線粒體輔酶Q改善高脂飲食大鼠腎血流動力學的研究

陳 斌，顧聰穎，陳必成，鄭 磊

線粒體輔酶Q改善高脂飲食大鼠腎血流動力學的研究

陳 斌a*，顧聰穎a，陳必成b，鄭 磊a

目的 探討線粒體輔酶Q(MitoQ，Mitoquinone)對高脂飲食大鼠腎血流灌注的影響。方法 8周齡雄性SD大鼠30只，隨機分成模型組(H組，n=10)、治療組(HM組，n=10)和對照組(N組，n=10)。N組喂食基礎飼料，H組、HM組喂食高脂飼料。9周后，HM組自飲水中加入MitoQ。三組大鼠繼續喂養10周后進行腎臟聲學造影檢查，并檢測大鼠血生化及腎組織丙二醛(MDA)含量，比較各指標的組間差異。結果 與N組及HM組比較，H組大鼠腎皮質達峰時間(TTOP)延長,增強強度(A)及充盈速度(C)下降(P<0.01)，總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)及低密度脂蛋白膽固醇(LDL-c)均明顯增高(P<0.01)，HM組與H組比較，以上各指標明顯改善。H組血清及腎組織丙二醛(MDA)含量明顯高于HM組及N組(P<0.01)。結論 MitoQ可降低機體內過氧化物含量，改善高脂飲食大鼠腎血流動力學狀態。

線粒體輔酶Q；大鼠；高脂飲食；腎血流動力學

0 引言

高脂飲食是導致肥胖的重要原因，長期高脂飲食可導致高脂血癥。“脂質腎毒性”假說[1]認為,脂質具有腎毒性，導致機體氧化應激水平升高，而腎臟對氧化損傷比較敏感[2]。近年來，線粒體輔酶Q(MitoQ ，Mitoquinone)作為線粒體靶向抗氧化劑備受關注[3-4]，對于MitoQ能否對高脂飲食大鼠腎血流灌注起到保護作用的報道較少，本研究旨在探討MitoQ對腎臟血流灌注的改善作用及相關機制。

1 材料和方法

1.1 實驗動物及分組 8周齡SD雄性SPF級大鼠30只,280～320 g(溫州醫科大學實驗動物中心提供)。大鼠2～3只一籠，自由飲食，自然光照，動物室溫適應性飼養1周后，隨機分成3組：正常對照組(N組,n=10)、模型組(H組,n=10)、MitoQ治療組(HM組,n=10)。對照組喂食基礎飼料(溫州醫科大學附屬第一醫院動物實驗中心提供)，其他兩組給予高脂飼料(80%基礎飼料，18%豬油，2%膽固醇, 江蘇美迪森生物醫藥有限公司提供)，9周后，HM組飲水中添加MitoQ (蘇州沃盛化學有限公司提供)，給藥濃度參照(232±4)mol/(kg·d)加入50 mL飲用水中[5]，三組大鼠繼續喂養10周。

1.2 儀器與方法

1.2.1 主要儀器、試劑 GE公司LogiqE9彩色多普勒超聲診斷系統，15L線陣探頭，探頭頻率為12～14 MHz。小動物氣體麻醉機(ABS型，上海玉研科學儀器有限公司提供)。全自動生化分析儀(日立7600型)。大鼠丙二醛(MDA)試劑盒(購于杭州聯科生物技術股份有限公司)。

1.2.2 聲學造影檢查方法 SD大鼠空腹8～10 h后，予1%戊巴比妥鈉50 mg/kg腹腔注射麻醉，取平臥位，以硫化鈉去除腹部體毛后，取仰臥位固定于動物板，經小動物氣體麻醉機吸入2%異氟烷維持麻醉。造影劑為意大利博萊克公司生產的聲諾維(Sono Vue)，向Sono Vue 25 mg干粉瓶內注入5 mL生理鹽水，充分搖勻備用。首先，應用常規二維超聲獲得清晰大鼠最大右腎冠狀切面后選用聲學造影模式，將焦點置于腎臟后方，探查深度固定于3 cm，機械指數0.06，幀頻15～20 Hz，實驗過程中所有儀器調節設定不變，保持右腎冠狀切面穩定，取0.2 mL造影劑懸液經尾靜脈快速注入，同時啟動記錄、觀察造影過程中腎實質回聲變化，記錄至少3 min連續實時造影動態影像并將其保存在儀器硬盤及光盤用于脫機分析。

