李雅純,方 敬,楊 帆,郭 帥,陳志強(qiáng),
1.河北中醫(yī)學(xué)院,河北 石家莊 050000
2.河北省中醫(yī)院,河北 石家莊 050000
糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)是導(dǎo)致慢性腎功能衰竭的主要原因之一,為腎臟透析和移植的主要適應(yīng)證[1-2]。中醫(yī)藥對(duì)改善DN 臨床癥狀、提高患者生存質(zhì)量有良好效果。課題組以中醫(yī)理論為基礎(chǔ)并結(jié)合多年臨床實(shí)踐,認(rèn)為瘀血阻絡(luò)證是貫穿DN 病程始終的獨(dú)立病機(jī)[3-4]?;鐾ńj(luò)中藥為臨床治療DN 的復(fù)方中必不可少的一部分,課題組前期研究發(fā)現(xiàn),化瘀通絡(luò)中藥配伍應(yīng)用能夠顯著降低DN 大鼠尿蛋白,延緩腎臟病理?yè)p傷[5-7]。
氧化應(yīng)激在DN的疾病進(jìn)展中起著重要作用[8]。過(guò)量的活性氧自由基(reactive oxygen species,ROS)通過(guò)促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix,ECM)的積累參與DN 的發(fā)病,最終導(dǎo)致腎臟纖維化[1]。ROS 主要由還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( nicotinamideadenine dinucleotide phosphate ,NADPH)氧化酶介導(dǎo)產(chǎn)生[9]。腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase,AMPK)能夠抑制煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(nicotinamide adenine dinucleotide phosphatase oxidase 4,Nox4)過(guò)表達(dá)[10],改善高脂飲食和糖尿病引起的氧化應(yīng)激[11-12],抑制轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)介導(dǎo)的纖維化[13]。因此,本研究探究化瘀通絡(luò)中藥能否通過(guò)作用于AMPK/Nox4信號(hào)通路,從而抑制DN 大鼠氧化應(yīng)激、延緩腎臟纖維化。
SPF 級(jí)雄性SD 大鼠40 只,體質(zhì)量60~80 g,21~34日齡,購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司,動(dòng)物許可證號(hào)SCXK(京)2016-0006。動(dòng)物飼養(yǎng)于溫度23~25 ℃、濕度50%~70%的環(huán)境中,自由進(jìn)食飲水。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)經(jīng)河北中醫(yī)學(xué)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(批準(zhǔn)號(hào)DWLL2015002)。
化瘀通絡(luò)中藥配方顆粒由丹參(批號(hào)8080971)、川芎(批號(hào)8122561)、地龍(批號(hào)7125701)、水蛭(批號(hào)8081351)和全蝎(批號(hào)8050111)組成,均由廣東一方制藥有限公司惠贈(zèng);厄貝沙坦分散片(150 mg/片,批號(hào)1904238)購(gòu)自華潤(rùn)雙鶴利民藥業(yè)有限公司;鏈脲佐菌素(批號(hào)07171414)購(gòu)自瑞士Alexis公司;丙二醛檢測(cè)試劑盒(批號(hào)A003-1-2)和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)檢測(cè)試劑盒(批號(hào)A001-3-2)購(gòu)自南京建成生物研究所;Servicebio?RT First Strand cDNA Synthesis Kit(批號(hào)G3330)、2×SYBR Green qPCR Master Mix(High ROX)(批號(hào)G3321)、引物、HRP 標(biāo)記的山羊抗兔抗體(批號(hào)GB23303)購(gòu)自武漢賽維爾生物科技有限公司;AMPKα 抗體(批號(hào)5831)、磷酸化AMPKα(p-AMPKα)抗體(批號(hào)2535)購(gòu)自美國(guó)CST 公司;Nox4 抗體(批號(hào)133303)、TGF-β1 抗體(批號(hào)215715)和纖維連接蛋白(fibronectin,F(xiàn)N)抗體(批號(hào)89443)購(gòu)自英國(guó)Abcam 公司;8-羥基脫氧鳥(niǎo)苷(8-hydroxydeoxyguanosine,8-OHdG)抗體(批號(hào)MOG-020P)購(gòu)自日本老化制御研究所;β-actin 小鼠單克隆抗體(批號(hào)AF0003)購(gòu)自上海碧云天生物技術(shù)有限公司。
