线粒体辅酶Q改善高脂饮食大鼠肾血流动力学的研究

陈 斌，顾聪颖，陈必成，郑 磊

线粒体辅酶Q改善高脂饮食大鼠肾血流动力学的研究

陈 斌a*，顾聪颖a，陈必成b，郑 磊a

目的 探讨线粒体辅酶Q(MitoQ，Mitoquinone)对高脂饮食大鼠肾血流灌注的影响。方法 8周龄雄性SD大鼠30只，随机分成模型组(H组，n=10)、治疗组(HM组，n=10)和对照组(N组，n=10)。N组喂食基础饲料，H组、HM组喂食高脂饲料。9周后，HM组自饮水中加入MitoQ。三组大鼠继续喂养10周后进行肾脏声学造影检查，并检测大鼠血生化及肾组织丙二醛(MDA)含量，比较各指标的组间差异。结果 与N组及HM组比较，H组大鼠肾皮质达峰时间(TTOP)延长,增强强度(A)及充盈速度(C)下降(P<0.01)，总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)及低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)均明显增高(P<0.01)，HM组与H组比较，以上各指标明显改善。H组血清及肾组织丙二醛(MDA)含量明显高于HM组及N组(P<0.01)。结论 MitoQ可降低机体内过氧化物含量，改善高脂饮食大鼠肾血流动力学状态。

线粒体辅酶Q；大鼠；高脂饮食；肾血流动力学

0 引言

高脂饮食是导致肥胖的重要原因，长期高脂饮食可导致高脂血症。“脂质肾毒性”假说[1]认为,脂质具有肾毒性，导致机体氧化应激水平升高，而肾脏对氧化损伤比较敏感[2]。近年来，线粒体辅酶Q(MitoQ ，Mitoquinone)作为线粒体靶向抗氧化剂备受关注[3-4]，对于MitoQ能否对高脂饮食大鼠肾血流灌注起到保护作用的报道较少，本研究旨在探讨MitoQ对肾脏血流灌注的改善作用及相关机制。

1 材料和方法

1.1 实验动物及分组 8周龄SD雄性SPF级大鼠30只,280～320 g(温州医科大学实验动物中心提供)。大鼠2～3只一笼，自由饮食，自然光照，动物室温适应性饲养1周后，随机分成3组：正常对照组(N组,n=10)、模型组(H组,n=10)、MitoQ治疗组(HM组,n=10)。对照组喂食基础饲料(温州医科大学附属第一医院动物实验中心提供)，其他两组给予高脂饲料(80%基础饲料，18%猪油，2%胆固醇, 江苏美迪森生物医药有限公司提供)，9周后，HM组饮水中添加MitoQ (苏州沃盛化学有限公司提供)，给药浓度参照(232±4)mol/(kg·d)加入50 mL饮用水中[5]，三组大鼠继续喂养10周。

1.2 仪器与方法

1.2.1 主要仪器、试剂 GE公司LogiqE9彩色多普勒超声诊断系统，15L线阵探头，探头频率为12～14 MHz。小动物气体麻醉机(ABS型，上海玉研科学仪器有限公司提供)。全自动生化分析仪(日立7600型)。大鼠丙二醛(MDA)试剂盒(购于杭州联科生物技术股份有限公司)。

1.2.2 声学造影检查方法 SD大鼠空腹8～10 h后，予1%戊巴比妥钠50 mg/kg腹腔注射麻醉，取平卧位，以硫化钠去除腹部体毛后，取仰卧位固定于动物板，经小动物气体麻醉机吸入2%异氟烷维持麻醉。造影剂为意大利博莱克公司生产的声诺维(Sono Vue)，向Sono Vue 25 mg干粉瓶内注入5 mL生理盐水，充分摇匀备用。首先，应用常规二维超声获得清晰大鼠最大右肾冠状切面后选用声学造影模式，将焦点置于肾脏后方，探查深度固定于3 cm，机械指数0.06，帧频15～20 Hz，实验过程中所有仪器调节设定不变，保持右肾冠状切面稳定，取0.2 mL造影剂悬液经尾静脉快速注入，同时启动记录、观察造影过程中肾实质回声变化，记录至少3 min连续实时造影动态影像并将其保存在仪器硬盘及光盘用于脱机分析。

