琥珀消石顆粒對腎臟草酸鈣結(jié)石大鼠BMP2通路及炎癥應(yīng)激反應(yīng)的影響

劉玉剛，張石軍，劉龍，史馬龍

榆林市第一醫(yī)院泌尿外科，陜西 榆林 719000

腎結(jié)石是常見的泌尿系統(tǒng)疾病，外科治療雖然能夠有效清除結(jié)石，但卻無法消除結(jié)石形成的病因，因此復(fù)發(fā)率較高[1]。草酸鈣結(jié)石是最常見的腎結(jié)石類型，骨形成蛋白2(bone morphoenetic protein 2，BMP2)通路激活造成鈣鹽過度沉積、炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激反應(yīng)激活造成腎草酸鈣小管上皮細胞損傷與結(jié)石形成密切相關(guān)[2-4]。近年來，中醫(yī)中藥在腎結(jié)石治療中的價值受到越來越多關(guān)注。琥珀消石顆粒由赤小豆、當歸、琥珀、海金沙、金錢草、雞內(nèi)金、蒲黃、牛膝組成，是治療泌尿系結(jié)石、膽結(jié)石的常用中成藥。國內(nèi)馬治中的動物實驗證實，琥珀消石顆粒對腎結(jié)石大鼠的腎臟病理改變及鈣結(jié)晶沉積具有改善作用[5]，但與之相關(guān)的分子機制并不清楚。本研究將以BMP2通路及炎癥應(yīng)激反應(yīng)為切入點，分析琥珀消石顆粒用于腎臟草酸鈣結(jié)石大鼠治療的價值。

1 材料與方法

1.1 實驗動物 成年雄性SD大鼠10只、成年遺傳性高鈣尿結(jié)石雄性大鼠(SD遺傳背景)20只均購自上海南方模式生物公司，生產(chǎn)許可SCXK(滬)2019-0002。

1.2 藥物 琥珀消石顆粒(山東沃華醫(yī)藥公司，國藥準字Z37020101)，15 g/袋、10袋/盒。

1.3 試劑與儀器 Von Kossa鈣染色試劑盒(西安赫特生物公司，ST087)，骨形態(tài)發(fā)生蛋白2(BMP2)、Runt相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子2(RUNX2)一抗(美國Abcam公司)，白介素(IL)-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α (tumor necrosis factor-α，TNF-α)檢測試劑盒(上海西唐公司)，丙二醛(malondialdehyde，MDA)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)檢測試劑盒(南京建成研究所)。

1.4 方法

1.4.1 動物分組及給藥 成年雄性SD大鼠10只作為對照組，成年遺傳性高鈣尿結(jié)石雄性大鼠隨機分為模型組和治療組各10只，模型組給予10 mL/kg純水灌胃，2 次/d；治療組給予琥珀消石顆粒3.335 g·kg-1·d-1、每日分2 次灌胃，每次灌胃用10 mL/kg 純水溶解。連續(xù)治療4周。

1.4.2 尿液中草酸及鈣含量的檢測 末次灌胃后將大鼠放入代謝籠內(nèi)，收集24 h 尿液，采用全自動尿液生化分析儀檢測草酸含量及鈣含量。

1.4.3 腎臟內(nèi)鈣沉積的檢測 完成24 h 尿液樣本收集后，腹腔注射1.0%戊巴比妥鈉麻醉后解剖左側(cè)腎臟，用4%多聚甲醛固定后制作病理切片，按照試劑盒說明書進行Von Kossa 鈣染色，在顯微鏡下觀察染色呈黑色的鈣鹽沉積情況。

1.4.4 腎臟中BMP2表達的檢測 收集右側(cè)腎臟組織，加入組織裂解液提取組織蛋白，將蛋白樣本加入聚丙烯酰胺凝膠內(nèi)進行Western blot 檢測，電泳、電轉(zhuǎn)膜、5%脫脂牛奶封閉后孵育BMP2、RUNX2、β-actin一抗過夜，次日孵育二抗，最后在凝膠成像系統(tǒng)中顯影得到蛋白條帶、計算條帶吸光值，以β-actin 條帶的吸光值為內(nèi)參，計算BMP2、RUNX2的表達水平。

1.4.5 腎臟中炎癥指標及氧化應(yīng)激指標的檢測 另取右側(cè)腎臟組織適量，加入組織裂解液提取組織蛋白，按照試劑盒進行實驗，檢測IL-1β、IL-6、TNF-α、MDA、SOD的含量。

