芪丑汤拆方对ERS大鼠RIF分子伴侣作用的影响

2015-03-10 01:42周艳岩周亚洁王丹枫
关键词:全方化瘀依那普利

张 翠,周艳岩,周亚洁,芦 莹,王丹枫

(1. 哈尔滨商业大学 药学院,哈尔滨 150076;2. 黑龙江省松花江药业有限公司,哈尔滨 150056)

芪丑汤拆方对ERS大鼠RIF分子伴侣作用的影响

张 翠1,周艳岩1,周亚洁1,芦 莹2,王丹枫1

(1. 哈尔滨商业大学 药学院,哈尔滨 150076;2. 黑龙江省松花江药业有限公司,哈尔滨 150056)

研究芪丑汤拆方对肾间质纤维化大鼠肾组织内质网应激分子伴侣作用的机理.通过单侧输尿管梗阻建立大鼠肾间质纤维化的动物模型.将大鼠随机分为假手术组、模型组、依那普利组、芪丑汤全方组、温补脾肾组、泄浊化瘀组.分别于造模后第7天、第14天处死大鼠,收集大鼠血清测定肌酐(Scr)、尿素氮(BUN);摘取左侧肾脏,称肾脏重量比较分析,观察肾脏水肿程度;采用HE染色评定肾小管损伤指数,及肾间质纤维化程度;采用Western Blot免疫印迹法检测各实验组内质网分子伴侣GRP78、GRP94蛋白表达水平.结果表明,术后第7、14天,各治疗组与模型组比较,Scr、BUN的水平均明显降低(P<0.01,P<0.05);第7天芪丑汤全方组与依那普利组比较Scr水平有差异(P<0.05);第14天芪丑汤全方组与依那普利组比较,降低Scr、BUN作用明显(P<0.05);术后第7、14天,除14天的温补脾肾组外各治疗组与模型组相比,均能减小肾重(P<0.01,P<0.05);芪丑汤全方组与依那普利组比较能减轻肾重(P<0.05);术后第7天芪丑汤全方组与模型组相比,能显著减轻肾小管损伤(P<0.05);14天芪丑汤全方组与依那普利组比较,肾小管损伤作用有差异(P<0.05);术后第14天,芪丑汤全方组和泄浊化瘀组与模型组比较GRP78、GRP94的蛋白表达有显著差异 (P<0.01),与依那普利组比较,芪丑汤全方组能显著抑制GRP78、GRP94的表达(P<0.01).芪丑汤全方组能够保护单侧输尿管梗阻大鼠的肾功能;减轻肾脏肾盂积水;降低肾小管损伤指数;减少GRP78、GRP94的蛋白表达从而干扰内质网应激过程介导的细胞凋亡通路,阻碍细胞凋亡沉积引起的肾间质纤维化.各治疗组14天的作用效果优于7天,泄浊化瘀组优于温补脾肾组.

芪丑汤;肾间质纤维化;内质网应激;GRP78;GRP94

慢性肾脏病(chronic kidney disease, CKD)患病率近年来持续增高, 各国流行病学调查显示为8%~15%之间,而知晓率偏低,少于10%[1].各种原因所致肾病都会经过肾间质纤维化(renal interstitial fibrosis, RIF)这一病理表现,阻止肾间质纤维化的进展对防治CKD有重大意义[2].据文献报道,肾间质纤维化与内质网应激(endoplasmic reticulum stress, ERS)密切相关,内质网应激已被证实广泛参与到各种原因(缺血、缺氧等)引起的肾脏疾病中[3-5].内质网应激分子伴侣葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein,GRP78)、葡萄糖调节蛋白94(glucose regulated protein,GRP94)可结合,协同发现和调节内质网应激,保持细胞内环境稳定.

芪丑汤具有温补脾肾、泄浊化瘀的功能,用于治疗小便不利,浮肿,畏寒肢冷,面色晦暗,恶心呕吐,腹胀纳呆,体倦乏力,舌淡暗胖苔白腻,脉沉迟无力.对肾间质纤维化有治疗作用[6].本研究是探讨芪丑汤拆方对内质网应激分子伴侣GRP78、GRP94的蛋白表达的干预作用,以及防治大鼠肾组织间质纤维化的作用方面的研究,为防治慢性肾病提供理论依据.

