氧化应激与2型糖尿病大鼠肾脏损伤关系及其姜黄素干预

来源:用户上传      作者:邓文荣　周志凌　李海俏　石文清

　　【摘 要】 目的：探讨氧化应激与2型糖尿病大鼠肾脏损伤关系及其姜黄素干预效果。方法：60只雄性SD大鼠随机分为A组、B组和C组，每组各含大鼠20只。A组、B组均经高脂饮食复制胰岛素抵抗模型，胰岛素抵抗基础上，腹腔注射50 mg/kg的链脲佐菌素（STZ）复制2型糖尿病大鼠模型。A组在造模成功后添加姜黄素200 mg/kg/d持續喂养6个月。三组建模前、建模后、姜黄素干预1个月、3个月以及6个月时取尾静脉血检测比较血清丙二醛（MDA）和超氧化物岐化酶（SOD）活性等氧化应激指标和白介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等炎症指标水平、血糖水平、血清胰岛素水平等糖尿病病情指标水平、血清肌酐、血清尿素氮水平等肾功能指标水平，并对三组同期肾功能指标24h尿蛋白水平进行检测比较。姜黄素喂养6个月，检测计算肾功能指标肾脏系数。分析A组大鼠氧化应激指标水平与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平的关系。结果：与C组比较，A组和B组造模后血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均升高，同期SOD活性降低（P<0.05）。与造模后比较，A组姜黄素干预1个月、3个月以及6个月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均降低同期SOD活性则升高;B组喂养1个月、3个月以及6个月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均升高，同期SOD活性降低（P<0.05）。B组肾脏系数最高，其次为A组，C组肾脏系数最低（P<0.05）。Pearson相关分析结果显示，A组大鼠血清MDA水平与与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平均呈正相关（P<0.05），而其血清SOD活性水平与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平均呈负相关（P<0.05）。结论：氧化应激与2型糖尿病大鼠肾脏损伤密切相关，姜黄素干预有助于减轻2型糖尿病大鼠氧化应激和肾脏损伤。
　　【关键词】 氧化应激;2型糖尿病;大鼠;肾脏损伤;姜黄素
　　【中图分类号】R285.6   【文献标志码】 A    【文章编号】1007-8517（2020）18-0021-05
　　
　　Relationship Between Oxidative Stress with Kidney Damage in Type Ⅱ Diabetes Rat and Its Curcumin Intervention Effect
　　DENG Wenrong1 ZHOU Zhiling2 LI Haiqiao1 Shi Wenqing1*
　　1. Zhuhai hospital of integrated traditional and western medicine，Zhuhai 519000，China;
　　2.Zhuhai people’s hospital，  Department of pharmacy，Zhuhai 519020，China
　　Abstract：Objective To investigate the elationship between oxidative stress with  kidney damage in type Ⅱ diabetes rat and its curcumin intervention effect. Methods 60 male SD rats were randomly divided into group A， group B and group C， each containing 20 rats. Group A and group B were duplicate the insulin resistance model induced by high-fat diet， insulin resistance， abdominal cavity injection of 50 mg/kg of chain urea with cephalosporins （STZ） copy Ⅱ diabetes rat model. Group A was continuously fed with curcumin 200mg/kg/d for 6 months after  successful modeling. Before modeling，after modeling，after 1， 3 and 6 months of curcumin intervention， the tail venous blood test was applied to compare the serum malondialdehyde （MDA） and superoxide disproportionation