Sulforaphane prevents maleic acid-induced nephropathy by modulating renal hemodynamics, mitochondrial bioenergetics and oxidative stress

蘿卜硫素通過(guò)調(diào)節(jié)腎臟血流動(dòng)力學(xué)、線粒體生物能量學(xué)和氧化應(yīng)激預(yù)防馬尿酸誘導(dǎo)的腎病

來(lái)源：Food and Chemical Toxicology, Volume 115, 2018, Pages 185-197

《食品與化學(xué)毒理學(xué)》，第115卷，2018年，頁(yè)碼185-197

 

摘要

這篇論文的摘要指出，馬尿酸（MA）誘導(dǎo)的腎病以蛋白尿、糖尿、磷酸鹽尿以及尿酸化和濃縮缺陷為特征。蘿卜硫素（SF）是一種間接抗氧化劑，具有腎臟保護(hù)作用。本研究旨在測(cè)試SF預(yù)處理對(duì)MA誘導(dǎo)腎病的保護(hù)作用。結(jié)果顯示，MA誘導(dǎo)了蛋白尿、尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶排泄增加、血漿谷胱甘肽過(guò)氧化物酶活性降低、腎血流量減少以及腎皮質(zhì)氧合和灌注下降。這些損傷與更高的氧化損傷標(biāo)志物水平和腎皮質(zhì)超氧陰離子產(chǎn)生加劇相關(guān)。此外，MA損害了與復(fù)合物I相關(guān)的線粒體生物能量學(xué)、線粒體膜電位和呼吸控制指數(shù)，并增加了線粒體過(guò)氧化氫的產(chǎn)生。SF預(yù)處理防止了上述所有改變。結(jié)論是，SF對(duì)MA誘導(dǎo)腎病的保護(hù)作用與保持線粒體生物能量學(xué)、改善氧化應(yīng)激以及改善腎臟血流動(dòng)力學(xué)和腎皮質(zhì)氧合相關(guān)。

 

研究目的

研究目的是評(píng)估蘿卜硫素（SF）預(yù)處理是否能預(yù)防馬尿酸（MA）誘導(dǎo)的腎病，并探討其保護(hù)機(jī)制是否涉及調(diào)節(jié)腎臟血流動(dòng)力學(xué)、線粒體功能和氧化應(yīng)激。

 

研究思路

研究思路包括將雄性Wistar大鼠分為四組：對(duì)照組、MA組（腹腔注射400 mg/kg MA）、SF+MA組（預(yù)先4天每天腹腔注射1 mg/kg SF，第四天加注MA）和SF組（僅注射SF）。在MA注射24小時(shí)后，評(píng)估腎功能指標(biāo)（如蛋白尿、尿NAG活性）、腎臟血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)（平均動(dòng)脈壓、腎血流量、腎血管阻力等）、腎皮質(zhì)氧合和灌注（使用丹麥Unisense電極）、氧化應(yīng)激標(biāo)志物（蛋白羰基、硫醇基、MDA、4-HNE）、超氧陰離子產(chǎn)生、線粒體生物能量學(xué)參數(shù)（呼吸速率、膜電位、過(guò)氧化氫產(chǎn)生）以及線粒體超微結(jié)構(gòu)。通過(guò)組織學(xué)分析和蛋白質(zhì)印跡等方法驗(yàn)證SF的保護(hù)效應(yīng)。

 

測(cè)量的數(shù)據(jù)及研究意義

1. 腎功能和腎小管損傷標(biāo)志物：數(shù)據(jù)來(lái)自圖2和表1。研究意義是MA顯著增加蛋白尿、尿NAG活性和腎損傷分子-1（KIM-1）表達(dá)，并降低血漿GPx活性，表明MA引起腎小管損傷和氧化應(yīng)激；SF預(yù)處理有效防止這些變化，證明SF能保護(hù)腎功能和減輕腎小管損傷。

 

 

2. 組織學(xué)分析：數(shù)據(jù)來(lái)自圖3。研究意義是MA導(dǎo)致腎皮質(zhì)近端小管廣泛壞死，而SF預(yù)處理顯著減輕組織學(xué)損傷，證實(shí)SF對(duì)腎臟結(jié)構(gòu)的保護(hù)作用。

 

3. 腎臟血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)：數(shù)據(jù)來(lái)自圖4和表1。研究意義是MA引起腎血管收縮（腎血流量減少、腎血管阻力增加）和濾過(guò)分?jǐn)?shù)增加，但腎小球?yàn)V過(guò)率維持；SF預(yù)處理改善這些參數(shù)，表明SF通過(guò)調(diào)節(jié)血流動(dòng)力學(xué)保護(hù)腎臟灌注。

 

4. 腎皮質(zhì)氧合（pO2）和灌注：數(shù)據(jù)來(lái)自圖5。研究意義是MA降低腎皮質(zhì)氧分壓和血流灌注，并減少尿亞硝酸鹽/硝酸鹽排泄；SF預(yù)處理維持這些參數(shù)，表明SF改善腎皮質(zhì)氧合和微循環(huán)，可能通過(guò)影響一氧化氮通路。

