基于NLRP3-Caspase-1-GSDMD信号通路探讨肾消解毒通络方对糖尿病肾病金黄地鼠肾脏细胞焦亡的调控作用及分子机制

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目的:建立糖尿病肾病(DN)金黄地鼠模型,观察核苷酸结合寡聚结构域样受体蛋白3(NLRP3)、天冬氨酸特异性半胱氨酸蛋白酶1(Caspase-1)、消皮素D(GSDMD)等细胞焦亡通路分子及白细胞介素-1β(IL-1β)等炎症因子在DN金黄地鼠肾脏的表达;探讨肾消解毒通络方(SJTR)对DN金黄地鼠肾功能的影响及对NLRP3-Caspase-1-GSDMD细胞焦亡信号通路的调控作用及靶点,为临床用药提供实验依据。方法:1.模型建立与分组:将50只清洁级雄性金黄地鼠以随机数字表法分为对照组(10只)、造模组(40只),采用高糖高脂喂养加少量STZ注射的方法构建糖尿病模型,而后依其自然发展为DN模型。造模成功后,随机分为模型组、厄贝沙坦组、中药高剂量组和中药低剂量组四组。2.药物干预:厄贝沙坦组给予厄贝沙坦13.5mg/(kg·d);中药高、低剂量组分别给予SJTR 25.6g/(kg·d)、12.8g/(kg·d);对照组和模型组给予等量生理盐水;连续干预8周。3.指标检测与方法:采用全自动生化分析仪检测各组金黄地鼠血糖、血脂、肾功能等相关指标;采用HE、PAS、Masson染色法观察金黄地鼠肾脏组织病理形态;采用放射免疫法检测胰岛素;采用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL-1β、IL-6、IL-18、TNF-α等炎症因子;采用实时荧光定量RT-PCR检测NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β等分子m RNA表达;采用SABC及Western Blot检测NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β等分子的蛋白表达;采用TUNEL染色检测肾脏细胞DNA损伤情况。结果:1.一般情况比较 对照组金黄地鼠一般情况良好,饮食饮水及尿量均正常,精神状况良好,毛发整齐。模型组精神萎靡、毛色晦暗、动作迟缓、多饮多尿。三个给药组上述症状较模型组均有不同程度的改善。2.肾质量、体质量和肾脏指数比较与对照组比较,模型组金黄地鼠肾质量(KW)升高,体质量(BW)下降,肾脏指数(KI)明显升高(P<0.01)。与模型组比较,三个给药组KI降低(P<0.01)。3.血糖、血脂和胰岛素比较与对照组比较,模型组金黄地鼠血清葡萄糖(GLU)、胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL-C)、胰岛素(INS)含量升高(P<0.01)。与模型组比较,三个给药组GLU、TC、TG、LDL-C、INS含量降低(P<0.05)。4.肾功能比较与对照组比较,模型组金黄地鼠24h尿蛋白(24h-UP)、血清肌酐(SCr)、尿酸(UA)升高(P<0.01)。与模型组比较,三个给药组SCr、UA明显降低(P<0.05),中药高剂量组和厄贝沙坦组24h-UP明显降低(P<0.01)。5.肾脏组织病理形态学比较HE染色:对照组金黄地鼠肾脏组织结构与形态未见明显病理改变。与对照组比较,模型组肾小球明显肥大,肾小管上皮细胞排列无序、空泡样变性,部分肾小管萎缩,管腔变窄。与模型组比较,三个给药组肾小球及肾小管病理改变明显减轻。PAS染色:对照组金黄地鼠肾小球毛细血管袢薄而清晰,肾脏结构无异常病理变化。与对照组比较,模型组肾小球内存在许多不规则、结节状PAS阳性物质沉积,肾小球系膜基质增生,基底膜增厚。与模型组比较,三个给药组肾小球PAS阳性沉积物质较少,基底膜增厚明显减轻。Masson染色:对照组金黄地鼠肾脏很少有系膜基质增生和蓝色纤维的沉积。与对照组比较,模型组肾小囊间隙增大,肾小球可见蓝色纤维物质的沉积,肾小球系膜区明显扩大,基质增生。与模型组比较,三个给药组系膜基质增生和纤维沉积的情况明显减少。6.血清炎症因子比较与对照组比较,模型组金黄地鼠血清IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α水平升高(P<0.01)。与模型组比较,中药高剂量组和厄贝沙坦组IL-1β、IL-18、IL-6、TNF-α水平降低(P<0.05)。7.金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β分子m RNA表达比较与对照组比较,模型组金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1βm RNA表达升高(P<0.01)。与模型组比较,三个给药组NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1βm RNA表达降低(P<0.05)。8.SABC法检测金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD分子蛋白表达对照组金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD表达较弱。与对照组比较,模型组NLRP3、Caspase-1、GSDMD蛋白表达升高;NLRP3主要表达于肾小管上皮细胞、肾小球内,Caspase-1和GSDMD主要见于肾小管上皮细胞。与模型组比较,三个给药组NLRP3、Caspase-1及GSDMD蛋白表达降低。9.Western Blot检测金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β分子蛋白表达对照组金黄地鼠肾组织NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β分子表达较弱。与对照组比较,模型组NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β表达明显升高(P<0.01)。与模型组比较,中药高剂量组及厄贝沙坦组NLRP3、Caspase-1、GSDMD、IL-1β蛋白表达降低(P<0.05)。10.金黄地鼠肾组织TUNEL染色比较对照组金黄地鼠肾组织可见少量TUNEL阳性细胞。与对照组比较,模型组TUNEL阳性细胞数量明显增加。与模型组比较,三个给药组TUNEL阳性细胞明显减少。结论:1.高糖高脂喂养加STZ少量注射,能成功构建DN金黄地鼠模型。2.DN金黄地鼠肾脏NLRP3-Caspase-1-GSDMD信号通路分子表达增强,加重炎症损伤;细胞焦亡是DN金黄地鼠肾脏炎症损伤的重要机制。3.SJTR可通过调控NLRP3-Caspase-1-GSDMD信号通路抑制DN金黄地鼠肾脏细胞焦亡,拮抗DN肾脏炎症损伤,改善肾功能。
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