可溶性环氧化物水解酶抑制剂TPPU改善糖尿病合并高血压的作用及其机制

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研究目的:糖尿病和高血压均是世界范围内的主要健康问题,并存时将显著增加患者心血管事件的发生率和死亡率。既往研究表明环氧-二十碳三烯酸(Epoxyeicosatrienoic acids,EET)/可溶性环氧化物水解酶(Soluble epoxide hydrolase,sEH)系统对糖尿病和高血压均有保护作用,但对糖尿病合并高血压的作用及机制尚未完全阐明,因此本研究旨在探讨sEH抑制剂TPPU((Trifluoromethoxyphenyl-3-(1-propionylpiperidin-4-yl)urea))能否降低糖尿病合并高血压小鼠的血压和血糖,改善其胰岛素抵抗,若TPPU能发挥降压和降糖的保护作用,结合前期研究发现,TPPU可以通过抑制肾脏钠-葡萄糖共转运蛋白-2(sodium-glucose cotransporter 2,SGLT2)的表达改善db/db鼠的高血糖症,本研究将进一步探索,TPPU能否通过抑制肾脏SGLT2表达降低糖尿病合并高血压小鼠的血压和血糖及其具体作用机制。研究方法:一、动物实验:(1)6周龄C57BL/6小鼠分别用高盐高脂(High-fat and high-salt,HF-HS)饮食和正常饮食(Standard chow/Normal salt,SC-NS)饲养,利用高盐高脂饮食构建糖尿病合并高血压模型。饮食干预4周后,将sEH抑制剂TPPU或SGLT2抑制剂达格列净以饮水的方式输入小鼠体内,药物干预分为如下五个亚组:(1)SC-NS组(2)SC-NS+TPPU组(3)HF-HS组(4)HF-HS+TPPU组(5)HF-HS+达格列净组,药物干预8周。(2)每月监测动物体重,血糖和血压,利用腹腔注射葡萄糖试验检测小鼠葡萄糖耐量,利用腹腔注射胰岛素试验检测小鼠胰岛素耐量,实验结束前用代谢笼测小鼠代谢率,留取小鼠24小时尿液。(3)实验结束时处死小鼠,留取小鼠的血液、尿液标本,留取肾脏、脂肪、主动脉、肝脏、胰腺、骨骼肌等组织标本。(4)通过苏木素-伊红染色评估小鼠脂肪和肾脏形态学变化。(5)通过Western Blot、免疫组化检测小鼠肾脏sEH、SGLT2表达量及IKKα/β/NF-κB炎症通路相关分子的表达量。(6)通过酶联免疫吸附(Elisa)法检测小鼠肾脏sEH活性及14,15-EET水平。(7)通过分光光度法检测尿液中葡萄糖浓度、钠离子浓度。二、细胞实验:用棕榈酸和氯化钠干预肾小管上皮细胞(HK-2)模拟糖尿病合并高血压动物体内内环境,用sEH抑制剂TPPU,EETs,EPHX2siRNA和NF-κB抑制剂BAY 11-7082干预HK-2细胞,用Western Blot检测SGLT2及IKKα/β/NF-κB炎症通路相关分子的表达量,用免疫荧光检测NF-κB核定位。研究结果:1.饮食干预前,各组小鼠的初始体重相当,经过12周的饮食干预,HF-HS组小鼠体重、附睾脂肪质量、随机和空腹血糖、收缩压、舒张压、平均动脉压均显著高于SC-NS组。且相较于SC-NS组,HF-HS组小鼠发生明显糖耐量异常和胰岛素抵抗。这些结果表明,高盐高脂饮食干预诱导小鼠发生了高血压合并胰岛素抵抗。2.相较于SC-NS组,HF-HS组小鼠肾脏sEH、SGLT2表达量明显上调,表明sEH、SGLT2在糖尿病合并高血压模型中可能发挥着不利作用。3.TPPU和达格列净改善了高盐高脂饮食饲养小鼠的空腹血糖和收缩压,TPPU还改善了高盐高脂饮食饲养小鼠的舒张压、平均动脉压。TPPU和达格列净改善了高盐高脂饮食所致的小鼠糖耐量异常和胰岛素抵抗。高盐高脂饮食显著降低了小鼠呼吸交换率(RER),而TPPU和达格列净的干预抑制了高盐高脂饮食小鼠RER的降低。这些结果表明,sEH抑制剂TPPU和SGLT2抑制剂达格列净均能有效改善高盐高脂饮食引起的高血压和胰岛素抵抗,同时逆转了高盐高脂饮食引起的底物选择的改变。4.高盐高脂饮食增加了小鼠的尿量、尿葡萄糖和尿钠的排泄,TPPU和达格列净干预进一步增加了尿量、尿葡萄糖和尿钠的排泄。TPPU干预抑制了高盐高脂饮食饲养小鼠肾脏SGLT2表达量的上调。Elisa结果显示,高盐高脂饮食增加了肾脏sEH活性,降低了14,15-EET水平,TPPU干预能显著抑制肾脏sEH活性,提高14,15-EET水平。这些结果提示TPPU通过升高肾脏14,15-EET水平进而抑制肾脏SGLT2表达抑制钠离子和葡萄糖的重吸收进而降低血压和血糖,改善胰岛素抵抗。5.高盐高脂饮食导致肾脏巨噬细胞浸润增加,炎症相关分子IL-1β,MCP-1,TNF-α和NF-κB表达增加,并激活炎症通路IKKα/β/NF-κB,TPPU干预能减少肾脏巨噬细胞浸润,抑制炎症相关分子IL-1β,MCP-1,TNF-α和NF-κB表达,抑制IKKα/β/NF-κB通路的激活。6.细胞实验结果显示:TPPU和14,15-EET能显著抑制棕榈酸和氯化钠诱导的HK-2细胞SGLT2的上调,14,15-EET以剂量依赖的方式抑制炎症通路IKKα/β/NF-κB的激活。NF-κB的抑制剂BAY 11-7082抑制了棕榈酸和氯化钠诱导的HK-2细胞SGLT2的上调,证实了NF-κB对SGLT2的调节作用。研究结论sEH抑制剂TPPU通过抑制IKKα/β/NF-κB通路的激活抑制肾脏SGLT2的表达,减少钠离子和葡萄糖的重吸收,从而减轻高盐高脂饮食诱导的糖尿病合并高血压,改善胰岛素抵抗。
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