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益氣活血散結(jié)法對糖尿病腎病大鼠腎組織中MCP-1、TGF-β的影響

2017-03-29 01:44:57黃為鈞王世東趙進喜吳文靜申子龍張雨婷
世界中醫(yī)藥 2017年1期
關(guān)鍵詞:益氣尿蛋白腎小球

黃為鈞 王世東 趙進喜 傅 強 宮 晴 張 華 吳文靜 申子龍 賈 旭 張雨婷

(1 北京中醫(yī)藥大學東直門醫(yī)院,北京,100700; 2 湖北省中醫(yī)院,武漢,430061; 3 首都醫(yī)科大學北京中醫(yī)醫(yī)院腎病科,北京,100010; 4 北京中醫(yī)藥大學科研實驗中心,北京,100029)

益氣活血散結(jié)法對糖尿病腎病大鼠腎組織中MCP-1、TGF-β的影響

黃為鈞1王世東1趙進喜1傅 強1宮 晴1張 華1吳文靜2申子龍3賈 旭4張雨婷4

(1 北京中醫(yī)藥大學東直門醫(yī)院,北京,100700; 2 湖北省中醫(yī)院,武漢,430061; 3 首都醫(yī)科大學北京中醫(yī)醫(yī)院腎病科,北京,100010; 4 北京中醫(yī)藥大學科研實驗中心,北京,100029)

目的:通過動物實驗,基于免疫炎性反應(yīng)因子MCP-1、TGF-β,探索益氣活血散結(jié)法改善腎小球硬化的分子機制。方法:24只GK大鼠,隨機分為模型組、假手術(shù)組、益氣活血散結(jié)組。通過高脂高能量喂養(yǎng)加單腎切除術(shù)復制糖尿病腎病模型。檢測各組大鼠的24 h尿蛋白,觀察大鼠在干預(yù)后腎臟組織的病理改變,同時采用Western blotting以及免疫組化法檢測腎臟組織的MCP-1和TGF-β的表達情況,采用RT-PCR法檢測MCP-1mRNA以及TGF-βmRNA的表達水平。結(jié)果:PASM染色和Masson染色顯示:益氣活血散結(jié)組陽性率明顯低于模型組(P<0.01)。益氣活血散結(jié)組中24 h尿蛋白在藥物干預(yù)后明顯減少(P<0.01)。Western blotting、免疫組化結(jié)果均顯示:益氣活血散結(jié)組MCP-1(P<0.05)、TGF-β(P<0.01)的表達程度明顯低于模型組。同樣,RT-PCR結(jié)果也顯示:MCP-1mRNA(P<0.01)、TGF-βmRNA(P<0.05)水平在益氣活血散結(jié)組明顯低于模型組。結(jié)論:益氣活血散結(jié)法可以有效地減少24 h尿蛋白定量、延緩腎小球纖維化,其機制可能與抑制腎臟組織中MCP-1和TGF-β的表達有關(guān)。

MCP-1;TGF-β;益氣活血散結(jié)法;糖尿病腎病

糖尿病腎病(Diabetes Nephropathy,DN)是糖尿病最為常見的微血管并發(fā)癥之一,也是目前導致終末期腎衰竭的最主要的原因[1]。長期以來,糖尿病腎病的治療手段僅僅局限于降血糖、降血壓、ACEI/ARB類藥物的治療,治療手段較少,即使是僅有的已經(jīng)明確證明具有降蛋白作用的ACEI/ARB類藥物,其效果也一般,而且研究證實其只能使糖尿病腎病患者發(fā)展為終末期腎病的危險率降低28%,而且不能降低死亡率[2-4]??梢姡F(xiàn)代醫(yī)學對于糖尿腎病的治療,目前沒有十分理想的藥物。相對而言,中醫(yī)學在糖尿病腎病的治療方面有一定的優(yōu)勢。本課題組長期對糖尿病腎病的中醫(yī)藥治療進行研究,提出糖尿病腎病的“微型癥瘕”形成病機理論,并且證實了益氣化瘀散結(jié)法治療糖尿病腎病的有效性[5-11]。

MCP-1和TGF-β在糖尿病腎病的發(fā)展過程中起著重要的作用[12],其中前者可以在腎臟組織中募集單核-巨噬細胞,后者可以釋放多種炎性反應(yīng)因子以及生長因子,促進細胞外基質(zhì)增生,導致腎小球硬化。釋放的炎性反應(yīng)因子還可以激活p38 MAPK信號通路,產(chǎn)生TGF-β,后者同樣可以導致細胞外基質(zhì)以及系膜細胞增生,導致腎小球硬化[13]。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 動物 健康SPF級GK大鼠24只,11~17周,300 g,雄性,清潔級,購自常州卡文斯實驗動物有限公司[實驗動物許可證號:SCXK(蘇)2011-0003]。所有動物都飼養(yǎng)在北京中醫(yī)藥大學動物實驗室,飼養(yǎng)溫度22 ℃,相對濕度60%,12 h光/暗周期,自由飲水。

