芦丁对高糖、高脂饮食致小鼠肾脏损害的保护作用

马新壮，周勇兵，王 力

随着社会的高速发展，人们的生活质量逐步提升，高糖、高脂饮食成分在日常饮食结构中所占比重越来越高，致使一些疾病的发病率逐年增加，比如高脂血症、糖尿病等，而不良饮食习惯，尤其是高糖、高脂饮食模式，是造成慢性肾损伤的一种重要风险因素[1]。目前的研究发现，长期进食含糖和脂肪较高的食物，会导致机体出现不同程度的肾损伤[2]。长期高脂饮食会导致机体脂肪含量增加并产生胰岛素抵抗，还会造成肾脏抗氧化能力下降[3]；而长期高糖饮食会导致肾小球内皮功能障碍，诱导肾小球滤过屏障的改变[4]。芦丁是一种黄酮类化合物，常见于日常生活中经常食用的蔬菜和水果中，它是槲皮素的糖酮，具有黄酮醇结构[5]。芦丁可以通过向氧自由基提供电子来直接清除活性氧，能够有效防止氧化应激的发生[6]。研究[7]发现芦丁具有抗氧化、抗过敏、抗炎、调节脂质代谢等多种生物活性。还有研究[8]证明，不同剂量的芦丁可以改善肾脏组织纤维化的程度。几项研究也表明，芦丁具有的降糖、改善氧化应激等作用，对糖尿病肾病、缺血/再灌注肾损伤及药物性肾毒性均具有显著的肾脏保护作用[9-11]，但对于芦丁保护高糖、高脂饮食造成的肾脏损伤等方面的研究目前仍较少。为了探究芦丁对高糖、高脂饮食导致的肾脏损害的保护作用，本研究以高糖、高脂饲料喂养的小鼠为动物模型，加入芦丁进行干预保护，研究芦丁对高糖、高脂饮食造成的小鼠肾脏损害的保护作用。

1 材料与方法

1.1 主要材料和仪器 芦丁(纯度≥98%，C27H30O16，百灵威科技有限公司)，4%多聚甲醛(塞维尔生物科技公司)，总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)、丙二醛(MDA)检测试剂盒(南京建成生物工程研究所)；KDC-160HR高速冷冻离心机(科大创新公司)，DY89-I型电动玻璃匀浆机(宁波新芝有限公司)，Synergy2型酶标仪(Biotek，美国)。

1.2 动物分组与实验处理 SPF级雄性ICR小鼠40只，适应性喂养1周后，随机均等分为5组，每组各8只：正常饮食组(normal diet group，ND组)，喂养普通饲料；高脂饮食组(high fat diet group，HFD组)，喂养高脂饲料；高糖饮食组(high sugar diet group，HSD组)，喂养普通饲料+60%葡萄糖溶液；芦丁保护高脂饮食组(rutin protection high fat diet group，RHFD组)，喂养高脂饲料+芦丁饱和水溶液；芦丁保护高糖饮食组(rutin protection high sugar diet group，RHSD组)，喂养普通饲料+混合溶液(60%葡萄糖溶液+芦丁饱和水溶液)；饲养条件为室温(25±2)℃，空气相对湿度60%～65%，自然光照，小鼠可自由饮水和摄食。RHFD组和RHSD组所用芦丁水溶液每天均超声半小时后使用。每天观察、每周称重、记录。连续喂养120 d后，将小鼠脱颈处死，取肾脏组织放入4%多聚甲醛进行固定。其余组织经液氮速冻后，置于-80 ℃保存待用。

1.3 生化指标检测 从每组8只小鼠中随机取5只小鼠的肾脏组织适量，准确称重后加入0.9%氯化钠溶液制备成10%组织匀浆，离心提取上清液，严格按照试剂盒说明书检测肾脏组织中TC、TG和MDA水平，并检测SOD和GSH-Px活性。

