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目的:糖尿病肾病(diabeticnephropathy,DN)是糖尿病最常见的微血管并发症之一,是终末期肾功能衰竭的重要原因。糖尿病肾病的确切发病机制尚未完全阐明,随着世界范围糖尿病患者人数的增加,阐明DN的发病机制,寻找和发现有效防治糖尿病肾病的新方法已成为医学界研究的重要课题。近年已有研究证实血管内皮生长因子(VEGF,vascularendothelialgrowthfactor)在糖尿病肾病的发病过程中具有重要作用。已有报道VEGF和VEGF受体在肾脏均有表达,VEGF通过与其特异性受体结合而发挥多种生物效应。目前,有关VEGF在糖尿病肾脏表达的变化及其在糖尿病肾病中的作用报道较少。已有的研究表明,在糖尿病肾病早期,血浆VEGF水平增高;体内应用VEGF抗体可以改善早期糖尿病肾病引起的肾功能不全;体外实验表明高糖可刺激培养的肾系膜细胞VEGFmRNA表达增多。综合以上研究结果,推测VEGF很可能在糖尿病肾病发生、发展中起重要作用。因此研究糖尿病肾脏VEGF的表达变化,寻找和发现调控肾脏VEGF表达和功能的药物,对阐明糖尿病肾病发病机制和有效的治疗方法具有重要意义。
噻唑烷二酮类(thiazolidinedine,TZD)是胰岛素增敏剂,尽管TZD对糖尿病肾病治疗机制未完全阐明,研究结果表明TZD对糖尿病肾病与ACEI类药物一样有良好的疗效,有关TZD是否通过调控糖尿病肾脏VEGF的表达,改善肾脏功能,目前鲜有报道。因此,本研究拟观察STZ诱导的大鼠糖尿病模型肾脏VEGF的表达变化,并应用TZD类药物罗格列酮(rosiglitazone)进行干预,探讨TZD对糖尿病大鼠肾脏VEGF表达的调控和对糖尿病肾病的治疗作用。阐明TZD类药物治疗糖尿病肾病的机制。
方法:健康Wistar雄性大鼠60只,适应性喂养2周,随机分为普通饮食组(A组)15只,和高脂饮食组,45只,给予高脂饮食喂养2月,按李光伟HOMA指数判断出现胰岛素抵抗后,腹腔注射STZ(streptozotocin,STZ)造模。将高脂饮食大鼠随机分为三组(每组15只),2型糖尿病未干预组(B组),继续高脂饲料喂养;罗格列酮治疗组(C组)高脂饲料加罗格列酮;,阳性对照苯那普利治疗组(D组)高脂饲料加苯那普利,继续喂养1月。所有大鼠实验期间自由饮水、进食。分笼饲养,每笼5只。
每组大鼠均于实验开始、结束时称量体重、取血。大鼠自试验前一日20:00起禁食,试验日8:00分别自内眦静脉采血,分离血清,保存于-20℃,用于各指标的检测。实验结束时留取部分肾组织液氮保存,用于测定VEGFmRNA表达,部分组织4%戊二醛固定,行电镜检测,其余部分以4%中性多聚甲醛固定,待组织学检查。
1血糖、胰岛素的测定。
血糖用葡萄糖氧化酶法测定;胰岛素用放射免疫法测定。采用稳态模型(HomeoestasisModelAssessment,HOMA)及胰岛素敏感指数(InsulinSensitivityIndex,ISI)评价胰岛素抵抗的程度。
2血脂的测定
甘油三脂(triglyceride,TG)、总胆固醇(totalcholesterole,TC)、高密度脂蛋白胆固醇(highdensitylipoprotein-cholesterole,HDL-C)比色法测定,低密度脂蛋白胆固醇(lowerdensitylipoprotein-cholesterole,LDL-C)由Friedewald公式(LDL-C=TC-HDL-TG/2.2)求出(以mmol/L计)。Cu+比色法测定游离脂肪酸(FFAs)含量。
3肾组织VEGFmRNA表达的测定
