郭銀雪 葛平玉 胡茂蓉
摘要 目的:觀察腎茶黃酮對急性腎衰(Acute Renal Failure,ARF)模型鼠氧化應激水平的干預效應,同時觀察其對ERK/CT-1通路的影響。方法:將36只急性腎衰模型大鼠隨機分為模型組和腎茶黃酮觀察組,每組18只,另設(shè)假手術(shù)組18只。連續(xù)腎茶黃酮干預7 d后比較各組大鼠肝腎功能、丙二醛(MDA)含量及超氧化物歧化酶(SOD)活性、腎組織ERK、p-ERK、CT-1水平的變化。結(jié)果:腎茶黃酮可明顯降低ARF模型鼠腎質(zhì)量、腎質(zhì)量/體質(zhì)量,改善大鼠肝大和鼠蛋白尿、血漿肌酐、尿素氮水平,減少MDA含量,上調(diào)SOD活性,增加腎組織p-ERK、CT-1水平。結(jié)論:腎茶對急性腎衰有明顯治療作用,可能通過ERK/CT-1通路介導腎保護效應。
關(guān)鍵詞 急性腎衰;模型鼠;氧化應激;MDA;SOD;ERK;CT-1
Abstract Objective:To observe the intervention effects of kidney tea flavonoids on oxidative stress in rats with acute renal failure(ARF)and its effect on ERK/CT-1 pathway.Methods:A total of 36 rats with acute renal failure were randomly divided into a model group(n=18),and a kidney tea flavonoid treatment group(n=18)and a sham operation group(n=18).The changes of liver and kidney function,malondialdehyde(MDA)content,superoxide dismutase(SOD)activity,renal tissue ERK,p-ERK and CT-1 levels were compared after continuous kidney tea flavonoids intervention for 7 days.Results:Kidney tea flavonoids could significantly reduce the kidney weight and kidney weight/body weight of ARF model rats,improve the levels of proteinuria,plasma creatinine and urea nitrogen,reduce the content of MDA,increase the activity of SOD and increase the levels of p-ERK and CT-1 in renal tissue.Conclusion:Kidney tea has obvious therapeutic effects on acute renal failure,which may be mediated by ERK/CT-1 pathway.
Keywords Acute renal failure; Model mice; Oxidative stress; Malondialdehyde; Superoxide dismutase; ERK; CT-1
中圖分類號:R285.5文獻標識碼:Adoi:10.3969/j.issn.1673-7202.2020.18.006
急性腎衰竭(Acute Renal Failure,ARF)是臨床常見疾病,腎小管上皮細胞由于各種原因引起細胞的缺失或死亡是導致ARF發(fā)生的重要原因[1-2]。有研究顯示在缺血缺氧狀態(tài)下腎臟組織會產(chǎn)生過量的氧自由基,不但會導致酶活性蛋白質(zhì)的功能受損,而且還可攻擊核基因轉(zhuǎn)錄過程影響細胞表型,導致腎臟細胞發(fā)生過度凋亡而影響腎功能[3-4]。因此我們推斷,某種干預措施如果可改善氧化應激狀態(tài),則可減輕ARF腎損害。有研究顯示ERK/CT-1通路與機體氧化應激狀態(tài)密切相關(guān),激活該通路活性可緩解氧化應激引起的細胞凋亡。
