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[目的] 本研究在中医肾主耳藏象理论的指导下,基于TGF-β/Smads信号通路,观察庆大霉素(Gentamicin,GM)慢性肾、耳毒性模型及5/6肾切除残肾模型大鼠肾脏和内耳TGF-β1→TβRⅡ→Smads→α-SMA→ABR及TGF-β→Smads→凋亡→ABR的变化及补肾中药——耳聋左慈丸对模型大鼠的作用,解析耳聋左慈丸补肾治疗耳聋的机制,探讨中医肾主耳的部分分子机制、可能的物质基础及科学内涵。 [方法] 1.给大鼠肌肉注射GM建立GM慢性肾、耳毒性模型(GM模型);大鼠5/6肾脏切除建立残肾模型(残肾模型)。 2.测定大鼠血液尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)和血清肌酸酐(Serumcreatinine,CREA),评定肾功能;测定听性脑干反应(Auditory brainstem response,ABR),评定听功能;对肾功能和听功能做相关性分析。 3.采用常规组织切片HE染色法和透射电镜等形态学检查方法,观察大鼠肾脏和内耳的形态学改变。 4.采用实时荧光定量PCR(SYBR GreenⅠ)法、蛋白质印迹法(Western blot)等方法,检测TGF-β/Smads信号通路和凋亡信号通路中相关信号因子在肾脏和内耳的表达。 5.观察模型大鼠服用耳聋左慈丸后肾功能、听功能、形态学及TGF-β/Smads信号通路及凋亡信号通路中相关信号因子在肾脏和内耳的表达。 [结果] 1.GM模型大鼠:在肌注GM15天内,BUN和CREA进行性增高,肾组织结构损伤;停GM后,BUN和CREA逐渐恢复,肾间质纤维组织增生,肾功能一定程度的恢复。各频率的ABR阈值均升高,高频ABR阈值升高发生早,程度大(32 kHz>16 kHz>8kHz>4 kHz);停GM后,各频率的ABR阈值继续明显增高,在造模结束后2W听力损害最大,至停GM4 W听力无恢复;内耳毛细胞全部破坏,至停GM4 W,耳蜗Corti器内坏死毛细胞的位置被增生纤维组织充填,外毛细胞无再生。在给GM期间,BUN和CREA与32 kHz ABR阈值呈正相关。 残肾模型大鼠:残肾术后BUN和CREA进行性升高,至术后16W,无恢复趋势,肾小球正常结构完全破坏、纤维化,肾小管纤维化。残肾术后8W,8kHz、16 kHz ABR阈值升高,至残肾术后16W,各频率ABR阈值均增高,毛细胞细胞器肿胀。残肾大鼠术后16W内,BUN和CREA的变化与各频率ABR阈值变化呈显著正相关。 2.与对照组大鼠比较:GM模型大鼠肾组织TGF-β1和Smad3的mRNA及蛋白表达增多,Smad7的蛋白表达减少;内耳组织TGF-β1和Smad3的mRNA表达增多,Smad7的mRNA表达减少。 与假手术组大鼠比较:残肾模型大鼠肾组织和内耳组织TGF-β1和Smad3的mRNA表达增多,Smad7的mRNA表达减少。 3.与GM模型组大鼠比较:耳聋左慈丸组大鼠的BUN和CREA降低,肾组织炎症反应和纤维组织增生减轻;各频率ABR阈值降,耳蜗外毛细胞损伤减轻;肾组织TβRⅡ、Smad3、α-SMA的mRNA表达和Smad3的蛋白表达减少,Smad7的mRNA表达增多;内耳组织TGF-β1、TβRⅡ和α-SMA的mRNA表达减少。 与残肾模型组大鼠比较:服用耳聋左慈丸12W的残肾大鼠,BUN和CREA降低,肾组织结构损伤减轻;各频率ABR阈值降低,内耳毛细胞细胞器损伤减轻;肾组织的TGF-β1、TβRⅡ、Smad3和α-SMA的mRNA表达减少,Smad7的mRNA表达增加,TGF-β1的蛋白表达减少;内耳组织Smad7的mRNA表达增加。 