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编号:10271441
牛磺酸和甘糖酯对糖尿病大鼠自由基防御机能和肾脏功能的影响
http://www.100md.com 《中国病理生理杂志》 1999年第5期
     作者:张 梅 李 才 张秀云 侯芳玉

    单位:白求恩医科大学应用基础医学研究所(长春 130021)

    关键词:大鼠;糖尿病;牛磺酸;肾

    中国病理生理杂志990520 摘 要 目的:探讨牛磺酸和甘糖酯对糖尿病(DM)大鼠体内自由基防御机能和肾功能的影响。方法:牛磺酸(300 mg/kg BW)和甘糖酯(100 mg/kg BW)给予DM大鼠3周后,检查体内抗氧化酶活性,抗氧化物质水平和肾脏功能。结果:DM大鼠红细胞还原型谷胱甘肽(GSH)含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性及肾皮质CAT活性均明显低于对照组,而红细胞、血清和肾皮质脂质过氧化物(LPO)水平明显高于对照组。牛磺酸处理的DM大鼠红细胞GSH含量、SOD和CAT活性明显高于未处理的DM大鼠,而红细胞、血清和肾皮质LPO水平则明显低于DM大鼠。甘糖酯给予DM大鼠后明显升高红细胞GSH含量和CAT活性并降低血清和肾皮质LPO水平。牛磺酸和甘糖酯处理均能减少DM大鼠的BUN含量和尿蛋白排泄量。结论:牛磺酸和甘糖酯可部分改善DM大鼠体内自由基代谢的紊乱和肾脏功能异常。
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    Effects of taurine and proglylene glucol mannate sulfate on defensive function against free radicals and renal function in diabetic rats

    ZHANG Mei, LI Cai, ZHANG Xiu-Yun, HOU Fang-Yu

    Institute of Preclinical Sciences, Norman Bethune University of Medical Sciences, Changchun(130021)

    Abstract AIM:To explore the effects of taurine and proglylene glucol mannate sulfate (PGMS) on defensive function against free radicals and renal function.METHODS:Taurine (300 mg/kg BW) and PGMS (100 mg/kg BW) were administrated to diabetic rats for 3 weeks and the defensive function against free radicals and renal function were examined. RESULTS:GSH content, activities of SOD and CAT(catalase) in erythrocytes and CAT activity in renal cortex decreased markedly and LPO levels in erythrocytes, serum and renal cortex increased significantly in diabetic rats compared with controls. In taurine-treated diabetic rats, GSH content, activities of SOD and CAT in erythrocytes, and CAT activity in renal cortex were higher, while levels of LPO in erythrocytes,serum and renal cortex were lower than those in untreated diabetic rats. PGMS administration to diabetic animals increased GSH content and CAT activity in erythrocytes and reduced levels of LPO in serum and renal cortex. Taurine-and PGMS-treated diabetic rats exhibited reduction in both blood urea nitrogen content and urinary protein excretion. CONCLUSION:Taurine and PGMS reverse, in part, the disorder of free radical metabolism and the lesion of renal function in diabetic rats.
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    MeSH Rats;Diabetic mellitus;Taurine;Kidney

    糖尿病性肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病常见的慢性并发症之一,发病机制尚未完全阐明,治疗上有不少困难。近年的研究证明,DM时自由基代谢紊乱与DN发病有一定联系[1,2]。氧化反应过强本身可引起肾脏损害,还可加快蛋白质非酶糖化的速度,进一步造成肾脏病变。因此寻找能改善自由基防御机能的药物对DN的防治具有重要应用价值,但尚未有满意的结果。本研究主要观察牛磺酸和甘糖酯对DM大鼠体内自由基防御机能和肾脏功能的影响。

    材料与方法

    一、主要试剂:

    牛磺酸(长春春城制药厂),甘糖酯(青岛华海制药厂),链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)、硫代巴比妥酸和SOD(美国Sigma公司),硝基四氮唑蓝(军事医学科学院药材料),还原型谷胱甘肽(进口分装)。
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    二、实验动物分组和处理:

