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临床上,器官移植病人为防止术后排斥反应需长期服用免疫抑制剂。环孢素A(CsA)是一种从土壤真菌中提取的活性代谢产物,在体内通过抑制钙调神经磷酸酶的活性起到免疫抑制的作用,因其作用强、选择性高、价格便宜,目前已广泛应用于实质器官移植的抗排斥反应,以及一些免疫性疾病如各种难治性肾病综合症的治疗。但长期服用环孢素A可产生严重的急性或慢性肾脏损伤,导致肾脏功能不全或衰竭,严重影响着移植病人的术后生存率。因此,如何减轻或消除环孢素A引起的肾毒性,现已成为临床以及基础研究领域关注的热点问题。
五味子乙素(SchB)是从中国传统中药五味子中提取的一种木酯素类成分,也是五味子中含量最多、药理活性最强的单体之一。已有研究报道五味子乙素可增强肝细胞和心肌细胞的抗氧化能力,清除自由基,增强线粒体的功能和结构的完整性,减轻四氯化碳引起的肝细胞损伤及缺血再灌注引起的心肌细胞损伤。五味子乙素对环孢素A引起的急慢性肾损伤是否具有干预保护作用,目前尚无文献报道。
本研究拟从体外细胞水平和整体动物水平两个方面研究五味子乙素对环孢素A引起的肾脏损伤的影响,从氧化应激、细胞凋亡、内质网应激等多条途径探索其作用机制,为两者在临床的联合应用提供临床前实验依据,最终为临床上长期服用环孢素A所致的慢性肾损伤提供一种可行的解决方法。
第一部分、五味子乙素对环孢素A致肾毒性保护作用的体外初步研究。
目的:利用HK-2细胞建立环孢素A致肾毒性的体外细胞模型,确定五味子乙素对HK-2细胞保护作用的最佳剂量,初步探索不同剂量的五味子乙素对环孢素A所致的HK-2细胞损伤的影响,为下一步机制研究确定方向。
方法:
1.不同剂量(1.25、2.50、5.00、10.00、20.00μM)五味子乙素作用于HK-2细胞24h后,按试剂盒说明测定细胞内谷胱甘肽(GSH)的活性,确定五味子乙素的最佳给药剂量。
2.根据方法1的实验结果,取对数生长期的HK-2细胞,随机分成6组:①溶剂对照组;②CsA模型组;③2.5μM SchB+CsA组;④5.0μM SchB+CsA组;⑤10.0μMSchB+CsA组;⑥200.0μM VE+CsA阳性对照组。以上各组中CsA给药终浓度均为10.0μM,溶剂对照组除外。
3.MTT法检测各实验组HK-2细胞的存活率;按照试剂盒说明检测各组培养上清液中乳酸脱氢酶(LDH)的活性;利用LeicaDMI4000B倒置显微镜、Leica DFC500数码摄像机和Leica Qwin V3图像采集系统,观察各实验组HK-2细胞形态并进行图像采集。
4.统计学方法:利用SPSS13.0软件对数据进方差齐性检验、单因素方差分析(One-way ANOVA)或Kruskal-Wallis检验,组间比较用LSD法,以p<0.05作为判定统计学意义的标准。
结论:环孢素A在10.0μM的浓度下,对HK-2细胞具有明显毒性作用,可降低细胞存活率、诱导细胞死亡、以及改变细胞的正常形态。2.5、5.0、10.0μM的五味子乙素可剂量依赖性地抑制CsA所致的细胞存活率下降和细胞损伤,保护细胞维持正常形态,对CsA所致的HK-2细胞毒性具有一定的保护作用。
第二部分、五味子乙素对环孢素A致HK-2细胞损伤的保护作用的机制探讨。
目的:在第一部分实验结果的基础上,从氧化应激途径和凋亡途径两个方面进一步探索SchB保护CsA所致HK-2细胞毒性的可能机制,观察SchB对CsA诱导的氧化应激、细胞内ATP耗竭、细胞凋亡相关基因表达改变的影响;同时初步探讨SchB对CsA诱发的内质网应激中GRP78、CHOP mRNA表达以及GRP78蛋白表达的影响。
