有氧运动对糖尿病肾病大鼠降钙素基因相关肽的影响研究

龚志刚，黄小华

有氧运动对糖尿病肾病大鼠降钙素基因相关肽的影响研究

龚志刚1，黄小华2

目的：研究有氧运动对糖尿病肾病（DN）大鼠降钙素基因相关肽（CGRP）的影响。方法：链脉佐菌素（STZ）诱导糖尿病大鼠模型，随机分为糖尿病组（D）、糖尿病运动组（D+E）、同时另设正常对照组（N），有氧运动干预10周后，测定空腹血糖 （FBG）、尿微量白蛋白（U-mAIb）、血浆和肾脏组织中内皮素（ET）和CGRP含量。结果：糖尿病大鼠U-mAIb增加，ET升高，CGRP下降，运动干预10周后，D+E组DN大鼠U-mAIb较D组显著降低，ET显著下降，CGRP明显升高。结论：有氧运动对糖尿病大鼠肾脏病变有一定的保护作用，其部分机制可能是通过上调CGRP含量而实现的。

有氧运动；糖尿病肾病；降钙素基因相关肽；大鼠

降钙素基因相关肽（CGRP）是一种主要分布于中枢神经和外围神经、心血管、内分泌和消化等的舒血管生物活性肽，与糖尿病肾病（DN）的发生发展密切相关，且随着DN病程发展，血浆CGRP水平有明显改变[1]。本课题在前人研究的基础上，根据CGRP可能成为防治血浆DN的更为特异的新靶点，通过有氧运动训练干预，研究运动对DN大鼠CGRP的调节作用机制，从而进一步探讨有氧运动防治DN的作用机理，并为全民科学健身提供实验依据。

1.1 实验材料

1.1.1 动物 雄性SD大鼠40只，2月龄左右，体质量200～250 g，由南昌大学医学院动物中心提供。温度23土1℃，自然光照。

1.1.2 仪器及试剂 GC-911γ放射免疫计数器（中国科技大学创新股份有限公司）、便携式血糖仪（日本京都公司）、DNM-9602酶标仪（北京普朗新技术有限公司）、DSPT-202鼠类电动跑台（中国杭州段氏制作公司）、HH-8数字显示恒温水浴箱（常州国华仪器公司）、DT-1001电子天平（江苏常州衡器厂）；链脲佐菌素（STZ，Sigma公司）、大鼠降钙素基因相关肽（CGRP）试剂盒，尿微量白蛋白（U-mAIb）试剂盒，内皮素（ET）试剂盒，均由南京建成生物工程研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 动物建模 将40只大鼠随机选取10只作为正常对照组，剩余30只作为建造糖尿病大鼠模型。造模前大鼠先空腹12h后，一次性腹腔注射1％ STZ-柠檬酸钠缓冲液（STZ量按35mg/kg体重量）。对照组腹腔注射等体积0.1mmol/L、pH4.0柠檬酸钠缓冲液，72h后尾静脉采血，用便携式血糖仪测定空腹血糖，试纸条测定尿糖，若血糖值≥16.7mmol/l，尿糖为++～++++者，确定模型建立，纳入本实验。除去造模失败及死亡大鼠，将糖尿病鼠24只纳入本实验。

1.2.2 分组 将24只糖尿病鼠随机分为：糖尿病安静组（D 组12只），糖尿病运动组（D+E组12只）；另外正常的大鼠设为正常对照组（N组10只）。运动方案：糖尿病运动组大鼠在动物跑台上进行运动训练，每周5天，持续10周进行运动干预。运动负荷参照Powers[2]标准略有改良：跑台坡度自始至终都为0°，而跑台速度采用递增方式（第1 周以30m/min的速度运动30 min进行适应性训练，第2周以40m/min的速度运动40min，第3 周以60m/min的速度运动60min，以后维持上述负荷训练至10周结束）。为了避免酮症和维持糖尿病鼠的生存，D组和D+E组大鼠隔日腹腔注射长效胰岛素2～4单位，使血糖波动在25 mmol/L左右。

1.2.3 标本采集 有氧运动干预10周后，各组大鼠禁食12h，用代谢笼收集24h尿测定尿白蛋白含量，大鼠经乙醚麻醉后心脏取血。然后背部作纵形切口，取出右肾，去包膜后用电子天平称取100mg右肾组织，放入5mlEP管中，用剪刀剪碎，按照1∶10的比例加入0.19％生理盐水，用电动匀浆器（10 000r/min）匀浆2～3次，再经4℃离心（3 000r/min）15min，取上清-20℃保存待测。测试生化指标如下： ①空腹血糖（FBG）采用便携式血糖仪测定；②降钙素基因相关肽（CGRP）用放免法测定。③ 内皮素（ET）采用放免法测定；④尿微量白蛋白（U-mAIb）采用ELISA法测定。

1.3 统计方法

2 结 果

2.1 有氧运动对DN大鼠相关生化指标的影响

各组测得FBG、U-mAIb和ET值，D组和D+E组都较N组显著升高（P＜0.05），经过10周有氧运动干预后，D+E组较D组显著下降（P＜0.05）；而血清CGRP值，D组和D+E组较N组显著下降（P＜0.05），且D+E组较D组明显升高（P＜0.05）。

表1 各组大鼠FBG、U-mAIb、ET和CGRP的变化（X±SD）Table 1.Effect of aerobic exercise on FBG, U-mAIb, ET and CGRP of each group rats

2.1 有氧运动对DN大鼠肾脏ET和CGRP的影响

表2 各组大鼠肾脏组织ET和CGRP的变化（X±SD）Table2. .Effect of aerobic exercise on ET and CGRP in kidney of each group rats