1 实验材料

1.1 药物

芪丑汤全方组(黄芪60 g、人参15 g、白术15 g、茯苓20 g、丹参20 g、陈皮10 g、水蛭15 g、附子15 g、大黄10 g、二丑20 g、砂仁15 g、石菖蒲15 g、王不留行15 g 半枝莲20 g、芦巴子20 g、甘草10 g),由人民同泰药店提供.

1.2 实验动物及试剂

清洁级健康雄性Wistar大鼠60只,体重(200±20) g,长春市亿斯实验动物技术有限责任公司,合格号:SCXK(吉)-2011-0004;肌酐试剂盒(苦味酸法)液体型:中生北控生物科技股份有限公司,批号:122321;尿素测定试剂盒(酶偶联速率法)干粉型:中生北控生物科技股份有限公司,批号:120891;碱性磷酸酯酶标记马抗小鼠IgG(H+L),ZSGB-BIO,ZB-2310;碱性磷酸酯酶标记山羊抗兔IgG(H+L),ZSGB-BIO,ZB-2308;Actin抗体,Beyotime,AA128;GRP78- BiP Antibody,CST,#3183;GRP94 Antibody,CST,#2104;BCIP/NBT碱性磷酸酯酶显色试剂盒:Beyotime,C3206

1.3 仪器

PHY-Ⅲ病理组织漂烘仪:常州中威电子仪器厂;BM-Ⅶ水浴式生物组织包埋机:孝感市宏业医用仪器有限公司;YT-6C生物组织摊烤片机:湖北省孝感市亚光医用电子技术研究所;KD-202C轮转式切片机:上海之信仪器有限公司;Glamour 2000型全自动生化分析仪:美国M.D.仪器公司;Mini-PROTEAN Tetra电泳槽:BIO-RAD公司;半干转印槽 Trans-Blot SD :BIO-RAD公司

2 实验方法

2.1 药物组成及煎制

芪丑汤全方组:黄芪60 g、人参15 g、白术15 g、茯苓20 g、丹参20 g、陈皮10 g、水蛭15 g、附子15 g、大黄10 g、二丑20 g、砂仁15 g、石菖蒲15 g、王不留行15 g、半枝莲20 g、芦巴子20 g、甘草10 g.

温补脾肾组:黄芪60 g、附子15 g、人参15 g、芦巴子20 g、白术15 g、茯苓20 g、甘草10 g.

泄浊化瘀组:大黄10 g、二丑20 g、砂仁15 g、石菖蒲15 g、王不留行15 g、半枝莲20 g、丹参20 g、水蛭15 g、陈皮10 g.

按照各药在方中的比例准确称取,混匀,加10倍水浸泡6 h,加热煎煮1 h,滤出药液.再加入8倍水,煎煮1 h,大黄后下,过滤,将两次煎煮所得药液混匀再减压浓缩、过滤,得到每毫升药液含2.66 g生药量的液体,另两个拆方组浓度按芪丑汤全方组方比例折算,即泄浊化瘀组1.26 g/mL,温补脾肾组1.40 g/mL.在4 ℃冰箱储存备用.

2.2 动物分组及给药

将120只大鼠随机分为以下6组,假手术组、模型组、依那普利组、芪丑汤全方组、温补脾肾组、泄浊化瘀组,每组各20只.假手术组、模型组给予等体积生理盐水灌胃;依那普利组给药剂量为0.45 mg/kg/d[7];前期研究结果显示低剂量为好,因此芪丑汤全方组给药剂量为13.35 g/kg/d,温补脾肾组给药剂量6.59 g/kg/d,泄浊化瘀组给药剂量为6.76 g/kg/d;各组于手术前一天开始灌胃给药,每日1次,共14 d.