BX63 +DP72 正置研究級(jí)顯微鏡(日本Olympus 公司);NanoDrop 2000C 紫外分光光度計(jì)(美國(guó)Thermo Fisher Scientific 公司);Stepone plus熒光定量PCR 儀(美國(guó)ABI 公司);Infinite 200 多功能酶標(biāo)儀(瑞士Tecan 公司);LI-COR 紅外激光掃描儀(美國(guó)Odyssey 公司)。
40 只雄性SD 大鼠給予普通飼料適應(yīng)性喂養(yǎng)1周,檢測(cè)其血糖和尿蛋白均為陰性。隨機(jī)選取7 只SD 大鼠作為對(duì)照組,予以普通飼料喂養(yǎng);其余大鼠用高糖高脂飼料喂養(yǎng)6 周后,ip 鏈脲佐菌素溶液,(35 mg/kg),72 h 后尾靜脈取血3 次,檢測(cè)大鼠隨機(jī)血糖均≥16.7 mmol/L,DN 模型制備成功。2 只大鼠血糖不達(dá)標(biāo)予以剔除,3 只大鼠ip 鏈脲佐菌素溶液72 h 內(nèi)死亡。DN 大鼠隨機(jī)分為模型組、化瘀通絡(luò)中藥(4.41 g/kg)組和厄貝沙坦(13.5 mg/kg)組?;鐾ńj(luò)中藥組丹參、川芎、地龍、水蛭、全蝎劑量分別為1.35、1.08、0.9、0.54、0.54 g/kg(以中藥飲片量計(jì)),相當(dāng)于臨床等效劑量,以上5 種顆粒按劑量配比混勻,溶于純凈水配制成質(zhì)量濃度為0.49 g/mL 的溶液;厄貝沙坦分散片溶于純凈水配制成質(zhì)量濃度為1.5 mg/mL 的混懸液。各給藥組ig 相應(yīng)藥物(9 mL/kg),對(duì)照組和模型組ig 等體積純凈水,1 次/d,連續(xù)16 周。
給藥結(jié)束后,大鼠置于代謝籠中,收集24 h 尿液,測(cè)量尿量,混勻并留取1 mL,終點(diǎn)法檢測(cè)UTP和8-OHdG 水平。
大鼠脫頸椎處死,取腎組織于福爾馬林-醋酸-酒精(FAA)固定液中固定24 h,梯度乙醇脫水,二甲苯透明,浸蠟包埋后切片,進(jìn)行PAS 和Masson染色,于顯微鏡下觀察腎組織病理變化,并采用Image-Pro Plus 6.0 分析軟件對(duì)Masson 染色的病理切片進(jìn)行分析,計(jì)算膠原面積。
取各組大鼠腎組織勻漿,按試劑盒說(shuō)明書(shū)檢測(cè)各組大鼠腎組織SOD 活性和丙二醛水平。
取各組大鼠腎組織石蠟切片,使用微波進(jìn)行抗原修復(fù),加入3% H2O2用來(lái)阻斷內(nèi)源性過(guò)氧化物酶,滴加血清封閉,加入8-OHdG、FN 抗體(1∶200)孵育過(guò)夜,滴加HRP 標(biāo)記的山羊抗兔抗體,使用DAB 顯色、復(fù)染后封片,于顯微鏡下觀察并拍照。
按照試劑盒說(shuō)明書(shū)提取各組大鼠腎組織總RNA 并合成cDNA,進(jìn)行qRT-PCR 分析。引物序列:TGF-β1上游引物5’-ATGGTGGACCGCAAC- AAC-3’,下游引物5’-TGAGCACTGAAGCGAA- AGC-3’;GAPDH上游引物5’-CTGGAGAAACCTG- CCAAGTATG-3’,下游引物5’-GGTGGAAGAATG- GGAGTTGCT-3’。
取各組大鼠腎組織,加入RIPA 裂解液勻漿,提取總蛋白,采用BCA 蛋白定量試劑盒測(cè)定蛋白質(zhì)量濃度,蛋白樣品經(jīng)十二烷基硫酸鈉-聚丙烯酰胺凝膠電泳,轉(zhuǎn)至PVDF 膜,加入脫脂牛奶于室溫封閉,分別加入AMPKα 抗體(1∶800)、p-AMPKα抗體(1∶1000)、Nox4 抗體(1∶1000)、TGF-β1抗體(1∶600)和β-actin 抗體(1∶1000),4 ℃孵育過(guò)夜;加入HRP 標(biāo)記的山羊抗兔抗體(1∶3000),室溫孵育30 min,加入ECL 試劑顯影,采用Quantity one 軟件分析目標(biāo)條帶的灰度值。
采用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)處理,數(shù)據(jù)以±s表示,組間比較采用One-way ANOVA。
對(duì)照組大鼠活潑靈敏,模型組和各給藥組大鼠精神萎靡、反應(yīng)遲鈍,其中模型組大鼠表現(xiàn)最為明顯。給藥過(guò)程中,模型組死亡3 只大鼠,化瘀通絡(luò)中藥組和厄貝沙坦組各死亡2 只大鼠。
如表1 所示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠24 h UTP 明顯升高(P<0.01)。與模型組比較,各給藥組大鼠24 h UTP 顯著降低(P<0.05、0.01)。
表1 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠24 h UTP 水平的影響 (± s, n = 7)Table 1 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on 24 h UTP of DN rats (± s, n = 7)
表1 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠24 h UTP 水平的影響 (± s, n = 7)Table 1 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on 24 h UTP of DN rats (± s, n = 7)
