唐群,吳華,張熙,劉春燕,董翔,王茜
論著·實(shí)驗(yàn)研究
六味地黃湯對(duì)慢性腎衰竭大鼠腎組織ZO-1、N-cadherin及Vimentin表達(dá)的影響
唐群1,吳華2,張熙2,劉春燕1,董翔1,王茜1
1.湖南中醫(yī)藥大學(xué),湖南 長(zhǎng)沙 410208;2.湖南省第二人民醫(yī)院,湖南 長(zhǎng)沙 410007
觀察六味地黃湯對(duì)慢性腎衰竭大鼠腎組織緊密連接蛋白1(ZO-1)、N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)表達(dá)的影響,探討其干預(yù)腎間質(zhì)纖維化的作用機(jī)制。健康雄性SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組、模型組、六味地黃湯組和依那普利組。5/6腎切除術(shù)復(fù)制慢性腎衰竭模型,各給藥組給予相應(yīng)藥物灌胃,每日1次。給藥8周后,腹主動(dòng)脈放血法處死大鼠,檢測(cè)大鼠腎功能指標(biāo),HE染色觀察腎組織病理變化,Masson染色觀察膠原纖維沉積,免疫組化檢測(cè)腎組織ZO-1、N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)。與假手術(shù)組比較,模型組大鼠24 h尿蛋白、血尿素氮和血肌酐水平明顯升高(<0.05);腎組織病變明顯,大量膠原纖維沉積(<0.05);腎組織ZO-1蛋白表達(dá)明顯降低(<0.05),N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)明顯升高(<0.05)。與模型組比較,六味地黃湯組大鼠24 h尿蛋白、血尿素氮和血肌酐水平明顯降低(<0.05);腎組織病變程度減輕,少量膠原纖維沉積(<0.05);腎組織ZO-1蛋白表達(dá)明顯升高(<0.05),N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)明顯降低(<0.05)。六味地黃湯通過(guò)上調(diào)ZO-1的表達(dá),下調(diào)N-cadherin、Vimentin的表達(dá),延緩腎間質(zhì)纖維化,其作用機(jī)制與抑制腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化有關(guān)。
慢性腎臟?。?/6腎切除術(shù);上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化;六味地黃湯;大鼠
慢性腎臟?。╟hronic kidney disease,CKD)的主要病理特征是腎臟纖維化,上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transformation,EMT)是促進(jìn)腎臟纖維化發(fā)生和發(fā)展的重要機(jī)制[1]。六味地黃湯是臨床治療CKD的有效方劑[2],但其具體作用機(jī)制尚未完全闡明。本研究通過(guò)5/6腎切除術(shù)復(fù)制慢性腎衰竭大鼠模型,觀察六味地黃湯對(duì)慢性腎衰竭大鼠腎組織緊密連接蛋白1(ZO-1)、N-鈣黏蛋白(N-cadherin)、波形蛋白(Vimentin)表達(dá)的影響,探討其干預(yù)腎間質(zhì)纖維化的作用機(jī)制。
健康雄性SD大鼠50只,體質(zhì)量(150±20)g,動(dòng)物許可證號(hào)SYXK(湘)2016-0002,購(gòu)自湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司。飼養(yǎng)于湖南中醫(yī)藥大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心SPF級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室。
六味地黃湯(熟地黃24 g,酒萸肉12 g,山藥12 g,牡丹皮9 g,鹽澤瀉9 g,茯苓9 g),購(gòu)自湖南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院藥劑科,所有飲片經(jīng)鑒定均符合2015年版《中華人民共和國(guó)藥典》有關(guān)規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)。飲片進(jìn)行2次煎煮后過(guò)濾,濾液混勻,于水浴恒溫器上將藥物濃縮至含原藥材1 g/mL。馬來(lái)酸依那普利片,揚(yáng)子江藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司,批號(hào)19042111,加蒸餾水充分溶化,配制成濃度為1 mg/mL的懸濁液。
尿素氮(BUN)、肌酐(SCr)、24 h尿蛋白(24 h UAlb)定量試劑盒,南京建成生物工程研究所,批號(hào)分別為20190602、20190529、20190522;ZO-1、N-cadherin、Vimentin多克隆抗體,北京博奧森生物技術(shù)有限公司,批號(hào)分別為AH09144321、AG09114506、AG10165239;通用二步法免疫組化檢測(cè)試劑盒、DAB顯色試劑盒,北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司,批號(hào)分別為PV-9000、ZLI-9019。輪轉(zhuǎn)石蠟切片機(jī)(德國(guó)徠卡RM2235),生物組織攤片機(jī)(浙江金迪YD-A),電熱恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司,DNP-9162),BA410顯微鏡(德國(guó)Motic),Motic 6.0數(shù)碼醫(yī)學(xué)圖像分析系統(tǒng)(北京麥克奧迪儀器儀表有限公司)。
