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目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病(diabetes mellitus,DM)的慢性微血管并发症之一,已成为终末期肾病(end stage renal disease,ESRD)的首位病因,目前仍缺乏有效的治疗手段,确切的发病机制也尚未阐明。微量白蛋白尿(microalbuminuria,MAU)是目前临床诊断早期DN的指标,然而越来越多的证据显示,MAU预测DN的进展既不敏感,也缺乏特异性。临床研究发现,在确诊DM之前或同时,部分患者已经出现肾脏损伤的临床表现,如蛋白尿等。动物实验也发现,DM前期肾脏已有不同程度的结构改变,且肾小管及间质的病变对DN的发生发展起至关重要的作用,已成为早期肾功能异常的预测因子。本研究以自发2型DM动物模型OLETF大鼠为对象,动态观察在正常糖耐量(normal glucose tolerance,NGT)期、糖耐量减低(impaired glucose tolerance,IGT)期、DM期、DN期肾组织结构及功能的变化,旨在探讨IGT期OLETF大鼠肾脏病变的特点及可能发病机制。方法:1)雄性清洁级OLETF大鼠45只,LETO大鼠30只,在无特定病原体级条件下按5只/笼饲养,LETO大鼠予普通饲料饮食,OLETF大鼠予高脂饲料饮食。LETO大鼠与OLETF大鼠同系不同株,不发生DM,作为OLETF大鼠的正常对照组。2)每周测量大鼠体重,剪尾测空腹血糖(fasting blood glucose,FBG);每2周留取24h尿和随机尿,生化法检测24h尿微量白蛋白(urinary microalbumin,UMA)、视黄醇结合蛋白(retinol binding protein,RBP)、β2-微球蛋白(β2-microglobulin,β2-MG)、N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-beta-D-glucosaminidase,NAG);酶联免疫吸附实验(Enzymelinked immunosorbent assay,ELISA)检测尿胱抑素C(Cystatin C,Cys C)、中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(neutrophil gelatinase-associated lipocalin,NGAL);每2周空腹内眦取血,生化法检测血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)、血肌酐(serum creatinine,SCr)、甘油三酯(triglyeride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)、游离脂肪酸(freefatty acid,FFA);ELISA检测血清肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α,TNF-α)、白细胞介素-6(interleukin-6,IL-6);每4周行口服葡萄糖耐量试验(oral glucose tolerance test,OGTT),放射免疫法检测空腹胰岛素(fasting insulin,FINS),定义葡萄糖负荷后血糖峰值>16.8mmol/L,120min血糖>11.1mmol/L,符合二者之一确定为IGT模型,两者均符合确定为DM模型,至两组大鼠24h UMA含量出现统计学差异后定义为DN。3)分别在OLETF大鼠NGT、IGT、DM和DN期时各处死6只OLETF大鼠及6只与OLETF大鼠同周龄的LETO大鼠。留取肾组织,计算肾指数评估肾脏肥大程度;用光镜、透射电镜观察大鼠肾脏的病理变化;免疫组化法检测不同时期肾小管重吸收蛋白Megalin、Cubilin的表达。4)免疫组化法检测不同时期肾小管及间质胰岛素受体底物-1(insulin receptor substrate,IRS-1)、丝氨酸磷酸化的IRS-1(serine phosphorylation of IRS-1,p Ser IRS-1)、内皮型一氧化氮合酶(endothelial nitric oxide synthase,e NOS)、诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,i NOS)和缺氧诱导因子-1α(hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α)的蛋白表达。