氧化應激與2型糖尿病大鼠腎臟損傷關系及其姜黃素干預

鄧文榮　周志凌　李海俏　石文清

【摘 要】 目的：探討氧化應激與2型糖尿病大鼠腎臟損傷關系及其姜黃素干預效果。方法：60只雄性SD大鼠隨機分為A組、B組和C組，每組各含大鼠20只。A組、B組均經高脂飲食復制胰島素抵抗模型，胰島素抵抗基礎上，腹腔注射50 mg/kg的鏈脲佐菌素（STZ）復制2型糖尿病大鼠模型。A組在造模成功后添加姜黃素200 mg/kg/d持續喂養6個月。三組建模前、建模后、姜黃素干預1個月、3個月以及6個月時取尾靜脈血檢測比較血清丙二醛（MDA）和超氧化物岐化酶（SOD）活性等氧化應激指標和白介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等炎癥指標水平、血糖水平、血清胰島素水平等糖尿病病情指標水平、血清肌酐、血清尿素氮水平等腎功能指標水平，并對三組同期腎功能指標24h尿蛋白水平進行檢測比較。姜黃素喂養6個月，檢測計算腎功能指標腎臟系數。分析A組大鼠氧化應激指標水平與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平的關系。結果：與C組比較，A組和B組造模后血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均升高，同期SOD活性降低（P<0.05）。與造模后比較，A組姜黃素干預1個月、3個月以及6個月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均降低同期SOD活性則升高;B組喂養1個月、3個月以及6個月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均升高，同期SOD活性降低（P<0.05）。B組腎臟系數最高，其次為A組，C組腎臟系數最低（P<0.05）。Pearson相關分析結果顯示，A組大鼠血清MDA水平與與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平均呈正相關（P<0.05），而其血清SOD活性水平與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平均呈負相關（P<0.05）。結論：氧化應激與2型糖尿病大鼠腎臟損傷密切相關，姜黃素干預有助于減輕2型糖尿病大鼠氧化應激和腎臟損傷。

【關鍵詞】 氧化應激;2型糖尿病;大鼠;腎臟損傷;姜黃素

【中圖分類號】R285.6?? 【文獻標志碼】 A??? 【文章編號】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 peoples 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

糖尿病為臨床常見內分泌系統疾病，其中以2型糖尿病常見。糖尿病患者長期高血糖水平可累及全身多個重要臟器，其中腎臟是其常見累及器官，糖尿病患者常可存在不同程度的腎臟功能損傷，可加重病情和治療困難程度，嚴重者甚至危及患者生命安全。因此，對糖尿病腎病的防治十分必要。已有多個研究表明，糖尿病可存在氧化應激狀態的異常，且其氧化應激狀態與其多種并發癥相關[1-2]。鏈脲佐菌素（STZ）聯合特殊膳食制作2型糖尿病大鼠模型是目前常用的動物模型，該動物模型制作方法簡便易行且成功率高，且已有研究應用該方法制作的糖尿病動物模型進行姜黃素干預研究取得了良好效果[3]。因此，本研究亦通過STZ聯合特殊膳食制作糖尿病動物模型進行實驗，觀察了糖尿病大鼠的氧化應激狀態以及腎功能損傷狀況，并分析了兩者之間的關系以及姜黃素干預對兩者的影響，旨在通過姜黃素抗氧化干預減少2型糖尿病患者腎損傷提供依據，具體的研究方法和結果如下。

1 材料與方法

1.1 一般資料 以60只雄性SD大鼠為研究對象進行實驗研究，大鼠均購自廣州中醫藥大學動物實驗中心，實驗動物許可證號：SCXK（粵）2019-0047。60只雄性SD大鼠均編號并根據隨機數表隨機分為A組、B組和C組，每組各含大鼠20只。大鼠購買后均適應性飼養1周后方進行相關研究，飼養條件如下：飲食品、用品經高壓滅菌后方可使用，大鼠均自由飲水攝食，環境溫度22 ℃±2 ℃，相對濕度55%±10%，晚8點開燈，早上8點關燈，每24 h換氣一次，每3周換取一次墊料。大鼠為6月齡大鼠，均為雄性，體質量200～250 g，平均體質量（223.52±13.59）g。研究符合倫理學標準，且經本院倫理學委員會審核批準。