2.3 建立UUO模型

本文采用单侧输尿管梗阻法(UUO)建立肾间质纤维化的动物模型.禁食24 h,10%水合氯醛0.3 mL/100 g腹腔麻醉,常规消毒、去毛、无菌条件下从大鼠左肋脊角下方剪开皮肤及肌层至腹膜后,用眼科镊分离左侧的输尿管,在输尿管的上下两端处分别用手术线进行结扎并从中间剪断输尿管,逐层缝合腹壁及皮肤.假手术组剥离输尿管(但并不结扎和切断输尿管)后即缝合腹腔.

2.4 Scr、BUN检定

分别于术后第7、14天采用摘眼球取血法取血,约3 mL,不抗凝,置普通试管中,血液收集后经离心2 500 r/min,10 min分离出血清,将血清保存于-20 ℃冰箱,利用Glamour 2000型全自动生化分析仪进行肾功能检测.

2.5 HE染色

采用苏木精-伊红染色法(hematoxylin-eosin staining,HE)对肾小管损伤指数进行半定量分析.首先,对用石蜡包埋的肾组织进行脱蜡处理,浸入苏木素液中染色,经盐酸酒精分化脱色、氨水溶液中处理后,浸入伊红水溶液复染,再进行脱水,用蘸有中性树脂的盖玻片封片,最后放入干燥箱中2~3天.将HE染色组织切片放在400倍光镜下并且每个切片随机选择10个不含肾小球的视野.

取适量组织加入细胞裂解液,用匀浆器研磨,12 000 r/min离心10 min,取上清分装于0.5 mLEP管中保存.用BCA蛋白分析试剂盒对上样蛋白含量测定;蛋白质按照5∶1的比例加入SDS-PAGE蛋白上样缓冲液,在沸水中煮5 min左右;配制12%分离胶和5%浓缩胶,按蛋白含量上样,浓缩胶采用恒压80 V(大约30 min),分离胶采用恒压120 V,待溴酚蓝移至分离胶底部时,终止电泳.将蛋白转到NC膜上,封闭1 h后,孵育一抗过夜、孵育二抗1 h,用BCIP/NBT碱性磷酸酯酶显色试剂盒显色,用凝胶图像分析仪分析条带,记录灰度值.

2.7 统计学处理

3 实验结果

3.1 Scr测定结果

术后第7天,模型组与假手术组相比,Scr水平显著升高(P<0.01),说明造模成功;各治疗组与模型组比较,Scr水平均有不同程度的降低(P<0.01,P<0.05);芪丑汤全方组与依那普利组比较,能降低Scr水平(P<0.05).术后第14天,与假手术组相比,模型组Scr水平差异显著(P<0.01);与模型组比较各治疗组的Scr水平有不同程度的降低(P<0.01,P<0.05),说明各治疗组具有一定的治疗作用;芪丑汤全方组与依那普利组比较,能降低Scr水平(P<0.05).见表1.

组别n7d/(μmol·L-1)14d/(μmol·L-1)假手术组953.46±2.6754.27±2.09模型组10113.84±4.59a131.56±5.83a依那普利组994.08±3.32c99.06±457b芪丑汤全方组1063.46±5.59bd66.46±4.79bd泄浊化瘀组1071.60±5.62b78.53±5.56b温补脾肾组1082.74±6.44c87.87±8.84c

注:a与假手术组比较P<0.01;b与模型组比较P<0.01;c与模型组比较P<0.05;d与依那普利组比较P<0.05;e与依那普利组比较P<0.01.以下标注同.

3.2 BUN测定结果

术后第7天,模型组与假手术组相比,BUN水平显著升高(P<0.01);与模型组比较芪丑汤全方组、温补脾肾组及泄浊化瘀组的BUN水平不同程度的降低(P<0.01,P<0.05).术后第14天,模型组与假手术组相比,BUN水平差异显著(P<0.01),说明造模成功;各治疗组与模型组比较,BUN水平均有不同程度的降低(P<0.01,P<0.05);芪丑汤全方组与依那普利组比较,能降低BUN水平(P<0.05);结合BUN水平的下降推断各治疗组能够改善肾功能,且14天比7天疗效好.见表2.