结果:1)OGTT结果比较:8周龄OLETF大鼠OGTT各点血糖值均正常,与同周龄LETO大鼠无差异(P>0.05),符合NGT模型。30周龄OLETF大鼠除FBG未见升高外,其余各点血糖值均高于同周龄LETO大鼠(P<0.05),高峰值为18.25±4.08 mmol/L,120min血糖值为9.56±2.06mmol/L,符合IGT模型。56及65周龄的OLETF大鼠,各点血糖值均高于相应周龄的LETO大鼠(P<0.05),高峰值分别为18.60±3.93mmol/L、19.35±5.17 mmol/L,120min血糖值分别为13.26±6.72 mmol/L、13.55±6.66 mmol/L,均达到DM诊断标准。2)尿蛋白含量比较:NGT期OLETF大鼠24h UMA与同周龄LETO大鼠无差异(P>0.05),IGT期24h UMA开始出现升高趋势,DM期24h UMA继续升高,但均与相应周龄LETO大鼠无差异(P>0.05),至DN期OLETF大鼠24h UMA明显高于同周龄LETO大鼠(P<0.05)。3)一般资料比较:OLETF大鼠的体重、FINS、TNF-α、IL-6、FFA、TG、TC和肾指数在IGT期均升高,高于同周龄LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠(P<0.05)。其中TNF-α、IL-6在DM期高于IGT期(P<0.05),IL-6、TC在DN期高于DM期(P<0.05)。而FINS在DM期开始下降,低于IGT期(P<0.05),DN期则较DM期进一步降低(P<0.05)。4)IGT期OLETF大鼠肾脏H&E染色结果:肾小球基底膜厚度正常,体积轻度增大,系膜细胞轻度增生,肾小管上皮细胞皮质刷状缘脱落,皮质、髓质出现空泡颗粒和坏死,间质可见炎细胞浸润和动脉血管壁轻度增厚,未见明显间质纤维化和水肿。5)IGT期OLETF大鼠肾脏电镜结果:肾小球滤过膜厚度均匀,三层结构清晰,内皮细胞及足细胞微细结构良好,足突分布均匀,系膜区面积增大,细胞数未见增多,细胞体积较大,系膜基质分泌量轻度增多,肾小管细胞排列已不整齐,小管基膜增厚,小管内褶紊乱,胞质内含溶酶体颗粒,部分线粒体内外膜降解,部分嵴与基质降解呈均质絮状,线粒体附件有糖原颗粒沉积,间质血管内皮细胞内外核膜间的核周间隙扩张,血管内红细胞淤滞,间质有炎细胞浸润。6)IGT期肾小球功能损伤指标比较:IGT期OLETF大鼠与同周龄LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠相比,SCr、BUN、24h UMA等常规肾功能指标均未见升高(P>0.05)。7)IGT期肾小管上皮细胞损伤指标比较:IGT期OLETF大鼠与同周龄LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠相比,尿NAG、NGAL水平升高(P<0.05)。8)IGT期肾小管重吸收功能损伤指标比较:IGT期OLETF大鼠与同周龄LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠相比,尿RBP、Cys C水平升高(P<0.05),β2-MG虽呈升高趋势,但无统计学差异,肾小管重吸收蛋白Megalin和Cubilin表达减少(P<0.05)。9)IGT期OLETF大鼠肾脏胰岛素抵抗程度:IGT期OLETF大鼠与LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠相比,肾小管及间质IRS-1、e NOS蛋白表达减少(P<0.05),p Ser IRS-1蛋白表达增加(P<0.05)。10)IGT期OLETF大鼠肾小管上皮细胞缺血缺氧损伤程度:IGT期OLETF大鼠与LETO大鼠及NGT期OLETF大鼠相比,肾小管上皮细胞HIF-1α、i NOS蛋白表达增加(P<0.05)。结论:1)成功建立2型DM和2型DN模型,OLETF大鼠24h UMA的特点及肾脏形态学改变符合人类2型DN的临床及病理表现。2)在OLETF大鼠DN发生发展过程中,存在慢性炎症反应,且炎症反应程度随病程的进展持续存在并逐渐加重。3)在DM前期的IGT阶段,OLETF大鼠即已出现肾脏损伤,相对于DN,将此期出现的肾脏结构损伤及功能改变称之为“IGT肾病”。4)IGT期肾脏结构损伤以肾小管及间质的病变为主,功能改变主要为尿中肾小管上皮细胞损伤指标NAG、NGAL水平升高,尿中肾小管重吸收功能损伤指标RBP、Cys C水平增加以及肾小管重吸收蛋白Megalin、Cubilin表达下降,而SCr、BUN、24h UMA未见明显增加。5)IGT期肾脏胰岛素抵抗所致的肾小管周毛细血管内皮细胞舒张障碍引起的肾小管缺血缺氧可能参与了OLETF大鼠“IGT肾病”的发生。