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目前,随着生活水平和医疗水平的提高,人们对于医疗健康有了更高的期盼。然而,慢性肾脏疾病(Chronic kidney disease, CKD)在全球范围内仍然呈递增趋势,严重威胁人类健康、加重家庭和社会经济负担。越来越多的研究表明,肾间质纤维化(Renal Interstitial Fibrosis, RIF)是各种慢性肾脏疾病发展成终末期肾病(End Stage Renal Disease, ESRD)的共同通路和病理学基础,其损伤程度和范围也是反应肾脏功能和肾脏疾病预后的可靠指标。因此,延缓或抑制RIF成为治疗CKD的主要目标。由于肾间质纤维化的发生发展机制至今尚无定论,肾小管上皮细胞间充质细胞转化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)、肾细胞凋亡、炎症反应和氧化应激等因素认可度广泛。其中EMT和细胞凋亡在促使RIF发生和发展中发挥重要作用,成为目前的研究热点。 对于RIF的治疗,目前主要有西药治疗、基因治疗和中药治疗。其中中药治疗在我国已有千百年的历史,在中医辨证论治、标本兼治的理念下运用补气活血化瘀治则取得了良好防治效果。黄芪和红花分别是补气和活血的代表性药物,在古典中药方剂以及现代常用的中成药中绝大部分含有这一药对。本人所在的课题组从事活血化瘀药物研究多年,尤其是在前两个国科金(NO.30672662; NO.81173514)的资助下运用首创的“差示血清色谱法”对红花的研究,结果表明羟基红花黄色素A是红花中主要活性成分并发挥主要药效。黄芪多糖是黄芪中含量较高的活性成分,研究发现其具有延缓RIF的作用。然而两药单用或者合用治疗RIF的作用机制尚不明晰。本课题在在研国科金(NO.81373947)的资助下,拟通过体内构建单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction, UUO)大鼠模型和体外以TGF-β1诱导人肾小管上皮细胞HK-2细胞EMT模型,着重从抗肾组织细胞凋亡和抗纤维化方面探究红花和黄芪的主要有效成分羟基红花黄色素A(Hydroxysaffloryellow A, HSYA)和黄芪多糖(Astragalus polysaccharides,APS)单用及配伍对肾间质纤维化的作用及其机制。 第一部分 HSYA和APS单用及合用对UUO模型大鼠的药效学研究 目的:研究HSYA和APS单用及合用对 UUO大鼠肾脏病变的影响,观察HSYA和APS单用及合用对TGF-β1和p-smad3蛋白表达的影响。 方法:30只健康雄性SD大鼠(200±20g)随机分为5组:假手术组(sham)、UUO组、羟基红花黄色素A治疗组(HSYA)、黄芪多糖治疗组(APS)、羟基红花黄色素A和黄芪多糖合用治疗组(H+A)。UUO模型组和各治疗组行左侧输尿管结扎术,假手术组同模型组操作,但只游离输尿管不结扎。造模第2天开始给HSYA和APS灌胃治疗,连续14天后处死,腹主动脉取血,离心取上清-80℃保存以备生化指标检测。将新鲜肾组织取出后,沿冠状面剖开,一半用锡纸包裹-80℃保存,以备蛋白检测。另一半于4%多聚甲醛固定后进行HE染色、Masson染色和免疫组化染色。 结果:给予UUO模型组大鼠HSYA、APS和H+A治疗降低了异常升高的血肌酐(Serum creatinine, Scr)和尿素氮(serum ureanitrogen,BUN)水平;改善了病变肾组织的病理学变化;降低了肾组织中α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)和I-型胶原(collagen-I)的表达;下调了高表达的TGF-β1和P-smad3蛋白。 结论: HSYA和APS单用及合用均能够改善UUO导致的大鼠肾脏功能受损和病理学变化,减轻肾间质纤维化损伤程度,并且两药合用治疗效果比单用更为显著。 第二部分 HSYA和APS单用及合用对肾组织上皮细胞凋亡的影响 目的: UUO模型造成的大鼠肾组织上皮细胞凋亡情况及探究HSYA和APS单用及合用对其改善情况。 方法:大鼠分组进行单侧输尿管结扎术和给药同第一部分,大鼠处死后取肾组织固定,肾组织中凋亡细胞情况通过TUNEL染色检测技术和Western Blot技术检测。Western Blot技术主要检测肾组织中凋亡蛋白Bax、Bcl-2和caspase-3的表达变化。 结果:与模型组相比,UUO大鼠经HSYA和APS单用及合用治疗后,可明显观察到凋亡细胞数量减少,凋亡蛋白Bax和caspase-3表达降低,Bcl-2表达增高,使Bax/Bcl-2比值降低。 结论:HSYA和APS单用及合用延缓肾间质纤维化的作用机制可能与减少输尿管结扎引起的肾细胞凋亡有关。 第三部分 HSYA和APS单用及合用对TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞-间充质转分化的影响 目的:研究HSYA和APS单用及合用对TGF-β1诱导的HK-2细胞间充质转化的影响;阐明HSYA和APS单用及合用通过调控TGF-β1/Smad3信号途径阻碍EMT进而延缓肾间质纤维化进程的作用机制。 方法:体外培养HK-2细胞,首先进行将HSYA和APS进行细胞毒性试验,具体分组如:正常对照组(Control)、TGF-β1诱导组(TGF-β1)、不同浓度的HSYA(1、10、50、100、200μg/ml)治疗组和不同浓度的APS(1、10、50、100、200μg/ml)治疗组,分别作用于HK-2细胞12、24、48h进行MTT实验,选择效果比较显著的200μg/ml和48h作为最佳方案。将HK-2细胞分为正常对照组(Control)、TGF-β1刺激组(TGF-β1)、HSYA(200μg/ml)处理组、APS(200μg/ml)处理组、H+A(1:1)处理组,免疫荧光染色实验前预先将细胞固定处理后进行,Western Blot实验检测在蛋白提取后方可进行。 结果:MTT实验结果显示,给予HSYA和APS作用于细胞后细胞活力没有明显变化;给予HSYA和APS处理48h能够抑制TGF-β1诱导的异常增殖;免疫荧光结果显示, a-肌动蛋白(α-SMA)、一型胶原(collagen-I)和纤维连接蛋白(Fibronectin, FN)的表达在TGF-β1造模组明显比正常HK-2增多,给予HSYA、APS和H+A处理后,三者的表达均相应减弱;western blot检测显示,TGF-β1和其下游蛋白分子Smad3在TGF-β1处理后表达明显增高于HSYA、APS和H+A治疗组;而负调节蛋白Smad7在TGF-β1组的表达明显低于正常对照组,经HSYA、APS和H+A处理后表达增加;经蛋白印迹检测的EMT标志性蛋白α-SMA和E-钙粘附蛋白(E-cadherin)在三组治疗组的表达分别向正常对照组接近。 结论:HSYA和APS单用及合用均有延缓肾间质纤维化的功效,其作用机制与抑制TGF-β1/Smad3信号通路调控的EMT有关,并且联合用药效果更优。