 

5. 氧化應(yīng)激標(biāo)志物：數(shù)據(jù)來(lái)自圖6。研究意義是MA增加蛋白羰基、MDA和4-HNE水平，并減少硫醇基；SF預(yù)處理降低這些氧化損傷標(biāo)志物，證明SF通過(guò)增強(qiáng)抗氧化能力減輕氧化應(yīng)激。

 

6. Nrf2和抗氧化酶表達(dá)：數(shù)據(jù)來(lái)自圖7。研究意義是SF增加Nrf2、血紅素加氧酶-1（HO-1）和谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基（GCLc）的表達(dá)，表明SF激活Nrf2通路，上調(diào)抗氧化防御。

 

7. 超氧陰離子（O2??）產(chǎn)生：數(shù)據(jù)來(lái)自圖8。研究意義是MA增加NADPH氧化酶和一氧化氮合酶相關(guān)的O2??產(chǎn)生；SF預(yù)處理降低NADPH氧化酶來(lái)源的O2??，但對(duì)一氧化氮合酶來(lái)源的無(wú)效，提示SF特異性抑制NADPH氧化酶。

 

8. 線粒體生物能量學(xué)：數(shù)據(jù)來(lái)自圖9和表2。研究意義是MA損害復(fù)合物I相關(guān)的呼吸速率（狀態(tài)3）、呼吸控制指數(shù)和線粒體膜電位；SF預(yù)處理保護(hù)這些參數(shù)，表明SF維持線粒體能量代謝和功能。

 

 

9. 線粒體過(guò)氧化氫（H2O2）產(chǎn)生：數(shù)據(jù)來(lái)自圖10。研究意義是MA增加線粒體在狀態(tài)3和狀態(tài)4的H2O2產(chǎn)生；SF預(yù)處理減少H2O2生成，證明SF降低線粒體氧化應(yīng)激。

 

10. 線粒體抗氧化酶活性：數(shù)據(jù)來(lái)自圖11。研究意義是MA降低線粒體超氧化物歧化酶、GPx和谷胱甘肽-S-轉(zhuǎn)移酶活性；SF預(yù)處理部分恢復(fù)這些活性，增強(qiáng)線粒體抗氧化防御。

 

11. 線粒體超微結(jié)構(gòu)：數(shù)據(jù)來(lái)自圖12。研究意義是MA導(dǎo)致線粒體形態(tài)異常（球形化、嵴斷裂）；SF預(yù)處理保持線粒體正常結(jié)構(gòu)和面積，表明SF保護(hù)線粒體完整性。

 

 

結(jié)論

論文得出結(jié)論，蘿卜硫素（SF）預(yù)處理通過(guò)多種機(jī)制有效預(yù)防馬尿酸（MA）誘導(dǎo)的腎病：1）改善腎臟血流動(dòng)力學(xué)，減輕腎血管收縮和維持腎皮質(zhì)氧合；2）增強(qiáng)抗氧化防御，通過(guò)Nrf2通路上調(diào)HO-1和GCLc等酶，減少氧化損傷；3）保護(hù)線粒體功能，維持復(fù)合物I相關(guān)的呼吸速率、膜電位和結(jié)構(gòu)完整性，并降低線粒體氧化應(yīng)激。這些發(fā)現(xiàn)表明SF是一種有潛力的腎臟保護(hù)劑，尤其針對(duì)涉及氧化應(yīng)激和線粒體功能障礙的急性腎損傷模型。

 

使用丹麥Unisense電極測(cè)量數(shù)據(jù)的研究意義

使用丹麥Unisense電極測(cè)量的腎皮質(zhì)氧分壓（pO2）數(shù)據(jù)具有重要研究意義。該電極是一種Clark型氧電極，能直接、實(shí)時(shí)測(cè)量組織深部的氧氣濃度，提供高空間分辨率（本研究在1.5mm和2mm深度對(duì)應(yīng)腎皮質(zhì)）。數(shù)據(jù)表明MA顯著降低腎皮質(zhì)pO2（圖5a），反映局部缺氧，這與腎血流量減少和氧化應(yīng)激加劇相關(guān)。SF預(yù)處理維持pO2接近正常水平，證明SF能改善腎臟氧合狀態(tài)。這種測(cè)量方法的優(yōu)勢(shì)在于其直接性和準(zhǔn)確性，避免了間接推算的誤差，從而可靠地證實(shí)SF對(duì)腎臟微循環(huán)和氧氣供應(yīng)的保護(hù)作用。此外，pO2數(shù)據(jù)與血流動(dòng)力學(xué)參數(shù)（如腎血流量）和氧化應(yīng)激標(biāo)志物（如超氧陰離子）相互印證，強(qiáng)化了SF通過(guò)改善血流和減少氧化應(yīng)激來(lái)緩解缺氧的機(jī)制。因此，Unisense電極的數(shù)據(jù)不僅量化了腎損傷中的缺氧程度，還為SF的腎臟保護(hù)效應(yīng)提供了關(guān)鍵證據(jù)，支持其在臨床應(yīng)用中可能改善組織氧合的潛力。