1.2.3 图像分析 应用仪器自带的TIC.Analysis(GE)软件包对造影动态影像进行脱机分析，取样框置于与肾门相对的外层肾皮质，大小约3 mm×3 mm，避开弓形动脉及肾周组织干扰。生成大鼠肾皮质灌注声学造影时间-强度曲线(TIC曲线)，自动测出增强强度A、达峰时间TTOP、充盈速度C等参数值。所有参数均测量3次取平均值以减小误差。

1.2.4 样本采集及检测 超声造影检查完成后立即开胸、开腹，腹主动脉取血10 mL，所有血液标本立即低温(4 000℃ r/min、10 min)离心分离血清，置-40 ℃冰箱保存备用。

用全自动生化分析仪检测血浆总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白胆固醇(HDL-c)、低密度脂蛋白胆固醇(LDL-c)、尿素氮(BUN)和肌酐(Cr)。血及肾组织丙二醛(MDA)按试剂盒说明书检测。

2 结果

2.1 三组大鼠一般情况比较 H组及HM组在前12周体重增长较N 组明显，随后增长放缓，实验末三组大鼠体重比较差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

表1 三组大鼠不同时期体重比较(g)

注：与N组比较，*P<0.05

2.2 声学造影 H组与N组及HM组比较，大鼠肾皮质TIC曲线达峰时间(TTOP)延长、增强强度(A，为声学强度的绝对增加值)及充盈速度(C)下降(P<0.01)，HM组与N组比较，TTOP、A及C值差异均无统计学意义(P>0.05)，见图1、表2。

图1 N组(图a)、H组(图b)和HM组(图c)大鼠肾脏声学造影时间-强度曲线及A、C和TTOP参数

表2 三组大鼠肾脏声学造影相关参数的比较

注：A：增强强度；TIOP：达峰时间；C：充盈速度。与N组比较，*P<0.01；与H组比较，#P<0.01

2.3 肾组织匀浆检查 H组MDA显著高于N组及HM组，差异均有统计学意义(P<0.01)，HM组与N组间差异无统计学意义(P>0.05)。见图2。

图2 三组肾组织MDA含量比较

2.4 血生化检查 H组与N组比较，TC、TG、LDL-c及MDA含量均明显增高(P<0.01)。HM组MDA及LDL-c较H组明显降低(P<0.01)；HM组TC及TG较H组稍下降，但差异无统计学意义(P>0.05)；且仍高于N组(P<0.01)。三组HDL-c、BUN及SCr比较差异无统计学意义(P>0.05)。见表3。

3 讨论

饮食所致的高脂血症是世界性的卫生问题，我国成人血脂异常率达18.6%[6]。不当的生活方式所致的肥胖及血脂代谢紊乱引起机体氧化应激水平增高，活性氧簇(ROS)造成细胞、组织和器官的氧化损伤，在肾脏损害及肾脏疾病进展中起重要作用[2,7]。大鼠以高脂饮食饲养6～12周时即可出现肾脏病理结构的损害[8-10]，氧化应激反应导致血管内皮细胞功能异常、白细胞黏附和细胞凋亡增多，损害肾脏的微血管功能[11-13]。正常情况下活性氧簇的产生与清除处于动态平衡，体内抗氧化酶如SOD、GSH-Px、CAT等在清除氧自由基中有重要作用。MDA为脂质氧化终产物，其含量能够间接反映机体氧化应激损伤程度，本研究中，H组饲养19周后血脂表现异常，血MDA及肾组织MDA含量增高，表明高脂饮食导致了机体氧化应激水平增高。本研究血Scr及BUN浓度组间差异无统计学意义，表明本组高脂饮食大鼠肾功能尚没有受到严重损害。