1.5 統(tǒng)計學(xué)方法 采用SPSS21.0 軟件錄入數(shù)據(jù)并進行統(tǒng)計學(xué)處理，實驗數(shù)據(jù)均為計量資料，以均數(shù)±標準差()表示，三組間比較采用方差分析，有統(tǒng)計學(xué)差異的資料進一步采用LSD-t 檢驗進行兩兩比較。檢驗水準為α=0.05，以P＜0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 三組大鼠腎臟內(nèi)鈣鹽沉積比較 對照組大鼠腎間質(zhì)內(nèi)未見鈣鹽沉積，模型組大鼠腎間質(zhì)內(nèi)可見明顯鈣鹽沉積，治療組大鼠腎間質(zhì)內(nèi)鈣鹽沉積與模型組比較明顯減少，見圖1。

圖1 三組大鼠腎臟內(nèi)鈣鹽沉積的Von Kossa鈣染色(×200)

2.2 三組大鼠24 h 尿草酸及鈣含量比較 與對照組比較，模型組大鼠24 h尿草酸及鈣含量均明顯升高，與模型組比較，治療組大鼠24 h 尿草酸及鈣含量均明顯降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表1。

表1 三組大鼠24 h尿草酸及鈣含量比較()

表1 三組大鼠24 h尿草酸及鈣含量比較()

注：與對照組比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05。

組別24 h尿鈣含量(μmol)只數(shù)24 h尿草酸含量(mg)對照組模型組治療組F值P值13.75±2.75 62.44±10.34a 29.37±5.12b 19.292 0.001 10 10 10 63.83±11.37 161.38±27.65a 94.17±15.57b 13.474 0.001

2.3 三組大鼠腎臟中BMP2、RUNX2 表達水平比較 與對照組比較，模型組大鼠腎臟中BMP2、RUNX2的表達水平均明顯升高，與模型組比較，治療組大鼠腎臟中BMP2、RUNX2 的表達水平明顯降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表2和圖2。

圖2 三組大鼠腎臟中BMP2、RUNX2表達水平

表2 三組大鼠腎臟中的BMP2、RUNX2表達水平比較()

表2 三組大鼠腎臟中的BMP2、RUNX2表達水平比較()

注：與對照組比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05。

組別BMP2只數(shù)RUNX2對照組模型組治療組F值P值0.68±0.09 0.98±0.10a 0.74±0.08b 5.686 0.006 10 10 10 0.65±0.08 1.09±0.15a 0.77±0.10b 6.123 0.002

2.4 三組大鼠腎臟中炎癥反應(yīng)指標比較 與對照組比較，模型組大鼠腎臟中IL-1β、IL-6、TNF-α的含量均明顯升高，與模型組比較，治療組大鼠腎臟中IL-1β、IL-6、TNF-α的含量明顯降低，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表3。

表3 三組大鼠腎臟中的IL-1β、IL-6、TNF-α含量比較()

表3 三組大鼠腎臟中的IL-1β、IL-6、TNF-α含量比較()

注：與對照組比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05。

組別對照組模型組治療組F值P值IL-6(pg/mL)152.67±29.24 371.45±65.37a 226.51±54.29b 12.383 0.001只數(shù)10 10 10 IL-1β(ng/mL)0.93±0.15 2.85±0.47a 1.42±0.26b 15.812 0.001 TNF-α(ng/mL)1.66±0.28 4.31±0.84a 2.93±0.55b 14.202 0.001

2.5 三組大鼠腎組織氧化應(yīng)激指標比較 與對照組比較，模型組大鼠腎臟中MDA 的含量均明顯升高、SOD的含量明顯降低，與模型組比較，治療組大鼠腎臟中MDA的含量明顯降低、SOD的含量明顯升高，差異均有統(tǒng)計學(xué)意義(P＜0.05)，見表4。

表4 三組大鼠腎臟MDA、SOD含量比較()

表4 三組大鼠腎臟MDA、SOD含量比較()