有氧运动组（D+E）肾脏组织CGRP 含量显著高于D组（P＜0.05），但较N组低（P＜0.05）；而D+E组肾脏组织ET含量较D组显著下降（P＜0.05），与N组相比略高，但无显著差异（P＞0.05）。

3 分 析

糖尿病肾病（DN）是糖尿病微血管并发症之一，其基本病理特征为肾小球基底膜均匀肥厚伴有肾小球系膜细胞基质增加，肾小球囊和肾小球系膜细胞呈结节性肥厚及渗透性增加，出现蛋白尿、高血压、水肿、肾衰竭等变化，是糖尿病重要的死亡原因[1]。其发病机理包括：①高蛋白饮食加剧糖尿病肾病的恶化：糖尿病病人由于严格限制碳水化合物的摄入，而以高蛋白纤维食物供给为主，顾此失彼，致使蛋白分解产物及磷的负荷过度和积聚，进而加剧了DN的病理损害。②高血糖：长期与过度的血糖增高，可致毛细血管通透性增加，血浆蛋白外渗，引起毛细血管基底膜损害，肾小球硬化和肾组织萎缩。③高血压的影响：糖尿病病人由于脂质代谢紊乱，动脉粥样硬化等诸多原因，合并高血压者为数不少，这些病人中几乎都可见到尿微量蛋白，表明肾损害普遍。现临床上已认定U-mAIb是DN诊断的标准之一[3]。CGRP 是1983年由Rosenfold等[4]发现的一种非肾上腺素能和非胆碱能神经纤维分泌的生物活性多肽物质。人和鼠的许多组织器官都有CGRP表达，但其主要分布于神经和心血管系统，同时也证实脑血管、蛛网膜、下腔血管、大动脉和大静脉、肾脏、呼吸道、胃肠道、骨骼肌等处均有大量CGRP受体。[5]CGRP是目前已知的舒血管作用最强的物质，其发挥生物学调节功能是通过与G蛋白藕联的CGRP受体结合后，激活腺苷酸环化酶，使细胞内CAMP升高，通过第二信使cAMP的中介作用而发挥生物活性。如：在肾脏中肾血管床存在着大量的CGRP受体，CGRP与这些受体结合后产生舒张血管的作用，同时还可抑制血管平滑肌细胞增殖，促进内皮细胞的增殖与修复[6]。同时，CGPR可使系膜细胞舒展，从而增加肾小球滤过面积和滤过率，对肾脏具有保护作用。CGRP和U-mAIb的联合检测可能作为DN的监控指标。

本实验过程中，糖尿病大鼠都出现了U-mAIb增加，CGRP下降，说明DN造模是成功的。DN体内持续的高血糖可导致血管内皮细胞损伤，使ET分泌增加，ET是迄今所知最强的缩血管物质，其作用时间持久，不为H1受体及5-HT受体阻断剂拮抗，可被异丙肾上腺素、心钠素及降钙素基因相关肽等激素抑制[7-8]。本实验结果也显示，DN大鼠血液和肾脏组织中CGRP较正常大鼠都显著下降（P＜0.05），而ET则相反显著升高（P＜0.05）。

目前学者们已普遍认为[9-10]，适量运动促进CGRP的分泌，过量运动训练引起CGRP含量下降，运动疲劳下降更明显。其可能机制是：运动作为一种应激源，促使CGRP生成增加，当机体适应运动刺激时，CGRP则下降，当负荷及时间超过一定范围时CGRP迅速下降。

4 结 论

本研究结果表明，长期耐力运动后糖尿病大鼠血液和肾脏组织中CGRP 含量显著增加，ET含量明显减少，提示长期有氧运动对DN有明显的改善作用，其部分原因可能是通过提升CGRP的作用，拮抗或抑制ET的释放，使肾脏血管舒张，改善微循环，减少U-mAIb的排放；另外有氧锻炼也在一定程度上显著降低糖尿病大鼠血糖的浓度，改善长期的高血糖状态，加快血流和组织器官血液的重新分配，增加CGRP与肾脏血管中CGRP受体结合能力，更大程度改善机体微循环，从而对DN具有积极的防治作用。

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Effects of Aerobic Exercise on Calcitonin Gene-related Peptide in DN Rats

GONG Zhi-gang1，HUANG Xiao-Hua2

Object: To investigate the effect of aerobic exercise on calcitonin gene-related peptide in diabetic nephropathy(DN) rats. Methods: STZ-induced diabetic rats were randomly divided into two groups: DN rats model group (D)，DN rats exercise intervene group(D+E)，in addition，normal rats for control group(N). All rats were fed for 10 weeks. The serum FBG, U-mAIb, ET and CGRP were measured. Results: compared with N group, The content of U-mAIb and ET in DN rats were significantly increased. The level of CGRP was markedly decreased; After the Exercise treatment，the serum CGRP, ET and U-mAIb changes of diabetic rats in the D+E group were improved. Conclusion: Aerobic exercise could meliorate early kidney hy-perdynamic abnormality in DN rats，possess protective effect on kidney of diabetic rat whose mechanism may be associated partly with a UP-regulation of the CGRP level.

Aerobic exercise; Diabetic nephropathy; Calcitonin gene-related peptide; Rats

1007―6891（2014）01―0033―03

G804.5

A

2013-06-18

江西师范大学青年成长基金（3926）。

1.江西师范大学体育学院，江西 南昌，330022；

2.湖州市南浔区中西医结合医院检验科，浙江 湖州，313009。

1.College of P.E., Jiangxi Normal University, Jiangxi Nanchang, 330022, China;

2. Department of Medical Laboratory Science, Integrated Traditional and Western Medicine Hospital, Zhejiang Huzhou, 313009, China.