4.与对照组比较:GM模型大鼠肾组织和内耳Caspase-3、Caspase-9和Bax的mRNA表达增加,Bcl-2的mRNA表达减少。GM模型大鼠服用耳聋左慈丸6W:肾组织Caspase-3、Caspase-9和Bax的mRNA表达减少,Bcl-2的mRNA表达增加,Caspase-3和Bax的蛋白表达减少,Bcl-2的蛋白表达增加;内耳组织Caspase-3和Bax的mRNA表达减少,Bcl-2的mRNA表达增加。 与假手术组比较:残肾模型组大鼠肾组织和内耳组织Bax、Caspase-3和Caspase-9的mRNA表达增加,Bcl-2的mRNA表达减少;耳聋左慈丸组大鼠肾组织Bax和Caspase-9的mRNA表达减少,Bcl-2的mRNA和蛋白表达增加;内耳组织Bcl-2的mRNA表达增加,Bax的mRNA表达减少。 [结论] 1.GM造成大鼠肾功能减退(BUN和CREA显著升高),并使听功能障碍(4、8、16、32 kHz的ABR阈值显著升高),BUN和CREA的变化与高频ABR阈值变化呈正相关。残肾大鼠术后16W,肾功能的减退与听功能障碍呈正相关。GM模型和残肾模型大鼠的肾功能障碍出现时间均早于听功能障碍。 2.GM的肾毒性致大鼠肾组织结构损伤,肾组织TGF-β1和Smad3的mRNA及蛋白表达增加,Smad7的蛋白表达减少。GM的耳毒性致大鼠耳蜗外毛细胞破坏,内耳组织TGF-β1和Smad3的mRNA表达增加,Smad7的mRNA表达减少。 残肾模型大鼠术后16W:残肾致肾组织呈纤维化改变、内耳毛细胞细胞器肿胀。肾组织的TGF-β1和Smad3的mRNA表达增加,Smad7的mRNA表达减少;内耳组织Smad3的mRNA表达增加,Smad7的mRNA表达减少。 TGF-β/Smads信号通路参与GM和残肾诱发的肾脏和内耳病理的改变、肾功能和听功能减退。 3.GM诱发大鼠肾组织和内耳组织凋亡因子Bax、Caspase-3和Caspase-9的mRNA表达增加和Bcl-2的mRNA表达减少,肾组织Bax和Caspase-3的蛋白表达增高,Bcl-2的蛋白表达降低。耳聋左慈丸能调节上述表达。 残肾诱发大鼠肾组织和内耳组织Bax、Caspase-3和Caspase-9的mRNA表达增加,Bcl-2的mRNA表达减少;肾组织Bax、Caspase-3和Bcl-2蛋白表达与其mRNA的表达变化一致。耳聋左慈丸能调节上述表达。 线粒体凋亡信号通路参与GM和残肾诱发的肾脏和内耳病理改变、肾功能和听功能减退。耳聋左慈丸有拮抗凋亡的作用。 4.耳聋左慈丸可明显改善GM模型大鼠的肾功能和听功能,抑制其肾组织内Smad3、TβRⅡ和α-SMA的mRNA表达,增加Smad7的mRNA表达,抑制肾组织TGF-β1和Smad3的蛋白表达,抑制GM大鼠内耳组织TGF-β1和TβRⅡ的mRNA表达。 耳聋左慈丸能改善残肾模型大鼠听功能及肾功能,抑制其肾组织和内耳组织TGF-β1、TβRⅡ和Smad3的mRNA表达,增加Smad7的mRNA表达,抑制肾组织TGF-β1的蛋白表达。 耳聋左慈丸可通过调节TGF-β/Smads信号通路起到改善肾功能和听功能的作用。 5.耳聋左慈丸通过调节GM和残肾诱发肾脏与内耳相同的TGF-β/Smads信号通路和线粒体凋亡信号通路的变化,可能是耳聋左慈丸同时改善肾脏功能及听功能的作用机制。 本实验中观察到两种模型大鼠肾功能障碍均早于听功能障碍出现,补肾中药改善肾功能的同时均改善听功能,进一步探讨了肾主耳的部分机制。