    用体重150~200 g Wistar大鼠,随机分为4组:①正常对照组(CN,n=9),②糖尿病组(DM,n=12),③糖尿病牛磺酸处理组(DM+Tau,n=9),④糖尿病甘糖酯处理组(DM+PGMS,n=10)。DM大鼠模型复制:用50 mg/kg STZ(临用前用0.1 mol/L柠檬酸缓冲液溶解, pH4.3)单次腹腔注射。3 d后尾静脉采血,以血糖水平高于15 mmol/L确定为DM大鼠。牛磺酸处理组大鼠每日给牛磺酸300 mg/kg体重灌胃,甘糖酯处理组大鼠每日给甘糖酯100 mg/kg体重灌胃。CN和DM组大鼠均灌服等体积赋形剂0.5%羧甲基纤维素钠混悬液。连续给药3周后处死。动物自由进食饮水,每天秤量体重并观察一般状态。

    三、样品处理与检测:

    给药处理3周后动物在空腹麻醉下眶后血管采血,肝素抗凝,分离红细胞。同时处死动物,切除肾脏,用生理盐水灌洗血管后-20℃冷存。血浆葡萄糖水平按邻甲苯胺法检测,红细胞Cu、Zn、SOD活性、红细胞和肾皮质LPO(以MDA表示)水平及肾皮质过氧化氢酶(catalase, CAT)活性均按我们[2]以前应用的技术测定。红细胞还原型谷胱甘肽(reduced glutathione,GSH)含量用DTNB法检测,血清LPO水平用荧光光谱法测定。数据以表示,均数差异显著性用方差分析法检验。
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    结果

    DM大鼠在实验期间表现多饮、多尿、多食和体重增长缓慢等症状。牛磺酸和甘糖酯处理组大鼠上述症状略有改善,血糖低于未处理的DM大鼠,但差异无显著。

    一、红细胞抗氧化酶活性和LPO水平:

    各组动物红细胞GSH含量、SOD、CAT活性和LPO水平见表1。

    表1 牛磺酸和甘糖酯对糖尿病大鼠自由基代谢的影响

    Tab 1 Effects of taurine and PGMS on free radical metabolism in diabetic rats() Group

    n
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    Erythrocyte

    Serum

    GSH

    (mg/g.Hb)

    SOD(U/g.Hb)

    CAT

    (U/g Hb.min-1)

    MDA

    (μmol/g.Hb)

    LPO

    (U)
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    CN

    9

    24.94±5.65

    526.98±227.50

    4.88±1.36

    1.64±0.36

    6.82±0.64

    DM

    12

    17.14±3.91△△

    218.60±102.30△△

, 百拇医药     2.93±0.50△△

    1.96±0.32

    7.66±0.73

    DM+Tau

    9

    23.32±5.71*

    384.35±155.14**

    3.99±0.33**

    1.13±0.42*

    6.65±0.41*
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    DM+PGMS

    7

    24.12±9.52*

    278.00±117.17

    4.00±0.56**

    1.74±0.47*

    7.11±0.58

    △P<0.05,△△P<0.01, vs CN;*P<0.05,**P<0.01, vs DM

    二、肾皮质CAT活性和LPO水平:

    DM组大鼠肾皮质CAT活性(3.02±0.31 U/g.pr.min-1)明显低于对照组(3.34±0.30,P<0.05),肾皮质LPO水平(2.30±0.26 nmol/g.pr)显著高于对照组(2.02±0.18,P<0.05)。牛磺酸处理的DM大鼠肾皮质CAT活性(3.50±0.47)明显高于未处理的DM大鼠(P<0.01),而肾皮质LPO水平(2.04±0.19)明显低于未处理的DM大鼠(P<0.05)。甘糖酯处理对DM大鼠肾皮质CAT活性和LPO水平无明显影响。
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    三、血糖、BUN水平和尿蛋白排泄量:

    各组动物血糖、BUN水平和尿蛋白排泄量见表2。

    表2 牛磺酸和甘糖酯对糖尿病大鼠血糖、BUN水平

    和尿蛋白排泄量的影响

    Tab 2 Effects of taurine and PGMS on blood glucose, BUN levels and

    urinary protein excretion in diabetic rats () Group

    n

    Glucose
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    (mmol/L)

    BUN

    (mmol/L)

    Urinary protein excretion

    (mg/24h)

