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目的:儿童肾病综合征(NS)发病机制仍未阐明,此病预后导致肾小球硬化以致肾功能衰竭。肾小球硬化以肾小球系膜细胞增殖及细胞外基质(ECM)大量积聚为特征。TGFβ1、CTGF和MMPs/TIMPs等参与肾小球疾病的演变过程,促进ECM积聚,造成肾小球硬化。因此,阻断参与肾小球硬化的细胞因子和ECM的积聚是防止肾小球硬化进展的关键。采用免疫学和分子生物学方法,以阿霉素大鼠肾小球硬化模型为研究对象,观察甘草甜素对TGFβ1、CTGF及TIMP1的作用及其分泌ECM的影响;同时观察甘草甜素对肾小球硬化模型形态学和超微结构及血液生化变化的影响,提供甘草甜素对肾小球硬化早期防护作用的实验依据。
细胞外基质(ECM)成分包括:层粘连蛋白(LN)、纤维连接蛋白(FN)、Ⅳ型胶原(ColⅣ)。相关细胞因子如:转化生长因子β1(TGFβ1)、结缔组织生长因子(CTGF)和金属蛋白酶组织抑制物-1(TIMP-1)。
方法:采用阿霉素(ADR)两次注射法,建立大鼠肾小球硬化的模型。实验分为三组,(1)对照组;(2)模型组;(3)治疗组。模型组和治疗组分别于第二次注射ADR后和第一次注射ADR后每天一次甘草甜素灌胃,并于第二次注射ADR后,同时观察2、4、6和8周各项指标的变化。包括①24h尿蛋白定量,收集血液标本检测血浆白蛋白(Alb)、胆固醇(TC)、尿素氮(BUN)和肌酐(Scr)。②各组大鼠取肾皮质进行光镜(HE、PAS、Masson染色)及电镜等组织病理学检测。③免疫组织化学方法检测肾皮质部LN、FN、ColⅣ、TGFβ1、CTGF和TIMP-1蛋白的表达。④提取肾皮质部的总RNA,采用标准曲线法进行荧光定量PCR检测肾皮质部TGFβ1、CTGF和TIMP-1的mRNA的表达。
结果:1.24h尿蛋白定量及血液生化的变化(1)模型组,第2、4、6和8周24h尿蛋白定量、血胆固醇(TC)、尿素氮(BUN)和肌酐(Scr)均比对照组明显升高,各时间点水平依次升高,并且有显2著性差异(p<0.05)。血浆白蛋白(Alb)各时间点水平依次降低,并且有显著性差异(p<0.01)。说明动物模型临床表现为肾病综合征,并逐渐加重并发展为肾功能衰竭。
(2)治疗组,24h尿蛋白定量、血胆固醇(TC)、尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)及血浆白蛋白(Alb)与模型组相比较均有不同程度改善。说明GL在一定程度上可以降低蛋白尿,改善高脂血症,对肾功能有保护作用。
2.组织病理学变化(1)模型组,光镜下经HE、PAS和Masson染色可见,2周时系膜细胞数量增多,4周后系膜细胞出现空泡变性;6周后出现局灶节段性肾小球硬化;8周后80%肾小球内出现玻璃样变,肾小管萎缩呈肾小球硬化的改变。电镜下超微结构见系膜细胞增生,线粒体肿胀,足突融合,基底膜部分增宽。6到8周足突融合加重,核浆比例失常,核内染色质疏松,电子致密物沉积,系膜基质增宽加重,在ECM中见到丝状的胶原物质。
(2)治疗组,光镜下2周时细胞数目增加不明显,炎性细胞浸润轻微。4周时空泡变性明显轻于模型组。6~8周有部分局灶节段性肾小球硬化;硬化指数高于对照组(p<0.01),但轻于模型组(p<0.01)。电镜下可见系膜细胞轻度增生,线粒体肿胀减轻,足突部分融合,基底膜轻度均匀增厚。6到8周后,足突仍见部分融合,核浆比例基本正常,核内染色质轻微变化,少量电子致密物沉积,但系膜基质增宽程度轻于模型组。ECM中丝状胶原物质少于模型组。说明甘草甜素可以改善肾脏组织的病理学变化,延缓肾小球硬化的进展。
3.ECM和TGFβ1、CTGF蛋白的变化(1)模型组,正常肾小球内LN、FN和ColⅣ为弱阳性表达,随着肾小球硬化的程度逐渐加重,肾小球内LN、FN和ColⅣ蛋白出现强阳性表达;在完全硬化失去正常结构的肾小球,则全部被ECM成分LN、FN和ColⅣ所占据。同时TGFβ1和CTGF在肾小球硬化早期为弱阳性表达,4~6周出现强阳性表达;但TGFβ1蛋白表达4周达高峰,而CTGF蛋白表达6周时达高峰。
(2)治疗组,治疗后LN、FN、ColⅣ、TGFβ1和CTGF蛋白表达较模型组有所减轻,但仍高于对照组。说明甘草甜素可以减少ECM的沉积,使TGFβ1和CTGF蛋白表达下降,延缓肾小球硬化进展。
34.TGFβ1、CTGF和TIMP-1mRNA表达水平的变化(1)模型组,TGFβ1、CTGF和TIMP-1mRNA的表达逐渐增加,TGFβ1表达4周达高峰,CTGF和TIMP-1mRNA的表达6周达高峰。
(2)治疗组,TGFβ1、CTGF和TIMP-1mRNA表达与模型组相比均有不同程度降低,表达峰值下降,但高于对照组。说明GL可以抑制细胞因子TGFβ1、CTGF和TIMP-1mRNA的表达。
结论:甘草甜素可能通过下调细胞因子TGFβ1、CTGF和TIMP-1的表达来降低ECM合成,减少ECM的积聚,拮抗细胞因子对肾脏的损害作用,从而减轻蛋白尿,降低高脂血症,改善肾功能,延缓大鼠肾小球硬化的进展,对早期肾小球硬化有防护作用。