腎茶又名貓須草,腎茶黃酮為中藥腎茶的主要提取物,味苦、涼。目前大量研究資料[5-7]均證實腎茶黃酮可明顯增加腎小球數(shù)量,改善腎小管組織形態(tài),減輕ARF的腎損害程度,但其作用機制目前尚無統(tǒng)一定論,因此我們進行動物模型實驗,以期進一步探討腎茶改善ARF的作用機制,現(xiàn)報道如下。
1 材料與方法
1.1 材料
1.1.1 動物 66只雄性清潔級級Sprague Dawley(SD)大鼠,體質(zhì)量(220±109)g,鼠齡(58±2)d。所有大鼠貴陽醫(yī)學院提供實驗動物中心提供,所有大鼠均接受同批次標準飼料喂養(yǎng),實驗均在每日上午8:00-11:30時間段進行,保持環(huán)境安靜、通風,溫度(22±2)℃,相對濕度(55±2)%。各組大鼠在體質(zhì)量、鼠齡等方面經(jīng)統(tǒng)計學分析,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),具有可比性。
1.1.2 藥物 腎茶,又名貓須草,樣本購自衡陽森本生態(tài)農(nóng)業(yè)科技發(fā)展有限公司(注冊號:430400000079085,批號:892834),總黃酮由貴陽中醫(yī)學院按照標準進行提取。提取方法:取10 g腎茶,加入100 mL飲用水后置于微波爐內(nèi)加熱至徹底沸騰后進行循環(huán)提取120 min,充分過濾后收集藥液,隨后加80 mL于藥渣中,再次置于微波爐內(nèi)加熱至徹底沸騰后進行循環(huán)提取120 min,充分過濾后收集藥液,后將2次提取的藥液濃縮至浸膏[1.26~1.45(70 ℃)],后將浸膏烘干、打磨成細粉,最終形成腎茶提取物(濃度為每1 g腎茶提取物相當于4.7 g生藥),密封儲存。
1.1.3 試劑與儀器 ERK一抗抗體(CST公司,美國,貨號:4695T)、p-ERK(CST公司,美國,貨號:4370T)、β-actin一抗(CST公司,美國,貨號:3700T)、MDA ELISA試劑盒(上海科敏生物科技有限公司,貨號:KB2925)、SOD ELISA試劑盒(上??泼羯锟萍加邢薰?,貨號:E-EL-R0929)。渦旋振蕩儀(上海珂淮儀器有限公司,型號:M392);蛋白電泳及轉(zhuǎn)膜系統(tǒng)(Bio-Rad公司,美國,型號:B7483);臺式高速離心機(Eppendorf,德國,型號:5430)。
1.2 方法
1.2.1 分組與模型制備 分組:健康生長1周后,將實驗動物隨機分為假手術(shù)組,模型組和腎茶黃酮觀察組,每組18只。造模方法:術(shù)前禁食6 h并稱重,用10%的水合氯醛腹腔注射麻醉SD大鼠(0.4 mL/100 g)后,使大鼠仰臥位固定于手術(shù)臺上,腹部備皮后以碘伏消毒液局部消毒,暴露手術(shù)區(qū)域。沿腹正中線縱行切口打開腹腔,用生理鹽水浸濕的無菌紗布牽開腹腔臟器,先暴露右腎,以1號泰絲線分別結(jié)扎整個腎蒂和右輸尿管并切除右腎;游離左腎,用無創(chuàng)傷動脈夾夾閉左腎動脈,并開始計時,觀察左腎顏色:由紅潤變?yōu)樯n白表示夾閉有效。1 h后松夾恢復左腎灌注,此時腎臟顏色恢復紅潤,提示再灌注成功。觀察術(shù)野無出血和滲血后逐層縫合關(guān)閉腹腔,用碘伏消毒液再次消毒傷口后肌肉注射青霉素(6萬U/100 g)2 d。假手術(shù)組僅切除右側(cè)腎臟后關(guān)腹。
1.2.2 給藥方法 腎茶黃酮組于再灌注24 h后開始腹腔注射腎茶黃酮配比液2 mL(用0.9%生理鹽水稀釋,生藥量為0.1 g/1 mL),2次/d??瞻捉M及模型組大鼠接受2 mL生理鹽水干預。
1.2.3 檢測指標與方法
1.2.3.1 肝、腎功能檢測 干預結(jié)束后隨機選取3只/組大鼠,心臟采血4 mL,注入10 mL離心管中,予低速離心機(3 000 r/min)中,離心半徑5 cm,離心10 min分離血清,低溫保存,全自動生化儀及時檢測。
1.2.3.2 用免疫組化法測定各組腎組織CT-1水平變化 常規(guī)脫蠟水化,一抗為兔抗大鼠CT-1抗體(1∶50稀釋),二抗為生物素化羊抗兔IgG(1∶100稀釋),以PBS代替一抗作陰性對照,DAB顯色,胞質(zhì)呈棕黃色或棕褐色顆粒的細胞為陽性表達細胞,光鏡觀察陽性信號。應用圖文分析報告系統(tǒng)在大鼠病變區(qū)域隨機采集10個視野(×200倍),每個視野計數(shù)100個細胞,總計1 000個細胞,計算出平均陽性率,以百分率(100%)表示陽性細胞數(shù),即得。