    CN

    9

    5.06±1.42

    4.54±1.02

    3.76±1.60

    DM

    12
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    15.39±2.85△△

    11.42±2.47△△

    12.51±4.05△△

    DM+Tau

    9

    12.77±2.82△△

    9.35±1.43△△*

    8.91±2.18△△*

    DM+PGMS

    9
, 百拇医药
    12.98±1.38△△

    9.43±3.11△△*

    8.93±1.54△△*

    △△P<0.01,vs CN;*P<0.05, vs DM;BUN=blood urea nitrogen

    讨论

    本实验结果显示,DM大鼠经牛磺酸和甘糖酯处理后未使血糖明显降低,提示这两种药物对DM大鼠体内自由基代谢紊乱和肾脏功能的影响尚不能用其降糖作用来解释。

    近年的研究证明,在DM状态下可通过葡萄糖自身氧化及蛋白质非酶糖化等途径产生较多氧自由基[3],后者引起肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质成分增加,促使肾小球微血管病变的发生发展[1,3]。从本实验结果可见(表1),DM大鼠体内存在明显自由基代谢紊乱,这与我们以前的研究结果一致[2,4]
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    结果还显示,牛磺酸处理的DM大鼠红细胞SOD、CAT活性和GSH含量以及肾皮质CAT活性均明显高于未处理DM组,而红细胞、血清和肾皮质LPO水平显著降低,表明牛磺酸能明显改善DM大鼠体内自由基代谢紊乱状态。而且牛磺酸处理可降低BUN水平和尿蛋白排泄量,提示它对肾脏功能有较好保护作用。据报道,牛磺酸可抑制高血糖引起的组织细胞的内环境紊乱和结构损伤[5],降低DM大鼠尿蛋白排泄[6]。牛磺酸改善DM大鼠体内自由基代谢紊乱和肾功能,可能与其以下作用有关:1.牛磺酸本身是抗氧化剂[6];2.牛磺酸可与葡萄糖及各种脂质来源的醛反应,其产物抑制磷脂过氧化反应[6],降低组织LPO水平;3.牛磺酸可抑制肾小球系膜细胞胶原生成,逆转糖化终产物对系膜细胞的有害影响[6~8];4.对糖尿病组织肾素-血管紧张素系统有抑制作用[9]

    本实验还显示,甘糖酯也具有一定改善DM大鼠体内自由基代谢紊乱的作用,但与牛磺酸相比,此作用较弱。甘糖酯可降低DM大鼠BUN水平和尿蛋白排泄量,提示它对DM大鼠肾脏功能有一定改善作用。甘糖酯是一种酸性多糖类物质,对血管内皮细胞有保护作用,其本身含有大量阴离子,可能通过加强血管内皮细胞的负电荷屏障,阻止有害物质诱导的血细胞对内皮细胞的粘附,防止氧自由基的释放[10]
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    参考文献

    1 Baynes JW. Role of oxidative stress in development of complications in diabetes. Diabetes, 1991, 40: 405.

    2 李 才,邓义斌,王丽娟,等.实验性糖尿病大鼠肾脏自由基防御机能的改变及意义.中国病理生理杂志,1995,11(6): 638.

    3 Ha H, Kim K H. Role of oxidative stress in the development of diabetic nephropathy. Kidney Int, 1995, 48(51): 518.

    4 邓义斌,李 才,张秀云,等.实验性糖尿病红细胞抗氧化体系机能的变化.中国病理生理杂志,1995,11(4):439.
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    5 Sturman J A. Taurine in development. Physiol Rev, 1993, 73: 119.

    6 Trachtman H, Futterweit S, Maesaka J, et al. Taurine ameliorates chronic streptozocin-induced diabetic nephropathy in rats. Am J Physiol, 1995, 269: F429.

    7 Trachtman H, Futterweit S, Bienkowski R S. Taurine prevents glucose-induced lipid peroxidation and increased collgen production in cultured rat mesangial cells. Biochem Biophys Res Commun, 1993, 191: 759.
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    8 Trachtman H, Futterweit S, Prenner J, et al. Antioxidants reverse the antiproliferative effect of high glucose and advanced glycosylation end products in cultured rat mesangial cells. Biochem Biophys Res Commun, 1994, 199: 346.

    9 李 辉,李俭春,江时森,等.牛磺酸对糖尿病大鼠心肌组织肾素—血管紧张素系统的抑制作用.中华内分泌代谢杂志,1997,13(2): 108.

    10 张爱娟,周序斌,张黎华,等.甘糖酯抗内皮细胞损伤的研究.中国药理学通报,1995,11(4): 323.

    (1997年7月28日收稿,1997年12月19日修回), 百拇医药