1.1.2 器材 血糖儀(ACCU-CHEK? Performa,羅氏卓越型);尿蛋白定量試劑盒(貨號c035-2,規(guī)格100T/96樣,生產(chǎn)批號:20150928,南京建成生物工程研究所);紫外-可見分光光度計(美國Beckman(貝克曼)公司,型號:DU 800);Anymicro DSSTM圖像采集系統(tǒng)(江蘇瑯珈科技有限公司);Synergy 4型酶標儀(美國BioTek公司);轉(zhuǎn)移電泳槽(Mini Trans-Blot Transfer Cell,BIO-RAD公司);垂直板電泳槽(Mini-PROTEAN3 cell,BIO-RAD公司);DYY-10型電泳儀(北京市六一儀器廠);TS-1型脫色搖床(海門麒麟醫(yī)用儀器廠);Bio-Rad Image LabTM XRS+凝膠圖像分析管理系統(tǒng)(BIO-RAD公司);TRIzol(美國Invitrogen15596-026);RT reagent Kit(大連寶生物公司);SYBR PremixEX Taq(大連寶生物公司);PCR引物(大連寶生物公司);Real time PCR master Mix(SYBRGreen)(日本TOYOBO);熒光定量PCR循環(huán)儀(美國ABI Step one plus)。

1.1.3 藥物和試劑 高熱量高脂飼料成分:豬油10%,膽固醇2%,膽酸鹽0.25%,蔗糖5%,基礎(chǔ)飼料82.75%?;A(chǔ)飼料:熱量比例,糖水化合物65%,脂肪10.3%,蛋白質(zhì)24.2%。由北京科奧協(xié)力飼料有限公司提供。戊巴比妥鈉(Sigma-P3761,北京智杰方遠科技有限公司);實驗用中藥顆粒劑購自北京康仁堂藥業(yè)有限公司;MCP-1抗體(ab25124,批號lotGR151246-1)以及兔抗TGF-β多克隆抗體(ab66043,批號lotGR134709-5)購自Abcam公司。Dako REALTM EnVisiontm Detection SystemPeroxidase/DAB+,Rabbit/Mouse(丹麥DAK0公司)。BCA蛋白定量試劑盒、RIPA裂解液(強)、PMSF均購自碧云天生物技術(shù)公司,組織蛋白質(zhì)制備試劑、5×蛋白上樣緩沖液、1.5M Tris·HCl緩沖液、1.0M Tris·HCl緩沖液、30%丙烯酰胺、AP、TEMED、10×封閉-洗滌緩沖液、10×電泳緩沖液均購自普利萊基因技術(shù)有限公司,彩色蛋白Marker、ECL發(fā)光液購自Thermo公司,反轉(zhuǎn)錄提取試劑盒、takara試劑盒均購自大連寶生物工程有限公司。

1.2 方法

1.2.1 大鼠分組及模型復制 所有大鼠在適應(yīng)性喂養(yǎng)1周后,高脂高熱量飼料喂養(yǎng)8周。然后對所有大鼠進行OGTT測試(空腹12 h后,灌服2 g/kg體重的葡萄糖溶液),檢測口服葡萄糖后0 h、0.5 h、1 h、2 h尾尖血血糖。以血糖(2 hPG=11.1 mmol/L)為隨機分層因素進行分層隨機分組,隨機分為中模型組、假手術(shù)組、益氣活血散結(jié)組。分組完成后,模型組、益氣活血散結(jié)組行單側(cè)腎切除手術(shù),假手術(shù)組只切開皮膚、肌肉,不切除腎臟。手術(shù)在3%戊巴比妥鈉(1.6 mL/kg腹腔注射)麻醉下進行。手術(shù)后連續(xù)3 d腹腔注射青霉素鈉注射液(40單位/只),預(yù)防傷口感染。此后整個實驗過程均給予高脂高熱量飲食。

1.2.2 干預(yù)藥物及干預(yù)措施 所有大鼠在術(shù)后恢復飼養(yǎng)1周后,開始進行藥物干預(yù)(8周)。益氣活血散結(jié)組給予益氣活血散結(jié)顆粒(黃芪、鬼箭羽)。模型組、假手術(shù)組則給予純凈水。以灌胃的方式進行給藥。結(jié)合前期預(yù)實驗結(jié)果,根據(jù)人和動物體重進行換算,實驗大鼠劑量選用人體臨床等效劑量的10倍。