1.2.3 圖像分析 應用儀器自帶的TIC.Analysis(GE)軟件包對造影動態影像進行脫機分析，取樣框置于與腎門相對的外層腎皮質，大小約3 mm×3 mm，避開弓形動脈及腎周組織干擾。生成大鼠腎皮質灌注聲學造影時間-強度曲線(TIC曲線)，自動測出增強強度A、達峰時間TTOP、充盈速度C等參數值。所有參數均測量3次取平均值以減小誤差。

1.2.4 樣本采集及檢測 超聲造影檢查完成后立即開胸、開腹，腹主動脈取血10 mL，所有血液標本立即低溫(4 000℃ r/min、10 min)離心分離血清，置-40 ℃冰箱保存備用。

用全自動生化分析儀檢測血漿總膽固醇(TC)、三酰甘油(TG)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-c)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-c)、尿素氮(BUN)和肌酐(Cr)。血及腎組織丙二醛(MDA)按試劑盒說明書檢測。

2 結果

2.1 三組大鼠一般情況比較 H組及HM組在前12周體重增長較N 組明顯，隨后增長放緩，實驗末三組大鼠體重比較差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。

表1 三組大鼠不同時期體重比較(g)

注：與N組比較，*P<0.05

2.2 聲學造影 H組與N組及HM組比較，大鼠腎皮質TIC曲線達峰時間(TTOP)延長、增強強度(A，為聲學強度的絕對增加值)及充盈速度(C)下降(P<0.01)，HM組與N組比較，TTOP、A及C值差異均無統計學意義(P>0.05)，見圖1、表2。

圖1 N組(圖a)、H組(圖b)和HM組(圖c)大鼠腎臟聲學造影時間-強度曲線及A、C和TTOP參數

表2 三組大鼠腎臟聲學造影相關參數的比較

注：A：增強強度；TIOP：達峰時間；C：充盈速度。與N組比較，*P<0.01；與H組比較，#P<0.01

2.3 腎組織勻漿檢查 H組MDA顯著高于N組及HM組，差異均有統計學意義(P<0.01)，HM組與N組間差異無統計學意義(P>0.05)。見圖2。

圖2 三組腎組織MDA含量比較

2.4 血生化檢查 H組與N組比較，TC、TG、LDL-c及MDA含量均明顯增高(P<0.01)。HM組MDA及LDL-c較H組明顯降低(P<0.01)；HM組TC及TG較H組稍下降，但差異無統計學意義(P>0.05)；且仍高于N組(P<0.01)。三組HDL-c、BUN及SCr比較差異無統計學意義(P>0.05)。見表3。

3 討論

飲食所致的高脂血癥是世界性的衛生問題，我國成人血脂異常率達18.6%[6]。不當的生活方式所致的肥胖及血脂代謝紊亂引起機體氧化應激水平增高，活性氧簇(ROS)造成細胞、組織和器官的氧化損傷，在腎臟損害及腎臟疾病進展中起重要作用[2,7]。大鼠以高脂飲食飼養6～12周時即可出現腎臟病理結構的損害[8-10]，氧化應激反應導致血管內皮細胞功能異常、白細胞黏附和細胞凋亡增多，損害腎臟的微血管功能[11-13]。正常情況下活性氧簇的產生與清除處于動態平衡，體內抗氧化酶如SOD、GSH-Px、CAT等在清除氧自由基中有重要作用。MDA為脂質氧化終產物，其含量能夠間接反映機體氧化應激損傷程度，本研究中，H組飼養19周后血脂表現異常，血MDA及腎組織MDA含量增高，表明高脂飲食導致了機體氧化應激水平增高。本研究血Scr及BUN濃度組間差異無統計學意義，表明本組高脂飲食大鼠腎功能尚沒有受到嚴重損害。