注：與對照組比較，aP＜0.05；與模型組比較，bP＜0.05。

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3 討論

草酸鈣結(jié)石是最常見的腎結(jié)石類型，臨床治療腎結(jié)石的主要方式是外科碎石和排石，效果確切，但因為無法消除結(jié)石形成的原因，所以排石治療后的復(fù)發(fā)率高。腎結(jié)石的發(fā)病原因復(fù)雜，尿鈣排泄增加、鈣鹽在腎臟內(nèi)過度沉積是造成腎結(jié)石的直接原因，針對性減少尿鈣排泄是治療腎結(jié)石的潛在途徑[6-7]。本研究以遺傳性高鈣尿結(jié)石大鼠作為腎結(jié)石模型大鼠，通過Von Kossa鈣染色及24 h尿液檢測證實：模型大鼠腎間質(zhì)內(nèi)鈣鹽明顯沉積，24 h 尿鈣含量及草酸含量均明顯增加，表明鈣鹽沉積、尿鈣排泄增多與腎結(jié)石的發(fā)病有關(guān)，與既往關(guān)于腎結(jié)石發(fā)病相關(guān)因素的研究一致。

中醫(yī)中藥是目前臨床上治療結(jié)石的常用方式，其中琥珀消石顆粒在腎結(jié)石、膽結(jié)石等疾病的治療中展現(xiàn)出積極價值[8-9]。該顆粒方劑中的多種中藥成分具有利小便、通淋、通經(jīng)絡(luò)、化瘀血的功效。腎結(jié)石屬于中醫(yī)“石淋”、“尿血”的范疇，發(fā)病與腎氣虧虛以及下焦?jié)駸嵊嘘P(guān)，使用琥珀消石顆粒能夠針對腎結(jié)石的中醫(yī)病機發(fā)揮治療作用[10-11]。本研究采用琥珀消石顆粒灌胃的方式對腎結(jié)石模型大鼠進行干預(yù)，干預(yù)后發(fā)現(xiàn)腎間質(zhì)內(nèi)鈣鹽明顯減少，24 h 尿鈣含量及草酸含量均明顯降低，表明琥珀消石顆粒治療腎結(jié)石大鼠能夠減少鈣鹽沉積及尿鈣排泄。

隨著近些年分子生物學(xué)研究的進展，多項研究從分子層面闡明了腎結(jié)石發(fā)病的可能機制。BMP2是成骨分化過程中參與礦化調(diào)控的關(guān)鍵基因，該基因能夠刺激鈣沉積。白栩搏的動物實驗證實，在特發(fā)性高鈣尿大鼠腎結(jié)石形成過程中，腎臟內(nèi)BMP2 及下游RUNX2的表達水平明顯增加，提示BMP2通路參與腎結(jié)石的形成[2]。本研究對腎結(jié)石模型大鼠腎臟內(nèi)BMP2 通路的分析結(jié)果與白栩搏的研究結(jié)果一致，即模型組大鼠腎臟內(nèi)BMP2 及RUNX2 的表達水平高于對照組；加用琥珀消石顆粒治療后，腎臟內(nèi)BMP2 及RUNX2 的表達水平明顯降低，表明琥珀消石顆粒治療腎結(jié)石的作用與抑制BMP2通路有關(guān)。

在腎結(jié)石的發(fā)病過程中，鈣鹽沉積是始動因素和刺激因素，過度沉積的鈣鹽能夠刺激炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)，大量生成的炎癥因子及自由基會造成腎小管上皮細胞損傷，進而加重鈣鹽沉積、促進腎結(jié)石發(fā)病[12-14]。IL-1β、IL-6、TNF-α是重要的炎癥因子[15]，MDA 是自由基與脂質(zhì)發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)的產(chǎn)物，SOD 是促進自由基代謝的抗氧化酶[16]。本研究的分析結(jié)果顯示：腎結(jié)石模型大鼠腎臟內(nèi)IL-1β、IL-6、TNF-α、MDA 的含量增加，SOD 的含量降低，與既往關(guān)于腎結(jié)石發(fā)病過程中炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)激活的認知一致；加用琥珀消石顆粒治療后，腎臟內(nèi)IL-1β、IL-6、TNF-α、MDA的含量降低，SOD 含量增加，表明琥珀消石顆粒治療腎結(jié)石的作用與抑制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。

綜上所述，琥珀消石顆粒明顯改善腎臟草酸鈣結(jié)石大鼠的腎間質(zhì)鈣鹽沉積，這一作用與抑制BMP2通路及炎癥應(yīng)激反應(yīng)激活有關(guān)，未來琥珀消石顆粒有望成為防治腎結(jié)石的新藥物，BMP2通路及炎癥應(yīng)激反應(yīng)則有望成為研究腎結(jié)石發(fā)病機制及防治手段的新靶點。