與對(duì)照組比較:#P<0.05 ##P<0.01;與模型組比較:*P<0.05 **P<0.01,下表同##P< 0.05 ##P< 0.01 vs control group; *P< 0.05 **P< 0.01 vs model group, same as below tables
組別 劑量/(g·kg-1) 24 h UTP/mg 對(duì)照 — 04.53±2.08 模型 — 35.54±4.05## 化瘀通絡(luò)中藥 4.41 29.06±4.29* 厄貝沙坦 0.0135 30.71±4.08**
如圖1 所示,對(duì)照組大鼠腎臟結(jié)構(gòu)清晰;模型組大鼠腎小球肥大、囊腔變窄,部分出現(xiàn)球囊粘連,腎小球基底膜明顯增厚,系膜基質(zhì)重度增生,小管間質(zhì)ECM 明顯沉積;各給藥組大鼠腎臟病理?yè)p傷均有不同程度好轉(zhuǎn),且腎組織ECM 堆積減少。與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織膠原面積占比明顯增加(P<0.01);與模型組比較,各給藥組大鼠腎組織膠原面積占比明顯降低(P<0.01)。
圖1 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織病理變化的影響Fig .1 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on pathological changes of rat kidney in DN rats
如表2 所示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織SOD 活性明顯下降(P<0.01),丙二醛水平明顯升高(P<0.01);與模型組比較,化瘀通絡(luò)中藥組大鼠腎組織SOD 活性和丙二醛水平明顯升高(P<0.05、0.01),厄貝沙坦組大鼠腎組織SOD 活性明顯降低(P<0.05)。
8-OHdG 是DNA 的一種氧化嘌呤殘基,是氧化性組織損傷的標(biāo)記物[14]。糖尿病患者尿液中8-OHdG 水平與DN 疾病進(jìn)展密切相關(guān)[15]。如圖2所示,8-OHdG 主要在腎小球和小管的細(xì)胞核表達(dá),與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織8-OHdG 表達(dá)增加,尿液8-OHdG 水平明顯增多(P<0.01);與模型組比較,各給藥組大鼠腎組織8-OHdG 表達(dá)減少,尿液8-OHdG 水平顯著降低(P<0.05、0.01)。
如圖3 所示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織FN 表達(dá)增加;與模型組比較,各給藥組大鼠腎組織FN 表達(dá)減少。
表2 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織SOD 活性和丙二醛水平的影響 (± s, n = 7)Table 2 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on SOD activity and malondialdehyde level of rat kidney in DN rats (± s, n = 7)
表2 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織SOD 活性和丙二醛水平的影響 (± s, n = 7)Table 2 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on SOD activity and malondialdehyde level of rat kidney in DN rats (± s, n = 7)
組別 劑量/(g·kg-1) SOD 活性/(U·mg-1) 丙二醛水平/(nmol·mg-1) 對(duì)照 — 528.98±32.71 0.82±0.23 模型 — 423.96±39.93## 2.25±0.36## 化瘀通絡(luò)中藥 4.41 468.51±34.87* 1.54±0.36** 厄貝沙坦 0.0135 475.44±47.11* 1.91±0.32
圖2 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織8-OHdG 蛋白表達(dá)和尿液8-OHdG 水平的影響Fig.2 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on 8-OHdG expression in kidney and 8-OHdG level in urine of DN rats
圖3 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織FN 蛋白表達(dá)的影響 (×400)Fig.3 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on FN expression in kidney of DN rats (× 400)
