1型糖尿病(T1DM)多发于儿童和青少年,其发病机制复杂,随着病程的延长,多引起糖尿病肾病(DN)。DN为T1DM患者死亡的主要原因。T1DM患者发生DN多与遗传和环境因素有关,但仅仅针对以上因素并不能完全阻止DN的发生。氧化应激可使糖尿病患者机体代谢紊乱,从而引起活性氧异常增加,为DN发病的重要原因。通过抑制T1DM小鼠氧化应激反应可明显减轻其引起的DN损伤。蜂胶乙醇提取物(EECP)富含黄酮类物质,是一种天然的抗氧化剂。
研究发现,EECP能降低血糖并发挥抗氧化功能。EECP可直接调节糖尿病大鼠血糖,同时也可降低丙二醛(MDA),提高超氧化物歧化酶(SOD),对抗视网膜氧化应激损伤。然而,EECP对T1DM大鼠肾脏的影响及作用机制尚不清楚。本研究通过链脲佐菌素(STZ)制备T1DM模型,对大鼠进行灌胃治疗,进而探讨EECP对T1DM大鼠肾脏的影响。
DN是世界范围内慢性肾损伤的主要病因之一,为血管性疾病的高危因素。DN的功能特点是肾小球滤过功能障碍和肾小球肥大。尿白蛋白排泄增加、Scr水平升高是评估DN患者肾功能的重要指标。STZ诱导的糖尿病大鼠模型已广泛应用于其相关并发症的研究。本研究成功地建立了DN大鼠模型,结果显示,模型组血Scr和BUN水平明显增加,肾小球体积增大,细胞外基质增生等病理改变,与以往关于DN的文献报道相符。
蜂胶具有多种药理作用,包括抗菌、免疫调节、抗氧化及抗炎等。EECP为蜂胶的提取物,其含有大量的酚醛和多酚化合物,因此具有较强的抗氧化活性。EECP可直接调节糖尿病大鼠血糖,同时也可降低MDA含量、提高SOD活性进而对抗视网膜氧化应激损伤。在本实验中,EECP100 mg/kg、200 mg/kg组及二甲双胍组可明显降低T1DM大鼠血糖、Scr和BUN水平,同时HE染色显示大鼠肾组织损伤程度明显减轻,验证了EECP对T1DM大鼠的治疗作用。然而,EECP100mg/kg和200 mg/kg治疗效果之间差异并不明显,说明提高药物的剂量并不能增加其治疗效果。
目的:
研究蜂胶乙醇提取物(EECP)对1型糖尿病大鼠肾脏的保护作用及相关机制。
方法:
雄性SD大鼠68只,按55 mg/kg腹腔一次性注射链脲佐菌素(STZ)诱导1型糖尿病大鼠模型,72 h后检测大鼠尾静脉空腹血糖,将>16.7 mmol/L作为糖尿病模型。模型诱导成功后,按随机数字表法将大鼠分成5组:模型组、EECP 50 mg/kg、100mg/kg、200 mg/kg组及二甲双胍组,每组10只,另外10只大鼠作为正常组。EECP 50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg组给予相应剂量EECP灌胃治疗,二甲双胍组给予二甲双胍75 mg/kg灌胃,药物溶剂为双蒸水,正常组和模型组给予等剂量双蒸水,给药体积为10 mL/g。12周后,检测各组大鼠血糖、血肌酐(Scr)、血尿素氮(BUN),肾组织丙二醛(MDA)及超氧化物歧化酶(SOD)含量;HE染色观察大鼠肾脏病理改变,免疫组织化学染色检测大鼠肾脏NADPH氧化酶4(NOX4)表达,Western blot检测大鼠肾脏NOX4、p38丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)及p-p38MAPK表达。
结果:
与正常组相比,模型组血糖、Scr、BUN、MDA含量及NOX4和p-p38 MAPK表达明显升高,SOD活性明显降低(P<0.05);与EECP 50 mg/kg组比较,EECP 100 mg/kg组、EECP 200 mg/kg组、二甲双胍组血糖、Scr、BUN、MDA含量及NOX4和pp38 MAPK表达明显降低,SOD活性明显增加(P<0.05);与EECP 100 mg/kg组和EECP 200 mg/kg组比较,二甲双胍组血糖、Scr、BUN、MDA含量及NOX4和p-p38 MAPK表达明显降低,SOD活性明显增加(P<0.05)。结论 EECP可通过降低血糖、增强机体抗氧化能力改善1型糖尿病大鼠肾脏损伤,可能是通过抑制p38 MAPK/NOX4信号通路的方式实现的。
慢性高血糖诱导的氧化应激在DN的进程中有重要作用。氧化应激的程度主要取决于活性氧的生成,特别是O2-和H2O2的生成,以及SOD和MDA在内的抗氧化防御系统之间的平衡。文献报道,DN患者内源性抗氧化分子(包括SOD和谷胱甘肽过氧化物酶)明显减少,而MDA含量明显增加,最终引起活性氧增加,加速肾损伤进程。肾脏容易受到氧化应激影响,活性氧水平的升高可直接造成肾脏损伤。
Sameni等研究发现,蜂胶乙醇提取物可明显降低糖尿病大鼠体质量、血糖水平、肾小球基底膜厚度和肾小球面积,同时还可显著降低MDA含量,提高SOD,从而提高总抗氧化能力,这与本研究结果相一致。本研究发现,对DN大鼠给予EECP 50 mg/kg、100mg/kg、200 mg/kg灌胃治疗后,显示出了明显的抗氧化作用,MDA含量明显下降,SOD活性明显增加,这提示EECP可能通过抗氧化应激对DN大鼠产生保护作用,但具体机制不清。
NOX4为肾细胞产生活性氧的重要分子,通过催化电子从NAPDH转移到分子氧而产生超氧阴离子。NOX4引起的活性氧升高被认为能够促进肾脏系膜细胞和肾小管细胞细胞外基质的积累。在STZ诱导的DN中,NOX4定位于肾皮质细胞的膜和线粒体,并大量表达。
此外,NOX4近来被认为能够加速DN动物模型肾损伤的进程,是糖尿病早期肾脏活性氧的主要来源,在足细胞中由于高血糖诱导而上调,下调NOX4对DN小鼠模型具有肾脏保护作用。此外,NOX4抑制剂GKT137831可通过抑制肾小球肥大、减少尿白蛋白排泄和足细胞丢失而缓解DN的肾脏损伤。
有文献报道,MAPK家族中p38 MAPK表达的变化对氧化应激损伤尤为重要。本研究进一步证实,DN状态下大鼠肾脏pp38 MAPK和NOX4表达明显上调,而给予EECP治疗后,可明显促进p-p38 MAPK和NOX4表达下调。在p-p38 MAPK和NOX4表达下调的同时,MDA含量明显下降,SOD活性明显增加,这提示EECP在一定程度上可以抑制p-p38 MAPK和NOX4的表达,进而通过抗氧化作用保护DN大鼠的肾脏。
综上所述,蜂胶乙醇提取物可通过降低T1DM大鼠血糖、Scr和BUN水平,增强大鼠抗氧化能力进而缓解T1DM大鼠肾脏损伤,其机制可能与降低血糖和抑制p38 MAPK/NOX4信号通路有关。蜂胶乙醇提取物治疗效果虽没有达到正常组标准,与二甲双胍治疗效果尚有差距,但为新药开发提供了更多的思路。
(来源:蜂胶乙醇提取物通过p38 MAPK/NOX4信号通路对1型糖尿病大鼠肾脏的保护作用;天津医药 2020,48(11),1040-1044+1138 DOI:10.11958/20201769)