山奈酚延缓db/db小鼠肾损伤研究

来源 :心脑血管病防治 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuheguo99
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  【摘 要】:目的 观察山奈酚(KPF)干预自发肥胖2型糖尿病小鼠(db/db鼠)早期糖尿病肾病,并探讨相关机制。方法 24只健康雄性10周龄db/db鼠随机分为4组:不同剂量KPF给药组(50、200 mg/kg)、db/db对照组和二甲双胍(0.2 g/kg)阳性对照组,并设db/m对照组。连续灌胃给药10 周,检测小鼠血清肌酐(SCr)、白细胞介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α),24小时尿白蛋白排泄率(UAER);留取肾组织,作病理形态学检查、实时定量PCR检测肾组织TNF-α、IL-6的mRNA表达、Western blot检测磷酸化核因子κB p65( p-NF-κBp65)、磷酸化核因子κB抑制蛋白α(p-IκBα)、核因子κB抑制蛋白α激酶(IKKα)蛋白的表达水平。结果 不同剂量KPF干预10周,都能使db/db小鼠24小时UAER、SCr、IL-6、TNF-α水平下降,肾组织IL-6、TNF-α基因表达水平明显降低(P<0.01、0.05),p-NF-κBp65、IKKα和p-IκBα蛋白表达水平下降(P<0.01)。结论 KPF可通过抑制核因子κB(NF-κB)介导的炎症反應,对自发2型糖尿病小鼠早期的肾脏损害起到保护作用。
  关键词:山奈酚;糖尿病肾病;抗炎作用
  中图分类号:R34 文献标识码:A 文章编号:1009_816x(2017)0?_?_0?
  [Abstract] Objective To explore the effects of kaempferol(KPF)on renal tissues and to elucidate its underlying inflammatory molecular mechanism in db/db mice.Methods Twenty-four male db/db mice were randomly divided into four groups:Two groups were orally administered a low or high dose of KPF (50 or 200 mg/kg, respectively), one control group and one positive control (metformin hydrochloride 0.2 g/kg) group. Six male db/m mice were set as normal control group. After 10 weeks treatment, 24 hour urinary albumin excretion (UAER)、SCr were detected; the gene expression of tumor necrosis factor-α(TNF-α),and interleukin-6(IL-6) were measured by real time PCR; the protein expression of IKKα、phospho-IκBα、phospho-NF-κBp65 were evaluated by Western blotting.Results After 10 weeks of KPF treatment,the urinary albumin excretion and the SCr were reduced,the gene expressions of TNF-α and IL-6 were inhibited.Importantly, the protein expression level of IKKα、phospho-IκBα、phospho-NF-κBp65 in renal tissue was significantly decreased(P<0.01、0.05). Conclusion : Kaempferol has protective effects on renal tissues through inhibiting NF-κB pathway and related inflammation in db/db mice.
  Key words: kaempferol; diabetic kidney disease ; anti-inflammation