组别n7d/(mmol·L-1)14d/(mmol·L-1)假手术组92.79±0.383.12±0.55模型组108.72±0.91a9.91±0.64a依那普利组95.72±0.48c6.73±0.37b芪丑汤全方组103.59±0.31b3.70±0.45bd泄浊化瘀组103.77±0.62b5.54±0.29b温补脾肾组103.97±0.76b6.08±0.32b

注:同上.

3.3 对UUO大鼠肾脏重量的影响

2) 浙北湖州地区是浙江内河集装箱运输的重要集散地,若以杭州城区五级航道航宽限制全线通航船舶,将不利于地区经济发展和浙北高等级航道水运优势发挥。

与假手术组相比,模型组大鼠梗阻侧肾脏的重量有非常显著的差异(P<0.01).各治疗组与模型组相比,肾脏湿重减轻(P<0.05;P<0.01),说明各治疗组可以减轻肾脏积水的程度;芪丑汤全方组与依那普利组比较,梗阻肾脏湿重减轻(P<0.05),芪

丑汤全方组抑制肾脏积水的作用要优于依那普利,且中药复方作用持久.见表3.

组别n7d肾重/g14d肾重/g假手术组90.69±0.020.88±0.03模型组101.74±0.05a2.15±0.16a依那普利组91.27±0.56b1.71±0.11c芪丑汤全方组100.92±0.58bd1.27±0.09bd泄浊化瘀组101.13±0.10b1.40±0.14b温补脾肾组101.26±0.07b1.64±0.10

注:同上.

3.4 对UUO大鼠肾小管损伤指数的影响

HE染色结果显示,假手术组肾小管与肾小管之间呈现“背靠背”的特征,未见明显的病理改变.第14天模型组肾小管皮质部分可以观察不同程度的肾小管扩张及萎缩,肾小管上皮细胞失去原有的紧密规则的排列,取而代之的是肾小管上皮细胞空泡变性,第14天模型组尤其显著,并有坏死和脱落,炎症细胞浸润,纤维结缔组织使得间质间隙增加.与假手术组比较,第7天、14天模型组的肾小管损伤指数显著增加(P<0.01).各治疗组与模型组比较,肾小管扩张及肾小管变性脱落的情况有不同程度的减轻,7天UUO中药复方给药组中仅芪丑汤全方组与模型组相比有差异(P<0.05),14天UUO中芪丑汤全方组、温补脾肾组及泄浊化瘀组与模型组比均有显著性差异(P<0.01).显示中药复方各治疗组药效发挥具有时间依赖性.各治疗组能够减轻肾小管损伤情况.第14天UUO芪丑汤全方组与依那普利组相比,对肾小管损伤指数的影响有差异(P<0.05).见表4、图1、2.

组别n7d肾小管损伤指数14d肾小管损伤指数假手术组92.43±0.182.28±0.68模型组109.20±0.44a14.48±2.26a依那普利组96.30±0.36c10.02±1.19b芪丑汤全方组104.27±0.64b6.2±1.05bd泄浊化瘀组106.53±0.749.4±2.65b温补脾肾组106.40±0.758.96±2.15b

注:同上.

A—假手术组(HE×400) B—模型组(HE×400) C—依那普利组(HE×400) D—芪丑汤全方组(HE×400) E—泄浊化瘀组(HE×400) F—温补脾肾组(HE×400)图1 各组大鼠肾组织第7天HE染色

注:A—假手术组(HE×400) B—模型组(HE×400) C—依那普利组(HE×400) D—芪丑汤全方组(HE×400) E—泄浊化瘀组(HE×400) F—温补脾肾组(HE×400)图2 各组大鼠肾组织第14天HE染色

3.5 对UUO大鼠肾组织GRP78表达的影响

假手术组可见少量GRP78蛋白表达.模型组与假手术组比较,GRP78蛋白表达增多,有显著差异(P<0.01),说明造模成功并引起了内质网应激的发生;各治疗组与模型组比较,GRP78的蛋白表达显著降低(P<0.01),显示各治疗组均能够抑制GRP78蛋白的表达;芪丑汤全方组与依那普利组比较,能显著抑制GRP78的表达(P<0.01).见表5、图3.

