低分子量褐藻多糖硫酸酯改善白蛋白超载引起的肾小管细胞损伤

目的随着人口老龄化及代谢疾病的增加,慢性肾疾病(CKD)的发病率逐年升高,已经成为世界范围内共同的健康难题。目前对于CKD的治疗主要为控制血糖、血压以及降血脂等基础疾病的治疗。而针对CKD发病过程的药物较少,因此需要进一步研究CKD的发病机制以及寻找新的防治药物。白蛋白尿是慢性肾疾病的最常见症状,不仅是肾疾病重要的临床表现和预后指标,也是肾疾病进展至肾衰竭的独立危险因素。白蛋白尿可造成严重的肾小管及肾间质损伤。褐藻多糖硫酸酯具有多种生物活性,经降解得到的低分子量褐藻多糖硫酸酯(LMWF)平均分子量为8 ku,生物利用度好。该课题主要研究白蛋白造成肾损伤的机制,以及LMWF是否可改善白蛋白超载引起的肾损伤及功能改变。方法将雄性129S2/Sv小鼠随机分为对照组、模型组及给药组。模型组小鼠每天ip牛血清白蛋白(BSA)10 mg·g-1,持续3周。给药组小鼠ip预给LMWF(100 mg·kg-1)1周,之后给予3周的BSA。对照组小鼠腹腔注射等剂量的生理盐水。观察并记录小鼠的一般生理状态和肾功能等指标的变化。体外实验采用大鼠肾小管上皮(NRK-52E)细胞的白蛋白超载模型,BSA 10或20 mg·m L-1孵育NRK-52E细胞不同时间后收集细胞。用Western蛋白印迹法检测肾组织和细胞样品中的信号分子表达水平。结果 129S2/Sv小鼠腹腔注射BSA 3周后,出现肾功能低下,表现为血肌酐、血尿素氮水平升高,肌酐清除率下降,24 h尿白蛋白排泄量大于30 mg;肾组织形态发生明显改变,肾小管上皮细胞萎缩、扁平,肾小管扩张,肾小球肥大;并且炎症反应相关蛋白COX-2及MCP-1,纤维化相关蛋白CTGF及fibronectin、等表达水平升高。这些结果也表明,白蛋白超载的129S2/Sv小鼠是研究LMWF对慢性肾疾病保护作用的理想模型。同时,给予小鼠腹腔注射LMWF 100 mg·kg-1后,小鼠肾功能得到改善,其中血肌酐浓度下降34%,血尿素氮水平下降25%,肌酐清除率上升48%,24 h尿白蛋白排泄量下降41%;肾小管上皮细胞萎缩和肾小管扩张减轻;炎症反应相关蛋白(COX-2和MCP-1)、纤维化相关蛋白(CTGF和fibronectin)表达降低。我们利用大鼠近曲小管上皮细胞(NRK-52E细胞)白蛋白超载模型研究LMWF改善肾损伤的机制。BSA 10 mg·m L-1与不同浓度的LMWF(1~20μg·m L-1)共孵育NRK-52E细胞48h后,LMWF剂量依赖地抑制白蛋白超载引起的NF-κB通路激活,并且抑制炎症反应相关蛋白(COX-2和MCP-1)、纤维化相关蛋白(CTGF和fibronectin)表达;20 mg·m L-1BSA与不同浓度的LMWF(1~20μg·m L-1)孵育NRK-52E细胞72 h后,LMWF以剂量依赖地方式抑制白蛋白诱导的凋亡指数增加,并且降低凋亡相关蛋白cleaved-caspase 3和p-p53表达水平;LMWF抑制白蛋白超载的NRK-52E细胞内ROS产生,降低MDA的浓度,并降低Nox4表达水平及PKC的磷酸化水平,提示LMWF降低NRK-52E细胞内氧化应激水平。结论 LMWF能够改善白蛋白超载引起的肾及肾近曲小管上皮细胞损伤。其保护作用主要通过抑制白蛋白超载引起的炎症反应、纤维化、氧化应激及细胞凋亡。此外,由于其生物功能及特性,LMWF很有可能开发为防治CKD的药物。