姜黃素對(duì)糖尿病腎病大鼠脂質(zhì)代謝的影響

趙雨鑫 孔凡博,2 孫藝洋 彭子熠 王慧

(1齊齊哈爾醫(yī)學(xué)院,黑龍江 齊齊哈爾 161006;2大連醫(yī)科大學(xué);3大連醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院)

糖尿病是發(fā)病率較高的全身性疾病,病體代謝系統(tǒng)異常,極易引起心臟、腎臟、血管、視網(wǎng)膜等靶器官損害和多種并發(fā)癥〔1〕。糖尿病腎病(DN)是指由糖尿病所致的慢性腎臟病,是糖尿病主要并發(fā)癥之一,是糖尿病致死的主要原因〔2〕。鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的DN因費(fèi)用低廉、操作方便,是目前最常用的一種DN模型〔3〕。姜黃素(CUR)是從姜科姜黃屬植物姜黃等干燥根莖中提取的一種天然有效成分,隨著對(duì)CUR研究的日益深入,已發(fā)現(xiàn)其具有抗炎、抗氧化和抗腫瘤等作用〔4,5〕。DN的治療目前包括飲食治療、控制血糖血壓、調(diào)脂治療、并發(fā)癥治療和晚期的透析和移植〔6〕,調(diào)脂治療多選用他汀類降脂藥物,旨在控制膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白(HDL)和低密度脂蛋白(LDL)等。有研究表明,脂質(zhì)代謝不僅在DN的進(jìn)展發(fā)揮重要作用,且在終末期腎病血液透析的治療中也存在重要意義〔7,8〕。但臨床上調(diào)脂藥物治療的目標(biāo)都較為常見(jiàn)且局限,因此,本實(shí)驗(yàn)通過(guò)STZ腹腔注射聯(lián)合高糖高脂飼料的DN模型,觀察不同濃度的CUR和纈沙坦干預(yù)DN大鼠前后腎臟的鏡下改變,其血清中TC、TG、LDL、BUN、LEP和APN等指標(biāo)的變化,旨在探究CUR對(duì)DN大鼠的治療作用。

1 資料與方法

1.1動(dòng)物 雌性SD大鼠60只,體質(zhì)量(250±20)g,由遼寧長(zhǎng)生生物技術(shù)股份有限公司提供,許可證號(hào):SCXK(遼)2020-0001。

1.2藥物、試劑及儀器 高糖高脂飼料購(gòu)自江蘇省協(xié)同醫(yī)藥生物有限責(zé)任公司;STZ、pH4.5檸檬酸鈉緩沖液購(gòu)自北京博奧拓達(dá)科技有限公司;多聚甲醛購(gòu)自飛凈生物科技有限公司;水合氯醛購(gòu)自天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司;姜黃素、纈沙坦購(gòu)自美國(guó)Sigma公司;羧甲基纖維素鈉購(gòu)自河北萬(wàn)邦化工科技有限公司等。HH-2數(shù)顯恒溫水浴鍋購(gòu)自金壇市杰瑞爾電器有限公司;移液槍購(gòu)自上海盛創(chuàng)醫(yī)療器械有限公司臺(tái)州分公司;MRZ14M010型高速冷凍離心機(jī)購(gòu)自美國(guó)Beckman公司;96孔細(xì)胞培養(yǎng)板購(gòu)自海門市晶曠實(shí)驗(yàn)器材廠;500酶標(biāo)儀購(gòu)自美國(guó)BioRad公司;7600全自動(dòng)生化分析儀購(gòu)自日本日立公司等。

1.3動(dòng)物分組和造模 60只大鼠適應(yīng)性飼養(yǎng)1 w后,隨機(jī)分為6組,分別為空白組、模型組、低、中、高濃度CUR組及纈沙坦組,每組10只?？瞻捉M繼續(xù)以普通飼料喂養(yǎng),其余5組以高糖高脂飼料飼養(yǎng)4 w后,禁食24 h,除空白組外均注射40 mg/kg的STZ,空白組注射等體積的檸檬酸鈉緩沖液。72 h后取大鼠尾靜脈血測(cè)量,隨機(jī)血糖超過(guò)16.7 mmol/L且明顯觀察到大鼠飲水和進(jìn)食變多、體質(zhì)量減輕視為造模成功。

