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目的:研究海洋来源的两种类胡萝卜素:虾青素(astaxanthin,AST)和褐藻素(fucoxanthin,FX)对糖尿病肾病的干预作用及可能的作用机制。方法:对AST的研究包括体内和体外两部分。糖尿病大鼠模型的建立:健康SPF雄性Sprague-Dawley大鼠50只经适应性饲养一周后随机分34只作为糖尿病造模大鼠,使用高脂高糖饲料饲养四周后接受腹腔注射30mg/kg streptozotocin(STZ)造糖尿病模型,其余大鼠继续使用正常饲料饲养四周后接受等剂量枸橼酸缓冲溶液。以72小时后空腹血糖含量≥11.1 mM为标准评价是否造模成功。造模成功的大鼠随机分8只以每天25mg/kg的剂量口服AST。16只正常大鼠中分8只作为正常组,另8只每天口服与给药组等剂量的橄榄油。12周后结束治疗,留取24小时尿液后处死实验动物并取肾脏皮质和血液用于指标分析。建立糖尿病肾病细胞模型:原代培养大鼠肾小球系膜细胞,细胞分为正常、模型、给药、对照四组,无血清处理后分别进行相应处理为:5.6mM葡萄糖DMEM作为正常组,30mM葡萄糖的DMEM作为模型组,30 mM葡糖糖+5 μMAST作为治疗组、30 mM葡糖糖+ 4 μMNAC作为对照组。分别进行Western Blot和免疫荧光来探究AST对糖尿病肾病细胞模型中纤维化指标纤维连接蛋白(fibronectin,FN)的干预作用。对FX的研究在细胞模型上开展。原代培养大鼠肾小球系膜细胞,细胞分为正常、模型、给药、对照四组,在给药处理前先使用无血清培养液进行同步化处理。24h后细胞处理分为以下三组:5.6 mM葡萄糖DMEM作为正常组(NG),30 mM葡萄糖的DMEM作为模型组(HG),30 mM葡糖糖+5 μM FX作为治疗组(HG+FX)。通过Western Blot方法检测细胞外基质的主要成分FN和四型胶原(collagen Ⅳ,Col Ⅳ)的表达;免疫荧光方法观察细胞中FN的含量;罗丹明标记鬼笔环肽对细胞骨架染色观察细胞骨架变化;使用相关试剂盒检测细胞内活性氧的变化、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)活性和丙二醛(malonaldehyde,MDA)含量;Western blot 方法观察细胞核蛋白中转录因子κB(nuclear factor-κB,NF-κB)p65亚基的含量和总蛋白中炎症因子细胞间黏附因子(intercellular cell adhesion moleculae-l,ICAM-1)和转录生长因子-β1(transforming growth factor-β,TGF-β1)的表达;双荧光素酶报告基因质粒法测量NF-κB转录水平的变化。结果:AST显著减少了糖尿病大鼠尿液中的蛋白含量,减少了血清肌酐、血尿氮含量,增加了血清中SOD酶活性,减少了 MDA的含量(P<0.05)。在糖尿病大鼠的肾脏中,苏木精-伊红染色(hematoxylin-eosin staining,HE)切片结果显示AST缓解了糖尿病大鼠肾小球的形态异常和系膜区基质增生。PAS染色(periodic acid-schiff stain,PAS)也显示AST减少了糖尿病大鼠肾脏系膜基质的积累。Western Blot结果显示,AST上调了糖尿病大鼠肾脏抗氧化相关蛋白SOD1和HO-1(heme oxygenase-1,HO-1)的含量,增加了核因子E2 相关因子 2(nuclear factor E2 p45-related factor2,Nrf2)在糖尿病大鼠肾脏组织中总蛋白和核蛋白中的含量,减少了 FN和Col Ⅳ的含量。AST在细胞实验中同样减少了 FN的含量。FX显著缓解了高糖刺激下的肾小球系膜细胞中FN和Col Ⅳ上调的蛋白含量,使高糖下细胞肥大的形态正常化。FX能够清除在高糖刺激下肾小球系膜细胞产生的大量活性氧以及降低升高的MDA含量;同时,在高糖环境下降低的SOD酶活力被显著升高。此外,FX还降低高糖下NF-κB在细胞核中的含量并减弱了 NF-κB的转录活性,同时由NF-κB介导的炎症因子TGF-β1及ICAM-1的蛋白水平也被显著的降低。结论:AST可以有效改善糖尿病大鼠的肾脏生理指标,改善肾脏功能表现。AST可以增强糖尿病大鼠机体的抗氧化能力,减少氧化损伤。AST可能是通过增加了机体Nrf2-ARE信号通路的激活,从而增加了机体抗氧化的能力,进而缓解糖尿病肾脏损伤。FX可以有效减少高糖诱导的大鼠肾小球系膜细胞的细胞外基质的主要成分FN、Col Ⅳ的积累并缓解细胞肥大现象,其机制可能与抑制细胞内NF-κB信号通路的激活与减轻细胞内氧化应激的水平有关。我们的研究提示,FX对糖尿病肾病具有一定的保护效应。