1.2.3.3 用ELISA檢測法測定各組外周血MAD、SOD水平變化 于最后1 d干預結(jié)束后每組隨機抓取3只大鼠,取其腹主動脈血5 mL,高速離心后取出上清液,用相應的ELISA試劑盒對各組細胞的MAD、SOD水平進行檢測,具體步驟如下:將樣本加入ELISA反應孔板中,4 ℃過夜。第2天棄去孔內(nèi)溶液,加入PBS洗滌2次,3 min/次,同時設(shè)置空白對照孔,再加入的酶標抗體的酶標抗體,室溫下孵育1 h后加入PBS洗滌2次,3 min/次。反應結(jié)束后先后于空中加入0.1 mL的TMB及0.05 mL的2M硫酸,最后用酶聯(lián)免疫檢測儀測定各孔的吸光值(OD值)。操作過程完全按照說明書進行。
1.2.3.4 用Western Blot測定各組中腎臟組織ERK、p-ERK水平變化 于最后1 d干預結(jié)束后每組隨機抓取3只大鼠,充分麻醉后處死,取中縫背核組織200 mg加1 mL裂解緩沖液,4 ℃,15 000 r/min,離心5 min,離心半徑10 cm,冰浴中超聲,20 s/次,間隔20 s,共5次,1 h取上清,取25 μL測蛋白含量。BCA法測蛋白濃度,用凝膠加樣緩沖液將各管蛋白濃度調(diào)為一致(2 mg/mL),取20 μL樣品煮沸5 min。電泳(5%濃縮膠,12%分離膠,60 V,40 mA,2.5 h)結(jié)束后將凝膠取出,進行轉(zhuǎn)膜,遵循膠在負極,膜在正極的原則,100 V,250 mA,時間依據(jù)各指標分子量大小而定,將硝酸纖維素膜取出,用麗春紅對固定于硝酸纖維素濾膜上的蛋白質(zhì)進行預染,看電泳帶是否清晰,證實蛋白質(zhì)確實轉(zhuǎn)移到膜上。5%脫脂奶粉封閉2 h,TBST洗3次,5 min/d,分別加入抗ERK、p-ERK、β-actin一抗抗體孵育,4 ℃過夜TBST洗2次,5 min/次,加入辣根過氧化物酶標記與一抗相抗的二抗IgG(1∶2 000)室溫50 min,TBST洗3次,5 min/次。將濾膜放人配好的顯色液中反應1 min,計算機掃描圖像,并由生物圖像分析系統(tǒng)(Bio-Rad公司,美國,型號:Model Gel Doc 2000)分析處理。
1.3 統(tǒng)計學方法 采用SPSS 22.0統(tǒng)計軟件對研究數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,計量資料用均數(shù)±標準差(±s)表示,采用t檢驗;計數(shù)資料用百分比(%)表示,采用χ2檢驗,以P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義。
2 結(jié)果
2.1 各組大鼠腎質(zhì)量、腎質(zhì)量/體質(zhì)量的變化比較與假手術(shù)組比較,造模組大鼠腎質(zhì)量、腎質(zhì)量/體質(zhì)量均明顯升高,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05);與模型組比較,腎茶黃酮觀察組腎質(zhì)量、腎質(zhì)量/體質(zhì)量均明顯下降,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表1。
2.2 各組大鼠蛋白尿、腎功能變化比較 對各組大鼠24 h蛋白尿及腎功能指標進行檢測,結(jié)果顯示接受ARF模型制備的大鼠蛋白尿、血漿肌酐、尿素氮水平明顯增加,與假手術(shù)組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),經(jīng)腎茶黃酮治療后大鼠蛋白尿、血清肌酸酐和尿素氮含量顯著減少,與模型組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表2。
2.3 各組大鼠血脂水平變化比較 與假手術(shù)組比較,經(jīng)過ARF模型制備后大鼠血漿總膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇均明顯下降,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),與模型組比較,腎茶黃酮觀察組上述指標均明顯下降,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表3。
2.4 各組大鼠氧化應激水平變化比較 與假手術(shù)組比較,經(jīng)過ARF模型制備后大鼠SOD活性明顯下降,MDA含量明顯升高,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),經(jīng)過腎茶黃酮治療后大鼠SOD水平上調(diào),MDA表達下降,與模型組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見表4。
