雷公藤甲素对糖尿病肾病小鼠肾足细胞自噬及调亡的影响

来源 :世界中医药 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xuezhiyong2003
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  摘要 目的:探讨雷公藤甲素对糖尿病肾病(DN)小鼠肾足细胞自噬及调亡的影响。方法:选择小鼠60只,随机分为DN组和雷公藤甲素组各30只,光镜下观察各组肾组织病理学改变情况,观察肾功能变化情况,对其行行威廉姆斯肿瘤蛋白1(WT-1)免疫组化染色,观察足细胞情况,透射电镜观察足细胞自噬情况,采用Western blot法检测肾组织中Podocin、Lc3、Bax及Caspase-3的表达情况。结果:PAS染色结果显示,DN组小鼠系膜基质明显增多,雷公藤甲素组小鼠系膜基质明显减少。WT-1免疫组织化学染色显示,雷公藤甲素组肾足细胞数量比DN组明显增多。Western Blot结果显示,与DN组小鼠比较,雷公藤甲素组Podocin表达明显增加,LC3-II/LC3-I比值明显上升,凋亡相关蛋白Bax及Caspase-3表达明显减少(P<0.05)。结论:雷公藤甲素可减轻足细胞损伤,延缓DN的进展,可DN的治疗起到参考价值。
  Abstract Objective:To investigate the effects of triptolide on autophagy and apoptosis of renal podocytes in diabetic nephropathy(DN)mice.Methods:A total of 60 mice were randomly divided into a DN group and a triptolide group,with 30 mice in each group.The pathological changes of kidney tissues and renal function were observed under light microscope.The the expression of podocin,Lc3,Bax and Caspase-3 in kidney tissues were detected by Western blot and immunohistochemical staining of Williams Tumor Protein-1(WT-1)and podocyte autophagy were observed under transmission electron microscope.Results:PAS staining showed that the mesangial matrix increased significantly in DN group and decreased significantly in triptolide group.WT-1 immunohistochemical staining showed that the number of renal podocytes in triptolide group was significantly higher than that in DN group.Western Blot results showed that compared with DN mice,the expression of Podocin,LC3-II/LC3-I ratio,Bax and Caspase-3 in triptolide group increased significantly,while the expression of apoptosis-related proteins decreased significantly(P<0.05).Conclusion:Tripterygium wilfordii can alleviate podocyte injury and delay the progress of DN,which can be used as a reference for the treatment of DN.
  Key Words Diabetic nephropathy; Triptolide; Sertoli cell; Podocin; Bax; Caspase-3; Lc3
  中圖分类号:R285.5 文献标识码:A doi:10.3969/j.issn.1673-7202.2019.10.017