enzyme （SOD） activity and other oxidative stress indicators level， interleukin 6 （IL-6）， tumor necrosis factor alpha （TNF-α） and other inflammation indexes level， blood glucose， serum insulin levels， serum creatinine， serum urea nitrogen levels， 24 h urine protein levels and other renal function indexes of three groups. Curcumin was fed for 6 months and renal coefficient was calculated. The relationship between the levels of oxidative stress with the levels of inflammation， diabetes severity and renal function level in group A rats was analyzed. Results Compared with those of the group C， the after modeling levels of MDA， il-6， TNF-α， creatinine， urea nitrogen， urine protein， blood glucose and serum insulin in group A and group B all increased ， while in the same period SOD activity in group A and group B decreased （P<0.05）. Compared with those of after modeling， 1 month， 3 months and 6 months after curcumin intervention levels of MDA， il-6， TNF-， creatinine， urea nitrogen， urine protein， blood glucose and serum insulin in group A were all decreased， while the SOD activity in group A for the same periodwas increased; The after 1， 3 and 6 months of feeding levels of MDA， il-6， TNF-， creatinine， urea nitrogen， urinary protein， blood glucose and serum insulin in the B group all increased ， while the SOD activity in the B group during the same period decreased（P<0.05）.The kidney coefficient in group B was the highest， which was followed by group A， and that in group C was the lowest（P<0.05）. Pearson correlation analysis results showed that the serum MDA level of rats in group A was positively correlated with its levels of inflammation， diabetes severity and kidney function（P<0.05）， while the serum SOD activity level was negatively correlated with its levels of inflammation， diabetes severity and kidney function （P<0.05）. Conclusion Oxidative stress is closely related to the kidney damage of type Ⅱ diabetes rat. Curcumin intervention can help  to avelliate oxidative stress and kidney damage in type Ⅱ diabetes rats. 　　Keywords：Oxidative Stress; TypeⅡ Diabetes; Rats; Kidney Damage; Curcumin
