基于FGF23/CaMKⅡ信号通路探讨肾元颗粒对糖尿病肾病小鼠心肌损伤的干预作用及其机制

来源 :湖北中医药大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:linlijun002
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目的:本次实验以自发型糖尿病db/db小鼠作为研究模型,并通过观察FGF23/CaMKⅡ信号通路介导的内质网应激,探讨db/db小鼠心肌损伤的可能机制及肾元颗粒的干预作用。方法:将45只db/db雄性小鼠随机分为3组,模型组(Modle Group,MD)、厄贝沙坦组(Ibesartan Group,IBT)、肾元颗粒组(Shen Yuan Ke Li Group,SYKL),每组15只;15只同窝野生型小鼠则自动成为正常对照组(Normal control Group,NC)。NC组小鼠给予正常小鼠饲料喂养,MD组、SYKL组和IBT组给予高磷饲料(磷1.2%,钙1.6%)。小鼠适应性喂养1周后,对各组小鼠进行12周药物干预。NC组和MD组给予双蒸水灌胃,IBT组予以厄贝沙坦混悬液灌胃(30mg·kg-1),SYKL组予以肾元颗粒混悬液灌胃(6.0g·kg-1),各组小鼠给药体积相同(20mL·kg-1·d-1)。在此期间,监测各组小鼠精神、饮食、饮水、体重以及尿量等一般状况,检测各组小鼠尿微量白蛋白的含量及血糖水平。12周后,处死小鼠,收集各组小鼠血液和心肾组织。取一部分肾脏和心脏组织采用多聚甲醛固定,余置于-80℃冰箱中冻存。采用全自动生化仪检测各组小鼠血清中钙磷含量、血肌酐、尿素氮;HE染色和Masson染色观察小鼠心脏和肾脏的病理形态情况改变;Tunel染色检测心肌细胞凋亡情况;免疫荧光双标检测各组小鼠肾脏Klotho和FGFR1相互作用的情况;免疫荧光检测各组小鼠心脏FGFR4和PLCγ1蛋白表达情况;免疫组化检测各组小鼠心脏p-CaMKⅡ以及内质网应激标志蛋白GRP78和CHOP表达情况;ELISA检测血清中FGF23含量以及尿液中尿微量白蛋白含量;Real-time PCR检测各组小鼠肾脏中Klotho和心脏中ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、Bcl-2、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1的mRNA表达情况;Western Blot检测各组小鼠肾脏中Klotho和心脏中Bax、Bcl-2、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1、p-CaMKⅡ蛋白表达情况。结果:1.各组小鼠一般状况:NC组小鼠皮毛光亮致密有泽,饮水、进食均正常,体重增加较为平稳,小鼠活跃,精神状态良好。与NC组小鼠比,MD组小鼠随着时间的推移皮毛暗淡无泽,伴有体重增加(P<0.01)、多饮、多食、小便量多,小鼠垫料反复湿透,精神不振,动作迟缓,反应迟钝。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠皮毛稍有光泽,伴有体重增加(P>0.05)、多饮、多食、小便量多,小鼠垫料反复湿透,但精神较MD组小鼠为佳,运动稍迟缓,反应欠灵敏。2.各组小鼠生化指标结果:NC组小鼠生化指标正常,血磷、血钙、Scr、BUN和mALB未见异常波动。与NC组小鼠比,MD组小鼠mALB、血磷和肾功能指标Scr、BUN均出现不同水平的上调(P<0.01),而小鼠血钙含量具有不同水平的下调(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠mALB、血磷和肾功能指标Scr、BUN具有不同水平的下调(P<0.05),而小鼠血钙含量具有不同水平的上调(P<0.05)。3.各组小鼠血糖结果:NC组小鼠血糖正常,随着时间的推移并未见血糖异常波动。与NC组小鼠比较,MD组小鼠血糖随着时间的推移而逐渐升高(>16.7mmol/L),且两组之间的差异具有显著意义(P<0.01);予以肾元颗粒和厄贝沙坦干预12周后,SYKL组和IBT组小鼠血糖未见下降,且与MD组小鼠差异无统计学意义(P>0.05)。4.各组小鼠肾脏病理染色结果:NC组小鼠肾脏表面光滑,未见隆起和破损,大小正常;HE染色可见NC组小鼠肾单位结构清晰完整,小球系膜细胞及基质未见增生,基底膜无增厚,未见纤维组织增生,未见肾小管水肿;Masson染色提示NC小鼠肾脏未见蓝色胶原纤维沉积。与NC组小鼠比,MD组小鼠肾脏体积出现显著增大,颜色质地偏暗,表面点状隆起,可见少许脓点;HE染色提示MD组小鼠肾小球体积增大,囊腔变窄,系膜细胞增生,基底膜和系膜增厚;Masson染色提示MD组小鼠肾脏可见显著的蓝色胶原纤维沉积(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠肾脏表面较为光滑,未见隆起和破损,肾脏体积稍增大;HE染色SYKL组和IBT组小鼠可见较为清晰的肾单位,小球系膜细胞及基质增生减轻,基底膜稍增厚;Masson染色提示SYKL组和IBT组小鼠肾脏蓝色胶原纤维沉积较轻,胶原沉积百分比低于MD组小鼠(P<0.01)。5.各组小鼠HW/BW指数结果:NC组小鼠HW/BW指数正常,未见显著升高。与NC组小鼠比,MD组小鼠HW/BW指数显著上调(P<0.01);与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠HW/BW指数显著的下调(P<0.01)。