糖尿病肾病瘀血阻络证大鼠肾皮质ACE2-Ang-(1-7)-Aas轴的变化及化瘀通络中药的干预作用

来源 :河北医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:haiyaozhucewohai
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目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病(diabetesmellitus,DM)最常见的微血管并发症之一,是目前我国慢性肾衰竭的主要原因之一,探寻DN发病机制及有效防治措施的意义不言而喻。中医药在防控DN方面,已显现出较大优势。现代中医肾病学者大多认为,DN除有DM“气阴两虚”的病机外,其主要病机是瘀血阻于肾络,DN治疗多遵循活血化瘀通络法则,已成为中医肾病领域的共识。现代医学证实,肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)的激活是参与DN发病机制的主要因素,基于对DN过程中RAS经典途径ACE-AngⅡ-AT1通路过度激活的认识,血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin convertingenzyme inhibitor,ACEI)、血管紧张素受体拮抗剂(angiotensin receptorblocker,ARB)已成为现代医学临床治疗和延缓DM肾损害的一线药物。然而,随着对RAS的深入研究发现,RAS的另一条功能轴——ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴,可与ACE-AngⅡ-AT1轴相对抗。维持和调整RAS两条代谢通路的平衡成为治疗DM肾脏损伤的新理念。本研究拟以瘀血阻络证候和ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴为主要切入点,通过动物实验及小鼠足细胞的离体培养,探索DN瘀血阻络证是否与RAS中ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴功能失调存在关联,以及化瘀通络中药对DN瘀血阻络证的干预作用是否同时改善ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴的功能失调。  方法:  1、糖尿病肾病大鼠瘀血阻络证的确认  健康雄性SD大鼠32只,4w龄,80~100g,适应性喂养1w后,随机分为空白对照组(C组,n=8)、高糖高脂对照组(H组,n=10)和模型组(M组,n=14),C组大鼠予普通全价颗粒饲料喂养,其余大鼠均予高糖高脂饲料喂养。4w后,M组大鼠腹腔注射1%链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)溶液(40mg/kg体重),72h后随机血糖>16.7mmol/L为DM大鼠模型复制成功;C、H两组大鼠均腹腔注射相应体积的0.1M枸橼酸缓冲液。于注射STZ后第3d、4w、8w、16w末,测量各组大鼠的随机血糖。16w末收集大鼠24h尿液(检测尿蛋白定量)后,麻醉状态下腹主动脉取血,检测各组大鼠血液流变学指标、血脂和血小板参数,留取各组大鼠肾皮质,行光镜、透射电镜观察。  2、化瘀通络中药对糖尿病肾病大鼠瘀血阻络证的干预作用  将实验大鼠40只,随机分为C组(n=10)和STZ注射组(n=30)。STZ注射组的模型复制方法同上。将模型复制成功的25只DM大鼠分为M组(n=12)和化瘀通络中药组(Z组,n=13)。用药剂量按照成人临床常用剂量的5.8倍计算,给予Z组大鼠中药颗粒剂混悬液灌胃(1.08g/kg体重,相当于饮片4.7g/kg体重),其余组大鼠给予相应体积饮用水灌胃,每日1次,连续16w。16w末,腹主动脉取血,检测各组大鼠血液流变学指标、血脂、血小板参数、血浆纤维连接蛋白(fibronectin,FN)含量(ELISA法),并冻存部分肾皮质,采用实时荧光定量PCR(real-time PCR)检测组织型纤溶酶原激活物(tissue plasminogen activator,t-PA)、纤溶酶原激活物抑制剂-1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)mRNA的表达。  3、糖尿病肾病瘀血阻络证大鼠肾皮质ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴的变化及化瘀通络中药的干预作用  将实验大鼠93只,随机分为C组(n=22)和STZ注射组(n=71),模型复制方法同上,将成模DM大鼠62只随机分为M组(n=24)、厄贝沙坦组(I组,n=19)和Z组(n=19),给予相应药物灌胃干预。