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    大蒜素對慢性腎衰大鼠腎組織細(xì)胞凋亡的抑制作用與機(jī)制研究*

    2017-09-11 11:42:39楊雅楠
    中國中醫(yī)急癥 2017年8期
    關(guān)鍵詞:組織細(xì)胞尿蛋白腎臟

    楊雅楠

    (河北省廊坊市第四人民醫(yī)院,河北 廊坊 065700)

    大蒜素對慢性腎衰大鼠腎組織細(xì)胞凋亡的抑制作用與機(jī)制研究*

    楊雅楠

    (河北省廊坊市第四人民醫(yī)院,河北 廊坊 065700)

    目的 觀察大蒜素對慢性腎衰(CRF)大鼠腎臟組織細(xì)胞凋亡的影響并初探其機(jī)制。方法 100只實(shí)驗(yàn)用大鼠隨機(jī)分為正常對照組、模型對照組、大蒜素[5、10、20 mg/(kg·d)]組,采用腺嘌呤溶液[250 mg/(kg·d)]灌胃21 d的方法建立CRF大鼠模型,大蒜素[5、10、20 mg/(kg·d)]組腹腔注射給藥治療,療程28 d。測定24 h尿量、24 h尿蛋白量及血清腎功能指標(biāo)(BUN、SCr、UA含量),H&E染色法觀察腎臟組織病理變化;TUNEL染色法觀察腎臟組織細(xì)胞凋亡狀況,Western blotting法檢測Bcl-2、Bax、NF-кB表達(dá)并進(jìn)行半定量分析,化學(xué)比色法檢測腎臟組織抗氧化酶活性和丙二醛(MDA)含量。結(jié)果 與模型對照組比較,大蒜素10、20 mg/(kg·d)組24 h尿量顯著減少,24 h尿蛋白量顯著降低(P<0.05或P<0.01),血清BUN、SCr、UA含量顯著降低(P< 0.05或P<0.01);經(jīng)大蒜素治療28 d能夠明顯改善CRF大鼠腎臟組織病變及細(xì)胞凋亡狀況,大蒜素10、20 mg/(kg·d)組凋亡指數(shù)(AI)顯著降低(P<0.01),Bcl-2蛋白表達(dá)顯著上調(diào)、Bax顯著下調(diào)且Bcl-2/Bax表達(dá)比值顯著升高(P<0.05或P<0.01),NF-κB表達(dá)顯著下調(diào)(P<0.05或P<0.01),抗氧化酶[超氧化物歧化酶(SOD)]活性顯著升高且MDA含量顯著降低(P<0.05或P<0.01),其中大蒜素20 mg/(kg·d)組過氧化氫酶(CAT)活性顯著升高(P<0.05)。結(jié)論 大蒜素可能通過抑制腎臟組織細(xì)胞凋亡而對CRF大鼠起到一定的保護(hù)作用,可能與其調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)及抑制氧化應(yīng)激損傷有關(guān)。

    大蒜素 慢性腎衰 腎臟組織 細(xì)胞凋亡 NF-κB

    大蒜素是一種具有抗氧化、抗凋亡、抑制炎癥反應(yīng)等多種生物學(xué)活性的二烯丙基三硫化物[1-2],既往研究發(fā)現(xiàn)大蒜素通過抑制細(xì)胞凋亡而對糖尿病腎病和腎缺血再灌注損傷均具有一定的保護(hù)作用[3-4],但大蒜素是否對CRF大鼠腎臟組織細(xì)胞凋亡是否具有抑制作用尚未見文獻(xiàn)報(bào)道。本研究通過制備CRF大鼠模型并給予大蒜素進(jìn)行干預(yù)治療,觀察大蒜素對CRF大鼠腎臟組織細(xì)胞凋亡的影響,并探討其機(jī)制?,F(xiàn)報(bào)告如下。

    1 材料與方法

    1.1 實(shí)驗(yàn)動物 SD大鼠,清潔級,雄性,體質(zhì)量180~220 g,河北省實(shí)驗(yàn)動物中心提供,許可證號:SCXK(冀)2013-1-003。

    1.2 試藥與儀器 大蒜素注射液(黑龍江江世藥業(yè)有限公司,規(guī)格:2 mL∶30 mg);H&E、TUNEL試劑盒和SOD、CAT、MDA試劑盒 (北京博奧森生物技術(shù)有限公司);BUN、SCr、UA試劑盒 (深圳邁瑞生物醫(yī)療電子股份有限公司);Bcl-2、Bax、NF-κB多克隆抗體(上海碧云天生物技術(shù)有限公司);腺嘌呤(國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司)。