  糖尿病肾病(diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病最常见的微血管并发症之一,其进展为终末期肾病(end-stage renal disease, ESRD)的速度较一般肾脏疾病更为迅速[1],已成为血液透析治疗的最主要的原因。山奈酚(Kaempferol,KPF),是广泛存在于食物、中草药中的一种类黄酮化合物,已经有多项研究发现它具有防癌、抗癌、抗氧化、抗病毒及调节免疫等功效[2]。近年来多项体外试验及动物研究还表明它有抑制β细胞凋亡、改善胰岛素敏感性、抑制醛糖还原酶的活性、降低炎症反应及氧化应激等作用,在糖尿病及并发症的防治中有很大的应用前景[3~5]。然而,有关KPF防治DKD的动物研究报道很少。先天自发性肥胖2型糖尿病模型小鼠db/db鼠的糖尿病及DKD进程与人类2型糖尿病及肾病的早期表现极为相似,因此本研究选用该小鼠模型作为研究对象,观察KPF对2型糖尿病早期DKD的作用,并初步探讨可能的分子学机制,为筛选治疗DKD的药物提供依据。
  1 材料与方法
  1.1 实验材料
  1.1.1 实验动物:无特定病原体级健康雄性10周龄C57BL/KsJ db/db小鼠24只,对照db/m小鼠6只 (南京大学动物模式所),分别为39~44 g及19~22 g。饲养环境温度21~23℃,分笼标准颗粒饲料喂养,自由摄水,12 h交替照明。动物实验符合国家《实验动物管理条例》和《浙江省实验动物管理实施办法》要求。   1.1.2 主要试剂:KPF(HPLC测定质量分数≥99.0%,批号96353,美国Sigma);二甲双胍(Metformin,上海信宜制药);血生化测定试剂盒(德赛诊断系统上海有限公司);尿蛋白测定试剂盒、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素-6(IL-6)测定ELISA试剂盒购自武汉贝茵莱;Trizol、PCR试剂盒、引物(美国,Thermo);核转录因子κB(NF-κB),IKKα(美国,abcam),p-IκBα、p-NF-κB p65、GAPDH兔多抗(美国Cell Signal Technology),二抗羊抗兔等标记二抗(碧云天生物技术研究所)。
  1.2 实验方法
  1.2.1 实验分组::24只10周龄db/db小鼠,经适应性饲养1周后,应用葡萄糖氧化酶法检测小鼠血糖(BG),超过11.1 mmol/L的按照数字表法随机分为4组:实验对照组、两个不同剂量(50mg/kg、200 mg/kg)KPF实验组及二甲双胍(200mg/kg)阳性对照组,6只10周龄db/m小鼠作为空白对照组;KPF以植物油将其配成20mg/ml,二甲双胍用生理盐水配成20mg/ml;实验组小鼠每日17:00以相应药物及剂量灌胃1次,空白对照组和实验对照组则以相同的方式给予等量的植物油。持续用药10周。
  1.2.2 标本的收集及检测:10周后,用代谢笼收集大鼠24 h尿液采用酶联免疫法测定尿白蛋白排泄率(UAER);经心脏穿刺采血,采用日立全自动生化分析仪测定BG、SCr、甘油三酯(TG) 、总胆固醇(TC)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-C),应用ELISA法测定血清IL-6和TNF-α水平,由小鼠体重及右肾脏重量得出肾脏指数(KI,KI=右肾脏重量/小鼠体重)(mg/g)。用10%水合氯醛按0.04 ml/kg腹腔内注射麻醉,取肾组织用4%甲醛固定,用于病理學检测。
  1.2.3 采用HPIAS-2000高清晰度彩色图文病理分析系统软件进行病理图像分析:在PAS染色中,每组选8个样本,每份样本均在40倍显微镜下,视野上、下、左、右、中各取2个肾小球(共10个), 数码摄像头采集肾小球图像,在高倍镜下进行病理分析,每个切片随机选择10个正切的肾小球,测定肾小球平均截面积(MGA),取其平均值作为每个标本的MGA,采用Raij L[6]的半定量评分系统评价肾小球的损伤程度,计算肾小球硬化指数(GSI)。
  1.2.4 实时定量PCR检测TNF-α、IL-6的mRNA表达:Trizol提取肾组织总RNA,反转录合成cDNA。荧光定量PCR技术检测TNF-α、IL-6基因转录水平,GAPDH作为内参,数据采用仪器自带软件分析:ABI Prism 7300 SDS Software进行各组间基因转录水平的比较。1.2.5 Western blot检测IKKα、p-IκBα及p-NF-κB p65蛋白的表达水平:以GAPDH作为内对照,进行各组间蛋白表达的比较,应用Image J分析目的蛋白及内参蛋白灰度值,计算相对灰度值,进行组间比较。
  1.3 统计学处理
  统计软件用SPSS 22.0统计分析软件。计量数据采用 (?X±S)表示,多组均数比较采用单因素方差分析,组间比较采用LSD法,P<0.05为差异有统计学意义。
  2 结果