50只健康雄性SD大鼠隨機(jī)分為假手術(shù)組(10只)和手術(shù)組(40只)。假手術(shù)組打開(kāi)腹腔暴露腎臟后避免牽拉,腎臟不切除,手術(shù)組按照文獻(xiàn)[3]方法進(jìn)行5/6腎切除術(shù)造模。造模成功后,將39只大鼠(死亡1只,有大量腹水,考慮腹腔感染)隨機(jī)分為模型組、六味地黃湯組、依那普利組,每組13只。灌胃第1周模型組和六味地黃湯組各死亡2只和1只,死亡原因均考慮灌胃誤吸;灌胃第2周依那普利組死亡1只,死亡原因考慮腸梗阻。死亡大鼠從相應(yīng)組別直接剔除,最終進(jìn)入實(shí)驗(yàn)的大鼠為假手術(shù)組10只、模型組11只、六味地黃湯組12只和依那普利組12只。
造模成功后第2周起灌胃,六味地黃湯組給予6.75 g/kg六味地黃湯灌胃[4],依那普利組予10 mg/kg依那普利懸濁液灌胃[5],假手術(shù)組和模型組予10 mL/kg蒸餾水灌胃,每日1次,連續(xù)8周。
灌胃8周后,腹主動(dòng)脈放血法處死大鼠,處死前代謝籠收集24 h尿量測(cè)定24 h UA1b,腹主動(dòng)脈采血檢測(cè)血BUN和SCr,4%多聚甲醛固定腎組織,用于HE染色和Masson染色,觀察腎組織病理變化及膠原纖維沉積程度。免疫組化檢測(cè)ZO-1、N-cadherin、Vimentin蛋白的表達(dá)。
大鼠腹主動(dòng)脈取血,3000 r/min離心15 min,分離血清,分裝后-70 ℃冰箱保存待測(cè)。血BUN測(cè)定采用二乙酰一肟顯色法,SCr測(cè)定采用堿性苦味酸比色法,ELISA檢測(cè)24 h UAlb,嚴(yán)格按試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行操作。
取4%多聚甲醛固定好的腎組織,乙醇脫水、二甲苯透明、62 ℃浸蠟、包埋,制成蠟塊,置于4 ℃冰箱保存。腎組織切片(厚約4 μm),分別進(jìn)行HE染色、Masson染色。HE染色觀察腎臟病理變化,進(jìn)行腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)評(píng)分[6]。評(píng)分指標(biāo):腎小管萎縮、擴(kuò)張、上皮細(xì)胞空泡形成、紅細(xì)胞管型、蛋白管型、白細(xì)胞管型、間質(zhì)水腫、間質(zhì)炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。每個(gè)指標(biāo)設(shè)4個(gè)等級(jí):正常0分,輕度1分,中度2分,重度3分。腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)為該標(biāo)本5個(gè)視野評(píng)分的平均值。Masson染色觀察膠原纖維沉積情況,400倍光鏡下每張切片隨機(jī)選取10個(gè)不重復(fù)視野,利用Image Pro Plus 6.0軟件分析膠原纖維占整個(gè)視野百分比。
石蠟切片,常規(guī)脫蠟至水;3%H2O2室溫孵化15 min,滅活內(nèi)源性過(guò)氧化物酶;蒸餾水進(jìn)行沖洗后PBS漂洗5 min×2次;抗原修復(fù)和封閉,加一抗(1∶50),37 ℃孵育2 h;PBS漂洗5 min×3次;加二抗(1∶100),37 ℃孵育20 min;PBS漂洗5 min×3次;滴加堿性磷酸酶標(biāo)記的鏈霉卵白素工作液,37 ℃孵育20 min;PBS漂洗5 min×3次;DAB顯色;待切片自然風(fēng)干后,滴入中性樹(shù)膠封片。400倍光鏡下每張切片隨機(jī)選取5個(gè)腎皮質(zhì)視野進(jìn)行觀察。陽(yáng)性表達(dá)呈淺黃色、棕黃色或棕褐色。采用Motic Med 6.0數(shù)碼醫(yī)學(xué)圖像系統(tǒng)測(cè)定分析陽(yáng)性細(xì)胞平均光密度值,蛋白表達(dá)越強(qiáng)則平均光密度值越大。
與假手術(shù)組比較,模型組大鼠24 h UAlb、BUN和SCr水平明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);與模型組比較,六味地黃湯組和依那普利組大鼠24 h UAlb、BUN和SCr水平均明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);六味地黃湯組和依那普利組組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(>0.05)。結(jié)果見(jiàn)表1。
表1 各組大鼠24 h UAlb、BUN和SCr水平比較(±s)
注:與假手術(shù)組比較,▲<0.05;與模型組比較,#<0.05
2.2.1 HE染色結(jié)果
