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目的:肾小球的足细胞损伤是糖尿病肾病中重要的病理特征之一。三七作为我国传统的中药材,近年来发现其具有抗氧化、降脂等药理作用。其主要的活性成分为多种皂苷,例如人参皂苷Rb1、Rg1和三七皂苷R1等,这些成分被发现具有一定的调节糖代谢、抗炎和抗纤维化的作用,从而被用于糖尿病肾病的研究,但具体的作用机制还并不完全了解。因此,本实验旨在探究人参皂苷Rb1是否具有对高糖诱导的足细胞损伤及线粒体功能的保护作用及其具体的保护作用机制。
方法:(1)将条件性永生的小鼠足细胞随机分为六组(正常对照组、甘露醇对照组、高糖模型组、高糖+人参皂苷Rb1干预组、高糖+人参皂苷Rg1干预组及高糖+三七皂苷R1干预组),首先用流式细胞仪检测各组足细胞凋亡的变化,荧光染色观察高糖环境中的线粒体损伤及过氧化物的生成情况,其次用WesternBlot检测cleavedCaspase-3、CytochromeC、Caspase-9、NOX4和醛醣还原酶表达的变化,最后通过ELISA法检测各组足细胞中醛醣还原酶活性的差异,并用模拟分子对接实验探究具体对接位点。(2)为研究人参皂苷Rb1对糖尿病肾病小鼠的足细胞保护作用,小鼠腹腔注射STZ造模,14周后给药,实验分为3组(正常对照组、糖尿病肾病模型组和人参皂苷Rb1给药组),每组6只。给药6周后留取血液和尿液样本用于后续肾功能的检测,留取各组小鼠肾脏组织,PAS染色后光镜观察各组的病理变化情况,WesternBlot检测caspase-3和NOX4的表达变化。
结果:(1)高糖刺激在72小时内以时间依赖性损伤足细胞的功能并抑制线粒体的基本功能。经高糖刺激,足细胞早期凋亡的比例显著升高,经药物干预后三组足细胞的凋亡比例均有一定下降。其中高糖+人参皂苷Rb1干预组的效果更为显著,因此后续实验将选用人参皂苷Rb1。高糖环境中,足细胞中的线粒体发生结构和功能的紊乱后产生过量的ROS,NOX4、CytoC和Caspase-9的蛋白表达明显上调,人参皂苷Rb1对高糖诱导足细胞产生以上影响均有不同程度上的抑制作用。高糖环境下,醛醣还原酶表达升高的同时活性降低,但人参皂甙Rb1未对醛醣还原酶的蛋白表达有明显的影响,在体外加入人参皂甙Rb1发现它能以剂量依赖性影响醛醣还原酶的活性。(2)分子对接实验发现人参皂甙Rb1的结构能够良好结合于人源/小鼠源醛醣还原酶的抑制剂结合位点,且与人源的结合力略高于小鼠源。(3)与糖尿病肾病模型组小鼠相比,人参皂甙Rb1给药组小鼠的体重和血糖未有明显变化,但血液中BUN和CRE有显著的降低。且人参皂甙Rb1给药组小鼠的肾脏PAS和电镜结果表现出肾小球肥大、系膜基质增多、足突融合和基底膜增厚均有一定程度的缓解。与正常对照组小鼠对比发现,模型组小鼠中肾组织凋亡标志蛋白cleaved-Caspase-3和CytoC的表达有明显升高,而在人参皂甙Rb1给药组表达有明显下调。
结论:三七的活性成分人参皂苷Rb1、人参皂苷Rg1和三七皂苷R1均能够在一定程度上抑制足细胞的凋亡,其中人参皂苷Rb1的效果最为显著。人参皂苷Rb1可能的作用机制是通过与AR结合,抑制NOX4产生过量ROS,从而限制其下游的CytoC和Caspase-9结合,最终缓解足细胞凋亡并减慢糖尿病肾病的发展。
方法:(1)将条件性永生的小鼠足细胞随机分为六组(正常对照组、甘露醇对照组、高糖模型组、高糖+人参皂苷Rb1干预组、高糖+人参皂苷Rg1干预组及高糖+三七皂苷R1干预组),首先用流式细胞仪检测各组足细胞凋亡的变化,荧光染色观察高糖环境中的线粒体损伤及过氧化物的生成情况,其次用WesternBlot检测cleavedCaspase-3、CytochromeC、Caspase-9、NOX4和醛醣还原酶表达的变化,最后通过ELISA法检测各组足细胞中醛醣还原酶活性的差异,并用模拟分子对接实验探究具体对接位点。(2)为研究人参皂苷Rb1对糖尿病肾病小鼠的足细胞保护作用,小鼠腹腔注射STZ造模,14周后给药,实验分为3组(正常对照组、糖尿病肾病模型组和人参皂苷Rb1给药组),每组6只。给药6周后留取血液和尿液样本用于后续肾功能的检测,留取各组小鼠肾脏组织,PAS染色后光镜观察各组的病理变化情况,WesternBlot检测caspase-3和NOX4的表达变化。
结果:(1)高糖刺激在72小时内以时间依赖性损伤足细胞的功能并抑制线粒体的基本功能。经高糖刺激,足细胞早期凋亡的比例显著升高,经药物干预后三组足细胞的凋亡比例均有一定下降。其中高糖+人参皂苷Rb1干预组的效果更为显著,因此后续实验将选用人参皂苷Rb1。高糖环境中,足细胞中的线粒体发生结构和功能的紊乱后产生过量的ROS,NOX4、CytoC和Caspase-9的蛋白表达明显上调,人参皂苷Rb1对高糖诱导足细胞产生以上影响均有不同程度上的抑制作用。高糖环境下,醛醣还原酶表达升高的同时活性降低,但人参皂甙Rb1未对醛醣还原酶的蛋白表达有明显的影响,在体外加入人参皂甙Rb1发现它能以剂量依赖性影响醛醣还原酶的活性。(2)分子对接实验发现人参皂甙Rb1的结构能够良好结合于人源/小鼠源醛醣还原酶的抑制剂结合位点,且与人源的结合力略高于小鼠源。(3)与糖尿病肾病模型组小鼠相比,人参皂甙Rb1给药组小鼠的体重和血糖未有明显变化,但血液中BUN和CRE有显著的降低。且人参皂甙Rb1给药组小鼠的肾脏PAS和电镜结果表现出肾小球肥大、系膜基质增多、足突融合和基底膜增厚均有一定程度的缓解。与正常对照组小鼠对比发现,模型组小鼠中肾组织凋亡标志蛋白cleaved-Caspase-3和CytoC的表达有明显升高,而在人参皂甙Rb1给药组表达有明显下调。
结论:三七的活性成分人参皂苷Rb1、人参皂苷Rg1和三七皂苷R1均能够在一定程度上抑制足细胞的凋亡,其中人参皂苷Rb1的效果最为显著。人参皂苷Rb1可能的作用机制是通过与AR结合,抑制NOX4产生过量ROS,从而限制其下游的CytoC和Caspase-9结合,最终缓解足细胞凋亡并减慢糖尿病肾病的发展。