  2.1各组小鼠生化及炎症指标比较: 与db/m组比较,db/db对照组小鼠BG与血脂、KI、SCr、UAER、血清IL-6和TNF-α水平都明显升高(P<0.01);与db/db对照组相比,不同剂量KPF及二甲双胍的处理使小鼠BG及SCr、UAER、IL-6、TNF-α水平都有明显下降(P<0.01),但TG仅在二甲双胍组及大剂量KPF组有下降(P<0.05), KI仅在二甲双胍组有下降(P<0.05),TC、LDL-C、HDL-C水平都没有下降(P>0.05),见表1和表2。
  2.2 肾脏组织学观察 光镜下PAS染色结果显示,db/m组肾小球和肾小管结构正常,毛细血管清晰;db/db对照组肾小球肥大变形,内皮细胞数量明显增多,可见部分肾小管上皮细胞空泡变性、排列不整齐;与db/db对照组相比,不同剂量KPF治疗组、及二甲双胍阳性对照组肾小管和肾小球损害明显减轻,肾组织细胞数量减少,
  2.3 肾小球截面积(GMA)和硬化指数(GSI)比较: 与db/m组比较,db/db对照组小鼠GMA和GSI都明显升高(P<0.01);与db/db对照组小鼠比较,不同剂量KPF或二甲双胍处理都未能使GMA和GSI发生明显变化(P>0.05),见表2
  3 讨论
  DKD发病机制复杂,近年来,越来越多的证据显示炎症机制与DKD的发展密切相关,且认为DKD是一种炎症性疾病,阻断炎症反应的治疗方案,有可能成为治疗糖尿病肾病的新方法[7]。
  本研究小组的前期研究发现[5],SD鼠经高脂高糖饲料及链脲佐菌素(STZ)多次腹腔注射诱导制备2型糖尿病大鼠模型, 较正常对照组大鼠血清IL-6及TNF-a的水平都明显上升;在本研究中也发现db/db小鼠较db/m小鼠血清IL-6及TNF-a水平的明显上升。这些结果表明炎症因素在糖尿病及并发症发生和进展方面都有作用。经KPF处理10周后可明显降低高脂及STZ诱导的SD大鼠血糖水平,改善胰岛素抵抗,恢复血脂至正常水平,且伴有血清IL-6及TNF-a水平的明显下降[5]。在本实验中,以db/db小鼠为研究对象,同样的方法KPF或二甲双胍处理10周,血糖有明显下降,虽不能使小鼠血脂水平有改善,但小鼠尿蛋白排泄率及血肌酐有明显下降,也能明显降低小鼠血清IL-6及TNF-a水平,肾组织的IL-6 mRNA及TNF-a mRNA的表达水平也明显下降,且肾组织病理表现为肾小管和肾小球损害明显减轻,肾组织细胞数量减少。这些都表明KPF可通过抑制炎症因子的表达减轻db/db小鼠的肾脏损伤。另外,虽然同为啮齿类动物,高脂食物和药物诱导的2型糖尿病SD鼠和先天性瘦素受体基因突变的自发2型糖尿病小鼠db/db鼠对于KPF及二甲双胍这两种药物血脂的反应不同,可能同两种动物血脂升高的机理不完全相同有关,也可能与用药时间较短,以及实验动物数量较少导致的统计误差。   对于KPF抑制炎症因子表达的分子学机制,本实验进行了初步的探讨。已知有多种信号通路参与或介导DKD的炎症反应过程。核因子κB(Nuclear Factor-kappa B,NF-κB)是广泛存在于细胞质中的快反应转录因子,具有多向转录调节作用,可调控多种基因的表达,包括IL-6、TNF-a基因等,在DKD发病中起着重要作用[8]。越来越多的证据表明,NF-κB信号通路是许多DKD致病因素连接的细胞信号通路的核心[9],是肾小球系膜细胞表达多种免疫炎症相关基因的调控枢纽。NF-κB的活化是一个非常复杂的过程,IkBa的磷酸化是NF-κB活化的关键。未活化的NF-κB存在于细胞质中,以P65亚基与IkB-a结合,覆盖在P50核定位信号上,在细胞中以P50-P65-IkB-IX多聚体的形式处于无活性状态。当细胞受到细胞因子、LPS、氧自由基等刺激时,激活IKKa使IkB-a磷酸化为p-IKBα从NF-κB复合物上解离,导致NF-κB活化进入细胞核中,与相应的靶基因相结合,从而产生大量炎性介质,引发炎症反应[10]。肾组织p-NF-κBp65、IKKα和p-IKBα升高,都提示NF-κB信号通路的激活。本研究发现,20周龄的db/db小鼠肾组织p-NF-KBp65、IKKα和p-IKBα蛋白表达水平较同龄的db/m小鼠显著上升;而经过50mg/kg或200mg/kg KPF每日灌胃10周处理的db/db小鼠,出现血糖下降,虽血脂未明显变化,但p-NF-KBp65、IKKα和p-IKBα蛋白的表达水平明显下降,伴随着肾组织IL-6及TNF-a mRNA的表达水平、血清IL-6及TNF-a水平明显下降,提示KPF可通过抑制NF-κB信号通路的激活,进而下调TNF-α、 IL-6等炎症因子表达起到抗炎、保护肾脏的作用。
  本研究充分说明了KPF在治疗2型糖尿病早期肾脏并发症中的疗效,提示其可能成为DKD綜合治疗中的一个极具潜能的药物,也将为DKD的防治开辟一个新的途径。
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  (收稿日期:2016-11-21)
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