灌胃8周后,假手術(shù)組大鼠腎小球結(jié)構(gòu)完整,腎小管上皮細(xì)胞排列整齊且基底膜完整,間質(zhì)少,未見(jiàn)明顯炎性細(xì)胞浸潤(rùn);模型組大鼠腎小球硬化、腎小管萎縮、間質(zhì)纖維組織增生,大量炎性細(xì)胞浸潤(rùn),部分腎小球代償性肥大、腎小管代償性擴(kuò)張,管腔內(nèi)可見(jiàn)蛋白管型;六味地黃湯組和依那普利組大鼠腎組織病變程度均有改善。與假手術(shù)組比較,模型組大鼠腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)評(píng)分明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);與模型組比較,六味地黃湯組和依那普利組大鼠腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)評(píng)分均明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);六味地黃湯組和依那普利組組間比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(>0.05)。結(jié)果見(jiàn)圖1、表2。
2.2.2 Masson染色結(jié)果
灌胃8周后,假手術(shù)組大鼠腎小球、腎小管形態(tài)正常,腎間質(zhì)未見(jiàn)明顯膠原纖維;模型組大鼠腎小球玻璃樣變,腎小管萎縮消失,間質(zhì)纖維化明顯,可見(jiàn)大量染成藍(lán)色的膠原纖維;六味地黃湯組和依那普利組大鼠腎小管間質(zhì)見(jiàn)少量膠原纖維,纖維化程度明顯減輕。與假手術(shù)組比較,模型組大鼠腎小管間質(zhì)膠原面積百分比明顯增加,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);與模型組比較,六味地黃湯組和依那普利組大鼠腎小管膠間質(zhì)原面積百分比減少,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05)。結(jié)果見(jiàn)圖2、表3。
圖1 各組大鼠腎組織形態(tài)(HE染色,×200)
表2 各組大鼠腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)評(píng)分比較(±s,分)
注:與假手術(shù)組比較,▲<0.05;與模型組比較,#<0.05
圖2 各組大鼠腎組織形態(tài)(Masson染色,×200)
表3 各組大鼠腎小管間質(zhì)膠原面積百分比比較(±s,%)
注:與假手術(shù)組比較,▲<0.05;與模型組比較,#<0.05
ZO-1蛋白陽(yáng)性著色呈淺黃色至棕褐色,主要表達(dá)在細(xì)胞質(zhì)。假手術(shù)組大鼠腎小管上皮細(xì)胞強(qiáng)陽(yáng)性表達(dá),腎小球未見(jiàn)明顯表達(dá),模型組微弱表達(dá),六味地黃湯組和依那普利組表達(dá)增強(qiáng),見(jiàn)圖3。N-cadherin蛋白陽(yáng)性著色呈淺黃色至棕褐色,主要表達(dá)在細(xì)胞膜和細(xì)胞質(zhì)。假手術(shù)組表達(dá)不明顯,模型組腎小管上皮細(xì)胞高表達(dá),尤以基底膜明顯,腎小球未見(jiàn)明顯表達(dá),六味地黃湯組和依那普利組表達(dá)減弱,見(jiàn)圖4。Vimentin蛋白陽(yáng)性著色呈淺黃色至棕黃色,主要表達(dá)在腎小管上皮細(xì)胞細(xì)胞質(zhì)。假手術(shù)組腎小管上皮細(xì)胞微弱表達(dá),腎小球不表達(dá),模型組腎小管上皮細(xì)胞高表達(dá),尤以遠(yuǎn)曲小管明顯,六味地黃湯組和依那普利組表達(dá)明顯減弱,見(jiàn)圖5。與假手術(shù)組比較,模型組大鼠腎組織ZO-1蛋白表達(dá)明顯降低,N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)明顯升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);與模型組比較,六味地黃湯組和依那普利組大鼠腎組織ZO-1蛋白表達(dá)明顯升高,N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)明顯降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05);六味地黃湯組和依那普利組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(>0.05)。見(jiàn)表4。
圖3 各組大鼠腎組織ZO-1蛋白陽(yáng)性表達(dá)(免疫組化染色,×400)
圖4 各組大鼠腎組織N-cadherin蛋白陽(yáng)性表達(dá)(免疫組化染色,×400)
圖5 各組大鼠腎組織Vimentin蛋白陽(yáng)性表達(dá)(免疫組化染色,×400)
表4 各組大鼠腎組織ZO-1、N-cadherin和Vimentin蛋白表達(dá)比較(±s)
注:與假手術(shù)組比較,▲<0.05;與模型組比較,#<0.05
