲养1周后,随机分为正常对照组(n=8)和STZ诱导组(n=62),分别予普通饲料及高脂饲料。4周后,STZ诱导组腹腔注射新鲜配制的STZ溶液(35 mg/kg),正常对照组予等剂量的枸橼酸钠腹腔注射。STZ注射72 h及1周后,尾静脉采血测定空腹血糖(Fasting Blood Glucose,FBG),2次FBG均超过167 mmol/L者为DM造模成功[9]。造模成功的DM大鼠40只随机分为模型组、厄贝沙坦组、黄连低、中、高剂量组,每组8只。
  122给药方法厄贝沙坦组予3125 mg/(kg·d)厄贝沙坦片(安博维)灌胃;黄连低、中、高剂量组分别予52 mg/(kg·d)、3125 mg/(kg·d)、625 mg/(kg·d)黄连配方颗粒剂灌胃[折算为成人黄连饮片用量为:83 mg/(kg·d)、500 mg/(kg·d)、1 000 mg/(kg·d)],连续给药12周[10]。
  123检测指标与方法
  1231HE染色第12周末,所有大鼠腹腔注射水合氯醛(10 mg/kg)麻醉,手术剥离大鼠两侧肾脏,将去掉包膜的肾脏纵向剖开,留取包括肾髓质及肾皮质的完整扇形组织。左侧肾脏组织4%多聚甲醛固定、石蜡包埋切片(4 μm),常规HE染色,光学显微镜(×400)观察大鼠肾小球病理改变,使用JEDR 801D形态学图像分析系统软件采集图像。
  1232免疫组化染色取石蜡固定切片(4 μm)行免疫组织化学法观察肾小球NFκB表达。步骤:脱蜡;高温高压法组织修复;3%过氧化氢孵育5~10 min,PBS冲洗,2 min×3次;滴加一抗,4 ℃冰箱过夜,PBS冲洗,2 min×3次;滴加二抗,37 ℃孵育30 min,PBS冲洗,2 min×3次;DAB显色,蒸馏水充分冲洗;DAB显色;苏木素复染细胞核,分化,返蓝;剃度乙醇脱水,二甲苯透明,中性树胶封片。每张切片在高倍镜(×400)下选取含有肾小球的6个连续不重复视野,以胞质或胞核出现金黄色或棕黄色颗粒为阳性信号,采用ImagePro Plus 60图像分析软件测定平均积分光密度值(IOD/area),以平均值作为该大鼠的肾脏阳性产物平均积分光密度值。
  1233实时荧光定量PCR检测肾脏PPARγ mRNA表达取右侧肾组织肾皮质100 mg,按超纯RNA提取试剂盒说明书操作进行总RNA提取,以总RNA为模板,逆转录合成cDNA。采用Primer30及NCBIprimer设计软件设计基因cDNA上游及下游引物,由上海英骏生物技术有限公司合成引物。PPARγ引物序列上游:5′CTCC AGCT GAAG CTGA ACCA3′,下游:5′AGATCTCCTGGAGCAGAGGG3′,163 bp;内参βactin引物序列上游:5′CCCATCTATGAGGGTTACGC3′,下游:5′TTTAATGTCACGCACGATTTC3′,150 bp;待测物相对定量测定采用常用的2-△△Ct法[11]。
  13统计学方法使用SPSS 200软件进行数据统计分析,计算资料数据以均數±标准差(±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,组间两两比较方差齐时采用SNK法,方差不齐采用Dunnett′s T3法。以P<005为差异有统计学意义。
  2结果
  21大鼠肾小球HE染色HE染色可见正常组大鼠肾小球毛细血管球结构清晰,管腔无狭窄,肾小球滤过膜结构完整,未见增厚、皱曲,肾小管结构清晰,肾间质未见炎性反应细胞浸润。DN大鼠肾小球体积缩小、毛细血管球结构破坏,局部肾小球组织纤维化、玻璃样变,毛细血管腔明显狭窄,并有脂质物质沉积导致滤过膜增厚,肾小管萎缩,肾间质血管增生。经厄贝沙坦及黄连低、中、高剂量干预后,大鼠肾小球病变均有改善,肾小球结构尚完整,毛细血管球结构无明显破坏,毛细血管腔狭窄减轻,系膜基质部分增生,HE染色结果见图1。
  22大鼠肾脏NFκB免疫组化染色正常组大鼠肾小球可见少量NFκB表达,肾小管中几乎观察不到NFκB着色;与正常组比较,模型组大鼠肾小球着色明显,经西药及黄连各剂量组干预后,NFκB表达减少,结果见图2。平均积分光密度值显示,与正常组比较,模型组、厄贝沙坦组肾小球NFκB表达明显升高,差异有统计学意义(P<005);与模型组比较,黄连各剂量组NFκB表达明显降低,差异有统计学意义(P<005),其中黄连中剂量组NFκB表达最低,结果见表1。   3讨论
  DN的病理改变包括肾小球及肾小管间质肥大、肾小球基底膜增厚、细胞外基质蛋白在肾小球系膜及肾小管间质中的沉积[12]。本研究发现DN模型组肾小球体积缩小、纤维化,功能破坏明显,符合DN后期肾小球纤维化病理改变,经黄连及厄贝沙坦干预后,肾小球纤维化病变减轻,肾脏病理损伤缓解,说明黄连及厄贝沙坦具有缓解DN肾脏损伤的作用。
  本研究免疫组化染色观察到模型组NFκB表达集中于肾小球部分,而在肾小管中几乎观察不到NFκB着色,提示在DN进展过程中,由NFκB介导的炎性反应主要发生于肾小球内,其可能通过募集炎性反应细胞向肾小球聚集,诱发炎性反应,导致肾小球损伤。PCR检测发现,模型组肾脏皮质中对NFκB具有抑制作用的PPARγ mRNA含量明显下降,提示在DN发病过程中,促进炎性反应蛋白的增多,和抑制炎性反应蛋白的减少,共同导致了DN肾小球损伤。通过药物干预,发现黄连及厄贝沙坦都能增加PPARγ mRNA的含量,提示二者可能通过PPARγ相关通路抑制了NFκB及其介导的炎性反应,缓解了DN肾脏损伤。此外,黄连干预后,还可直接减少NFκB在肾小球的表达,进一步抑制肾小球炎性反应,这可能由于黄连含有多种有效成分,与厄贝沙坦比较,能多靶点发挥抗炎作用,其具体机制有待深入研究。
  总之,本研究发现黄连可减轻DN肾小球损伤,这可能与其抑制DN肾小球NFκB蛋白表达、增强PPARγ mRNA表达相关。
  参考文献
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  (2016-11-28收稿责任编辑:王明)
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