注:同上.

图3 各组大鼠肾组织GRP78蛋白表达的影响

3.6 对UUO大鼠肾脏GRP94表达的影响

假手术组GRP94蛋白表达较少.模型组与假手术组比较,GRP94蛋白表达升高(P<0.01);与模型组比较,依那普利组、全方组、泄浊化瘀组、温补脾肾组的GRP94蛋白表达均有显著性差异(P<0.01);全方组与依那普利比较,GRP94蛋白表达降低,有显著性差异(P<0.01).见表6、图4.

组别n灰度值假手术组90.46±0.08模型组101.37±0.08a依那普利组91.06±0.07b芪丑汤全方组100.84±0.09be泄浊化瘀组100.98±0.07be温补脾肾组101.22±0.05b

注:同上.

图4 各组大鼠肾组织GRP94蛋白表达的影响

4 讨 论

慢性肾病被公认为21世纪全球公共健康问题,危害仅次于肿瘤及心脏病,成为第三大“杀手”[8].对慢性肾病的预防和治疗至关重要.肾间质纤维化是慢性肾病的前期,也是慢性肾病发展至终末期的共同途径.本研究通过建立UUO模型,探讨芪丑汤拆方影响内质网应激分子伴侣GRP78、GRP94的蛋白表达,进而对肾间质纤维化起到治疗的作用.

GRP78、GRP94均存在于内质网中,是热休克蛋白家族的成员,也是分子伴侣[9].正常的生理情况下,内质网应激可以通过未折叠蛋白反应(URE)调节作用,保持细胞内环境稳定.三种跨膜蛋白N末端与糖调节蛋白GRP78结合,并处于未激活的状态.转录活化GRP78的启动子是启动未折叠蛋白反应(UPR)的显著特征之一,使GRP78高表达[10].但在肾受到损伤的情况下,未折叠蛋白和错误折叠蛋白的堆积会竞争性地与GRP78结合,使得蛋白处于易被折叠的状态,三种跨膜蛋白便与GRP78解离开来[11].和GRP78作为分子伴侣发挥功能的还有GRP94,它们可以结合于错误折叠蛋白和未组装的复合物.在葡萄糖缺乏、酸中毒、严重缺氧等不利环境中,蛋白出现错误折叠或未折叠,这些错误蛋白在内质网中的大量蓄积导致内质网处于应激状态,进一步启动UPR.作为内质网应激反应的标志蛋白之一,GRP94在等电点的改变、亚细胞定位的改变及蛋白表达水平的改变都可以诱导细胞凋亡[12].当内质网处于应激状态时,GRP94通过与内质网应激元件(endoplasmic reticulum stress element,ERSE)的相互作用,诱导C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)表达,下调Bcl-2,促进细胞凋亡[13-17].GRP94与GRP78(免疫球蛋白结合蛋白,Bip),在功能方面有很多相似的地方并协同发挥作用[18].且在实验结果中显示,假手术组GRP78、GRP94表达较少.模型组与假手术组比较,GRP78、GRP94的蛋白表达明显升高(P<0.01),说明造模成功并引起了内质网应激的发生.各治疗组与模型组比较,GRP78、GRP94的蛋白表达降低(P<0.01),提示各治疗组均能够抑制GRP78、GRP94蛋白的表达;芪丑汤全方组与依那普利组比较,能显著抑制GRP78、GRP94的表达(P<0.01).[19]

有研究表明肾小管上皮细胞对ERS的诱导物极为敏感,诱导物可以扰乱内质网中蛋白质的糖基化修饰,肽链不能正常进行折叠和组装,导致未折叠蛋白在内质网腔的积累,而内质网有关的蛋白质降解作用不足以降解蛋白质,过度的积累则使肾小管上皮细胞发生ERS并且诱导UPR.本实验HE染色结果可知,与假手术组比较,7天、14天模型组的肾小管损伤指数显著增加(P<0.01).各治疗组与模型组比较,肾小管扩张及肾小管变性脱落的情况有不同程度的减轻,7天芪丑汤全方组与模型组相比有差异(P<0.05),14天芪丑汤全方组、温补脾肾组及泄浊化瘀组与模型组比均有显著性差异(P<0.01).提示各治疗组能够减轻肾小管损伤情况.14天UUO温补脾肾泄浊化瘀法与依那普利相比,对肾小管损伤指数的影响显著(P<0.05).