通過分析腎皮質造影時間-強度曲線，可為腎臟血流灌注量的判定提供依據，腎皮質血流灌注的情況直接影響腎功能，與腎損害程度密切相關[14]。本研究聲學造影敏感地檢測到高脂飲食大鼠達峰時間延長、增強強度下降及充盈速度降低等血流動力學異常，提示脂質氧化損傷機制發揮作用，血管內皮功能受損，微循環阻力增加。微泡進入皮質微循環的速度逐漸減慢，增強強度下降，達峰時間延長[6]。這些因素導致高脂飲食大鼠腎超聲造影定量參數A值及C值降低、達峰時間TTOP延長，因此，本研究表明腎血流動力學的異常變化早于Scr及BUN所反映的腎功能異常改變。

表3 三組大鼠血漿相關指標的比較

注：與N組比較，*P<0.01;與H組比較,#P<0.01

細胞內線粒體既是活性氧產生的部位，也是活性氧介導損傷的靶點，針對高脂血癥時機體氧化應激水平升高這一現象，MitoQ 作為一種新型的線粒體靶向抗氧化劑備受關注。與其他與非靶向抗氧化劑均衡分布在細胞中不同，其親脂性的陽離子有助于MitoQ中抗氧化成份泛醌-又稱輔酶Q(CoQ)選擇性地大量聚集在細胞中的線粒體，從而更高效地保護線粒體功能,保護細胞免受過氧化物的損傷[15-17]。本研究表明，MitoQ能有效降低血液及腎組織的MDA含量，這是腎臟血流動力狀態改善的基礎，MitoQ治療組腎臟聲學造影參數較H組明顯改善，與對照組比較差異無統計學意義，表明MitoQ發揮了抗氧化作用，改善了血管內皮細胞功能，降低了腎皮質微循環阻力，增加腎血流灌注，對腎臟起到了保護作用。本研究表明，MitoQ治療組血脂異常較高脂飲食組稍降低，但未能得到明顯改善。

綜上所述，長期高脂飲食大鼠血脂紊亂、血液及腎組織過氧化物增加，導致腎血流動力異常。具有線粒體靶向抗氧化功能的MitoQ，能有效降低自由基對線粒體及細胞的氧化損害，保護血管內皮細胞功能，從而有效改善腎血流動力學狀態。

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Effect of MitoQ on renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet

CHEN Bina*,GU Cong-yinga,CHEN Bi-chengb,ZHENG Leia*

(a.Department of Medical Ultrasound，b.Department of Surgery,the First Affiliated Hospital,Wenzhou Medical University,Wenzhou 325000,China)

Objective To explore the effect of MitoQ on renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet.Methods Thirty 8-week-old male SD rats were enrolled and divided into 3 groups randomly.Group N were fed with routine diet,Group H and group HM were fed with high-fat diet.From the 10th week,MitoQ was administered to group HM in the drinking water.At the end of 19th week,All animals underwent Contrast-enhanced ultrasound examination on kidney.The animals were sacrificed for the serum biochemical and renal MDA investigation.Results Compared with group N and group HM,value A(the difference between peak intensity and basement) and value C(related to ascending branch) in group H decreased significantly (P<0.01,respectively).The TTOP (time to peak) and levels of MDA and LDL-c were remarkably increased in group H than that of group N and group HM (P<0.01,respectively).There was no prominent difference in LDL-c between group N and group HM.TC (Total cholesterol) and TG(Triglycerides) in group H and HM were higher than those of group N(P<0.01,respectively).MDA in kidney was significantly increased in group H in comparison with group N and group HM (P<0.01,respectively).Conclusion MitoQ could reduced the level of MDA and protect against the impairment of renal hemodynamics in rats fed with high-fat diet.

MitoQ;Rat;High-fat diet;Renal hemodynamics

2017-04-17

溫州醫科大學附屬第一醫院a.超聲影像科， b.外科實驗中心，溫州 325000

溫州市科技計劃項目(Y20140602)

10.14053/j.cnki.ppcr.201706002

*通信作者