    1.3 分組與造模 100只實(shí)驗(yàn)用大鼠隨機(jī)分為正常對照組、模型對照組、大蒜素(5、10、20 mg/kg)組,每組20只。參照杜卉蓮等[5]研究報(bào)道的實(shí)驗(yàn)方法制備CRF大鼠模型:25%腺嘌呤溶液[250 mg/(kg·d)]連續(xù)灌胃21 d制備CRF大鼠模型,正常對照組正常飲食與飲水。

    1.4 給藥方法 造模完成后,大蒜素組按5、10、20mg/(kg·d)腹腔注射治療大蒜素,正常對照組與模型對照組腹腔注射0.9%氯化鈉注射液,療程28 d。

    1.5 標(biāo)本采集與檢測 1)收集24 h尿量并通過生化分析儀測定24 h尿蛋白量。2)血清腎功能指標(biāo)檢測:腹主動脈取血(不做抗凝處理),離心取血清,通過生化分析儀測定血清BUN、SCr、UA含量。3)腎臟組織病變和細(xì)胞凋亡的觀察:取稱量后左側(cè)腎臟置于4%多聚甲醛溶液固定72 h,然后行石蠟包埋、切片、展片和脫蠟水化處理,行常規(guī)HE染色后通過倒置光學(xué)顯微鏡觀察腎臟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)變化;行TUNEL染色觀察腎臟細(xì)胞凋亡狀況,每張圖片隨機(jī)選取互不重疊的5個(gè)視野并分別計(jì)數(shù)細(xì)胞總數(shù)和凋亡細(xì)胞數(shù),然后計(jì)算凋亡指數(shù)(AI),AI(%)=(凋亡細(xì)胞數(shù)/細(xì)胞總數(shù))×100%。4)Western blotting法檢測凋亡相關(guān)蛋白:取右側(cè)腎臟組織,加入適量冷裂解液后行研磨勻漿,離心(12000 r/min,10 min)取上清液,沸水浴5 min行蛋白變性,行電泳、轉(zhuǎn)膜、麗春紅染色、5%脫脂奶粉封閉2 h后,一抗(1∶500)Bcl-2、Bax、NF-κB、β-actin恒溫4℃過夜;洗膜3次后二抗(1∶100)室溫震蕩孵育1 h后經(jīng)ECL顯色;然后以β-actin為內(nèi)參,以條帶灰度值半定量分析腦組織Bcl-2、Bax、NF-κB表達(dá)并計(jì)算Bax/Bcl-2比值。5)腎臟組織抗氧化酶活性和MDA含量測定:取右側(cè)腎臟、加入適量冷裂解液行研磨勻漿,離心(3000 r/min,10 min)取上清液,按試劑盒說明通過化學(xué)比色法測定腎臟組織SOD、CAT活性和MDA含量。

    1.6 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS13.0統(tǒng)計(jì)軟件。計(jì)量資料以(±s)表示,組間兩兩比較采用t檢驗(yàn),計(jì)數(shù)資料采用χ2檢驗(yàn)。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

    2 結(jié) 果

    2.1 各組大鼠24 h尿量、24 h尿蛋白量的比較 見表1。與正常對照組比較,模型對照組大鼠24 h尿量顯著增加,24 h尿蛋白量顯著升高(P<0.01)。經(jīng)大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠顯著降低CRF大鼠24 h尿量和24 h尿蛋白量(P<0.05或P<0.01)。

    表1 各組大鼠24 h尿量、24 h尿蛋白量、體質(zhì)量、腎臟指數(shù)比較(±s)

    表1 各組大鼠24 h尿量、24 h尿蛋白量、體質(zhì)量、腎臟指數(shù)比較(±s)

    與正常對照組比較,**P<0.01;與模型對照組比較,△P<0.05,△△P<0.01。下同。

    24 h尿量(mL)24 h尿蛋白量(mg) 體質(zhì)量(g) 腎臟指數(shù)(×10-3)10.50±2.80 5.40±1.60 311.50±34.20 3.90±0.60 38.70±6.90**36.10±7.80**208.30±31.70**17.30±2.10**35.60±7.10 32.00±7.40 215.40±28.60 15.80±1.90大蒜素10 mg/(kg·d)組 20 31.40±5.80△18.40±4.90△△223.50±29.00 13.20±1.60△△大蒜素20 mg/(kg·d)組 20 27.20±5.30△△11.50±3.30△△241.70±28.20△10.30±1.20△△組別 n正常對照組 20模型對照組 20大蒜素5 mg/(kg·d)組 20