如圖4 和表3 所示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織TGF-β1mRNA 和蛋白表達(dá)水平均顯著升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組腎組織TGF-β1mRNA 和蛋白表達(dá)水平均顯著降低(P<0.05、0.01)。
圖4 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織TGF-β1 蛋白表達(dá)的影響Fig.4 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on TGF-β1 expression in kidney of DN rats
表3 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織TGF-β1 mRNA 和蛋白表達(dá)的影響 (± s, n = 7)Table 3 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on TGF-β1 mRNA and protein expression in kidney of DN rats (± s, n = 7)
表3 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織TGF-β1 mRNA 和蛋白表達(dá)的影響 (± s, n = 7)Table 3 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on TGF-β1 mRNA and protein expression in kidney of DN rats (± s, n = 7)
組別 劑量/(g·kg-1) TGF-β1 mRNA 相對(duì)表達(dá)量 TGF-β1 蛋白相對(duì)表達(dá)量 對(duì)照 — 1.01±0.13 0.530±0.025 模型 — 1.66±0.08## 0.829±0.039## 化瘀通絡(luò)中藥 4.41 1.31±0.20* 0.687±0.052** 厄貝沙坦 0.0135 1.38±0.08* 0.605±0.054**
如圖5 和表4 所示,與對(duì)照組比較,模型組大鼠腎組織p-AMPKα/AMPKα 蛋白表達(dá)水平顯著降低(P<0.05),Nox4 蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.01);與模型組比較,各給藥組p-AMPKα/AMPKα蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.05),Nox4 蛋白表達(dá)水平顯著降低(P<0.05)。
圖5 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織AMPKα、p-AMPKα和Nox4 蛋白表達(dá)的影響Fig.5 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on AMPKα, p-AMPKα and Nox4 expression in kidney of DN rats
表4 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織AMPKα、p-AMPKα 和Nox4 蛋白表達(dá)的影響 (± s, n = 7)Table 4 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on AMPKα, p-AMPKα, and Nox4 expression in kidney of DN rats (± s, n = 7)
表4 化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠腎組織AMPKα、p-AMPKα 和Nox4 蛋白表達(dá)的影響 (± s, n = 7)Table 4 Effect of Huayu Tongluo Chinese medicines on AMPKα, p-AMPKα, and Nox4 expression in kidney of DN rats (± s, n = 7)
組別 劑量/(g·kg-1) p-AMPKα/AMPKα蛋 白相對(duì)表達(dá)量 Nox4 對(duì)照 — 0.672±0.068 0.473±0.054 ###模型 — 0.507±0.072 0.740±0.044 化瘀通絡(luò)中藥 4.41 0.641±0.055* 0.614±0.076* 厄貝沙坦 0.0135 0.654±0.066* 0.569±0.085*