以上研究表明,芪丑汤可通过提高内质网应激分子伴侣GRP78、GRP94的蛋白表达,对肾间质纤维化起到治疗的作用.肾病以正虚为本,邪实为标,其病位在脾肾,但往往波及肝、心、肺、胃等诸脏腑.以脾肾阳虚,湿浊瘀毒为病机关键,故治当温补脾肾、泄浊化瘀.

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Study on effects of Qichou Tang and its broken prescriptions for ERS chaperones on RIF in kidney tissue of rats

ZHANG Cui1, ZHOU Yan-yan1, ZHOU Ya-jie1, LU Ying2, WANG Dan-feng1

(1. School of Pharmacy, Harbin University of Commerce, Harbin 150076, China; 2. Heilongjiang Songhuajiang Pharmaceutical Limited, Harbin 150056, China)

To investigate its mechanism of Qichou Tang decomposed group on renal tissue endoplasmic reticulum stress chaperone of rats with renal interstitial fibrosis. Unilateral ligation of ureter was carried out to establish the rat model of renal interstitial fibrosis. The rats were randomly divided into sham operation group, model group, enalapril group, Qichou Tang group, warming spleen group, Xiezhuo Huayu group. On the 7th and 14th day after modeling, the rats were killed, respectively. The serum was collected for measuring of creatinine (Scr) and blood urea nitrogen (BUN); the left kidneys which were taken out were weighed for analysis and comparison, renal edema was observed; the assessment of tubular damage index and the degree of renal interstitial fibrosis were measured by HE staining; protein expression levels of endoplasmic reticulum chaperones GRP78, GRP94 in each experimental group were measured by Western blotting. Results indicated that Scr, BUN levels were significantly lower in treatment group and model group on the 7th and 14th day (P<0.01,P<0.05); Scr level was a significant difference in Qichou Tang group and enalapril group on 7th day (P<0.05); it is significant that Scr, BUN levels were obvious reduced in Qichou Tang group and enalapril group on 14th day (P<0.05); in addition to Warming spleen group on the 14th day, kidney weight was reduced in all treatment group after 7th and 14th day (P<0.01,P<0.05) ; kidney weight was significantly reduced in Qichou Tang group and enalapril group (P<0.05); Qichou Tang group could more significantly alleviate renal tubular injury than the model group on 7th day(P<0.05); the difference in renal tubular injury was observed in Qichou Tang group and enalapril group on 14th day (P<0.05); there was significant difference in protein expressions of GRP78, GRP94 in Qichou Tang group and Xiezhuo Huayu group compared with model group on 14th day(P<0.01), Qichou Tang group could more significantly inhibit protein expression of GRP78, GRP94 than the enalapril group (P<0.01). Qichou Tang group can protect kidney function of rats with unilateral ureteral obstruction; alleviate kidney hydronephrosis; reduce renal tubular damage index; reduce the protein expressions of GRP78, GRP94, thus interference apoptotic pathway of ER stress-mediated process; impede renal interstitial fibrosis induced by apoptosis deposition. The role of each treatment group on 14th day was better than that on 7th day, Xiezhuo Huayu group was better than warming spleen group.

Qichou Tang; RIF; ERS; GRP78; GRP94

2015-01-28.

国家自然科学基金资助项目(81373547);黑龙江省自然科学基金项目(D201147);黑龙江省教育厅基金项目(11531451)

张 翠(1958-),女,博士,教授,博士生导师,研究方向:中医药治疗肾病.

R285

A

1672-0946(2015)05-0520-07

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