1.2 實驗方法

1.2.1 各組處理 A組、B組均經高脂飲食持續喂養10 d復制胰島素抵抗模型，胰島素抵抗基礎上，一次性腹腔注射50 mg/kg的0.1 mol/L濃度鏈脲佐菌素（STZ）復制2型糖尿病大鼠模型，STZ注射后72 h取尾靜脈血檢測血糖水平高于11.1 mmol/L為造模成功。A組、B組均2型糖尿病大鼠模型復制成功后采用標準食物喂養，C組入組后采用標準食物喂養，喂養環境同1.1。此外，A組在造模成功后在標準飼料中添加姜黃素200 mg/kg/d持續喂養6個月。

1.2.2 實驗室指標檢測 建模前1 d、建模后1 d、A組姜黃素干預1個月、3個月以及6個月時取三組尾靜脈血1 mL檢測檢測血清丙二醛（MDA）和超氧化物岐化酶（SOD）活性等氧化應激指標和白介素6（IL-6）、腫瘤壞死因子α（TNF-α）等炎癥指標水平、血清胰島素水平等糖尿病病情指標水平、血清肌酐、血清尿素氮水平等腎功能指標水平，將獲得的血液標準常規進行離心冷藏處理，血糖水平檢測采用羅氏血糖儀，其余血清指標檢測均采用日立7800型全自動生化分析儀和武漢博士德生物科技有限公司提供的相應檢測試劑盒進行檢測，具體檢測操作參照說明書指導進行。并對三組同期腎功能指標24 h尿蛋白水平進行檢測，代謝籠收集24 h尿液，記錄24 h尿路，BBC法檢測24 h尿液標本尿蛋白含量。

1.2.3 腎臟系數檢測 在A組姜黃素喂養6個月，三組均稱重記錄，脫頸處死，立即剖腹摘取雙腎，濾紙吸干腎表面血液后稱取雙腎質量，計算腎功能指標腎臟系數（腎臟系數=雙腎質量/體質量）/100%。

1.3 統計學方法 采用SPSS22軟件包進行數據的統計學分析，其中計量資料均符合正態分布，多組計量資料比較采用單因素方差分析并采用q檢驗進行進一步的組間兩兩比較，重復測量計量資料比較采用方差分析并采用SNK-q檢驗進行進一步的兩兩比較，采用Pearson相關法分析A組大鼠氧化應激指標水平與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平等計量資料之間的關系，P<0.05為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 三組各時間段氧化應激指標、炎癥指標、糖尿病病情指標和腎功能指標水平比較 三組造模前各指標比較差異無統計學意義（P>0.05）。與C組比較，A組和B組造模后血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均升高，同期SOD活性降低，差異有統計學意義（P<0.05）。與造模后比較，A組姜黃素干預1個月、3個月以及6個月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均降低同期SOD活性則升高;B組喂養1個月、3個月以及6個月血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24 h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平均升高，同期SOD活性降低，差異有統計學意義（P<0.05）。C組建模前、建模后、姜黃素干預1個月、3個月以及6個月各指標比較差異無統計學意義（P>0.05）。見表1。

[JP3]A組、B組和C組評價腎臟系數分別為（9.22[JP]±1.78）%、（12.85±2.75）%和（5.68±1.15）%、B組腎臟系數最高，其次為A組，C組腎臟系數最低，三組腎臟系數比較差異有統計學意義（P<0.05）。

2.2 A組大鼠氧化應激指標水平與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平的關系分析 Pearson相關分析結果顯示，A組大鼠血清MDA水平與其血清IL-6、TNF-α等炎癥指標水平、血糖水平、血清胰島素水平等糖尿病病情指標水平、血清肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平等腎功能指標水平均呈正相關（r=0.875，0.826，0.793，0.818，0.795，0.844，0.896，P<0.05），而其血清SOD活性水平與其血清IL-6、TNF-α等炎癥指標水平、血糖水平、血清胰島素水平等糖尿病病情指標水平、血清肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平等腎功能指標水平則均呈負相關（r=-0.873，-0.829，-0.892，-0.877，-0.806，-0.798，-0.839，P<0.05）。

3 討論

糖尿病是全球廣泛流行的代謝性疾病，在我國亦高發，其發病年齡日趨低齡化，且常可合并多種并發癥，已成為嚴重威脅人類健康疾病[4]。2型糖尿病是糖尿病常見類型，患者的體內胰島素相對不足以及靶細胞對胰島素敏感性降低或機體本身產生的胰島素缺陷等多可引發糖、脂肪和蛋白質等代謝紊亂，其長期的高血糖水平狀態可導致一系列慢性并發癥的發生[5]。糖尿病腎病是常見的糖尿病微血管并發癥之一，又稱糖尿病腎小球硬化癥，其臨床發病率可高達40%以上，若無及時有效的治療和控制，糖尿病腎病可進一步發展為終末期腎病從而嚴重威脅患者健康乃至導致患者死亡等不良預后狀況的出現，是糖尿病患者死亡的主要原因之一，對人類健康和生命安全的威脅極大，嚴重性僅次于心腦血管疾病[6-8]。