本研究采用高糖高脂飼料喂養(yǎng)聯(lián)合ip 鏈脲佐菌素溶液建立DN 模型,發(fā)現(xiàn)造模大鼠血糖升高,并出現(xiàn)了UTP 升高和腎臟病理?yè)p傷。目前針對(duì)DN的現(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療手段主要為嚴(yán)格控制血糖與血壓。厄貝沙坦作為血管緊張素受體拮抗劑類的降壓藥物,大量臨床隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)表明厄貝沙坦具有腎臟保護(hù)作用,能夠減少早期和中晚期DN 患者UTP,延緩腎臟病變[16-17]。因此,本研究選用厄貝沙坦作為陽(yáng)性對(duì)照藥物,研究化瘀通絡(luò)中藥對(duì)DN 大鼠的保護(hù)作用。DN 作為糖尿病的嚴(yán)重微血管并發(fā)癥,其主要臨床表現(xiàn)為大量蛋白尿,主要病理表現(xiàn)為ECM 增生,ECM 積聚導(dǎo)致腎小球和腎小管基底膜增厚,最終發(fā)展為腎小球硬化和小管間質(zhì)纖維化。TGF-β1 是糖尿病中導(dǎo)致腎臟ECM 積累的關(guān)鍵細(xì)胞因子[18],過(guò)度表達(dá)的TGF-β1 使ECM 如I、III、IV型膠原及FN 和層黏連蛋白(laminin,LN)等大量積聚,同時(shí)刺激蛋白酶抑制劑、纖溶酶原活化抑制劑合成,使ECM 降解減少,最終導(dǎo)致腎臟纖維化[19-20]。研究發(fā)現(xiàn),由于ROS 產(chǎn)生過(guò)多引起的腎臟氧化應(yīng)激是導(dǎo)致TGF-β1 高表達(dá)和ECM增生的主要原因之一[21];由Nox4 衍生的ROS 為引起糖尿病早期階段氧化應(yīng)激的主要原因,能夠?qū)е绿悄虿∧I臟肥大和ECM 表達(dá)增加[22];在高糖環(huán)境下暴露的系膜細(xì)胞和小管細(xì)胞中,Nox4 的上調(diào)與TGF-β1、FN的升高有關(guān)[23]。
AMPK 為細(xì)胞的能量傳感器,負(fù)責(zé)調(diào)節(jié)并維持機(jī)體的糖脂代謝和能量代謝平衡[24]。AMPK 作為與肥胖、糖尿病和代謝綜合征相關(guān)疾病的治療靶點(diǎn),受到廣泛關(guān)注[25]。研究發(fā)現(xiàn),糖尿病小鼠腎臟中AMPK 表達(dá)降低,DN 患者腎組織p-AMPK 蛋白表達(dá)明顯減少;AMPK 激活劑可以改善DN 相關(guān)的臨床與病理改變,降低UTP,下調(diào)TGF-β1 表達(dá),減少ECM 積聚,從而改善DN 腎臟纖維化[12]。AMPK不僅是細(xì)胞的主能量傳感器,也是細(xì)胞內(nèi)的主ROS傳感器[26]。AMPK 激活后可以阻斷Nox4,減少ROS生成,降低UTP 排泄和基質(zhì)蛋白表達(dá)[27-28]。AMPK是1 種異源三聚體蛋白,由催化亞基α 和調(diào)節(jié)亞基β、γ 組成,其中α 亞基在哺乳動(dòng)物腎臟中廣泛表達(dá),且AMPK 的激活需要α 亞基上的蘇氨酸殘基(Thr 172)參與[29]。因此,本研究通過(guò)檢測(cè)大鼠腎組織AMPKα 和Nox4 蛋白表達(dá)情況,來(lái)評(píng)估AMPK/ Nox4 信號(hào)通路對(duì)DN 腎臟纖維化的影響。
糖尿病屬于中醫(yī)消渴的范疇,其基本病機(jī)為氣陰兩虛、消渴日久、氣虛無(wú)力推動(dòng)血行而致瘀;陰虛生熱、熱灼津液、津虧血少、脈道充養(yǎng)不足同樣致瘀,瘀血不僅是病理產(chǎn)物,同時(shí)也是致病因素,其阻于腎絡(luò),發(fā)為DN。因此,課題組認(rèn)為瘀血阻絡(luò)是DN 的基本病機(jī)。現(xiàn)代藥理學(xué)研究表明ECM增生作為DN 的主要病理改變與血瘀證有明顯的相關(guān)性[30],經(jīng)過(guò)化瘀通絡(luò)治療可以顯著降低腎絡(luò)瘀阻患者血清TGF-βl、LN 和IV 型膠原水平[31]。課題組前期研究表明,化瘀通絡(luò)中藥可以明顯改善DN大鼠的腎臟病理表現(xiàn),下調(diào)ECM 蛋白表達(dá),延緩腎臟纖維化[32-33]?;鐾ńj(luò)中藥可以改善DN 患者臨床癥狀,且療效可靠[34-35]?;钛鲱愔兴帍?fù)方制劑—丹參川芎嗪注射液可以明顯改善血液流變學(xué)異常[36];消癥通絡(luò)類中藥—地龍與水蛭合用具有改善微循環(huán)、增加腎血流量、促進(jìn)纖維蛋白溶解、抑制血小板聚集的作用[37];全蝎可以促進(jìn)纖溶系統(tǒng)的激活,從而抗栓、溶栓[38]。因此,本研究選用活血化瘀之草本代表藥物丹參、川芎和消癥通絡(luò)之蟲(chóng)類代表藥物地龍、水蛭、全蝎,5 藥合用,共奏化瘀通絡(luò)之功。本研究結(jié)果顯示,化瘀通絡(luò)中藥能夠明顯降低DN 大鼠的UTP,下調(diào)TGF-β1 和FN 的表達(dá),減少ECM 堆積,延緩腎臟纖維化進(jìn)程;增加SOD 活性,減少丙二醛水平,降低尿液8-OHdG排泄及其腎臟表達(dá),抑制氧化應(yīng)激;上調(diào)p-AMPKα蛋白表達(dá)水平,下調(diào)Nox4 蛋白表達(dá)水平。
綜上所述,AMPK/Nox4 信號(hào)通路可能是化瘀通絡(luò)中藥減輕腎臟氧化損傷、減少ECM 增生、延緩腎臟纖維化、保護(hù)DN 腎臟的作用靶點(diǎn)之一。
利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突