CKD主要病理特點(diǎn)為腎小球硬化、腎小管萎縮消失和腎間質(zhì)纖維化。控制腎間質(zhì)纖維化,對(duì)于治療慢性腎臟病、延緩慢性腎衰竭起關(guān)鍵作用[7]。EMT是腎間質(zhì)纖維化的重要機(jī)制之一。20世紀(jì)90年代中期Strutz[8]首先提出成年動(dòng)物腎小管上皮細(xì)胞可轉(zhuǎn)變?yōu)殚g充質(zhì)的成纖維細(xì)胞,進(jìn)而推測(cè)成年動(dòng)物腎臟也可發(fā)生EMT。近年來(lái)Strutz假說(shuō)得到大量證據(jù)的支持,EMT在腎間質(zhì)纖維化的進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用[9]。EMT過(guò)程中,成熟的上皮細(xì)胞喪失其上皮表型,而獲得未成熟的間充質(zhì)表型,可表現(xiàn)為上皮細(xì)胞表型如細(xì)胞角蛋白、ZO-1、E-cadherin逐漸喪失,而間質(zhì)細(xì)胞表型如Vimentin、纖維連接蛋白、N-cadherin、α-平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)表達(dá)增加[10-11]。
CKD屬中醫(yī)學(xué)“水腫”“關(guān)格”“癃閉”等范疇。六味地黃丸(湯)出自宋代錢乙《小兒藥證直訣》,由熟地黃、山萸肉、山藥、澤瀉、茯苓、牡丹皮組成,其組方嚴(yán)謹(jǐn),配伍得當(dāng),具有三補(bǔ)三瀉的特點(diǎn)。中醫(yī)探討腎間質(zhì)纖維化病因及發(fā)病機(jī)制,提出“虛、痰(濁)、瘀、毒”四大病機(jī)學(xué)說(shuō)[12],其中虛是腎間質(zhì)纖維化的始動(dòng)因素,痰(濁)、瘀是構(gòu)成腎間質(zhì)纖維化的病理基礎(chǔ),而毒是加重腎間質(zhì)纖維化不可忽視的方面。針對(duì)其四大病機(jī),六味地黃湯“三補(bǔ)三瀉”,既補(bǔ)腎虛,又能化痰(濁)、去瘀、毒。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,與模型組比較,六味地黃湯組大鼠24 h UAlb、BUN、SCr水平均明顯降低(<0.05),光鏡下大鼠腎小球硬化、腎小管萎縮和間質(zhì)纖維化程度明顯減輕,腎小管間質(zhì)損傷指數(shù)評(píng)分明顯降低,腎小管間質(zhì)膠原面積百分比明顯下降(<0.05),提示六味地黃湯能明顯改善5/6腎切除大鼠腎功能,減輕腎組織病理變化和膠原纖維沉積,對(duì)慢性腎衰竭大鼠有明顯的治療作用。
為進(jìn)一步闡明六味地黃湯防治CKD的作用機(jī)制,本研究從EMT的角度,進(jìn)一步觀察六味地黃湯對(duì)5/6腎切除大鼠腎組織ZO-1、N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)的影響。ZO-1是與緊密連接相關(guān)的蛋白,主要存在于上皮細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞間連接復(fù)合體中,可維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定,保持上皮細(xì)胞的極性,影響細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、增殖、分化,調(diào)節(jié)細(xì)胞功能。N-cadherin是鈣黏蛋白家族中一個(gè)經(jīng)典成員,正常主要在神經(jīng)組織和間葉細(xì)胞中表達(dá),起細(xì)胞間黏附作用。Vimentin是間葉細(xì)胞骨架中間纖維的主要組成成分,廣泛分布于間充質(zhì)細(xì)胞。因此,ZO-1是上皮細(xì)胞的重要蛋白標(biāo)志,而N-cadherin和Vimentin是間充質(zhì)細(xì)胞的重要蛋白標(biāo)志。熊飛等[13]研究發(fā)現(xiàn),高糖腹膜透析液可引起腹膜間皮細(xì)胞的損傷,影響緊密連接和ZO-1的表達(dá),促進(jìn)EMT的發(fā)生,引起腹膜纖維化。Heuberger等[14]研究發(fā)現(xiàn),N-cadherin的表達(dá)有助于血管形成及EMT發(fā)生,從而使腫瘤細(xì)胞更加富于侵襲力,易于轉(zhuǎn)移。王雪瑤等[15]研究發(fā)現(xiàn),轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)誘導(dǎo)的HK-2細(xì)胞中E-cadherin表達(dá)明顯降低甚至消失,而α-SMA和Vimentin表達(dá)明顯升高,促進(jìn)EMT的發(fā)生,且表型轉(zhuǎn)化能力與TGF-β1的劑量有關(guān)。因此,ZO-1、N-cadherin、Vimentin參與腫瘤的侵襲與轉(zhuǎn)移或纖維化過(guò)程,其機(jī)制均與EMT的發(fā)生有關(guān)。本研究結(jié)果顯示,與模型組比較,六味地黃湯組大鼠腎組織ZO-1蛋白表達(dá)明顯升高,而N-cadherin、Vimentin蛋白表達(dá)不同程度降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(<0.05),提示六味地黃湯能上調(diào)慢性腎衰竭大鼠上皮細(xì)胞表型標(biāo)記物,同時(shí)下調(diào)間葉細(xì)胞表型標(biāo)記物,可通過(guò)抑制腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)揮抗纖維化的作用。