    2.2 各組大鼠體質(zhì)量、腎臟指數(shù)的比較 見表1。與正常對照組比較,模型對照組大鼠體質(zhì)量和腎臟指數(shù)均顯著升高(P<0.01);經(jīng)大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠顯著升高體質(zhì)量(P<0.05),顯著降低腎臟指數(shù)(P<0.01)。

    2.3 各組大鼠血清腎功能指標(biāo)的比較 見表2。與正常對照組比較,模型對照組大鼠血清腎功能監(jiān)測指標(biāo)(BUN、SCr、UA含量)顯著升高(P<0.01);經(jīng)大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠顯著降低各腎功能監(jiān)測指標(biāo)(P<0.05或P<0.01)。

    表2 各組大鼠血清腎功能監(jiān)測指標(biāo)比較(±s)

    表2 各組大鼠血清腎功能監(jiān)測指標(biāo)比較(±s)

    組別 n正常對照組 20模型對照組 20大蒜素5 mg/(kg·d)組 20 BUN(mmol/L)SCr(μmol/L) UA(mmol/L)5.90±1.40 70.20±9.30 65.70±9.80 24.40±3.80**136.10±35.00**113.20±17.50**19.70±4.20 127.30±36.80 99.10±23.00大蒜素10 mg/(kg·d)組 20 14.50±2.90△△115.70±27.40△83.60±16.40大蒜素20 mg/(kg·d)組 20 11.60±2.50△△106.50±24.30△78.20±13.90△

    2.4 各組大鼠腎臟組織病變的比較 見圖1。觀察各組大鼠腎臟HE染色病理切片:正常對照組大鼠腎小球、腎小管及間質(zhì)區(qū)組織結(jié)構(gòu)和細(xì)胞形態(tài)均未見異常;模型對照組呈現(xiàn)腎小球變性、數(shù)量減少、球囊粘連、囊腔和管腔擴(kuò)大,腎小管內(nèi)結(jié)晶、壞死出可見大量炎癥細(xì)胞和少量中性粒細(xì)胞浸潤;與模型對照組比較,經(jīng)大蒜素[5、10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠明顯改善CRF大鼠腎臟組織病變,以20 mg/(kg·d)組最為顯著。

    圖1 各組大鼠腎臟組織病變(HE染色,400倍)

    2.5 各組大鼠腎臟組織細(xì)胞凋亡情況比較 見圖2。觀察各組大鼠腎臟TUNEL染色切片:正常對照組大鼠腎臟組織凋亡細(xì)胞檢出率極低;模型對照組凋亡細(xì)胞數(shù)量較正常對照組明顯增多,腎小管和腎小球均有凋亡細(xì)胞檢出;經(jīng)5、10、20 mg/(kg·d)大蒜素治療28 d能夠明顯減少CRF大鼠凋亡細(xì)胞數(shù)量,以20 mg/(kg·d)組最為顯著。比較各組細(xì)胞AI,模型對照組AI[(67.4± 19.3)%]較正常對照組AI[(3.2±1.4)%]顯著升高(P< 0.01),大蒜素[5、10、20 mg/(kg·d)]組AI分別為(53.6± 17.5)%、(33.4±10.8)%、(17.2±5.3)%,其中大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]組AI較模型對照組顯著降低(P<0.01)。

    圖2 各組大鼠腎臟組織細(xì)胞凋亡(TUNEL,400倍)

    2.6 各組大鼠腎臟組織Bcl-2、Bax、NF-κB表達(dá)的比較 見圖3,表3。與正常對照組比較,模型對照組大鼠Bcl-2、Bax、NF-κB表達(dá)表達(dá)顯著上調(diào) (P<0.05或P< 0.01);經(jīng)大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠顯著上調(diào)CRF大鼠腎臟組織Bcl-2表達(dá)并下調(diào)Bax、NF-κB表達(dá)(P<0.05或P<0.01),提高Bax/bcl-2比值(P<0.01)。

