ILK、α-SMA在糖尿病大鼠肾组织的表达及苯那普利对其影响的研究

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目的:随着人民生活水平的不断改善和人口的老龄化,我国糖尿病(diabetes mellitus,DM)的发病率逐年升高,糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)患者也随之增加。DN是DM常见而严重的慢性微血管并发症,已成为终末期肾衰竭(endstage renal failure,ESRF)的主要原因之一,死亡率逐渐上升。因此,探索DN的发病机制及有效的防治措施是当今倍受肾病学者关注的课题。近年来研究表明DN肾间质纤维化(renalinterstitial fibrosis,RIF)是DN进展至终末期肾病的重要病理基础,且RJF与DN患者肾功能损害及预后密切相关。RIF以肾小管上皮细胞损伤和细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的过度堆积为主要特征。研究发现,肾小管上皮细胞转分化(epithelial myofibroblast transdifferentiation,EMT)在RIF过程中发挥重要作用。 整合素连接激酶(integrin linked kinase,ILK)是近年发现的一种多功能蛋白激酶,参与多种信号传导通路,在调节细胞粘附、基质积聚等过程中起重要作用。研究表明ILK在TGF-β1/Smad信号通路介导的EMT过程中起关键作用:ILK的过度表达直接或间接促进肾小管上皮细胞间黏附消失、诱导α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)的表达和肌动蛋白的重组、引起肾小管基底膜的裂解、增加细胞的迁移和浸润等。α-SMA是一种细胞骨架蛋白,在正常肾脏中仅见于平滑肌源性细胞,除血管外仅有微弱、局灶的表达,但在EMT的过程中某些间质细胞被激活后可表达α-SMA,异化为肌成纤维细胞(myofibroblast,MyoF),MyoF是一种超微结构介于平滑肌细胞和成纤维细胞之间的特殊类型的细胞,具有活跃的增殖和分泌胶原的能力,是ECM的主要来源,在肾组织肥大、增生及纤维化过程中起重要作用,因此,α-SMA被认为是EMT的主要标志之一。在DN肾小管上皮细胞损伤分泌的各种因子中,转化生长因子β1(transformin growth factor-β1,TGF-β1)是最重要的促纤维化因子,它可以通过直接刺激ECM的过度堆积,抑制ECM降解而促进RIF;也可以通过调节其他细胞因子诱导肾固有细胞分泌大量ECM,在DN肾小管间质损伤及纤维化中发挥重要作用。研究表明,血管紧张素转化酶抑制剂(angiotensin converting enzyme inhibitor,ACEI),如苯那普利(benazepril)对DN具有明确的肾脏保护作用,其可以阻断血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)的生成,抑制其功能,而阻断其作用,可以减轻DN肾小管间质损伤及纤维化,但是否能下调ILK及α-SMA在肾组织的表达,国内外研究较少,目前尚未见报道。 本课题拟通过链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)诱导建立糖尿病大鼠模型,采用免疫组化和RT-PCR两种检测方法,测定糖尿病大鼠肾间质ILK、α-SMA、TGF-β1的表达与变化情况及其与肾脏病变发生、发展之间的关系,同时应用苯那普利对糖尿病大鼠模型进行干预,从而进一步探讨此药物对糖尿病大鼠肾脏保护的作用机理,为阐明DN的发病机制及寻找防治方法提供实验性理论依据。 方法:选择清洁级健康雄性SD大鼠45只(体重180~ 200g),随机抽取30只腹腔注射STZ(溶于0.1mol/L柠檬酸缓冲液,浓度为2%,pH值为4.5,注射剂量为60mg/kg)制备糖尿病大鼠模型,剩余15只仅注射相当体积的柠檬酸缓冲液。48小时后测定血糖、尿糖,血糖≥16.7mmol/L且尿糖+++~++++确定为糖尿病大鼠模型。将只注射柠檬酸缓冲液的15只大鼠作为正常对照组(A组),检测成模的30只糖尿病大鼠随机分为糖尿病对照组(B组)15只、苯那普利干预组(C组)15只℃组给予苯那普利10mg/kg/d灌胃,A组与B组仅给予等量自来水灌胃,连续8~12周。整个实验期间大鼠自由饮食,不使用胰岛素及其它降糖药物。分别于实验开始后8、12周各组任取7只或8只测定大鼠平均动脉压(MAP)、血糖(BG)、血肌酐(Scr)、尿肌酐(Ucr)、肌酐清除率(Ccr)、肾重/体重、24小时尿蛋白定量,肾组织标本行HE、PAS及Masson染色,免疫组化染色检测肾组织ILK、α-SMA、TGF-β1表达情况,电镜观察滤过膜及系膜区病变情况,RT-PCR测定ILK mRNA、α-SMA mRNA和TGF-β1 mRNA表达,结果应用图像分析系统进行半定量分析。 结果: 1、一般情况:B组、C组大鼠注射STZ后4~5天即出现多饮、多食、多尿,并逐渐消瘦,两组并无明显差异,A组则无上述情况出现。在8周及12周,各组大鼠MAP无显著差异(P>0.05)。 2、8周、12周时,B组、C组间BG、体重无明显差异(P>0.05),但BG均显著高于A组(P<0.01),体重均显著低于A组(P<0.01);B组、C组24小时尿蛋白定量、Ccr均显著高于A组(P<0.01),C组较同时期B组有所降低(P<0.01); B组和C组的肾重/体重均显著高于A组(P<0.01),同时期B组和C组之间无显著性差异(P>0.05)。 3、病理组织学改变:光镜检查:8周末B组大鼠肾小球体积增大,系膜区弥漫性增宽,系膜基质增多,可见部分肾小管扩张、空泡样变性、萎缩,12周末病变有所加重,C组与同时期B组比较病理改变有所减轻。A组则无上述变化。电镜检查:8周时B组肾小球基底膜明显不规则增厚,部分足突融合,系膜区增宽,细胞外基质增多,毛细血管部分内皮细胞窗孔结构消失,12周时变化更明显。C组变化较同时期B组有所减轻,A组则无上述变化。 4、免疫组化及RT-PCR结果:8、12周时B组、C组肾皮质ILK、α-SMA和TGF-β1及12周时其mRNA的表达均强于A组大鼠(P<0.01),C组肾组织ILK、α-SMA和TGF-β1及其mRNA的表达较同时期B组有所降低(P<0.01)。 结论: 1、DM大鼠肾组织ILK、α-SMA和TGF-β1的表达增高。 2、随着糖尿病大鼠肾小管间质病变程度的加重,TGF-β1、ILK与EMT的重要指标α-SMA的表达均逐渐增加,提示EMT可能是ILK参与肾间质纤维化的重要方式。 3、血管紧张素转换酶抑制剂苯那普利可抑制糖尿病大鼠肾组织ILK、α-SMA和TGF-β1及其mRNA的过度表达。 4、苯那普利可降低糖尿病大鼠24小时尿蛋白,改善糖尿病大鼠肾脏组织病理学改变,具有肾脏保护作用,该保护作用并不依赖于其降压效应。
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