1.4給藥方法 造模成功后低、中、高濃度CUR組分別給予100、200、300 mg/kg的姜黃素,纈沙坦組給予30 mg/kg的纈沙坦,空白組和模型組給予同體積1%的羧甲基纖維素鈉,灌胃給藥12 w。

1.5標(biāo)本收集及生化指標(biāo)檢測(cè) 給藥期間每日觀察大鼠飲食、活動(dòng)等基本狀況,每周測(cè)定體質(zhì)量。末次給藥12 h后,稱重,10%的水合氯醛麻醉后取腎除去包膜后放入甲醛固定液,蘇木素-伊紅(HE)染色和過(guò)碘酸雪夫(PAS)染色后觀察鏡下腎臟的改變。取血以備血糖(BG)、肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、TG、TC、HDL和LDL的檢測(cè),離心后取血清按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行APN和LEP的酶聯(lián)免疫吸附試驗(yàn)(ELISA)試劑盒的檢測(cè)。

1.6統(tǒng)計(jì)學(xué)處理方法 采用SPSS22.0軟件進(jìn)行方差分析和t檢驗(yàn)。

2 結(jié) 果

2.1腎臟的肉眼改變 空白組腎臟大小正常,外表光滑;模型組腎臟肥大,與模型組對(duì)比,治療組腎臟有不同程度的減小。

2.2HE、PAS染色鏡下腎臟觀察 空白組鏡下腎小球和腎小管結(jié)構(gòu)清晰,細(xì)胞外基質(zhì)與系膜細(xì)胞等均分布正常。與空白組比較,模型組腎小球肥大,球囊腔狹窄。腎小球基底膜增厚,部分腎小管上皮細(xì)胞中度空泡變性。與模型組比較,各治療組均有不同程度改善,見(jiàn)圖1。PAS染色后,可見(jiàn)鏡下腎小球基底膜增厚,系膜區(qū)增寬,系膜細(xì)胞增生,系膜基質(zhì)增多,部分腎小管擴(kuò)張,腎小管上皮細(xì)胞變扁平。與模型組比較,高濃度CUR組改善了上述現(xiàn)象,見(jiàn)圖2。

2.3體征和體質(zhì)量 與空白組相比,模型組毛色暗黃、精神狀態(tài)減退和活動(dòng)減少,各治療組均從不同程度改善DN大鼠的行為下降。在注射STZ后,除空白組體質(zhì)量持續(xù)增長(zhǎng)外,各組體質(zhì)量均先有不同程度降低,與空白組比較,模型組第6～17周體質(zhì)量顯著降低(P<0.05)。與模型組比較,各CUR組第14、17周體質(zhì)量明顯升高(P<0.05),見(jiàn)表1。

圖2 各組腎臟組織(PAS染色,×200)

表1 各組不同時(shí)間點(diǎn)體質(zhì)量

2.4BG、Scr、BUN水平 與空白組比較,模型組BG、Scr、BUN均有明顯提高(P<0.05)。與模型組比較,各CUR組、纈沙坦組BG、Scr、BUN均明顯降低(P<0.05),見(jiàn)表2。

2.5TC、TG、LDL、HDL水平 與空白組比較,模型組TC、TG和LDL均明顯升高,HDL明顯降低(P<0.05);與模型組比較,各CUR組TC、TG和LDL明顯降低,HDL明顯升高;纈沙坦組LDL明顯降低(均P<0.05),見(jiàn)表2。