1.2.3 取材及檢測指標 在術(shù)后8周的藥物干預(yù)期間,每隔2~3周進行1次大鼠24 h尿液的收集,并且及時使用考馬斯亮藍法進行24 h尿蛋白的檢測。藥物干預(yù)結(jié)束后,在3%戊巴比妥鈉(1.6 mL/kg腹腔注射)麻醉下摘取剩余腎臟。腎臟縱切后,一半放入凍存管并放入-80 ℃冰箱暫時保存,用于western blotting以及PCR;另一半浸泡于4%多聚甲醛中固定,用于病理染色以及免疫組化。采用Western blotting以及免疫組化法以檢測腎臟組織中MCP-1以及TGF-β的表達情況和分布情況,采用Quantitative Real-time PCR以檢測腎臟組織中MCP-1mRNA和TGF-βmRNA的表達情況。

1.3 統(tǒng)計學方法 本實驗采用SPSS 20.0統(tǒng)計軟件進行統(tǒng)計:計量資料以均數(shù)±標準差(X±S)表示。符合正態(tài)分布者,使用單因素方差分析(One-wayANOVA);不符合正態(tài)分布者,采用非參數(shù)檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義,以P<0.01為差異有顯著統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 動物一般狀況及存活情況 益氣活血組在麻醉時死亡1只,考慮為麻藥誤入血管所致。單腎切除術(shù)后,假手術(shù)組和益氣活血組各死亡1只,考慮為術(shù)后出血過量致死。

2.2 病理染色 HE染色在鏡下100倍、200倍觀察大鼠腎臟結(jié)構(gòu)。假手術(shù)組可見到:腎小球肥大或萎縮(以前者為主),肥大的腎小球內(nèi)毛細血管迂曲擴張,毛細血管瘤形成;萎縮表現(xiàn)為系膜細胞及系膜基質(zhì)均增生,毛細血管壓迫閉塞,球囊間隙輕度變窄;局部腎小管上皮細胞變性,呈空泡樣變,管腔內(nèi)未見管型;間質(zhì)少量炎細胞浸潤及少量纖維組織增生。模型組可見到:腎小球肥大或萎縮(以前者為主),肥大的腎小球內(nèi)毛細血管迂曲擴張,毛細血管瘤形成;萎縮表現(xiàn)為系膜細胞及系膜基質(zhì)均增生,毛細血管壓迫閉塞,球囊間隙變窄;腎小管上皮細胞變性,呈空泡樣變及顆粒樣變(以前者為主),腎小管可見代償性擴張,管腔內(nèi)見管型;間質(zhì)少量炎細胞浸潤及少量纖維組織增生。益氣活血散結(jié)組可見到:腎小球體積形態(tài)正常,腎小球毛細血管擴張,系膜細胞增生不明顯,系膜基質(zhì)區(qū)輕度增寬;腎小管上皮細胞完整,腎小管排列輕度紊亂,擴張明顯,小灶腎小管上皮細胞空泡變性,管腔內(nèi)未見管型,間質(zhì)未見炎性反應(yīng)細胞浸潤。見圖1。

PASM染色和Masson染色在鏡下200倍觀察大鼠腎臟染色結(jié)果:益氣活血散結(jié)組的系膜增生以及基底膜增厚程度要輕于模型組。見圖2。PASM染色及Masson染色的陽性率結(jié)果顯示:益氣活血散結(jié)組陽性率明顯低于模型組(P<0.01,表1)。

表1 PASM染色和Masson染色陽性率

注:**與模型組相比差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01。

圖1 HE染色

注:a空白組;b假手術(shù)組;c益氣活血散結(jié)組。

圖2 Masson染色和PASM染色

注:a空白組;b假手術(shù)組;c益氣活血散結(jié)組。

2.3 24 h尿蛋白定量 藥物干預(yù)后,各組的尿蛋白量呈現(xiàn)下降的趨勢,分析第8周與第0周尿蛋白差值的結(jié)果顯示:益氣活血散結(jié)組的24 h尿蛋白在藥物干預(yù)后明顯減少,而且與模型組對比差異有統(tǒng)計學意義(P<0.01,表2)。

2.4 Western blotting 各組均在分子量為25 kDa(MCP-1),13 kDa(TGF-β)處可見蛋白條帶。對其灰度值進行分析,結(jié)果顯示:益氣活血散結(jié)組MCP-1(P<0.05,表3)、TGF-β(P<0.01,表3)的表達程度明顯低于模型組。

