RANK-RANKL在2型糖尿病腎病大鼠腎臟表達的研究

劉素芳，劉麗秋，楊鵬鵬

(青島大學附屬醫院 腎內科，山東 青島266003)

如今，糖尿病的發病率伴隨著人們生活水平的改善正日益增高，糖尿病腎病(DK)作為糖尿病嚴重的微血管并發癥，其發病率也逐年攀升，成為糖尿病患者的主要死亡原因之一。NF-κB受體活化因子(RANK)及其配基RANKL是破骨細胞分化發育的關鍵作用因子[1-5]，近年來研究發現其在表達于糖尿病和多種腎臟疾病[6，7]，而在早期2型糖尿病腎病中的表達研究較少。本研究建立2型糖尿病腎病大鼠模型，觀察腎臟中RANK、RANKL的表達，探討其在糖尿病腎病發病中的作用。

1 材料與方法

1.1動物與試劑

SPF級8周齡雄性Wista大鼠40只，體重(180±20)g，購于山東魯抗實驗動物中心(許可證號SCXK(魯)20130001)。鏈脲佐菌素( Streptozocin，STZ) (美國Sigma 公司)。兔抗鼠RANK、RANKL(美國Santa Cruz 公司)；山羊抗兔多克隆抗體(北京中杉金橋)；Trizol(日本Takara公司)；ACCU-CHEK血糖儀、反轉錄試劑盒、熒光定量PCR試劑盒(上海羅氏)，血清胰島素(INS)ELISA試劑盒(武漢博士德)。

1.2模型建立和分組

動物飼養的溫度控制在24-26℃，濕度65%，12 h交替照明。大鼠自由飲水、進食。大鼠適應性喂養5天后隨機分為正常對照組(NC組，n=18)和模型組(DM組，n=22)，NC組給予常規飼料喂養。DM組給予高糖高脂飲食(常規飼料66.5%加20%蔗糖、10%豬油、2.5%膽固醇、1%膽酸鹽)喂養8周后,DM組禁食12 h，空腹狀態下STZ 30 mg/kg一次性腹腔注射，NC組僅注射等量枸櫞酸緩沖液。DM組注射STZ一周后，內眥靜脈取血測定空腹血糖(FPG)及空腹胰島素(INS)，并計算胰島素敏感指數ISI[ISI=22．5/(FPG×INS)，HOMA法]。FPG大于該實驗正常大鼠空腹血糖均值+3個標準差(≥10．0 mmol/L)及胰島素敏感指數≤正常動物均值(即胰島素抵抗)，即為T2DM模型建立成功，納入實驗組。STZ注射2周后用代謝籠收集兩組大鼠24小時尿液，檢測24小時尿微量白蛋白。經統計學分析證明DM組大鼠24 h尿微量白蛋白定量較NC組高，說明糖尿病腎病DK動物模型制備成功(共18只)。

1.3觀察指標和檢測方法

1.3.1標本收集 給藥后4、8、12周末分別用代謝籠收集大鼠24 h尿液，測尿量，稱體重，用10%水合氯醛麻醉后腹主動脈取血，4℃離心，取上層血清存于-80℃冰箱中待測生化指標；取左腎，剪成1 mm腎皮質以2．5%戊二醛固定用于電鏡檢測；取部分腎組織放于10%中性甲醛固定用于免疫組化；取右腎稱重后速凍于液氮中，凍透后轉入-80℃冰箱中待行Western-blot檢測。

1.3.2血、尿生化指標檢測 利用日本日立公司的7020生化分析儀檢測空腹血糖(FPG)、血肌酐(Scr)、總膽固醇(TC)、血甘油三酯(TG)、24小時尿白蛋白定量(UAL)。血清胰島素的檢測按照試劑盒說明書操作，采用ELISA法檢測。

1.3.3腎臟病理檢查 光鏡行HE染色放大200倍觀察腎臟病理變化。

1.3.4免疫組化染色 操作步驟按試劑盒說明書進行。一抗為RANK、RANKL多克隆抗體(均1∶200稀釋比)。實驗結果用Image pro Plus 5.7圖像分析軟件對所選取視野中免疫組織化學陽性信號進行圖像分析，光鏡下每張切片隨機選擇5個視野，計算陽性細胞百分率(R)評分A(R<1%為0分，1%≤R≤10%為1分，10%

1.3.5Western 印跡法測蛋白 取凍存腎皮質約150 mg，用BCA法測蛋白濃度，與5×上樣緩沖液混合煮沸5 rain后電泳。各泳道分別加彩色預染Marker及樣品蛋白進行SDS、PAGE電泳、轉膜、封閉后分別加入待測多克隆抗體，過夜、洗膜，加二抗孵育2 h。用Odyssey雙色紅外激光成像系統掃描，掃描結果用GISl0分析軟件將圖片上每個特異條帶灰度值數據化，進行半定量分析。

2 結果

2.1各組大鼠一般情況

實驗組大鼠于造模三天后出現多飲、多食、多尿癥狀,常有腹泄,毛發干枯發黃。實驗過程中,隨時間的推移，體重明顯減輕,活動量減少,精神萎靡。正常對照組大鼠皮毛光滑，毛色正常,體重隨周齡增加而增加,血糖值穩定于正常水平,精神佳,飲食、飲水正常,尿淡黃色,大便顆粒狀。

2.2大鼠模型的建立

大鼠高糖高脂喂養8周后，DM組FPG和INS即高于NC組,ISI顯著降低，表明存在胰島素抵抗。STZ注射2周后，DM組FPG升高更加顯著，已達到糖尿病標準，INS仍高于NC組，同時24小時尿微量白蛋白定量升高(P<0.05)，表明2型糖尿病腎病動物模型制備成功(見表1)。

