Drp1、BAX、BCL2在糖尿病小鼠肾组织的表达变化及白藜芦醇对其干预作用的研究

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目的:通过动物实验观察线粒体分裂相关蛋白Drp1、氧化应激指标谷胱甘肽(glutathione,GSH)、锰超氧化物歧化酶(manganese superoxidedismutase,Mn-SOD)以及凋亡相关指标BAX、BCL2在糖尿病小鼠肾脏表达的变化,并探究白藜芦醇对糖尿病小鼠肾脏有无保护作用及其可能作用机制,为临床寻求糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)治疗新靶点和有效药物提供思路和实验依据。方法:选用健康清洁级雄性10周龄CD-1小鼠90只,适应性喂养1周后统一于6%水合氯醛麻醉下行右肾切除术,术后两周随机分为两组:对照组40只,模型组48只。模型组以一次性腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)(140mg/Kg)方法制备糖尿病模型,对照组小鼠腹腔注射等容量枸橼酸缓冲液。72小时后模型组不禁食断尾取血测定血糖,连续两次血糖高于16.7mmol/L者为造模成功。将对照组小鼠随机分为两组:正常对照组(A组)20只、正常+白藜芦醇对照组(B组)20只;造模成功的模型组小鼠随机分为两组:糖尿病组(C组)24只、糖尿病+白藜芦醇治疗组(D组)23只。成模后即开始白藜芦醇灌胃干预,B、D组给予白藜芦醇羧甲基纤维素钠溶液5mg/kg/d,A、C组给予等量羧甲基纤维素钠溶液。实验期间小鼠自由饮食,不使用其他药物。分别于药物干预的第4、8、12周末各组随机取6只小鼠留取血及肾组织标本,处死前留取24小时尿、称重、测尾尖血糖。检测24小时尿蛋白定量;血清生化指标:血肌酐(Scr)、尿素氮(Urea)、总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、高密度脂蛋白(HDL)、低密度脂蛋白(LDL)、血清GSH含量;肾组织石蜡切片行HE、PAS染色观察肾脏病理变化;应用免疫组化和Western-Blot方法检测肾组织Drp1、BAX、BCL2的表达情况;提取肾皮质蛋白行Mn-SOD活性检测。实验数据经检验均为正态分布,满足方差齐性检验行单因素方差分析(ANOVA)并进一步两两比较(snk-t检验),不满足方差齐性检验则进行非参数检验,结果用均数±标准差(x±s)表示,显著性水平等于0.05,应用SPSS13.0软件包对所有数据进行统计学处理。结果:1C组、D组小鼠在STZ注射4-5天后出现明显多饮、多食、多尿、体重减轻,精神萎靡、活动减少,毛发萎黄脱落失去光泽,尾部、耳缘、四肢末梢颜色暗红甚至紫绀,并逐渐出现脂肪重分布,即腹型肥胖;而A组、B组小鼠则无上述情况出现。给予白藜芦醇治疗后D组小鼠上述情况较C组好转。2A、B组小鼠的体重、肾重/体重于4、8、12周末均无差异(P>0.05),C、D组小鼠体重明显低于同期A组。D组小鼠体重于8周末开始高于C组(P<0.05),但仍低于A组。C组小鼠肾重/体重在整个试验期间最高,D组次之,A、B组最低(Fig.3-4;Table1)。3A、B组小鼠血糖、24小时尿蛋白量、总胆固醇、甘油三酯、LDL、HDL、血肌酐、尿素于4、8、12周末均无统计学差异(P>0.05)。C组小鼠血糖、24小时尿蛋白量明显高于同期A组(P<0.05),D组小鼠经白藜芦醇治疗后24小时尿蛋白量显著下降(P<0.05),但血糖与C组相比无差异(P>0.05)(Fig.5-6; Table2)。C组小鼠血清总胆固醇、甘油三酯、LDL水平于8、12周末显著高于A组(P<0.05),HDL于12周末显著下降。D组小鼠总胆固醇、甘油三酯、LDL水平分别于8、8、12周末较C组显著下降,HDL也于12周末上调至正常水平(P<0.05)(Fig.7-10;Table3-4)。C组小鼠成模后血清肌酐、尿素水平较A组明显升高(P<0.05),D组小鼠肌酐、尿素水平经白藜芦醇治疗8周后较C组明显下降(P<0.05)(Fig.11-12;Table5)。4与同期A组相比,B组小鼠血清GSH含量、肾皮质Mn-SOD活力总体均数有升高趋势,但差异尚无统计学意义(P>0.05);C组小鼠血清GSH含量、肾皮质Mn-SOD活力较A组显著下降(P<0.05);D组小鼠经白藜芦醇治疗后血清GSH含量、肾皮质Mn-SOD活力显著高于C组(P<0.05)(Fig.13-14;Table6)。5HE、PAS染色结果显示C组小鼠肾小球体积明显增大,系膜区增宽,基质增多,系膜细胞增生,基底膜增厚,肾小管管腔扩张,部分刷毛缘脱落;D组小鼠上述变化轻于C组(Fig.15-18)。6免疫组织化学、Western-Blot结果显示4、8、12周末A、B组小鼠肾皮质Drp1、BCL2蛋白表达水平无统计学差异(P>0.05),B组小鼠肾皮质BAX表达于8周、12周末较同期A组显著下调(P<0.05)。C组小鼠肾皮质Drp1、BAX表达水平较同期A、B组显著增强(P<0.05),BCL2表达强度减弱(P<0.05)。D组小鼠经白藜芦醇干预后能够显著改善上述变化(P<0.05)(Fig.19-27;Table7-8)。结论:1在糖尿病小鼠模型中,Drp1在肾脏表达上调,肾皮质Mn-SOD活力减低,血清GSH含量下降,同时肾皮质BAX上调,BCL2下调,该变化与24小时尿蛋白定量增加,肾功能下降、肾脏病理变化以及血脂代谢紊乱同时出现。这提示线粒体分裂过程、线粒体氧化应激与细胞凋亡可能参与了糖尿病肾病的发生发展;Drp1可能是糖尿病肾病治疗的新靶点。2白藜芦醇干预后可改善糖尿病小鼠一般情况,降低24小时尿蛋白量,减轻肾脏病理变化,恢复部分肾功能,改善血脂代谢紊乱状态。同时恢复肾皮质Mn-SOD活力,血清GSH含量,减少Drp1、BAX的表达水平,恢复BCL2表达水平。但白藜芦醇对糖尿病小鼠血糖无影响,说明白藜芦醇可能是通过减轻肾脏线粒体损伤、提高线粒体抗氧化应激能力、减轻肾脏细胞凋亡对糖尿病小鼠肾脏保护作用发挥其保护作用。
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