   糖尿病(Diabetic Mellitus,DM)是最常见的一种慢性疾病,随着全球环境污染加重及居民生活饮食习惯改变,DM患病率逐年增高[1-2]。糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)是DM最常见的并发症之一,且其早期无明显临床状态,易被漏诊,随着病情进展,会出现肾功能不全,并最终进展为肾功能衰竭的终末期,患者预后极差[3-4]。在DN早期及时确诊,并进行针对性的治疗,可及时控制病情发展,因此预防及治疗DN的发生及发展意义重大[5]。DN患者肾小球疾病病理改变时,足细胞会出现损伤,若未及时有效治疗,将诱发足细胞凋亡,导致足细胞功能失调[6]。自噬是一种在DN发生及发展过程中起重要作用的防御机制,其可能是足细胞维持自身动态平衡的重要机制[7]。雷公藤甲素是中药雷公藤植物根的提取物,可治疗多种肾小球疾病[8]。本研究通过观察雷公藤甲素干预小鼠肾足细胞自噬及调亡情况,探讨其可能的分子机制,为中医预防及治疗DN提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 材料
  1.1.1 动物 选用8周龄雄性健康小鼠60只,均购于北京华阜康生物科技股份有限公司[动物批准号:SCXK(京)2018-0009],饲养于清洁级实验室中在(22±2)℃室温下,保持敷料干燥,所有小鼠自由摄食饮水摄食,适应性喂养1周后开始实验。
  1.1.2 药物 雷公藤甲素(上海融禾医药科技发展有限公司,生产批号:180113)。   1.1.3 仪器与试剂 切片机(天津天利航空机电有限公司,型号:OPJ-1B)、电子天平(日本岛津,型号:AEL-40SM)、血糖仪(长沙三诺生物传感技术有限公司公司,型号:GA-7)、显微镜(日本OLYMPUS,型号:Olympus IX71)、PCR仪(美国Applied Biosystems公司,型号:Step One Plus Real-Time)、电泳仪(美国Bio-Rad公司,型号:Bio-RaD);兔抗小鼠Bax抗体(生产批号:20180407)及Lc3抗体生产批号:20180311)均购于上海研谨生物科技有限公司、Podocin抗体(美国Santa Cruz公司,生产批号:20180208)、Caspase-3活性测定试剂盒(北京奥维亚生物技术有限公司,生产批号:20180412),链尿佐菌素(STZ)(美国Sigma公司,生产批号:20180203),尿白蛋白测定试剂盒(生产批号:20180315)和尿肌酐测定试剂盒(生产批号:20180322)购于美国Exocell公司,Western blot及凝胶电泳试剂(南京凯基生物有限公司,生产批号:20180213)。
  1.2 方法
  1.2.1 分组与模型制备 将60只健康小鼠采用随机数字表法分为DN组和雷公藤甲素组,每组30只。禁食但不禁水12 h后,对小鼠注射STZ(55 mg/kg),连续注射1周,检测小鼠空腹血糖,当空腹血糖≥13.8 mmol/L,则DM模型构建成功。
  1.2.2 干预方法 雷公藤甲素组给予200 μg/(kg·d)剂量的雷公藤甲素灌胃,DN组给予等量的0.9%氯化钠溶液灌胃,2组小鼠均连续12周。
  1.2.3检测指标与方法
  1.2.3.1 小鼠肾组织形态学观察 12周后将各组小鼠麻醉后,颈椎脱臼法处死后,取肾脏组织切成小块,0.3%戊二醛和1%的四氧化锇进行固定,梯度丙酮脱水进行石蜡包埋,切片机切片(厚度5 μm),然后PAS染色,镜下观察染色情况,肾小球基膜、系膜基质及纤维蛋白等呈紫红色即为PAS阳性物质,细胞核呈浅蓝色。
  1.2.3.2 足细胞数量变化观察 采用WT1免疫组织化学染色法观察足细胞数量变化情况:取肾脏组织切成小块,石蜡包埋,切片机切片(厚度2 μm),柠檬酸盐高温修复,加入滴加一抗WT1(稀释比例1∶ 500),4 ℃下过夜后,加入二抗(1∶ 1 000稀释),20 ℃下孵育15 min,取DBA试剂盒中的A、B、C試剂加至切片显色,显色后用纯净水洗掉,终止显色,苏木素复染,中性树胶封片,从各组肾组织切片选取30个完整肾小球,光镜进行观察,并对WT1阳性细胞和足细胞计数。
  1.2.3.3 足细胞自噬情况观察 12周后将各组小鼠麻醉后,颈椎脱臼法处死后,剪取其少量肾皮质,放入冷处理后的2.5%戊二醛中固定,并在固定液中将组织切成小块(约1 mm3),PBS漂洗3次后,1%饿酸固定1 h,PBS再漂洗3,采用90%丙酮(30%、50%、70%、80%、90%、100%)进行梯度脱水,环氧树脂包埋,切片机切片(60 nm),柠檬酸铅染色后dd H2O冲洗3次,醋酸铀染色,透射电镜下观察肾小球足细胞自噬情况。
  1.2.3.4 Podocin、Lc3、Caspase-3、Bax表达情况   采用Western-blot法检测小鼠肾组织中Podocin、Lc3、Caspase-3、Bax表达情况:采用改良异硫氰酸胍法提取总蛋白,-80 ℃下冻存,将总蛋白溶入等体积的缓冲液中煮沸10 min,经聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离蛋白,然后转印到PVDF膜上,然后在封闭液中摇动1 h,加入一抗(稀释度:Podocin、Lc3、Bax及Caspase-3均为1∶ 500)孵育,4 ℃下过夜。二抗孵育(1∶ 2 000稀释)2 h,免疫荧光增强法显色,Podocin、Lc3、Bax及Caspase-3蛋白的表达量与β-actin的灰度比值表示。