于注射STZ后4w末随机取C组、M组大鼠各6只处死,其余各组大鼠分别于8w、16w末分两次处死,取肾皮质组织,采用免疫组织化学法和蛋白印迹(western blot)检测肾皮质ACE2、Mas、ACE蛋白的表达,real-time PCR检测肾皮质ACE2、Mas、ACE mRNA的表达,ELISA法检测肾皮质Ang-(1-7)的含量。  4、化瘀通络中药对糖尿病肾病瘀血阻络证肾损伤的干预作用  将实验大鼠57只,随机分为C组(n=10)和STZ注射组(n=47),模型复制、成模DM大鼠分组及干预方法同上。于注射STZ后第3d、4w、8w、16w末,动态计量各组大鼠体重、24h摄食量、饮水量、尿量和24h尿蛋白定量。16w末处死动物,腹主动脉取血,检测肾功能;称量肾重,计算肾脏指数(kidney index,KI);留取肾皮质,通过光镜、透射电镜检测各组大鼠肾脏病理表现。  5、化瘀通络中药对高糖刺激下足细胞的干预作用  将许可条件下培养的条件性永生化小鼠足细胞分为正常糖组(NG组)、高糖组(HG组)和12个药物浓度的高糖加药组分别给予相应干预24h、48h、72h,通过MTT试验观察不同药物浓度对高糖刺激下细胞增殖的影响,对比结果筛选最佳药物浓度。将非许可条件下分化成熟的小鼠足细胞分为NG组、HG组和最佳药物浓度的高糖加药组[HGG+Z)组],分别给予相应干预24h、48h、72h,检测细胞上清液Ⅳ型胶原蛋白(collagen-Ⅳ,Col-Ⅳ)的含量;采用免疫细胞化学法和western blot检测足细胞ACE和ACE2蛋白的表达,real-time PCR检测足细胞ACE、ACE2mRNA的表达。  结果:  1、糖尿病肾病大鼠瘀血阻络证的确认  1.1一般情况  与C、H两组大鼠比较,M组大鼠逐渐出现多饮、多食、多尿及体重降低的表现。C组大鼠爪心红润,尾部静脉暗红不显;H组与C组差异不明显;而M组大鼠爪心紫暗,尾部静脉深紫而清晰可见。  1.2随机血糖  C、H两组大鼠的血糖基本恒定,H组大鼠的血糖高于C组(P<0.01);腹腔注射STZ后,M组血糖水平显著高于同时间点C、H两组(P<0.01)。  1.324h尿蛋白定量  16w末,C、H两组间UPE无统计学差异(P>0.05);与C、H两组比较,M组大鼠尿蛋白显著增加(P<0.01)。  1.4病理形态学  C、H两组大鼠肾脏体积正常,表面光滑,肾小球结构正常、清晰,足突排列整齐、无融合;M组大鼠肾脏体积增大,、表面不平滑且有苍白花斑,肾小球肿胀肥大,基底膜均质性增厚且结构杂乱,系膜基质增多,足突节段性融合。  1.5血液流变学指标  16w末,H组仅红细胞压积(hematocrit,HCT)低于C组(P<0.05)。与C组比较,M组大鼠各切变率全血粘度、血浆粘度和全血低切还原粘度均明显升高(P<0.01),HCT、红细胞变形指数(erythrocyte deformabilityindex,EDI)均明显降低(P<0.05或0.01);其中,全血粘度、血浆粘度和EDI还同时与H组具有统计学差异(P<0.05或0.01)。  1.6血脂  16w末,H组血总胆固醇(total cholesterol,TC)、低密度脂蛋白(lowdensity lipid cholesterol,LDL)和高密度脂蛋白(high density lipidcholesterol,HDL)均高于C组(P<0.05或0.01),而甘油三酯(triglyceride,TG)和极低密度脂蛋白(very low density lipid cholesterol,VLDL)则与C组无明显差异(P>0.05)。与C、H两组比较,M组大鼠TC、TG、LDL、HDL和VLDL均明显升高(P<0.01)。  1.7血小板参数  16w末,H组仅平均血小板体积(mean platelet volume,MPV)高于C组(P<0.05)。与C组比较,M组血小板计数(platelet count,PLT)明显减少(P<0.01),MPV和血小板分布宽度(platelet distributing width,PDW)显著增高(P<0.01);其中,PLT、MPV同时与H组具有显著差异(P<0.05或0.01)。各组间大型血小板比率(platelet-large cell ratio,P-LCR)无明显差异(P>0.05)。  2、化瘀通络中药对糖尿病肾病大鼠瘀血阻络证的干预作用  2.1一般情况  C组大鼠爪心红润,尾部静脉暗红不显;M组大鼠爪心紫暗,尾部静脉深紫而清晰可见;I、Z两组大鼠爪心和尾部静脉较M组有所改善。  