　　糖尿病为临床常见内分泌系统疾病，其中以2型糖尿病常见。糖尿病患者长期高血糖水平可累及全身多个重要脏器，其中肾脏是其常见累及器官，糖尿病患者常可存在不同程度的肾脏功能损伤，可加重病情和治疗困难程度，严重者甚至危及患者生命安全。因此，对糖尿病肾病的防治十分必要。已有多个研究表明，糖尿病可存在氧化应激状态的异常，且其氧化应激状态与其多种并发症相关[1-2]。链脲佐菌素（STZ）联合特殊膳食制作2型糖尿病大鼠模型是目前常用的动物模型，该动物模型制作方法简便易行且成功率高，且已有研究应用该方法制作的糖尿病动物模型进行姜黄素干预研究取得了良好效果[3]。因此，本研究亦通过STZ联合特殊膳食制作糖尿病动物模型进行实验，观察了糖尿病大鼠的氧化应激状态以及肾功能损伤状况，并分析了两者之间的关系以及姜黄素干预对两者的影响，旨在通过姜黄素抗氧化干预减少2型糖尿病患者肾损伤提供依据，具体的研究方法和结果如下。
　　1 材料与方法
　　1.1 一般资料 以60只雄性SD大鼠为研究对象进行实验研究，大鼠均購自广州中医药大学动物实验中心，实验动物许可证号：SCXK（粤）2019-0047。60只雄性SD大鼠均编号并根据随机数表随机分为A组、B组和C组，每组各含大鼠20只。大鼠购买后均适应性饲养1周后方进行相关研究，饲养条件如下：饮食品、用品经高压灭菌后方可使用，大鼠均自由饮水摄食，环境温度22 ℃±2 ℃，相对湿度55%±10%，晚8点开灯，早上8点关灯，每24 h换气一次，每3周换取一次垫料。大鼠为6月龄大鼠，均为雄性，体质量200～250 g，平均体质量（223.52±13.59）g。研究符合伦理学标准，且经本院伦理学委员会审核批准。
　　1.2 实验方法
　　1.2.1 各组处理 A组、B组均经高脂饮食持续喂养10 d复制胰岛素抵抗模型，胰岛素抵抗基础上，一次性腹腔注射50 mg/kg的0.1 mol/L浓度链脲佐菌素（STZ）复制2型糖尿病大鼠模型，STZ注射后72 h取尾静脉血检测血糖水平高于11.1 mmol/L为造模成功。A组、B组均2型糖尿病大鼠模型复制成功后采用标准食物喂养，C组入组后采用标准食物喂养，喂养环境同1.1。此外，A组在造模成功后在标准饲料中添加姜黄素200 mg/kg/d持续喂养6个月。
　　1.2.2 实验室指标检测 建模前1 d、建模后1 d、A组姜黄素干预1个月、3个月以及6个月时取三组尾静脉血1 mL检测检测血清丙二醛（MDA）和超氧化物岐化酶（SOD）活性等氧化应激指标和白介素6（IL-6）、肿瘤坏死因子α（TNF-α）等炎症指标水平、血清胰岛素水平等糖尿病病情指标水平、血清肌酐、血清尿素氮水平等肾功能指标水平，将获得的血液标准常规进行离心冷藏处理，血糖水平检测采用罗氏血糖仪，其余血清指标检测均采用日立7800型全自动生化分析仪和武汉博士德生物科技有限公司提供的相应检测试剂盒进行检测，具体检测操作参照说明书指导进行。并对三组同期肾功能指标24 h尿蛋白水平进行检测，代谢笼收集24 h尿液，记录24 h尿路，BBC法检测24 h尿液标本尿蛋白含量。
　　1.2.3 肾脏系数检测 在A组姜黄素喂养6个月，三组均称重记录，脱颈处死，立即剖腹摘取双肾，滤纸吸干肾表面血液后称取双肾质量，计算肾功能指标肾脏系数（肾脏系数=双肾质量/体质量）/100%。
　　1.3 统计学方法 采用SPSS22软件包进行数据的统计学分析，其中计量资料均符合正态分布，多组计量资料比较采用单因素方差分析并采用q检验进行进一步的组间两两比较，重复测量计量资料比较采用方差分析并采用SNK-q检验进行进一步的两两比较，采用Pearson相关法分析A组大鼠氧化应激指标水平与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平等计量资料之间的关系，P<0.05为差异有统计学意义。
　　2 结果
　　2.1 三组各时间段氧化应激指标、炎症指标、糖尿病病情指标和肾功能指标水平比较 三组造模前各指标比较差异无统计学意义（P>0.05）。与C组比较，A组和B组造模后血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均升高，同期SOD活性降低，差异有统计学意义（P<0.05）。与造模后比较，A组姜黄素干预1个月、3个月以及6个月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均降低同期SOD活性则升高;B组喂养1个月、3个月以及6个月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平均升高，同期SOD活性降低，差异有统计学意义（P<0.05）。C组建模前、建模后、姜黄素干预1个月、3个月以及6个月各指标比较差异无统计学意义（P>0.05）。见表1。
　　[JP3]A组、B组和C组评价肾脏系数分别为（9.22[JP]±1.78）%、（12.85±2.75）%和（5.68±1.15）%、B组肾脏系数最高，其次为A组，C组肾脏系数最低，三组肾脏系数比较差异有统计学意义（P<0.05）。
　　
　　2.2 A组大鼠氧化应激指标水平与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平的关系分析 Pearson相关分析结果显示，A组大鼠血清MDA水平与其血清IL-6、TNF-α等炎症指标水平、血糖水平、血清胰岛素水平等糖尿病病情指标水平、血清肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平等肾功能指标水平均呈正相关（r=0.875，0.826，0.793，0.818，0.795，0.844，0.896，P<0.05），而其血清SOD活性水平与其血清IL-6、TNF-α等炎症指标水平、血糖水平、血清胰岛素水平等糖尿病病情指标水平、血清肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平等肾功能指标水平则均呈负相关（r=-0.873，-0.829，-0.892，-0.877，-0.806，-0.798，-0.839，P<0.05）。 　　3 讨论