方法:
1.按照试剂盒说明检测给药后各组HK-2细胞内GSH、SOD的活性及ATP的含量。
2.RT-PCR半定量检测各实验组HK-2细胞内Bcl-2、Bcl-xl、GRP78以及CHOPmRNA的表达变化;Western Blot检测各组细胞中procaspase-3及GRP78蛋白表达水平的改变。
3.统计学方法:利用SPSS13.0软件对数据进方差齐性检验、单因素方差分析(One-way ANOVA)或Kruskal-Wallis检验,组间比较用LSD法,以p<0.05作为判定统计学意义的标准。
结论:
1.SchB可通过增加HK-2细胞内GSH及SOD的水平,增强细胞的抗氧化能力,抵抗CsA诱导的细胞氧化性损伤;
2.SchB可通过增加HK-2细胞内ATP的水平,减少CsA引起的细胞能量耗竭,保护线粒体的正常功能;
3.SchB可上调HK-2细胞内Bcl-2、Bcl-xl mRNA以及procaspase-3蛋白的表达,减少CsA诱导的细胞凋亡;
4.SchB可通过增加HK-2细胞内GRP78 mRNA及蛋白的表达,增强HK-2细胞内质网内未折叠蛋白反应(UPR)的适应效应,进而下调细胞内CHOP mRNA的表达,减少CsA通过内质网应激诱导的细胞凋亡。
第三部分、五味子乙素对环孢素A致肾毒性保护作用的体内研究。
目的:通过动物实验进一步验证SchB在动物体内是否具有减轻CsA诱导的肾脏损伤的保护作用,为这两种药物在临床上的联合应用提供动物实验依据。
方法:
1.40只成年雄性昆明小鼠(18-20g),随机分成8组,每组5只,饲养于SPF级环境中;自由饮水,给予含盐量为0.04%的低盐饲料;每天早晨9:30-10:30给药,给药前观察小鼠活动状态、毛色及垫料的潮湿程度,称重调整给药量后给药;最后一次给药的第二天称重后处死小鼠,收集血液及两侧肾脏,进行各项指标的检测。
2.实验分组、给药剂量及给药方式:
(1)给药1周:①溶剂对照组:先灌胃给予10mL/kg/day橄榄油,再皮下注射2mL/kg/day橄榄油;②CsA模型组:先灌胃给予10mL/kg/day橄榄油,再皮下注射30mg/kg/day CsA;③SchB保护组:先灌胃给予20mg/kg/day SchB,再皮下注射30mg/kg/day CsA;④SchB对照组:先灌胃给予20mg/kg/day SchB,再皮下注射2mL/kg/day橄榄油。
(2)给药4周:共4组,组别、给药剂量及方式同给药1周。
3.检测指标及方法:给药第一天和处死前称重计算小鼠体重的增加程度;全自动生化分析仪测定各组小鼠血清中尿素氮(BUN)和肌酐(Crea)水平;按照试剂盒说明检测各组小鼠血清中N-乙酰-β-D氨基葡萄糖苷酶(NAG)的活性以及10%肾组织匀浆中GSH的活性;制备肾组织病理切片并进行HE染色,观察各组小鼠肾脏组织形态结构的变化。
结论:在低盐饮食下,皮下注射30mg/kg/day环孢素A 1周和4周,可造成昆明小鼠明显的肾脏损伤,而同时灌胃给予20mg/kg/day五味子乙素后,小鼠肾脏损伤的程度明显减轻,表明五味子乙素与环孢素A联合作用可减轻环孢素A所诱导的小鼠肾脏毒性,具有一定的肾脏保护作用。
综上所述,五味子乙素对环孢素A所致的肾脏损伤具有一定的保护作用。在HK-2细胞内,通过增强细胞的抗氧化能力、减少能量的耗竭、保护线粒体功能、抑制细胞凋亡以及增强细胞对内质网应激的适应能力,抵抗环孢素A诱导的HK-2细胞损伤;小鼠体内,灌胃给予五味子乙素可逆转环孢素A所致的小鼠血清生化指标的改变,保护肾脏组织维持正常的结构和功能。