2.2血液流变学指标  16w末,与C组比较,M组大鼠各切变率全血粘度、血浆粘度和全血低切还原粘度均明显升高(P<0.01),HCT、红细胞变形指数(erythrocytedeformability index,EDI)均明显降低(P<0.01);与M组比较,Z组切变率30S-1、200S-1全血粘度、血浆粘度和EDI均有显著改善(P<0.05或0.01)。  2.3血脂  16w末,与C组比较,M组大鼠TC、TG、LDL、HDL和VLDL均明显升高(P<0.01)。与M组比较,Z组以上各血脂指标均显著降低(P<0.05或0.01)。  2.4血小板参数  16w末,与C组比较,M组血小板计数(platelet count,PLT)明显减少(P<0.01),MPV和血小板分布宽度(platelet distributing width,PDW)显著增高(P<0.05或0.01);与M组比较,Z组MPV、PDW均明显降低(P<0.01)。各组间大型血小板比率(platelet-large cell ratio,P-LCR)无明显差异(P>0.05)。  2.5血浆FN含量  16w末,M组血浆FN含量明显高于C组(P<0.01);与M组比较,Z组含量明显降低(P<0.05)。  2.6肾皮质t-PA、PAI-1 mRNA的表达  16w末,各组t-PA mRNA的表达无明显差异(P>0.05);M组PAI-1mRNA的表达显著高于C组(P<0.05),而Z组的表达低于M组(P<0.05)。  3、糖尿病肾病瘀血阻络证大鼠肾皮质ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴的变化及化瘀通络中药的干预作用  3.1肾皮质ACE2、Mas、ACE的表达  ACE2和ACE主要表达在各组大鼠肾小球和肾小管的上皮细胞中,Mas主要表达在各组大鼠肾皮质组织的近端小管。  C组大鼠各时间点肾皮质ACE2、Mas和ACE蛋白的表达均无显著差异(P>0.05)。M组大鼠肾皮质ACE2、Mas蛋白的表达均随时间呈现降低趋势:16w末ACE2蛋白的表达低于4w末(P<0.05);16w末Mas蛋白的表达分别低于4w末和8w末(P<0.05或0.01)。M组不同时间点ACE蛋白的表达无统计学差异(P>0.05)。  8w末,ACE2和Mas蛋白在各组大鼠肾皮质组织的表达水平,无统计学差异(P>0.05);ACE蛋白的表达水平仅在M、I两组间存在差异(P<0.05)。  16w末,肾皮质ACE2蛋白的表达,M组低于C组(P<0.01), I、Z两组均高于M组(P<0.05),且Z组高于I组(P<0.05); Mas蛋白的表达,M组低于C组(P<0.05);I、Z两组均高于M组(P<0.01)。ACE蛋白的表达,M组显著高于C组(P<0.01);Z组低于M、I两组(P<0.05或0.01)。  3.2肾皮质ACE2、Mas、ACE mRNA的表达  以4w末C组大鼠作为参照,进行相对表达定量。C组大鼠各时间点肾皮质ACE2、Mas、ACE mRNA的表达无显著差异(P>0.05)。M组各时间点ACE2 mRNA的表达均低于同时间点C组(P<0.01),在4w至16w之间先上升(P<0.01)、后下降(P<0.05);M组Mas mRNA的表达在4w高于C组(P<0.01),在4w至16w之间持续下降(P<0.01),16w低于C组(P<0.05);M组ACE mRNA的表达在4w低于C组(P<0.01),在4w至16w之间先上升(P<0.01)、后下降(P<0.05),8w、16w均高于C组(P<0.05或0.01)。  8w末,各组Mas mRNA的表达无显著差异(P>0.05)。与C组比较,M组ACE2 mRNA的表达显著降低(P<0.01),ACE mRNA的表达显著升高(P<0.01);与M组比较,Z组ACE2 mRNA的表达显著升高(P<0.01),且高于I组(P<0.05);I、Z两组ACE mRNA的表达均低于M组(P<0.05)。  16w末,与C组比较,M组ACE2 mRNA的表达显著降低(P<0.01),ACE mRNA的表达显著升高(P<0.05),而Mas mRNA的表达无显著差异(P>0.05);与M组比较,Z组ACE2和Mas mRNA的表达均显著升高(P<0.05或0.01);其中,Z组Mas mRNA的表达还同时高于I组(P<0.05);M、I、Z三组间ACE mRNA的表达差异不明显(P>0.05)。  3.3肾皮质Ang-(1-7)的含量  16w末,与C组比较,M组大鼠的肾皮质Ang-(1-7)含量明显降低(P<0.01);而I、Z两组的Ang-(1-7)含量均高于M组(P<0.01)。  