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目的:建立稳定的糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)模型,研究比较1型和2型两种糖尿病肾病发病机制的异同点,探讨Toll样受体4(TLR4)在两种DN模型中的作用。 通过研究红活麻总香豆素(Total coumarins)对高糖诱导下大鼠肾脏系膜细胞HBZY-1的保护作用,以及对STZ诱导的大鼠糖尿病肾病模型的作用,探讨红活麻总香豆素治疗DN的效果以及其可能分子机制。 方法:(1)大鼠尾静脉注射大剂量链脲佐菌素(STZ,60mg/kg)建立1型糖尿病模型。高糖高脂饲料联合小剂量(30mg/kg)尾静脉注射STZ2型糖尿病模型。每周测定大鼠体重、血糖、尿蛋白等糖尿病肾病相关指标。第18周取大鼠血清测定肌酐(Scr)、尿素氮(BUN),甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)。取肾脏切片做HE和Masson染色,检测大鼠肾脏结构及纤维化程度。Western blot检测大鼠肾脏转化生长因子(TGF-β1)、结缔组织生长因子(CTGF)、TLR4蛋白表达的变化。 (2)体外培养HBZY-1细胞,无血清培养基(DMEM;NG,5.5mmol/L)饥饿培养24h后,更换高糖培养基(25mmol/L),同时用不同浓度红活麻总香豆素干预,设高剂量(T1、100μg/ml)、中剂量(T2、50μg/ml)、低剂量(T3、10μg/ml)三个浓度梯度,分别培养24h、48h和96h;低糖培养基中加19.5mmol/l甘露醇设为正常对照组。显微镜下观察细胞生长状况、体积大小;噻唑蓝(MTT)法测定24h、48h和96h时各组细胞增殖情况。收集48h时细胞蛋白,Western blot测定TGF-β1、CTGF、TLR4蛋白表达水平。 (3)取60只雄性Wistar大鼠,10只空白对照,另外50只尾静脉注射STZ60mg/kg建立大鼠糖尿病模型,注射当天记为第0天。大鼠糖尿病造模成功后(空腹血糖平均值>16.65mmol/L),将50只模型大鼠分组:模型对照组12只,红活麻总香豆素高剂量组(100mg/kg)12只、红活麻总香豆素中剂量组(50mg/kg)只、红活麻总香豆素低剂量组(25mg/kg)12只。并开始给药,红活麻总香豆素组每日给予相应剂量的红活麻总香豆素,正常对照组和模型组分别给予等体积生理盐水。给药16周,测定大鼠血清测定肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)。取肾脏切片分别做HE和Masson染色,检测大鼠肾脏结构及纤维化程度。Western blot法检测大鼠肾脏 TGF-β1、CTGF、TLR4蛋白表达水平。逆转录PCR检测肾脏TGF-β1、CTGF、TLR4 mRNA的变化。 结果:(1)大剂量STZ和高糖高脂饲料联合小剂量注射STZ均可建立稳定的DN大鼠模型,表现为大鼠烦渴、多尿、体重降低、血糖升高、尿蛋白升高、肾脏结构和功能受到破坏。2型糖尿病模型出现高血脂症状,且在注射STZ3周即出现尿蛋白升高现象,1型糖尿病则在注射STZ8周时尿蛋白才开始升高。在肾脏结构病理性改变上,1型糖尿病肾病大鼠肾脏组织病理变化以糖原沉积为主要特征,而2型糖尿病肾病模型大鼠肾脏组织病变有糖原沉积未有1型模型显著,但是其肾脏纤维化程度要高于1型。两种DN大鼠模型肾脏TGF-β1、CTGF、TLR4表达均升高。 (2)高糖环境培养48h后,HBZY-1细胞体积显著增大,红活麻总香豆素组细胞体积小于高糖组;分别培养24h、48h、96h发现,高糖环境下HBZY-1细胞增殖显著大于正常对照组(P<0.01),红活麻总香豆素高、中、低剂量组细胞增殖速度小于高糖组(P<0.05),且中剂量(50μg/ml)组细胞数目最少。高糖环境下HBZY-1培养48h后,细胞TGF-β1、CTGF、TLR4蛋白水平显著高于正常对照组(P<0.01),红活麻总香豆素各组TGF-β1、CTGF、TLR4蛋白水平均下调,且中剂量组(50μg/ml)下降效果最为显著(P<0.01)。 (3)红活麻总香豆素可以缓解与糖尿病有关的代谢障碍。与模型组比较,给予红活麻总香豆素后,大鼠体重增长缓慢现象得到了改善(P<0.01);血糖升高得到缓解,且中剂量组显著低于模型组(P<0.01)。同时,红活麻总香豆素可以提高DN大鼠肾脏功能,并且缓解肾小球的结构破坏。实验显示,红活麻总香豆素可以延缓STZ诱导的糖尿病肾病发病时间,降低24h尿蛋白量(P<0.01),中(50mg/kg)剂量组效果最好。血清肌酐和尿素氮检测显示,红活麻总香豆素可以降低血清肌酐和尿素氮含量(与模型组比较,中低剂量组P<0.01);病理检测发现红活麻总香豆素可以缓解模型大鼠肾脏水肿、纤维化、糖原沉积等结构破坏。此外,红活麻给药组肾脏组织中TGF-β1、CTGF、TLR4表达均显著显著下调,提示,红活麻总香豆素对DN保护作用可能与降低TGF-β1、TLR4有关。 结论:(1)尾静脉大剂量注射STZ和高糖高脂饲料联合小剂量注射STZ均可成功诱导大鼠糖尿病肾病模型。两种DN模型在发病时间、脂代谢和肾脏病理改变方面存在差异。TGF-β1、TLR4均参与1型和2型糖尿病肾病的发展。 (2)高糖环境下,红活麻总香豆素可以抑制HBZY-1细胞增生,同时降低TGF-β1、TLR4水平。 (3)红活麻总香豆素对STZ诱导的DN大鼠模型有保护作用,其机制可能与降低DN大鼠肾脏TGF-β1、TLR4水平有关。