綜上所述,CKD發(fā)生機(jī)制復(fù)雜,目前尚未完全闡明,其主要病變特征是腎臟纖維化,而EMT在腎臟纖維化發(fā)生發(fā)展過(guò)程中有重要作用。六味地黃湯防治CKD的作用機(jī)制可能與其抑制EMT的發(fā)生有關(guān)。
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Effects ofDecoction on Expressions of ZO-1, N-cadherin andVimentinin Renal Tissue of Rats with Chronic Renal Failure
TANG Qun1, WU Hua2, ZHANG Xi2, LIU Chunyan1, DONG Xiang1, WANG Xi1
To observe the effects ofDecoction on the expressions of ZO-1, N-cadherin and Vimentin in renal tissue of rats with chronic renal failure; To explore its mechanism in the renal interstitial fibrosis.Healthy male SD rats were randomly divided into sham-operation group, model group,Decoction group and Enalapril group. 5/6 nephrectomy was performed to replicate chronic renal failure model. Rats in each administration group were given intragastric administration once a day. 8 weeks after medication, the rats were killed by abdominal aorta bleeding. Renal function was measured. Pathological changes were observed by HE staining. Collagen fiber deposition was observed by Masson staining. The expressions of ZO-1, N-cadherin, Vimentin protein were detected by immunohistochemistry.Compared with sham-operation group, 24 h urinary protein, blood urea nitrogen and serum creatinine in model group significantly increased (<0.05), renal tissue lesions significantly increased (<0.05), collagen fiber deposition significantly increased (<0.05); the protein level of ZO-1 protein in renal tissue significantly decreased (<0.05), and the protein levels of N-cadherin and Vimentin significantly increased (<0.05). Compared with the model group, the levels of 24 h urine protein, blood urea nitrogen and serum creatinine were significantly decreased (<0.05) in theDecoction group, and the degree of renal lesion was reduced, a small amount of collagen deposition appeared (<0.05); the protein level of ZO-1 protein increased (<0.05), while the protein levels of N-cadherin and Vimentin decreased (<0.05).Decoction can delay renal interstitial fibrosis by up-regulating the expression of ZO-1 and down-regulating the expressions of N-cadherin and Vimentin, and the mechanism may be related to the inhibition of renal tubular epithelial-mesenchymal transformation.
chronic kidney disease; 5/6 nephrectomy; epithelial-mesenchymal transformation;Decoction; rats
R285.5
A
1005-5304(2020)12-0032-06
10.19879/j.cnki.1005-5304.202005340
國(guó)家自然科學(xué)基金(81503442、81603470);湖南省教育廳科研項(xiàng)目(17B197)
(2020-05-19)
(2020-06-02;編輯:華強(qiáng))