6.各组小鼠心脏病理染色结果:NC组小鼠心脏大小正常,色泽红润,组织表面未见脂肪组织附着;HE染色显示NC组小鼠心肌无肥大表现,心肌细胞及心肌纤维排列整齐,未出现心肌纤维的断裂,无心肌间质成纤维细胞浸润及增殖增加;Masson染色提示NC组小鼠心脏未见蓝色胶原纤维沉积。与NC组小鼠比,MD组小鼠心脏体积肥大,色泽为暗褐色,表面可见脂肪组织附着;HE染色显示MD组小鼠心肌细胞肥大,心肌细胞和肌纤维排列紊乱,以及心肌纤维断裂;Masson染色提示MD组小鼠心肌胶原沉积明显增加(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠心脏体积稍变小,心脏表面附着脂肪组织;HE染色显示SYKL组和IBT组小鼠心肌细胞肥大减轻,心肌细胞和心肌纤维排列稍紊乱,出现少部分的心肌纤维的断裂;Masson染色提示SYKL组和IBT组小鼠心胶原沉积明显减少(P<0.01)。7.各组小鼠血清ELISA检测结果:NC组小鼠血清FGF23含量水平正常,未见异常波动。与NC组小鼠比,MD组小鼠血清FGF23含量显著上调(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠血清FGF23含量出现不同水平的下调(P<0.05,P<0.01)。8.各组小鼠心脏和肾脏Real-time PCR检测结果:NC组小鼠肾脏Klotho mRNA表达正常,未见降低,心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1 mRNA表达相对较低,心脏Bcl-2 mRNA表达维持在较高水平。与NC组小鼠比,MD组小鼠肾脏Klotho mRNA表达显著降低(P<0.01),心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1 mRNA表达出现升高(P<0.05,P<0.01),心脏Bcl-2 mRNA表达出现显著降低(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠肾脏Klotho mRNA表达显著升高(P<0.01),心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1 mRNA表达出现降低(P<0.05,P<0.01),心脏Bcl-2 mRNA表达出现显著升高(P<0.01)。9.各组小鼠心脏和肾脏Western Blot检测结果:NC组小鼠肾脏Klotho蛋白表达正常,未见降低,心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1、p-CaMKⅡ蛋白表达相对较低,心脏Bcl-2蛋白表达维持在较高水平。与NC组小鼠比,MD组小鼠肾脏Klotho蛋白表达显著降低(P<0.01),心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1、p-CaMKⅡ蛋白表达显著升高(P<0.01),心脏Bcl-2蛋白表达出现显著降低(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠肾脏Klotho蛋白表达显著升高(P<0.01),心脏ANP、BNP、CollagenⅠ、Bax、GRP78、CHOP、FGFR4、PLCγ1、p-CaMKⅡ蛋白表达出现降低(P<0.01),心脏Bcl-2蛋白表达出现显著升高(P<0.01)。10.各组小鼠心脏IHC检测结果:NC组小鼠心肌细胞中GRP78、CHOP和p-CaMKⅡ蛋白表达较其他三组低;与NC组小鼠比,MD组小鼠心脏GRP78、CHOP和p-CaMKⅡ蛋白阳性表达结果占比显著增加(P<0.01);与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠心脏GRP78、CHOP和p-CaMKⅡ蛋白阳性表达结果占比显著增加(P<0.01)。11.各组小鼠心脏Tunel染色结果:NC组小鼠心肌细胞核未见明显着色。与NC组小鼠比,MD组小鼠心肌细胞核着色增加,提示心肌细胞凋亡显著增加(P<0.01);与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠心肌细胞凋亡数量明显减少(P<0.01)。12.各组小鼠心脏免疫荧光染色结果:NC组小鼠比,MD组小鼠心脏FGFR4、PLCγ1蛋白荧光强度显著增加(P<0.01)。与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠心脏FGFR4、PLCγ1蛋白荧光强度明显减少(P<0.01)。13.各组小鼠肾脏免疫荧光双标染色结果:NC组小鼠肾脏Klotho和FGFR1蛋白的表达量及共定位蛋白量多。与NC组小鼠比,MD组小鼠肾脏Klotho和FGFR1共定位蛋白显著减少;与MD组小鼠比,SYKL组和IBT组小鼠肾脏Klotho和FGFR1共定位蛋白显著增加。结论:1.肾元颗粒可改善db/db小鼠钙磷代谢和肾功能,减轻小鼠肾脏病理损伤;2.肾元颗粒可通过抑制内质网应激改善db/db小鼠心肌损伤的发生;3.肾元颗粒可通过上调Klotho蛋白的表达,使得FGF23/CaMKⅡ信号通路得到抑制,减少CaMKⅡ磷酸化,使得其介导的内质网应激信号通路减弱。
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