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目的:通过应用链脲佐菌素诱导1型糖尿病大鼠模型,观察糖尿病大鼠肾小球Smad1的表达水平,同时给予坎地沙坦干预,探讨Smad1与糖尿病肾病早期肾小球系膜基质积聚的关系,及坎地沙坦的肾脏保护作用机制。方法:1.雄性Wistar大鼠36只,随机选取12只为正常对照组(NC组),其余24只禁食12h后,一次性腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)55mg/Kg,诱导1型糖尿病大鼠模型;注射3天后随机血糖大于16.7mmol/L者为造模成功;将糖尿病大鼠随机分为糖尿病组(DM组,n=12)和坎地沙坦干预组(DM-C组,n=12),DM-C组给予坎地沙坦5mg·kg-1·d-1灌胃,NC组和DM组给予等容积生理盐水灌胃。2.干预12周末,测量全部大鼠尾动脉收缩压(systolic blood pressure,SBP),然后置于代谢笼中收集24h尿液,记尿量,用于尿白蛋白排泄量(urinary albumin excretion,UAE)、尿肌酐测定;全部大鼠称重,处死后留取血标本,测定空腹血糖(fasting blood glucose,FBG)、血肌酐,计算内生肌酐清除率(creatinine clearance rate,Ccr);切取左肾,去掉被膜后称重,光镜和透射电镜观察肾小球形态学改变,免疫组化法观察肾小球IV型胶原(typeⅣCollagen,Col-Ⅳ)和Smad1的表达,并应用Image-Pro Plus图像分析系统对病理切片和免疫组化切片进行分析,包括测定肾小球平均截面积(Mean Glomerular Area,MGA)、肾小球内PAS阳性染色面积以及肾小球IV型胶原表达阳性指数(positive index,PI);计算系膜基质分数(Mesangial Matrix Fraction,MMF)即PAS阳性染色面积/肾小球平均截面积,并根据公式[β/K×(MGA)3/2]计算肾小球平均体积(Mean Glomerular Volume,MGV);迅速切取右肾微分离肾小球后置于-70℃液氮中冻存,Western blot检测肾小球Smad1的表达水平。结果:实验结束时,NC组、DM组、DM-C组各存活10只、8只、8只大鼠。1. FBG、24小时UAE、肾重指数(kidney weight/body weight,KW/BW)、Ccr:与NC组相比,DM组和DM-C组大鼠FBG、24小时UAE、KW/BW、Ccr均显著升高(P<0.01,P<0.01);与DM组相比,DM-C组大鼠除FBG外,其余指标均明显降低(P<0.01)。2. SBP:坎地沙坦干预12周后,三组间大鼠SBP无统计学差异(P>0.05)。3.肾小球病理形态学改变:HE染色和PAS染色均显示,与NC组比较,DM组大鼠MGA和MGV显著增大(P<0.01);肾小球内PAS阳性染色物质增多,系膜区增宽,系膜细胞增生,MMF明显增高(P<0.01);DM-C组上述异常较DM组均明显改善(P<0.01),但尚未恢复正常。透射电镜显示:DM组大鼠肾小球基底膜不均匀增厚,可见足突增厚、融合;DM-C组肾小球基底膜增厚程度及足突融合程度均有所减轻。4.肾小球Col-Ⅳ的表达:免疫组化结果显示,NC组大鼠肾小球有少量Col-Ⅳ表达,DM组大鼠肾小球Col-Ⅳ表达明显增强(P<0.01);DM-C组较DM组肾小球Col-Ⅳ表达明显减低(P<0.01),但较NC组表达仍高(P<0.01)。5.肾小球Smad1的表达:免疫组化和Western blot检测结果示,NC组大鼠肾小球几乎无Smad1的表达,DM组大鼠肾小球Smad1的表达明显增加(P<0.01);DM-C组较DM组肾小球Smad1表达减弱(P<0.01),但较NC组表达仍高(P<0.01)。6.相关分析示大鼠肾小球Smad1的表达与肾小球Col-Ⅳ(r=0.885,P<0.05)及肾小球MMF呈明显正相关(r=0.891,P<0.01),而24小时UAE与肾小球MMF无明显相关性(r=0.345,P>0.05)。结论:1.在糖尿病肾病发病的早期,大鼠肾小球Smad1的表达增加,肾小球系膜基质积聚。2.大鼠肾小球Smad1的表达与肾小球IV型胶原的表达及肾小球系膜基质积聚程度呈显著的正相关关系,说明Smad1可能有促进肾小球硬化的作用。3.经坎地沙坦干预后,糖尿病大鼠肾小球的病理改变及功能损伤均得到改善,但血压没有明显变化,说明坎地沙坦具有独立于降压以外的肾脏保护作用,这可能与抑制了肾小球Smad1的表达有关。