氧化應激異常在2型糖尿病中常見且與其造成多種并發癥密切相關，而MDA和SOD活性均是氧化應激評估常用指標，且有研究表明氧化應激損傷是引發糖尿病腎病的重要因素[9]。IL-6、TNF-α為炎癥評估常用指標，內皮細胞抗體介導的免疫損傷造成內皮功能障礙可引發糖尿病腎病，而炎癥等因素可引發內皮細胞破壞，而內皮細胞抗體介導的免疫損傷又可引發組織合成分泌大量炎癥因子從而加重內皮細胞破壞，影響糖尿病腎病發生發展[10]。糖尿病腎病患者腎小球濾過功能異常，其肌酐、尿素氮、蛋白濾過功能下降，血肌酐、尿素氮水平以及24h尿蛋白水平可出現明顯的升高，均是常用腎功能評估指標[11]。2型糖尿病患者的胰島素相對缺乏，但也有部分患者血清胰島素水平較高但胰島素作用效果較差，因而血糖水平出現異常升高，且其長期高血糖水平可導致代謝異常和引發腎臟損害，導致糖尿病腎病的發生[12]。本研究中，2型糖尿病大鼠氧化應激狀況以及炎癥反應狀況嚴重，造模成功后不久便開始出現各腎功能指標異常，部分大鼠蛋白尿明顯，腎功能損傷嚴重。但目前對于糖尿病腎病尚無明確的預防和治療方法。因此，對糖尿病腎病防治措施的改善十分必要。

姜黃素在糖尿病腎病干預的實驗研究較多，且均證實其良好干預效果，如ZHANG等[7]的實驗發現姜黃素和三七皂苷分別通過影響Nrf2、血紅素加氧酶-1和а3β1整聯蛋白表達而拮抗高糖導致腎小管上皮細胞和足細胞氧化應激，LU等[13]發現姜黃素通過調節caveolin-1/TLR4和NLRP3炎癥信號通路降低腎組織炎癥因子表達，發揮腎保護作用。陸苗苗等[14]的研究結果表明姜黃素可減少2型糖尿病小鼠尿蛋白和減輕腎小球硬化。本研究亦采用姜黃素對2型糖尿病模型大鼠進行干預，并與無糖尿病大鼠以及未經干預的糖尿病大鼠進行比較，結果顯示，糖尿病大鼠造模后可出現血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平升高和SOD活性降低，而經姜黃素干預可有效降低其血清MDA、IL-6、TNF-α、肌酐、尿素氮水平、24h尿蛋白水平、血糖水平、血清胰島素水平以及腎臟系數，并提高SOD活性，改善其氧化應激狀態和炎癥狀態，控制糖尿病病情，并減少腎功能損傷的發生。本研究中，Pearson相關分析結果顯示，A組大鼠血清MDA水平與與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平均呈正相關，而其血清SOD活性水平與其炎癥指標水平、糖尿病病情指標水平、腎功能指標水平均呈負相關，提示氧化應激損傷可能加重糖尿病炎癥反應和病情，并可進一步影響腎功能，而姜黃素可能通過抗氧化進行2型糖尿病腎損傷的防治。腎臟系數為雙腎質量/體質量比值，可反映腎組織損傷狀況，本研究中糖尿病造模大鼠的腎臟系數出現了明顯升高，而通過姜黃素干預可有效降低其腎臟系數，緩解腎功能損傷，進一步證實了姜黃素可進行2型糖尿病腎損傷的防治。因此，姜黃素及其相關藥物應用于糖尿病患者腎功能損傷防治具有良好的可行性，可通過控制氧化應激和炎癥反應影響其腎臟損傷發生發展，而本研究中其應用并未引發明顯不良反應狀況，安全性亦較好，提示其應用于臨床試驗研究的可能。

綜上所述，氧化應激與2型糖尿病大鼠腎臟損傷密切相關，姜黃素干預有助于減輕2型糖尿病大鼠氧化應激從而減少腎臟損傷的發生。

參考文獻

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（收稿日期：2020-04-30 編輯：劉斌）

基金項目：珠海市醫學科研基金項目（編號：20191207A010025）。

作者簡介：鄧文榮（1984- ），男，漢族，本科，副主任藥師，研究方向為藥理學及醫院藥學。E-mail：289123573@qq.com

通信作者：石文清（1986- ），女，漢族，本科，主管中藥師，研究方向為中藥藥理學。E-mail：158914345@qq.com