2.5 各組大鼠中腎臟組織ERK、p-ERK、CT-1水平變化比較 經(jīng)過Western Blot檢測可知各組大鼠腎臟組織ERK/β-actin比值相仿,差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05),與假手術(shù)組比較,經(jīng)過ARF模型制備后大鼠腎臟組織p-ERK、CT-1水平下降,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05),經(jīng)過腎茶黃酮治療后大鼠p-ERK、CT-1表達上調(diào),與模型組比較,差異有統(tǒng)計學意義(P<0.05)。見圖1、圖2、表5。
3 討論
ARF是目前備受關(guān)注的公共健康問題,一旦ARF控制不理想將出現(xiàn)病情急速惡化,甚至引發(fā)其他系統(tǒng)的嚴重并發(fā)癥。腎切除是目前較為符合人類ARF病理變化的動物模型,在本研究中我們發(fā)現(xiàn)造模大鼠的腎臟在術(shù)后明顯增大,這可能與腎臟組織缺血缺氧后腎小管上皮細胞變性壞死,導致其基底膜連續(xù)性受破壞,產(chǎn)生斷裂,由此腎小管內(nèi)液反流至間質(zhì),從而出現(xiàn)腎間質(zhì)性水腫,從而引起腎臟體積變大[8-9]。氧化應激是CRF的已知特征,其中SOD及MDA是目前最具代表機體氧化應激水平的指標。SOD廣泛分布于生物體內(nèi),其中腎臟尤為凸顯,是清除氧自由基的主要酶類物質(zhì)。MDA是脂質(zhì)過氧化作用后的產(chǎn)物,其水平高低直接標志機體氧自由基水平。大量動物模型實驗證實,SOD及MDA和ARF疾病發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切,過度表達的氧自由基通過脂質(zhì)過氧化作用對腎小球產(chǎn)生損害作用,而脂質(zhì)過氧化作用又是激活纖維細胞產(chǎn)生膠質(zhì)的生物過程,從而導致機體腎小球系膜區(qū)的膠原分泌增多致沉積,導致腎間質(zhì)纖維化產(chǎn)生,破壞了腎組織的正常結(jié)構(gòu)及形態(tài),影響了腎功能的正常運行。腎臟局部組織中固有細胞及浸潤細胞分泌過量的氧自由基,且抗氧化酶如SOD濃度下調(diào),從而出現(xiàn)氧自由基與抗氧化物酶之間的動態(tài)平衡受破壞,從而逐漸產(chǎn)生了上述ARF的病理改變,因此調(diào)節(jié)氧自由基在腎組織局部的生成及消除平衡是治療ARF的關(guān)鍵[10-12]。
腎茶乃貓須草之別稱,藥理學分析證實其含有迷迭香酸、迷迭香酸乙酯、熊果酸等化學成分[13-15]。中醫(yī)角度認為腎茶味苦性含寒涼,是清熱解毒、利尿止血之良品,現(xiàn)代藥理學亦證實其有明顯改善腎功能的作用。BUN和Scr是臨床廣泛應用于衡量腎功能的重要指標,BUN主要由肝臟合成,腎臟排泄,與腎小球濾過率密切相關(guān);血漿Scr由肌組織中磷酸肌酸分解產(chǎn)生,亦由腎臟排泄,在一定程度上亦體現(xiàn)了腎小球濾過率,故BUN及Scr均是間接體現(xiàn)腎臟損傷程度的重要因子。本研究通過動物模型證實腎茶確可明顯減少蛋白尿的釋放,降低BUN及Scr的水平,這充分說明腎茶可明顯改善腎功能,與國內(nèi)外諸多文獻結(jié)果一致[16-18]。
有研究顯示在缺血缺氧狀態(tài)下腎臟組織產(chǎn)生大量的氧自由基會攻擊腎臟組織細胞的脂質(zhì)、DNA遺傳物質(zhì)以及蛋白質(zhì)等大分子,從而導致腎臟組織細胞過度凋亡。有資料[19]顯示在機體缺血缺氧狀態(tài)時CT-1可發(fā)揮反饋性保護效應,一旦ERK/CT-1通路被抑制則導致機體對抗氧化性損害的能力減弱,導致細胞過度凋亡,影響細胞活性。本研究顯示造模大鼠的腎臟組織的ERK/CT-1通路標志性因子的表達被抑制,經(jīng)過腎茶干預后大鼠的p-ERK及CT-1表達均上調(diào),因此我們有理由相信腎茶可通過激活ERK/CT-1通路而實現(xiàn)保護ARF機體的腎功能。
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(2019-10-10收稿 責任編輯:王楊)