姜黄素对糖尿病肾病大鼠脂质代谢的影响

赵雨鑫 孔凡博,2 孙艺洋 彭子熠 王慧

(1齐齐哈尔医学院,黑龙江 齐齐哈尔 161006;2大连医科大学;3大连医科大学附属第二医院)

糖尿病是发病率较高的全身性疾病,病体代谢系统异常,极易引起心脏、肾脏、血管、视网膜等靶器官损害和多种并发症〔1〕。糖尿病肾病(DN)是指由糖尿病所致的慢性肾脏病,是糖尿病主要并发症之一,是糖尿病致死的主要原因〔2〕。链脲佐菌素(STZ)诱导的DN因费用低廉、操作方便,是目前最常用的一种DN模型〔3〕。姜黄素(CUR)是从姜科姜黄属植物姜黄等干燥根茎中提取的一种天然有效成分,随着对CUR研究的日益深入,已发现其具有抗炎、抗氧化和抗肿瘤等作用〔4,5〕。DN的治疗目前包括饮食治疗、控制血糖血压、调脂治疗、并发症治疗和晚期的透析和移植〔6〕,调脂治疗多选用他汀类降脂药物,旨在控制胆固醇(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,脂质代谢不仅在DN的进展发挥重要作用,且在终末期肾病血液透析的治疗中也存在重要意义〔7,8〕。但临床上调脂药物治疗的目标都较为常见且局限,因此,本实验通过STZ腹腔注射联合高糖高脂饲料的DN模型,观察不同浓度的CUR和缬沙坦干预DN大鼠前后肾脏的镜下改变,其血清中TC、TG、LDL、BUN、LEP和APN等指标的变化,旨在探究CUR对DN大鼠的治疗作用。

1 资料与方法

1.1动物 雌性SD大鼠60只,体质量(250±20)g,由辽宁长生生物技术股份有限公司提供,许可证号:SCXK(辽)2020-0001。

1.2药物、试剂及仪器 高糖高脂饲料购自江苏省协同医药生物有限责任公司;STZ、pH4.5柠檬酸钠缓冲液购自北京博奥拓达科技有限公司;多聚甲醛购自飞净生物科技有限公司;水合氯醛购自天津市科密欧化学试剂有限公司;姜黄素、缬沙坦购自美国Sigma公司;羧甲基纤维素钠购自河北万邦化工科技有限公司等。HH-2数显恒温水浴锅购自金坛市杰瑞尔电器有限公司;移液枪购自上海盛创医疗器械有限公司台州分公司;MRZ14M010型高速冷冻离心机购自美国Beckman公司;96孔细胞培养板购自海门市晶旷实验器材厂;500酶标仪购自美国BioRad公司;7600全自动生化分析仪购自日本日立公司等。

1.3动物分组和造模 60只大鼠适应性饲养1 w后,随机分为6组,分别为空白组、模型组、低、中、高浓度CUR组及缬沙坦组,每组10只。空白组继续以普通饲料喂养,其余5组以高糖高脂饲料饲养4 w后,禁食24 h,除空白组外均注射40 mg/kg的STZ,空白组注射等体积的柠檬酸钠缓冲液。72 h后取大鼠尾静脉血测量,随机血糖超过16.7 mmol/L且明显观察到大鼠饮水和进食变多、体质量减轻视为造模成功。

1.4给药方法 造模成功后低、中、高浓度CUR组分别给予100、200、300 mg/kg的姜黄素,缬沙坦组给予30 mg/kg的缬沙坦,空白组和模型组给予同体积1%的羧甲基纤维素钠,灌胃给药12 w。

1.5标本收集及生化指标检测 给药期间每日观察大鼠饮食、活动等基本状况,每周测定体质量。末次给药12 h后,称重,10%的水合氯醛麻醉后取肾除去包膜后放入甲醛固定液,苏木素-伊红(HE)染色和过碘酸雪夫(PAS)染色后观察镜下肾脏的改变。取血以备血糖(BG)、肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、TG、TC、HDL和LDL的检测,离心后取血清按说明书进行APN和LEP的酶联免疫吸附试验(ELISA)试剂盒的检测。

