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目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病微血管并发症之一。其发病的分子机制尚未十分明确,胰岛素样生长因子(insulin-like growth factor-1, IGF-1)在糖尿病肾组织的高表达导致肾小球基底膜增厚、细胞外基质增生和肾小球硬化是DN的可能机制之一。本研究小组前期研究发现中药活性单体梓醇(Catalpol)对糖尿病大鼠周围神经(糖尿病微血管病变)具有保护作用,但梓醇在DN防治中的作用尚未见报道。本研究旨在观察IGF-1及其下游信号传导通路磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol 3 kinase, PI3K)/蛋白激酶B或Akt(protein kinase B,PKB/Akt)在DN的发生、发展中的变化,探讨梓醇能否通过调控糖尿病大鼠肾脏IGF-1和Akt的表达发挥对DN的防治作用,为研发临床治疗DN的新药提供理论依据。方法:健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠36只随机分为正常对照组(NC组)、糖尿病对照组(DM组)、糖尿病梓醇干预组(DT组)各12只。通过链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)一次性腹腔注射的方式(50mg/kg体重)建立糖尿病大鼠模型。动物成模后随机分为DM组和DT组。第8～10周,DT组腹腔注射梓醇(5mg/kg体重),每日1次,共计2周;NC组和DM组注射等体积生理盐水。8周、10周点各组大鼠入代谢笼收集24h尿,测24h尿白蛋白排泄量(UAE)、尿微量白蛋白(MA)、尿肌酐(Cre)值,计算尿MA/Cre值。11周点处死大鼠,心脏取血用于糖化血红蛋白(HbA1c)、血肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)测定、计算肌酐清除率(Ccr),取双肾计算肾重/体重比值(KW/BW),左肾用于HE、PAS、PASM染色观察大鼠肾脏病理改变以及免疫组化(immunohistochemstry, IHC)检测大鼠IGF-1和Akt1的表达;右肾用于分子生物学检测,以反转录-聚合酶链式反应(reverse transcription- polymerase chain reaction,RT-PCR)方法检测IGF-1、Akt1 mRNA表达,用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测p-Akt蛋白水平的表达。结果:1.体重(g)、血糖(mmol/L)和HbA1c(%):成模10周时,DM组和DT组大鼠体重分别为266.77±55.47和279.50±43.56,增长幅度小于NC组的356.22±50.73(P<0.001);NC组大鼠血糖(5.72±1.22)、HbA1c(3.30±0.10)保持在正常范围内,DM组和DT组血糖分别为25.37±3.56和23.54±8.70,HbA1c分别为5.92±0.72和6.12±0.07,均显著高于NC组(P<0.001);而DM组和DT组的体重、血糖和HbA1c无统计学意义(P>0.05)。2.肾功能及肾重/体重比:糖尿病大鼠的肾功能受累,成模10周时,DM组与DT组大鼠尿MA/Cre(mg/mmol)分别为17.35±3.51和15.54±3.57,较NC组(3.79±1.02)明显升高(P<0.001);DM组与DT组UAE(mg/24h)分别为1.00±0.21和0.81±0.34,较NC组(0.21±0.06)升高(P<0.05);DM组与DT组相对肾重(%)分别为6.09±0.91和5.93±0.69,较NC组(4.03±0.50)明显升高(P<0.001);DT组较DM组有所降低,但没有统计学差异(P>0.05)。各组血肌酐、肌酐清除率值无明显的统计学意义(P>0.05)。3.肾组织病理变化:PAS及PASM染色显示,DM组大鼠肾小球系膜基质明显增多,系膜细胞增生,基底膜增厚,少数表现为结节性肾小球硬化改变,符合糖尿病肾病病变特征。而治疗组上述病理改变均有不同程度减轻。4. RT-PCR:DM组IGF-1 mRNA表达量(0.52±0.17)较NC组(0.38±0.11)明显上调(P<0.05),DT组表达量(0.42±0.21)较NC组差异无显著性(P>0.05)。DM和DT组的Akt1 mRNA表达量分别为1.02±0.58和0.89±0.34,较NC组(0.56±0.19)明显增多(P<0.05),DT组的表达量低于DM组(P<0.05)。5. Western blot:各组大鼠肾组织Akt总蛋白表达丰富,DM组大鼠肾组织Akt磷酸化水平(0.86±0.08)明显升高,与NC组(0.42±0.11)比较差异显著(P<0.001),DT组大鼠p-Akt水平(0.65±0.06)较DM组降低(P<0.05)。6.免疫组化:IGF-1和Akt1在各组肾小球、近曲小管、集合管中均有阳性表达,DM组IGF-1表达水平(10.35±0.73)与NC组(4.81±0.62)比较显著增加( P<0.001), DT组( 5.63±1.77)较DM组显著减少(P<0.001);DM组及DT组Akt1的表达量分别为15.49±2.33和9.20±1.27,与NC组(3.01±1.13)比较显著增加(P<0.001),DT组较DM组显著减少(P<0.001)。结论:1. STZ诱导糖尿病大鼠成模8周时,其肾功能即出现异常并逐渐出现肾小球基底膜增厚,系膜基质增生等病理改变。2. IGF-1在糖尿病大鼠肾组织的高表达对糖尿病肾病的发生发展起到重要作用,这种作用部分是通过PI3K/Akt信号通路实现的。3.梓醇可部分下调糖尿病大鼠肾脏IGF-1和Akt的表达,一定程度减轻糖尿病肾病病理改变,但对糖尿病大鼠24h尿白蛋白、尿MA/Cre及肾功能指标影响不明显。