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目的:糖尿病肾病是糖尿病常见的慢性并发症之一,同时也是导致终末期肾病甚至死亡的因为之一。近来研究发现,氧化应激及其诱导的肾脏细胞凋亡在糖尿病肾病发病机制中起重要作用。线粒体不仅是细胞内活性氧簇生成的主要来源,而且是细胞凋亡的控制中心。α-硫辛酸(α-lipoic acid,α-LA)作为一种强抗氧化剂,其对糖尿病肾脏的保护作用得到广泛关注,但其机制尚不明了。本研究探讨高糖诱导的氧化应激状态下大鼠肾脏线粒体功能的变化及其介导的细胞凋亡机制；阐明α-LA对其肾保护作用及相关机制,为α-LA治疗糖尿病肾病提供新的理论依据。
方法:雄性SD大鼠腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导糖尿病模型,并将糖尿病模型大鼠随机分为糖尿病非干预组(DM组)和α-LA干预组(α-LA组),以正常大鼠作为对照组(NC组)。干预8周后测定各组大鼠血糖(Blood glucose,BG)、血尿素氮(Blood UreaNitrogen,BUN)、血肌酐(Serum Creatinine,SCr)及尿白蛋白排泄率(urinary albu min excrection rate,UAER)；光镜观察肾脏病理形态学改变,电镜观察肾脏线粒体形态改变；检测血清及肾皮质中丙二醛(malondiadehyde,MDA)的含量及超氧化物岐化酶(superoxidedismutase,SOD)的活性；测定肾脏线粒体呼吸链琥珀酸脱氢酶(succinatedehydrogenase,SDH)及细胞色素C氧化酶的活性；测定肾脏线粒体膜电位及肿胀度变化；免疫组化及Western blotting法检测线粒体电压依赖性阴离子通道(voltage-dependent anion channel,VDAC)蛋白的表达；Western blotting法检测凋亡蛋白细胞色素C(cytochrome C,CytC)表达,免疫组化法检测Smac/DIABLO(the second mitochondria-derived activator of caspase/direct IAP binding protein)蛋白以及凋亡诱导因子(apoptosis-inducing factor,AIF)的表达。
结果:
1.与NC组相比,DM组BG、BUN、SCr及UAER均明显升高(P<0.01或P<0.05)；α-LA组BUN、SCr及UAER较DM组均明显下降(P<0.01或P<0.05)；DM组和α-LA组的BG水平无统计学差异。
2.光镜显示DM组肾小球体积增大、系膜细胞增多、系膜区细胞外基质增生,电镜显示线粒体出现肿胀,嵴减少。α-LA组上述形态学异常显著改善。
3.与NC组相比,DM组血清及肾皮质MDA水平均显著升高(均P<0.01)；α-LA组较DM组均显著下降(均P<0.05)。与NC组相比,DM组血清及肾皮质SOD活性较NC组均显著下降(均P<0.01),α-LA组较DM组均显著升高(P<0.01或P<0.05)。
4.与NC组相比,DM组肾脏线粒体SDH活性、细胞色素C氧化酶活性、线粒体膜电位均明显降低(P<0.01或P<0.05),线粒体肿胀度趋势明显减弱,电镜显示线粒体出现肿胀,嵴减少。α-LA组肾脏线粒体SDH活性、细胞色素C氧化酶活性、线粒体膜电位较DM组均明显升高(P<0.01或P<0.05),线粒体肿胀度趋势增强。
5.与NC组相比,DM组线粒体蛋白VDAC水平明显降低(P<0.01或.P<0.05),凋亡相关蛋白CytC、Smac/DIABLO、AIF表达明显增多(P<0.01或P<0.05)；α-LA组线粒体蛋白VDAC水平明显升高(均P<0.05),凋亡相关蛋白CytC、Smac/DIABLO、AIF表达明显减少(均P<0.05)。
结论:
糖尿病大鼠肾组织中氧化应激水平升高、线粒体功能受损、线粒体VDAC表达降低、线粒体释放的凋亡蛋白CytC、Smac/DIABLO、AIF表达增多肾细胞凋亡启动,参与了DN的发生发展。α-LA通过抑制氧化应激,保护线粒体功能,上调肾脏线粒体VDAC表达抑制线粒体CytC、Smac/DIABLO、AIF的释放阻止肾细胞凋亡的启动,发挥其保护大鼠肾脏的作用。