表2 藥物干預(yù)前后24 h尿蛋白定量差值

注:**與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01。

表3 WB檢測MCP-1和TGF-β在腎臟組織中的表達情況

注:*與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.05,**與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01。

圖3 Western blotting蛋白條帶

2.5 免疫組化 結(jié)果顯示,腎臟組織中MCP-1主要表達于腎小球系膜上皮細胞胞質(zhì),TGFβ表達于腎小球和腎小管上皮細胞胞質(zhì)。進一步分析灰度值,結(jié)果顯示:MCP-1(P<0.05,表4)及TGF-β(P<0.01,表4)在益氣活血散結(jié)組的表達水平顯著低于模型組。

表4 免疫組化檢測腎臟組織中MCP-1、TGF-β的表達水平

注:*與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.05,**與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01。

表5 PCR檢測MCP-1mRNA和TGF-βmRNA的表達水平

注:*與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.05,**與模型組相比,差異有統(tǒng)計學意義,P<0.01。

2.6 RT-PCR 本實驗采用實時定量PCR對MCP-1mRNA以及TGF-βmRNA的表達水平進行檢測,結(jié)果采用2-△△CT法進行數(shù)據(jù)的相對定量分析,并且以假手術(shù)組為對照組。結(jié)果顯示:MCP-1mRNA(P<0.01,表5)、TGF-βmRNA(P<0.05,表5)水平在益氣活血散結(jié)組明顯低于模型組。

圖4 免疫組化結(jié)果

注:a MCP-1,b TGF-β;1模型組,2假手術(shù)組,3益氣活血散結(jié)組。

3 討論

糖尿病腎臟病“微型癥瘕”學說是呂仁和教授在整理古代文獻的基礎(chǔ)上,參照現(xiàn)代醫(yī)學相關(guān)認識,結(jié)合臨床實踐經(jīng)驗提出來的。認為糖尿病腎臟病屬于中醫(yī)“消癉”的范疇,為消渴病日久,體質(zhì)因素加以情志、飲食失調(diào)等,內(nèi)熱傷陰耗氣,氣陰兩傷,或陰損及陽,久病致虛基礎(chǔ)上,久病入絡(luò),氣虛血瘀,痰郁熱瘀互相膠結(jié),則可在腎之絡(luò)脈形成微型癥瘕,使腎體受損,腎用失司。腎主藏精,腎氣不固,精微外泄,則可見尿蛋白,或見夜尿頻多等。腎主水,腎氣不化,或陰損及陽,陽不化氣,水濕氣化不利,水液滯留,溢于肌膚,故可見水腫脹滿。病情繼續(xù)發(fā)展,腎體勞損,腎元虛衰,氣血俱傷,氣化不行,濁毒內(nèi)留,則諸癥峰起。終成腎元衰敗,五臟俱病,升降失常,三焦阻滯,水濕濁毒泛濫,一身氣機升降出入俱廢,轉(zhuǎn)為關(guān)格危證[7]。在治療方面,強調(diào)益氣活血散結(jié)法應(yīng)貫穿糖尿病腎病治療的始終[14]。在“十五”“十一五”期間,呂仁和教授團隊基于“微型癥瘕”學說,開展了多個隨機、單盲、平行對照和多中心臨床研究,研究結(jié)果均顯示,基于“微型癥瘕”學說形成的中藥辨證論治方案在有效率、24 h尿蛋白定量、尿微量白蛋白排泄率、血肌酐等方面具有優(yōu)于或非劣于西藥ARB類藥物的療效,甚至在終點事件方面(Ⅲ期DKD患者進入Ⅳ期,或者Ⅳ期DKD患者血肌酐平翻倍或需要透析治療)明顯優(yōu)于西藥厄貝沙坦組[5-6,9-11]。可見,益氣活血散結(jié)法治療糖尿病腎病的療效明確,但是其分子生物學機制仍不清楚,為此,我們開展了此項研究。

研究表明,免疫炎性反應(yīng)機制在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展過程中起著重要的作用[13],其中MCP-1以及TGF-β與糖尿病腎病腎臟纖維化有著密切的關(guān)系。糖尿病時高血糖刺激腎系膜細胞表達MCP-1增多,MCP-1可直接激活系膜細胞產(chǎn)生肌纖維蛋白,使腎小球纖維化;此外還可募集血循環(huán)中的單核巨噬細胞,被活化的巨噬細胞可以釋放活性氧、各種炎性因子(IL-1,TNF-α等)和促纖維化生長因子(PDGF,TGF-β等),導致腎小球?qū)嵸|(zhì)細胞受損以及壞死,上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化,細胞外基質(zhì)的增多,最終導致腎小球硬化的發(fā)生[15]??梢?,MCP-1和TGF-β在糖尿病腎病發(fā)展過程中的起著重要作用,甚至有學者認為將MCP-1、TGF-β等作為生物標記評估糖尿病腎病的發(fā)展[16]。