1.6统计学处理方法 采用SPSS22.0软件进行方差分析和t检验。

2 结 果

2.1肾脏的肉眼改变 空白组肾脏大小正常,外表光滑;模型组肾脏肥大,与模型组对比,治疗组肾脏有不同程度的减小。

2.2HE、PAS染色镜下肾脏观察 空白组镜下肾小球和肾小管结构清晰,细胞外基质与系膜细胞等均分布正常。与空白组比较,模型组肾小球肥大,球囊腔狭窄。肾小球基底膜增厚,部分肾小管上皮细胞中度空泡变性。与模型组比较,各治疗组均有不同程度改善,见图1。PAS染色后,可见镜下肾小球基底膜增厚,系膜区增宽,系膜细胞增生,系膜基质增多,部分肾小管扩张,肾小管上皮细胞变扁平。与模型组比较,高浓度CUR组改善了上述现象,见图2。

2.3体征和体质量 与空白组相比,模型组毛色暗黄、精神状态减退和活动减少,各治疗组均从不同程度改善DN大鼠的行为下降。在注射STZ后,除空白组体质量持续增长外,各组体质量均先有不同程度降低,与空白组比较,模型组第6～17周体质量显著降低(P<0.05)。与模型组比较,各CUR组第14、17周体质量明显升高(P<0.05),见表1。

图2 各组肾脏组织(PAS染色,×200)

表1 各组不同时间点体质量

2.4BG、Scr、BUN水平 与空白组比较,模型组BG、Scr、BUN均有明显提高(P<0.05)。与模型组比较,各CUR组、缬沙坦组BG、Scr、BUN均明显降低(P<0.05),见表2。

2.5TC、TG、LDL、HDL水平 与空白组比较,模型组TC、TG和LDL均明显升高,HDL明显降低(P<0.05);与模型组比较,各CUR组TC、TG和LDL明显降低,HDL明显升高;缬沙坦组LDL明显降低(均P<0.05),见表2。

表2 各组BG、Scr、BUN及血脂水平

2.6LEP和APN水平 与空白组比较,模型组APN明显降低,LEP明显升高(P<0.05)。与模型组比较,各CUR组和缬沙坦组APN明显升高,LEP明显降低(P<0.05),见表3。

表3 各组APN和LEP水平比较

3 讨 论

本研究结果与目前已知CUR对于DN患者的BG有很好的控制作用,且能及时改善DN患者的肾内血流动力学、抑制系膜细胞和巨噬细胞活性,并提升滤过膜通透性〔9,10〕结论相符。本研究提示高浓度CUR对DN大鼠肾脏具有保护作用。炎症因子在DN进展中发挥重要作用,细胞因子的反复刺激和沉积导致肾纤维化加剧,增强巨噬细胞的促凝血活性,增加系膜细胞蛋白激酶的活性,进一步加重肾脏损伤。高浓度CUR能够显著降低BG、BUN和Scr,推测可能是CUR通过发挥抗炎功能减轻肾脏的损伤〔11～13〕。

由本研究结果可知,CUR对于DN患者的脂质代谢具有一定的调节作用。DN患者由于胰岛素水平低或产生胰岛素抵抗,导致酶蛋白脂肪酶活性降低,引起极低密度脂蛋白和乳糜微粒难从血浆中清除,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能够调控这一过程,避免由脂质代谢异常导致的肾小球结构形态进一步破坏,进而保护DN大鼠的肾功能。

本研究结果提示,CUR和缬沙坦可能通过LEP和APN相关通路进一步调节DN大鼠的脂质代谢。LEP和APN被认为是最重要的脂肪保护因子,是由脂肪细胞特异性分泌的血浆激素蛋白,是肥胖基因编码的蛋白质产物〔15〕。LEP和APN既能调节糖、脂肪代谢,还具有抗炎、抗高血糖等作用〔16〕。实验中CUR和缬沙坦可能通过提高APN的含量,调控细胞因子的表达及调控AMPK信号通路等改善肾细胞内氧化应激损伤〔17,18〕,从而延缓DN大鼠肾脏形态和功能的减退。

缬沙坦在临床上广泛用于治疗高血压,而血压降低,对肾脏的损伤也会减低,会延缓肾脏纤维化,且缬沙坦较少经过肾脏代谢,降低药物对肾脏的毒性作用,因此可以有效的改善肾脏功能〔19〕。与本实验发现缬沙坦对DN大鼠肾脏的保护和病情的进展的延缓作用结论一致。

我国年龄≥60岁的老年人中高血压占53.2%(9 450万人)〔20〕。DN在临床上分为5期,在3期时大多数患者出现高血压,且多随着肾脏的损伤进行性加重,缬沙坦在降低高血压的同时保护肾脏作用显著。研究得出300 mg/kg 的CUR是治疗DN大鼠的最适浓度,且明显降低了大鼠的LEP和APN,提示CUR对于DN大鼠的脂质代谢具有保护作用,LEP和APN可能提示调脂药物治疗DN的新方向。