3.4 M组大鼠血液粘度与ACE2、Mas和ACE mRNA及其蛋白表达的线性相关分析  16w末,M组大鼠血浆粘度和不同切变率下全血粘度与肾皮质ACE2mRNA及其蛋白的表达均呈负相关(P<0.05或0.01),与ACE mRNA及其蛋白的表达均呈正相关(P<0.05或0.01);而与Mas mRNA及其蛋白的表达无显著线性相关关系(P>0.05)。  4、化瘀通络中药对糖尿病肾病瘀血阻络证肾损伤的干预作用  4.1糖尿病症状性指标的动态变化  腹腔注射STZ4w后,M组大鼠各时间点体重均明显低于同时间点C组(P<0.01);16w末,I、Z两组体重均明显高于M组(P<0.05或0.01)。与同时间点C组比较,M组各时间点RBG、24h摄食热量、饮水量和尿量均显著升高(P<0.01);与同时间点M组比较,I、Z两组各时间点RBG、24h摄食热量和尿量均无明显差异(P>0.05),仅8w末I、Z两组和16w末Z组24h饮水量显著低于同时间点M组(P<0.05或0.01)。  4.224h尿蛋白定量的动态变化  M组大鼠各时间点尿蛋白均高于同时间点C组(P<0.01);8w末,I、Z两组尿蛋白明显低于M组(P<0.05或0.01);16w末,Z组显著低于M、I两组(P<0.05或0.01)。  4.3肾功能  16w末,M组血肌酐(serum creatinine,Scr)、尿素氮(blood ureanitrogen,BUN)、尿酸(uric acid,UA)均高于C组(P<0.01);与M组比较,I、Z两组Scr、BUN均有显著改善(P<0.05或0.01),Z组UA也低于M组(P<0.05)。  4.4肾脏指数  16w末,M组KI值明显高于C组(P<0.01);而I、Z两组KI值均显著低于M组(P<0.05)。  4.5光镜观察肾皮质结构  C组肾皮质结构正常;M组肾小球肾小球体积肥大,基底膜轻度增厚,系膜轻度增生,毛细血管管腔扩张,肾小囊腔狭窄,肾小管上皮细胞排列紊乱、肥大;I、Z两组的肾小囊腔较宽,系膜增生有所改善。  4.6透射电镜观察肾小球超微结构  C组肾小球超微结构基本正常;M组大鼠肾小球基底膜均质性增厚且结构欠清晰,系膜基质增多,足突节段性融合;I、Z两组结构较清晰,基底膜节段性增厚,足突少部分融合。  5、化瘀通络中药对高糖刺激下足细胞的干预作用  5.1 MTT试验  HG组各时间点光密度(optical density,OD)值均明显低于同时间点NG组(P<0.05或0.01);多个药物浓度均对高糖刺激24h、48h、72h对足细胞的增殖抑制有不同程度的逆转作用,其中,各时间点均以药物浓度100ug/ml的含药高糖组的OD值最高,且高于HG组(P<0.01)。以100ug/ml作为最佳给药浓度。  5.2细胞上清液Col-Ⅳ的含量  给予足细胞不同干预24h后,各组细胞上清液Col-Ⅳ的含量无显著差异(P>0.05);不同干预48h、72h后,HG组细胞上清液Col-Ⅳ的含量均高于同时间点NG组(P<0.01),而(HG+Z)组干预48h后Col-Ⅳ的含量显著低于HG组(P<0.05)。  5.3足细胞ACE、ACE2蛋白的表达  ACE和ACE2蛋白特异性表达于足细胞胞浆中。不同干预48h,与NG组比较,HG组ACE蛋白表达显著升高(P<0.05),ACE2蛋白表达显著降低(P<0.01);与HG组比较,(HG+Z)组ACE蛋白表达较低,而ACE2蛋白表达较高(P<0.05)。而不同干预24h、72h后,各组ACE2、ACE蛋白的表达均无明显差异(P>0.05)。  5.4足细胞ACE、ACE2 mRNA的表达  分别与同时间点NG组比较,HG组各时间点ACE mRNA表达均显著升高(P<0.05),HG组24h、48h ACE2 mRNA表达显著降低(P<0.05或0.01);分别与同时间点HG组比较,仅48h(HG+Z)组ACE mRNA表达明显降低,ACE2 mRNA表达明显升高(P<0.01)。  结论:  1、DN大鼠爪掌、尾静脉有紫暗瘀血表现,血液存在高粘、高凝状态,与瘀血阻络的中医证候特征相符,确认了DN瘀血阻络证的存在。  2、化瘀通络中药对DN大鼠瘀血阻于肾络的证候具有良性调节作用。  3、DN大鼠肾皮质ACE2-Ang-(1-7)-Mas轴功能下调,化瘀通络干预16w可不同程度上调其功能,且作用优于对照药物厄贝沙坦。  4、化瘀通络中药能有效减轻DN瘀血阻络证大鼠的肾损伤,且作用略优于对照药物厄贝沙坦。  5、高糖刺激对小鼠足细胞具有抑制增殖、促进Col-Ⅳ分泌、上调ACE、下调ACE2表达的效应;化瘀通络中药干预48h能不同程度逆转以上效应。
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