本研究結(jié)果顯示,益氣活血散結(jié)組在降低24 h尿蛋白定量以及減輕腎小球纖維化,延緩腎小球硬化方面明顯要比模型組效果好(見圖1,圖2,表1,表2)。這與我們臨床觀察以及以往的隨機對照研究結(jié)果是相符的,再次證明了益氣活血散結(jié)法治療糖尿病腎病的有效性。而在機制研究方面,不管是western blotting、免疫組化,還是RT-qPCT,結(jié)果都一致顯示,對比模型組,益氣活血而散結(jié)組可以很明顯地抑制MCP-1以及TGF-β的表達(見表3,表4,表5)。此外,在HE染色病理切片中也可以看見益氣活血散結(jié)組的炎性反應(yīng)細胞浸潤要比模型組以及假手術(shù)組輕(見圖1)??梢姡兴幰鏆饣钛⒔Y(jié)法可以有效地抑制糖尿病腎病大鼠腎臟組織中MCP-1和TGF-β的表達。

綜上,我們得出結(jié)論,益氣活血散結(jié)法可以有效地減少24 h尿蛋白定量、延緩腎小球纖維化,其機制可能與抑制腎臟組織中MCP-1和TGF-β的表達有關(guān)。

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(2016-12-20收稿 責任編輯:洪志強)

Effects of Qi-tonifying Blood-activating and Mass-dissipating Method on Expressions of MCP-1 AndTGF-β in Renal Tissue of Rats with Diabetic Nephropathy

Huang Weijun1,Wang Shidong1,Zhao Jinxi1,F(xiàn)u Qiang1,Gong Qing1,Zhang Hua1,Wu Wenjing2,Shen Zilong3, Jia Xu6,Zhang Yuting6

(1SectionⅡofEndocrinology&NephropathyDepartmentofDongzhimenHospitalAffiliatedtoBeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100700,China; 2NephropathyDepartmentofHubeiProvincialHospitalofTCM,Hubei430061,China;3NephropathyDepartmentofBeijingHospitalofTraditionalChineseMedicineAffiliatedtoCapitalMedicalUniversity,Beijing100010,China; 6ResearchandExperimentCenter,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100029,China)

Objective:To study the mechanism of Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating method in treating diabetic nephropathy based on MCP-1 and TGF-β through animal experiment.Methods:A total of 24 GK rats were randomly divided into model group,sham-operated group and Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating group.Each group had 8 rats.The DN model was established by feeding with high-fat diet and unilateral nephrectomy.24-hour urine protein was detected and the renal pathological changes were observed.Expressions of MCP-1 and TGF-β in the renal tissue were detected by Western blotting and immunohistochemistry,while RT-PCR was used to detect the expression of MCP-1mRNA and TGF-β mRNA.Results:Results of PASM staining and Masson staining show that the positive rate of Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating group was significantly lower than that of model group(P<0.01).The 24-hour urinary protein in Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating group decreased significantly after drug intervention(P<0.01).Results of Western blotting and immunohistochemistry showed that expression levels of MCP-1(P<0.05) and TGF-β(P<0.01) were lower in Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating group than those in model group.Results of RT-qPCR showed that expression levels of MCP-1 mRNA(P<0.01) and TGF-β mRNA(P<0.05) in Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating group were significantly lower than those in model group.Conclusion:The treatment of diabetic nephropathy with Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating method can decrease the proteinuria and delay the glomerular fibrosis.The molecular mechanism may be related to the inhibition of MCP-1 and TGF-β.

MCP-1; TGF-β; Qi-tonifying blood-activating and mass-dissipating method; diabetic nephropathy

國家自然科學基金項目(編號:81473664)

黃為鈞(1990.07—),男,在讀博士研究生,研究方向:中醫(yī)藥防治糖尿病及其并發(fā)癥,E-mail:huangweijun2015@126.com

趙進喜(1965.03—),男,博士,教授/主任醫(yī)師,北京中醫(yī)藥大學第一臨床醫(yī)學院中醫(yī)內(nèi)科學教研室主任,研究方向:中醫(yī)藥防治糖尿病及其并發(fā)癥,郵編:100700,電話:84013293,E-mail:zhaojinximd@126.com

R259

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.01.004

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