基于PERK-eIF2α-ATF4-CHOP信号通路探讨肾衰营养胶囊改善CRF大鼠肾脏内质网应激的机制

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背景:慢性肾衰竭(Chronic renal failure,CRF)是慢性肾脏病(Chronic kidney disease,CKD)持续进展的结局,预后差,需要巨额的医疗费用,给社会和家庭均带来沉重的经济负担。近些年来的研究表明内质网应激(Endoplasmic reticulum stress,ERS)可能是肾脏病发病及进展的一个关键环节,对ERS进行调节,可能对于保护肾脏具有重要作用。中药复方肾衰营养胶囊是导师魏连波教授根据中医理论和多年的临床经验,总结出的治疗慢性肾衰竭营养不良的协定方,临床观察和药效学研究均证实,肾衰营养胶囊能够显著改善CRF患者肾功能及营养不良状态,但其作用机制不明。目的:探究肾衰营养胶囊对慢性肾衰竭大鼠肾损伤的保护作用及机制。方法:采用5/6肾切除术制作CRF大鼠模型,设立假手术组、模型组、肾衰营养胶囊组和开同组。肾衰营养胶囊组和开同组给予相应药物灌胃干预8周,分别检测各组给药后0周、4周、8周体重和治疗前及治疗后血肌酐(Serum creatinine,Scr)、血尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)、血清白蛋白(Serum albumin,ALB)水平。采用H&E染色、Masson染色及TGF-β免疫组织化学染色(Immunohistochemical staining,IHC)方法评估肾衰营养胶囊对CRF大鼠肾脏组织学形态的影响。以超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)、过氧化氢酶(Catalase,CAT)活性及丙二醛(Malondialdehyde,MDA)水平为标准检测肾衰营养胶囊对CRF大鼠氧化应激(Oxidative Stress,OS)水平的影响。采用Hoechst 33342染色法检测肾衰营养胶囊对CRF大鼠肾脏细胞凋亡的影响。Western blot检测 cleaved Caspase-3、cleaved Caspase-12、Bax、Bcl-2、p-PERK、p-eIF2α、ATF4 和 CHOP 的表达情况,qPCR 检测 Bax、Bcl-2、ATF4 和 CHOP的表达情况。结果:体内实验结果表明:肾衰营养胶囊能够显著增加CRF大鼠体重、降低Scr和BUN水平、提高ALB水平、减少TGF-β表达、改善肾脏功能和肾脏纤维化;同时肾衰营养胶囊能够显著提高CRF状态下肾脏中抗氧化酶SOD、CAT的活性,降低氧化代谢产物MDA的水平,减轻OS反应,抑制肾脏细胞凋亡。基于肾衰营养胶囊作用机制的研究,WB结果显示:经肾衰营养胶囊干预后,CRF大鼠肾脏组织中 cleaved Caspase-3、cleaved Caspase-12、Bax、p-PERK、p-eIF2α、ATF4和CHOP蛋白水平显著降低,Bcl-2蛋白水平显著升高。qPCR结果显示:经肾衰营养胶囊干预后,CRF大鼠肾脏组织中Bax、ATF4和CHOP mRNA水平显著降低,Bcl-2mRNA水平显著升高。结论:肾衰营养胶囊能够改善CRF大鼠肾损伤,其机制可能是通过减轻氧化应激反应,进而调节内质网应激相关分子p-PERK、p-eIF2α、ATF4及CHOP的表达水平来调节细胞凋亡相关分子cleaved Caspase-3、cleaved Caspase-12、Bax和Bcl-2的表达,从而抑制肾脏细胞凋亡,起到对CRF大鼠肾脏的保护作用。
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