    圖3 各組大鼠腎臟組織Bcl-2、Bax、NF-κB表達(dá)(Western blotting)

    表3 各組大鼠腎臟組織Bcl-2、Bax、NF-κB表達(dá)比較(±s)

    組別 n正常對照組 20模型對照組 20大蒜素5 mg/(kg·d)組 20 Bcl-2 Bax Bcl-2/Bax NF-κB 0.27±0.08 0.18±0.06 1.50±0.30 0.11±0.04 0.42±0.09*0.76±0.28**0.60±0.20 0.53±0.17**0.46±0.13 0.63±0.22 0.80±0.30 0.46±0.20大蒜素10 mg/(kg·d)組 20 0.57±0.19△0.45±0.17△△1.30±0.40△△0.40±0.15△大蒜素20 mg/(kg·d)組 20 0.72±0.26△△0.28±0.13△△2.60±0.90△△0.27±0.08△△

    2.7 各組大鼠腎臟組織抗氧化酶活性和MDA含量的比較 見表4。與正常對照組比較,模型對照組大鼠抗氧化酶活性顯著降低且MDA含量顯著升高(P<0.01);經(jīng)大蒜素[10、20 mg/(kg·d)]治療28 d能夠顯著升高CRF大鼠SOD活性并降低MDA含量(P<0.05或P<0.01),經(jīng)20 mg/(kg·d)治療能夠顯著升高CAT活性(P<0.01)。

    表4 各組大鼠腎臟組織抗氧化酶活性和MDA含量比較(±s)

    組別 n正常對照組 20模型對照組 20大蒜素5 mg/(kg·d)組 20 SOD(U/mg)CAT(U/mg)MDA(nmol/mg)13.10±1.80 2.50±0.60 4.60±1.10 6.40±1.00**1.20±0.40**15.20±2.30**7.10±1.30 1.50±0.30 13.00±2.70大蒜素10 mg/(kg·d)組 20 8.90±1.50△1.60±0.40 8.10±1.60△△大蒜素20 mg/(kg·d)組 20 11.20±1.60△△1.90±0.60△△6.30±1.20△△

    3 討 論

    CRF是各種腎臟疾?。–KD)終末期的共同表現(xiàn),病程不可逆且進(jìn)行性加重[6],目前尚無法治愈,臨床上主要采取透析、降脂、抗聚、抗凝等治療措施以緩解CRF癥狀并延緩病情發(fā)展[7-8],因此CRF一直是醫(yī)藥研究者關(guān)注的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。近年來,病理生理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性腎組織細(xì)胞凋亡是CRF病情進(jìn)展的重要病理通路[9]。

    大蒜素是一種具有抗凋亡等多種生物學(xué)活性的二烯丙基三硫化物[1-2]。本研究發(fā)現(xiàn)大蒜素治療28 d能夠有效減少CRF大鼠排尿量并降低尿蛋白量,降低血清BUN、SCr、UA含量,抑制CRF大鼠腎臟組織病變,提示大蒜素對CRF大鼠腎臟具有一定的保護(hù)作用。

    細(xì)胞凋亡是一種由多種基因參與調(diào)控的細(xì)胞程序化死亡過程,其中B細(xì)胞淋巴瘤/Bcl-2為抑凋亡基因,而Bcl-2相關(guān)Bax為促凋亡基因,二者間相互作用、共同參與調(diào)控細(xì)胞凋亡過程[10];Bcl-2不僅對線粒體損傷具有直接的保護(hù)作用,還間接抑制促凋亡調(diào)控蛋白Caspase-3激活[11]、抑制Bax細(xì)胞毒性作用,從而表現(xiàn)出對細(xì)胞凋亡的抑制作用[12];Bax能夠破壞線粒體滲透性而導(dǎo)致細(xì)胞色素C釋放增加、激活Caspase-9,表現(xiàn)出對細(xì)胞凋亡的促進(jìn)作用;因此Bax/Bcl-2值更加能夠體現(xiàn) Bax和 Bcl-2對細(xì)胞凋亡的調(diào)控作用[13]。NF-κB是一種多效能核轉(zhuǎn)錄因子。Zhang Q等[14]研究發(fā)現(xiàn),活化的NF-κB能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化和浸潤,誘導(dǎo)促凋亡信號釋放而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡;但是常態(tài)下NF-κB存于細(xì)胞質(zhì)中且無活性,當(dāng)NF-κB受到氧自由基(ROS)攻擊時(shí),NF-κB將被活化并暴露出核定位信號而進(jìn)入胞核內(nèi),促進(jìn)基因轉(zhuǎn)錄并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡;此外,活化的NF-κB蛋白還能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞活化和浸潤、誘導(dǎo)促凋亡信號釋放而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。機(jī)體組織抗氧化酶活性降低是導(dǎo)致氧自由基(ROS)過剩的主要原因,腎臟組織超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)含量豐富,是清除ROS而抑制氧化應(yīng)激損傷的重要屏障[15]。韓海燕等研究發(fā)現(xiàn)抗氧化酶活性降低將導(dǎo)致ROS蓄積而引發(fā)脂質(zhì)過氧化損傷,MDA含量升高[16]。本研究發(fā)現(xiàn),大蒜素治療28 d能夠有效改善CRF大鼠腎臟組織凋亡狀況,能夠顯著上調(diào)腎臟組織Bcl-2表達(dá)、下調(diào)Bax表達(dá)而顯著提高Bcl-2/Bax表達(dá)比值,顯著降低NF-κB表達(dá),明顯改善抗氧化酶活性、降低氧化應(yīng)激損傷。