通过分析肾皮质造影时间-强度曲线，可为肾脏血流灌注量的判定提供依据，肾皮质血流灌注的情况直接影响肾功能，与肾损害程度密切相关[14]。本研究声学造影敏感地检测到高脂饮食大鼠达峰时间延长、增强强度下降及充盈速度降低等血流动力学异常，提示脂质氧化损伤机制发挥作用，血管内皮功能受损，微循环阻力增加。微泡进入皮质微循环的速度逐渐减慢，增强强度下降，达峰时间延长[6]。这些因素导致高脂饮食大鼠肾超声造影定量参数A值及C值降低、达峰时间TTOP延长，因此，本研究表明肾血流动力学的异常变化早于Scr及BUN所反映的肾功能异常改变。

表3 三组大鼠血浆相关指标的比较

注：与N组比较，*P<0.01;与H组比较,#P<0.01

细胞内线粒体既是活性氧产生的部位，也是活性氧介导损伤的靶点，针对高脂血症时机体氧化应激水平升高这一现象，MitoQ 作为一种新型的线粒体靶向抗氧化剂备受关注。与其他与非靶向抗氧化剂均衡分布在细胞中不同，其亲脂性的阳离子有助于MitoQ中抗氧化成份泛醌-又称辅酶Q(CoQ)选择性地大量聚集在细胞中的线粒体，从而更高效地保护线粒体功能,保护细胞免受过氧化物的损伤[15-17]。本研究表明，MitoQ能有效降低血液及肾组织的MDA含量，这是肾脏血流动力状态改善的基础，MitoQ治疗组肾脏声学造影参数较H组明显改善，与对照组比较差异无统计学意义，表明MitoQ发挥了抗氧化作用，改善了血管内皮细胞功能，降低了肾皮质微循环阻力，增加肾血流灌注，对肾脏起到了保护作用。本研究表明，MitoQ治疗组血脂异常较高脂饮食组稍降低，但未能得到明显改善。

综上所述，长期高脂饮食大鼠血脂紊乱、血液及肾组织过氧化物增加，导致肾血流动力异常。具有线粒体靶向抗氧化功能的MitoQ，能有效降低自由基对线粒体及细胞的氧化损害，保护血管内皮细胞功能，从而有效改善肾血流动力学状态。

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Effect of MitoQ on renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet

CHEN Bina*,GU Cong-yinga,CHEN Bi-chengb,ZHENG Leia*

(a.Department of Medical Ultrasound，b.Department of Surgery,the First Affiliated Hospital,Wenzhou Medical University,Wenzhou 325000,China)

Objective To explore the effect of MitoQ on renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet.Methods Thirty 8-week-old male SD rats were enrolled and divided into 3 groups randomly.Group N were fed with routine diet,Group H and group HM were fed with high-fat diet.From the 10th week,MitoQ was administered to group HM in the drinking water.At the end of 19th week,All animals underwent Contrast-enhanced ultrasound examination on kidney.The animals were sacrificed for the serum biochemical and renal MDA investigation.Results Compared with group N and group HM,value A(the difference between peak intensity and basement) and value C(related to ascending branch) in group H decreased significantly (P<0.01,respectively).The TTOP (time to peak) and levels of MDA and LDL-c were remarkably increased in group H than that of group N and group HM (P<0.01,respectively).There was no prominent difference in LDL-c between group N and group HM.TC (Total cholesterol) and TG(Triglycerides) in group H and HM were higher than those of group N(P<0.01,respectively).MDA in kidney was significantly increased in group H in comparison with group N and group HM (P<0.01,respectively).Conclusion MitoQ could reduced the level of MDA and protect against the impairment of renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet.

MitoQ;Rat;High-fat diet;Renal hemodynamics

2017-04-17

温州医科大学附属第一医院a.超声影像科， b.外科实验中心，温州 325000

温州市科技计划项目(Y20140602)

10.14053/j.cnki.ppcr.201706002

*通信作者