表2 各組BG、Scr、BUN及血脂水平

2.6LEP和APN水平 與空白組比較,模型組APN明顯降低,LEP明顯升高(P<0.05)。與模型組比較,各CUR組和纈沙坦組APN明顯升高,LEP明顯降低(P<0.05),見(jiàn)表3。

表3 各組APN和LEP水平比較

3 討 論

本研究結(jié)果與目前已知CUR對(duì)于DN患者的BG有很好的控制作用,且能及時(shí)改善DN患者的腎內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)、抑制系膜細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活性,并提升濾過(guò)膜通透性〔9,10〕結(jié)論相符。本研究提示高濃度CUR對(duì)DN大鼠腎臟具有保護(hù)作用。炎癥因子在DN進(jìn)展中發(fā)揮重要作用,細(xì)胞因子的反復(fù)刺激和沉積導(dǎo)致腎纖維化加劇,增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的促凝血活性,增加系膜細(xì)胞蛋白激酶的活性,進(jìn)一步加重腎臟損傷。高濃度CUR能夠顯著降低BG、BUN和Scr,推測(cè)可能是CUR通過(guò)發(fā)揮抗炎功能減輕腎臟的損傷〔11～13〕。

由本研究結(jié)果可知,CUR對(duì)于DN患者的脂質(zhì)代謝具有一定的調(diào)節(jié)作用。DN患者由于胰島素水平低或產(chǎn)生胰島素抵抗,導(dǎo)致酶蛋白脂肪酶活性降低,引起極低密度脂蛋白和乳糜微粒難從血漿中清除,使TG含量增加,DN患者由于高血糖刺激肝脂酶HL活性,使HDL降解增加,含量降低〔14〕。而CUR能夠調(diào)控這一過(guò)程,避免由脂質(zhì)代謝異常導(dǎo)致的腎小球結(jié)構(gòu)形態(tài)進(jìn)一步破壞,進(jìn)而保護(hù)DN大鼠的腎功能。

本研究結(jié)果提示,CUR和纈沙坦可能通過(guò)LEP和APN相關(guān)通路進(jìn)一步調(diào)節(jié)DN大鼠的脂質(zhì)代謝。LEP和APN被認(rèn)為是最重要的脂肪保護(hù)因子,是由脂肪細(xì)胞特異性分泌的血漿激素蛋白,是肥胖基因編碼的蛋白質(zhì)產(chǎn)物〔15〕。LEP和APN既能調(diào)節(jié)糖、脂肪代謝,還具有抗炎、抗高血糖等作用〔16〕。實(shí)驗(yàn)中CUR和纈沙坦可能通過(guò)提高APN的含量,調(diào)控細(xì)胞因子的表達(dá)及調(diào)控AMPK信號(hào)通路等改善腎細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激損傷〔17,18〕,從而延緩DN大鼠腎臟形態(tài)和功能的減退。

纈沙坦在臨床上廣泛用于治療高血壓,而血壓降低,對(duì)腎臟的損傷也會(huì)減低,會(huì)延緩腎臟纖維化,且纈沙坦較少經(jīng)過(guò)腎臟代謝,降低藥物對(duì)腎臟的毒性作用,因此可以有效的改善腎臟功能〔19〕。與本實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)纈沙坦對(duì)DN大鼠腎臟的保護(hù)和病情的進(jìn)展的延緩作用結(jié)論一致。

我國(guó)年齡≥60歲的老年人中高血壓占53.2%(9 450萬(wàn)人)〔20〕。DN在臨床上分為5期,在3期時(shí)大多數(shù)患者出現(xiàn)高血壓,且多隨著腎臟的損傷進(jìn)行性加重,纈沙坦在降低高血壓的同時(shí)保護(hù)腎臟作用顯著。研究得出300 mg/kg 的CUR是治療DN大鼠的最適濃度,且明顯降低了大鼠的LEP和APN,提示CUR對(duì)于DN大鼠的脂質(zhì)代謝具有保護(hù)作用,LEP和APN可能提示調(diào)脂藥物治療DN的新方向。