    綜上所述,大蒜素能夠有效改善CRF大鼠腎功能、抑制腎臟組織病變、抑制細(xì)胞凋亡、上調(diào)Bcl-2表達(dá)、下調(diào)Bax和NF-κB表達(dá)、提高Bcl-2/Bax表達(dá)比值、改善抗氧化酶活性、降低氧化應(yīng)激損傷,提示大蒜素可能通過抑制細(xì)胞凋亡而對CRF大鼠起到一定的保護(hù)作用,其機(jī)制可能與大蒜素能夠調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白表達(dá)及抑制氧化應(yīng)激損傷有關(guān)。

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    Inhibitory Effect and Mechanism of Allicin on Apoptosis of Renal Tissue in Rats with Chronic Renal Failure

    YANG Yanan.The Fourth People′s Hospital of Langfang,Hebei,Langfang 065700,China.

    Objective:To study the effect of allicin on the apoptosis of renal tissue in chronic renal failure(CRF)rats and to explore its mechanism.Methods:100 rats were randomly divided into the normal control group,the model control group and allicin[5,10,20 mg/(kg·d)]groups.The CRF rat model was established by intragastric administration with adenine solution[250 mg/(kg·d)]for 21 days,and then intraperitoneal injection of allicin[5,10,20 mg/(kg·d)]for 28 d.24 h urine volume,24 h urinary protein volume and serum renal function indexes(BUN,SCr and UA)were measured.Pathological changes of kidney were observed by H&E staining,and the apoptosis of renal tissue was observed by TUNEL staining.Western blotting was used to detect the expression of Bcl-2,Bax and NF-кB.Semi-quantitative analysis was carried out,and the activities of antioxidant enzymes and malondialdehyde(MDA)in kidney tissues were detected by chemical colorimetry.Results:Compared with the model group,the 24 h urine output and 24 h urinary protein in allicin[10,20 mg/(kg·d)]groups reduced significantly(P<0.05 or P<0.01);the content of BUN,SCr,UA in serum reduced significantly(P<0.05 or P< 0.01).Allicin treatment for 28 days could obviously improve the pathological changes and apoptosis of kidney tissue in CRF rats.The poptosis index(AI)decreased significantly in allicin[10,20 mg/(kg·d)]groups(P<0.01);the expression of Bcl-2 increased significantly;the expression of Bax decreased significantly and the Bcl-2/Bax increased significantly(P<0.05 or P<0.01);the expression of NF-кB decreased significantly(P<0.05 or P< 0.01);the activities of antioxidant enzymes(SOD)increased significantly in the kidney tissues and the content of MDA decreased significantly(P<0.05 or P<0.01),and the activities of catalase(CAT)increased significantly in 20 mg/kg·d group(P<0.05).Conclusion:Allicin may play a protective role in CRF rats by inhibiting the apoptosis of renal tissue,which may be related to regulating the expression of apoptosis related proteins and inhibitingoxidative stress damage.

    Allicin;Chronic renal failure;Renal tissue;Apoptosis;NF-κB

    R285.5

    A

    1004-745X(2017)08-1364-04

    10.3969/j.issn.1004-745X.2017.08.015

    2017-04-23)

    河北省廊坊市科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(2016013136)

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