  1.3 统计学方法 采用SPSS 19.0(SPSS Inc.,Chicago,IL,USA)统计软件进行数据分析,计量资料以均数±标准差(±s)表示,不同组间比较采用F检验,以P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1 不同组小组肾组织形态情况 PAS染色结果显示,DN组小鼠系膜基质明显增多。见图1A。雷公藤甲素组小鼠系膜基质明显减少。见图1B。
  2.2 不同组小鼠足细胞数量及自噬情况 WT1免疫组织化学染色结果显示,雷公藤甲素组小鼠足细胞数量明显比DN组小鼠增加。见图2。透射电镜观察结果显示,DN组小鼠内质网损伤比雷公藤甲素组明显,且呈空泡样变。见图3A、图3C。自噬体数量明显比雷公藤甲素组减少。见图3B、图3D。
  2.3 不同组小鼠肾组织Podocin、Lc3、Bax及Caspase-3蛋白的表达情况 与DN组比较,雷公藤甲素组Podocin表达明显增加,LC3-II/LC3-I比值明显上升,凋亡相关蛋白Bax及Caspase-3表达明显减少(P<0.05)。见表1,图4。
  3 讨论
  中医学认为,DN属于消渴证范畴,患者在“消渴症,水肿”作用下,会伤及肾络肾体,从而引起肾脏功能的失调,其基本病机为本虚标实,其中本虚为五脏阴阳气血虚亏,肾为之根本,标实为湿阻、痰凝、血瘀,毒气瘀结,伤及肾络[9-10]。肾小球足细胞是一种终末分化细胞,是肾小球滤过膜的最后屏障,但其再生能力非常有限,在DM等应激因素的影响下,DN患者体内大量受损的细胞器及蛋白积聚在足细胞内,对其产生毒性作用,导致足细胞损伤,并发生凋亡,因此DN进展的明显特点为足细胞减少,足细胞损伤是其明显的标志[11-12]。
  DN早期会出现足细胞损伤情况,并贯穿于DN生理病理整个活动过程中[13]。本研究结果显示,DN组小鼠系膜基质明显增多,雷公藤甲素组小鼠系膜基质明显减少,说明DM小鼠肾脏组织存在较严重的病理损伤。雷公藤甲素具有抗炎及免疫抑制等作用,炎性反应会贯穿于DN发展过程中,通过雷公藤甲素治疗可防止炎性反应过度激活,改善系膜基质增生情况,从而改善肾组织损伤。   自噬是细胞在相关蛋白和基因调控下维持细胞内环境稳定的一种生命现象[14]。正常状态时,自噬活性水平较低,当受到细胞内代谢压力及细胞外营养成分变化、生长因子等刺激时,其会被大量激活[15]。目前关于自噬与肾脏疾病的研究是医学界的热点之一,相关研究表明,自噬对足细胞损伤具有一定保护作用[16]。WT-1是一种足细胞核蛋白,是足细胞特异性标志之一,可反应足细胞数量变化情况[17]。本研究结果显示,DN组小鼠的足细胞数量明显比雷公藤甲素组小鼠减少,透射电镜观察结果显示,雷公藤甲素组自噬体数量明显比DN组小鼠增多,DN组小鼠内质网损伤明显,并呈空泡样变。这是因为DN小鼠在高糖等应激因素刺激下,其足细胞足突会增宽、变短及回缩,从而发生融合,乃至消失,而足细胞缺失会影响肾小球滤过屏障,导致肾小球硬化。雷公藤甲素可保护并修复DN小鼠肾足细胞损伤,减少足突融合,抑制肾足细胞的凋亡,通过激活肾足细胞自噬活性,从而稳定足细胞的功能与结构,达起到保护肾脏的作用。
  LC3是公认的自噬体标记蛋白,在自噬中起重要作用,包括LC3-I和LC3-II两型,其对自噬体膜延长、自噬体膜与其他膜结构的融合及自噬体运载其他物质的过程中起到重要的作用[18]。Caspase蛋白是一种在细胞凋亡过程中最易被活化的天冬氨酸蛋白水解酶,在细胞生长、分化等过程中其重要作用[19]。Bax是一种凋亡相关蛋白,可起到促细胞凋亡作用,其会激活下游Caspase-3并协同促进细胞凋亡[20-21]。Podocin蛋白是维持足细胞结构与功能的主要分子,可保障肾小球滤过膜的完整性,可作为足细胞损伤的重要标志物[22]。本研究结果显示,雷公藤甲素组Podocin表达比DN组明显增加,LC3-II/LC3-I比值明显上升,凋亡相关蛋白Bax及Caspase-3表达明显减少(P<0.05)。这是因为雷公藤甲素可上调Podocin蛋白表达,从而维持足细胞结构和功能稳定,并对Bax蛋白的同二聚体产生进行抑制,将Bax蛋白具备的促细胞凋亡作用阻断,从而下调Bax的表达,进而减少Caspase-3的大量激活,从而阻断足细胞凋亡,同时雷公藤甲素可上调DN小鼠足细胞自噬水平,并会伴随LC3-I向LC3-II转换。
  综上所述,对DN小鼠给予雷公藤甲素治疗,可减轻足细胞损伤及缺失,维持足细胞的功能和数量,并保障足细胞的自噬性,可为DN的防治提供的理论依据。
  参考文献
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  (2019-04-15收稿 责任编辑:芮莉莉)
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