　　 糖尿病是全球广泛流行的代谢性疾病，在我国亦高发，其发病年龄日趋低龄化，且常可合并多种并发症，已成为严重威胁人类健康疾病[4]。2型糖尿病是糖尿病常见类型，患者的体内胰岛素相对不足以及靶细胞对胰岛素敏感性降低或机体本身产生的胰岛素缺陷等多可引发糖、脂肪和蛋白质等代谢紊乱，其长期的高血糖水平状态可导致一系列慢性并发症的发生[5]。糖尿病肾病是常见的糖尿病微血管并发症之一，又称糖尿病肾小球硬化症，其临床发病率可高达40%以上，若无及时有效的治疗和控制，糖尿病肾病可进一步发展为终末期肾病从而严重威胁患者健康乃至导致患者死亡等不良预后状况的出现，是糖尿病患者死亡的主要原因之一，对人类健康和生命安全的威胁极大，严重性仅次于心脑血管疾病[6-8]。
　　 氧化应激异常在2型糖尿病中常见且与其造成多种并发症密切相关，而MDA和SOD活性均是氧化应激评估常用指标，且有研究表明氧化应激损伤是引发糖尿病肾病的重要因素[9]。IL-6、TNF-α为炎症评估常用指标，内皮细胞抗体介导的免疫损伤造成内皮功能障碍可引发糖尿病肾病，而炎症等因素可引发内皮细胞破坏，而内皮细胞抗体介导的免疫损伤又可引发组织合成分泌大量炎症因子从而加重内皮细胞破壞，影响糖尿病肾病发生发展[10]。糖尿病肾病患者肾小球滤过功能异常，其肌酐、尿素氮、蛋白滤过功能下降，血肌酐、尿素氮水平以及24h尿蛋白水平可出现明显的升高，均是常用肾功能评估指标[11]。2型糖尿病患者的胰岛素相对缺乏，但也有部分患者血清胰岛素水平较高但胰岛素作用效果较差，因而血糖水平出现异常升高，且其长期高血糖水平可导致代谢异常和引发肾脏损害，导致糖尿病肾病的发生[12]。本研究中，2型糖尿病大鼠氧化应激状况以及炎症反应状况严重，造模成功后不久便开始出现各肾功能指标异常，部分大鼠蛋白尿明显，肾功能损伤严重。但目前对于糖尿病肾病尚无明确的预防和治疗方法。因此，对糖尿病肾病防治措施的改善十分必要。
　　 姜黄素在糖尿病肾病干预的实验研究较多，且均证实其良好干预效果，如ZHANG等[7]的实验发现姜黄素和三七皂苷分别通过影响Nrf2、血红素加氧酶-1和а3β1整联蛋白表达而拮抗高糖导致肾小管上皮细胞和足细胞氧化应激，LU等[13]发现姜黄素通过调节caveolin-1/TLR4和NLRP3炎症信号通路降低肾组织炎症因子表达，发挥肾保护作用。陆苗苗等[14]的研究结果表明姜黄素可减少2型糖尿病小鼠尿蛋白和减轻肾小球硬化。本研究亦采用姜黄素对2型糖尿病模型大鼠进行干预，并与无糖尿病大鼠以及未经干预的糖尿病大鼠进行比较，结果显示，糖尿病大鼠造模后可出现血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平升高和SOD活性降低，而经姜黄素干预可有效降低其血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰岛素水平以及肾脏系数，并提高SOD活性，改善其氧化应激状态和炎症状态，控制糖尿病病情，并减少肾功能损伤的发生。本研究中，Pearson相关分析结果显示，A组大鼠血清MDA水平与与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平均呈正相关，而其血清SOD活性水平与其炎症指标水平、糖尿病病情指标水平、肾功能指标水平均呈负相关，提示氧化应激损伤可能加重糖尿病炎症反应和病情，并可进一步影响肾功能，而姜黄素可能通过抗氧化进行2型糖尿病肾损伤的防治。肾脏系数为双肾质量/体质量比值，可反映肾组织损伤状况，本研究中糖尿病造模大鼠的肾脏系数出现了明显升高，而通过姜黄素干预可有效降低其肾脏系数，缓解肾功能损伤，进一步证实了姜黄素可进行2型糖尿病肾损伤的防治。因此，姜黄素及其相关药物应用于糖尿病患者肾功能损伤防治具有良好的可行性，可通过控制氧化应激和炎症反应影响其肾脏损伤发生发展，而本研究中其应用并未引发明显不良反应状况，安全性亦较好，提示其应用于临床试验研究的可能。
　　 综上所述，氧化应激与2型糖尿病大鼠肾脏损伤密切相关，姜黄素干预有助于减轻2型糖尿病大鼠氧化应激从而减少肾脏损伤的发生。
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　　（收稿日期：2020-04-30 编辑：刘斌）
　　
　　基金项目：珠海市医学科研基金项目（编号：20191207A010025）。
　　作者简介：邓文荣（1984- ），男，汉族，本科，副主任药师，研究方向为药理学及医院药学。E-mail：289123573@qq.com
　　通信作者：石文清（1986- ），女，汉族，本科，主管中药师，研究方向为中药药理学。E-mail：158914345@qq.com
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