用TrizolKit提取肾组织RNA,反转录-聚合酶链反应(RT-PCR)分别扩增VEGF和β-actinmRNA,扩增产物经琼脂糖电泳、摄片和计算机图像扫描。RT-PCR产物半定量:因β-actin在组织中均匀表达,VEGF基因的表达水平用靶基因与β-actin的比值表示。
4肾脏细胞形态学检查
常规方法制备大鼠肾脏光镜组织切片,行HE及VEGF免疫组化染色。制备电镜超薄切片,透射电镜观察肾脏超微变化。
5统计学处理
所有数据用SPSS13.0软件处理,计量资料以均数±标准差表示,组间差异用两样本均数的t检验进行比较,两组以上比较采用单因素方差分析和直线相关分析作统计学处理。检验的显著性用P值表示。P<0.05为差异有显著性,P<0.01为差异有极显著性。
结果:
1对体重的影响
实验初,大鼠随机分组,各组体重无统计学差别,具有可比性。实验末,模型组体重(396.91±25.49g)明显高于正常对照组(340.43±15.72g),有显著性差异(P<0.01)。罗格列酮干预组(384.87±18.5g)和苯那普利干预组(380.39±16.3g)体重仍均高于正常对照组(P<0.01),但明显低于模型组(P<0.01)。
2对血糖和胰岛素的影响
STZ造模前各组大鼠空腹血糖无差别。腹腔注射STZ后,模型组血糖(15.68±2.74)明显高于正常组(5.30±0.47),有显著性差异(P<0.01)。罗格列酮干预组血糖和苯那普利干预组的空腹血糖,与正常对照组相比均有显著性差异,均明显低于模型组(P<0.01),罗格列酮和苯那普利干预组血胰岛素与正常组相比无显著性差异。
3对血脂的影响
STZ造模后模型组大鼠的(TC)、(TG)、(LDL)、及FFA均明显升高,与正常组相比有显著性差异(P<0.01)。HDL降低,与正常组相比有显著性差异(P<0.01)。罗格列酮干预组的FFA比模型组明显降低,但仍高于正常组。洛汀新组变化不明显。
4肾脏病理形态的改变
光镜下观察发现,模型组大鼠肾小球体积增大、肾小管扩张,系膜区增宽。苯那普利和罗格列酮治疗有效抑制肾小球体积的增大。电镜下肾小球超微结构显示,模型组大鼠肾小球基底膜厚度较正常对照组显著增厚,足细胞损伤明显,部分足突融合。罗格列酮干预组和苯那普利干预组无论是基底膜增厚还是足突融合都有非常显著的改善(P<0.05)。
5肾组织VEGFmRNA表达水平的变化
应用RT-PCR我们发现四组大鼠中均有VEGF和β-actinmRNA的表达。VEGF共有三种亚型,其中VEGF120和VEGF164优势表达。在正常对照组大鼠肾组织VEGFmRNA(0.018±0.008)少量表达而模型组(0.497±0.063)高表达,罗格列酮干预组(0.411±0.029)和苯那普利干预组(0.411±0.029)比模型组明显降低,但仍高于正常对照组。
6免疫组化肾小球VEGF蛋白表达水平的变化
模型组肾小球VEGF表达水平(0.301±0.021)较正常对照组(0.177±0.021)显著升高(P<0.05);罗格列酮干预组(0.239±0.035)和苯那普利干预组(0.274±0.027)均明显低于模型组(P<0.05)。
结论:
1长期高脂饲养并小剂量STZ腹腔注射可成功复制2型糖尿病实验模型,表现在血糖、血脂增高,胰岛素敏感性降低。同时大鼠肾脏出现糖尿病肾病的病理变化,如肾小球肥大,系膜基质增多,肾小球滤过膜(基底膜)增厚,足突减少和融合等。
2实验2型糖尿病大鼠肾脏出现糖尿病肾病病理变化的同时,VEGFmRNA及其蛋白表达均显著增多,推测高表达的VEGF可能参与了大鼠糖尿病肾病的发病过程。
3PPAR-γ激动剂罗格列酮干预后,肾组织VEGFmRNA及其蛋白质表达明显降低,同时肾脏病理变化也得到明显改善。推测PPAR-γ激动剂可能通过抑制肾脏VEGF表达,发挥了对糖尿病肾病的保护作用。因此,抑制VEGF表达为糖尿病肾病的有效治疗方法。