表1 不同時間各組大鼠血糖、胰島素的比較表

注：與對照組相比，*P<0.01，aP<0.05

2.3各組大鼠生化指標的比較

與NC組大鼠相比較,DK組大鼠FPG、UAL在造模4W、8W、12W末時均明顯升高 (均P<0.01)，而Scr、TG、TG在4W時開始升高(P<0.05)，8W、12 W時均顯著升高，差異有統計學意義(均P<0.01)；NC組大鼠上述指標在4W、8W、12 W末時無明顯變化(P>0.05)，而DK組上述指標在8W、12 W末較4W末存在明顯差異，差異具有統計學意義(均P<0.01)(見表2)。

表2 不同時間各組大鼠指標的比較

注：同時間與對照組比較*P<0.01，#P<0.05；各組內與4周末比較aP<0.01，bP>0.05

2.4各組大鼠腎臟病理形態學觀察

HE染色結果發現，與NC組相比，DK組的腎臟病理變化在4W時不明顯，8W時，DK組腎小球體積增大，系膜區面積增寬，局灶性的系膜基質增加。12周時DK上述變化更加明顯，腎小球基底膜增厚，腎小囊腔明顯狹小，可見輕微腎小球硬化(見圖1)。

圖1 各組大鼠腎組織4周、8周和12周的病理變化 (HE×200)

2.5不同時間各組大鼠腎組織免疫組化和Westen-blot表達的比較

免疫組化可見RANK、RANKL在NC組大鼠腎臟極少表達，與NC組相比，DK組腎小球中RANK、RANKL陽性表達在4W時開始升高，8W、12W時增高更加顯著，且RANK、RANKL主要表達于腎小球足細胞、血管內皮細胞，腎間質存在少量表達；DK組其RANK、RANKL表達在4W、8W、12W逐漸升高(見圖2、3)。Westen-blot結果與免疫組化的變化趨勢一致(見圖4)。

2.6相關分析結果

相關分析結果顯示RANK的免疫組化表達積分與血糖、尿蛋白的表達水平呈明顯正相關，r分別為0.80、0.84，均P<0.01。

3 討論

隨著糖尿病的發病率逐年提高，其微血管并發癥之一糖尿病腎病(DK)已成為終末期腎病(ESRD)的重要原因，嚴重危害人類健康。DK以持續性蛋白尿為主要臨床表現，隨著病情的進展和尿蛋白量的增加，腎功能逐漸惡化，晚期可發展為腎小球硬化和腎臟纖維化[8,9]。臨床上糖尿病腎病的發病以2型多見，故本實驗采用高糖高脂喂養加STZ注射法建立2型糖尿病腎病動物模型[10,11]，實驗中觀察到模型組大鼠高糖高脂喂養8周時血糖開始升高，出現胰島素抵抗。STZ注射2周后，模型組血糖及胰島素水平較對照組明顯升高，并出現蛋白尿。病理可見腎小球系膜基質增多，基底膜較對照組明顯增厚，可見輕微腎小球硬化，證實這些大鼠DN模型已制作成功。

圖2 不同時間各組大鼠腎臟組織RANK的表達(免疫組化×200)

圖3 不同時間各組大鼠腎臟組織RANKL的表達(免疫組化×200)

圖4 不同時間各組大鼠腎組織RANK、RANKL的蛋白表達(Western印記)

RANK(NF-κB受體活化因子)及其配基RANKL作為TNF受體超家族成員之一，最初是在破骨細胞研究中被發現的，被證實為破骨細胞分化發育的關鍵作用因子[1-5]。既往的研究主要集中在骨系統疾病，近年來人們研究發現RANK/RANKL廣泛表達于各種組織和細胞，并參與多種疾病的發生發展[12-14]。國外學者研究發現血清可溶性RANKL濃度升高可以反映人類2型糖尿病的發病程度，通過下調小鼠肝細胞RANKL的表達和敲除小鼠RANK基因，可以明顯改善胰島素抵抗及血糖水平[14]。另外有學者研究發現RANK/RANKL在正常足細胞上表達水平較低，在IgA腎病等人類腎小球疾病中表達明顯增加，且主要表達于足細胞[6,7]；嘌呤霉素氨基核苷及5/6切除腎鼠均可誘導足細胞產生RANK及RANKL，并誘導足細胞凋亡[15,16]。而RANK/RANKL在糖尿病腎病發病過程中的表達和作用，目前研究較少。

本實驗建立2型糖尿病腎病動物模型，免疫組化和western印跡觀察到對照組大鼠腎組織中RANK、RANKL表達量極少，與對照組相比，模型組大鼠腎臟中RANK及RANKL表達在4周、8周、12周時均顯著升高，隨著時間的推移其陽性表達明顯增多，且主要表達于腎小球足細胞和血管內皮細胞，腎間質存在少許表達。另外觀察到模型組蛋白尿明顯增多，腎小球出現輕微硬化，表明發生了足細胞的損傷。RANK/RANKL基因表達可以增加肝臟胰島素抵抗和升高血糖[14]，本研究觀察到模型組腎臟中RANK/RANKL表達明顯增強，血糖和胰島素抵抗較對照組明顯升高，相關分析發現RANK表達與血糖的水平呈明顯正相關，由此我們猜測腎臟中RANK/RANKL表達可能對胰島素抵抗和血糖的升高存在一定作用。相關分析發現RANK表達量與尿蛋白水平呈明顯正相關，提示RANK高表達可能導致蛋白尿的一個重要因素。

本實驗發現糖尿病腎病大鼠腎臟中RANK/RANKL的表達增加，加重了糖尿病腎病蛋白尿的產生和血糖的升高，可能參與了2型糖尿病腎臟早期的發病過程，為糖尿病腎病的發病機制和治療找到了新的方向。

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