1.4 组织形态学观察 肾脏组织经4%多聚甲醛固定，经脱水、石蜡包埋后，以5 μm厚度连续切片，常规HE染色，PAS染色，封片。于光学显微镜下观察肾脏组织病理变化并选取合适视野进行拍照。

1.5 统计学方法 采用t检验、方差分析和q检验。

2 结果

2.1 小鼠的体质量变化 喂养120 d后，HFD组小鼠终体质量高于ND组和RHFD组(P<0.05)，ND组和RHFD组终体质量差异无统计学意义(P>0.05)(见表1)；喂养120 d后，HSD组小鼠终体质量高于ND组和RHSD组(P<0.05)，ND组和RHSD组终体质量差异无统计学意义(P>0.05)(见表2)。

表1 芦丁干预后高脂饮食小鼠的体质量比较

表2 芦丁干预后高糖饮食小鼠的体质量比较

2.2 小鼠肾脏组织中TC、TG含量 ND组、HFD组、RHFD组间以及ND组、HSD组、RHSD组间小鼠肾脏组织中TC、TG含量变化差异均无统计学意义(P>0.05)(见表3、4)。

表3 芦丁干预后高脂饮食小鼠肾脏中TC、TG含量

2.3 小鼠肾脏组织中SOD、GSH-Px活性和MDA水平 肾脏组织SOD活性在ND组、HFD组、RHFD组间以及ND组、HSD组、RHSD组间差异均无统计学意义(P>0.05)。与ND组比较，HFD组GSH-Px活性下降(P<0.05)，MDA水平上升(P<0.05)；与HFD组比较，RHFD组GSH-Px活性上升(P<0.05)，MDA水平下降(P<0.05)(见表5)。在芦丁干预高糖饮食组结果得出了与高脂饮食类似结果(见表6)。

表4 芦丁干预后高糖饮食小鼠肾脏中TC、TG含量

表5 芦丁干预高脂饮食小鼠肾脏SOD、GSH-Px活性和MDA水平

表6 芦丁干预高糖饮食小鼠肾脏SOD、GSH-Px活性和MDA水平

2.4 芦丁对高糖、高脂饮食小鼠肾脏组织结构的影响 小鼠肾脏组织切片HE染色结果表明，ND组肾脏组织形态基本正常,与ND组相比，HFD组和HSD组均出现了明显的结构性损伤。HFD组肾小球系膜细胞和基质增多，肾小球壁层上皮细胞增生，鲍曼囊壁层增厚，新月体形成，肾小管上皮细胞增生，肾小管空泡变性。HSD组同样出现了肾小球壁层上皮细胞增生，系膜细胞和基质增多，鲍曼囊壁层增厚。RHFD组和RHSD组，肾小球和肾小管出现轻度损伤表现，较HFD组和HSD组相比得到了明显改善(见图1)。

小鼠肾脏组织切片PAS染色结果显示，ND组基本正常，HFD组和HSD组则出现了肾小球系膜增厚，鲍曼囊壁层增厚，肾小管基膜增厚。而与HFD组和HSD组相比，RHFD组和RHSD组得到了明显改善(见图2)。

3 讨论

不良的饮食习惯和生活方式是导致机体出现肾脏损伤的重要环境因素之一，长期摄入大量含糖、脂肪较高的食物会导致机体糖、脂质代谢紊乱，增加肥胖、糖尿病、高脂血症、动脉粥样硬化及相关并发症的发病风险[12]。

我们的研究发现，高糖、高脂饮食导致的小鼠体质量增加在经过芦丁干预后出现了明显的减轻，表明芦丁具有控制体质量增加的作用,但是这种作用可能是由于小鼠进食量不同造成的，需要更进一步的研究证实。MDA是氧化应激过程中产生的一种脂质过氧化产物，是反映机体氧化应激程度的生物学指标之一[13]。GSH-Px是机体抗氧化防御系统的一种过氧化物分解酶，能够在氧化应激反应中保护细胞膜的结构和功能，GSH-Px的活性能够反映机体抗氧化能力水平的高低[14]。高糖、高脂饮食导致小鼠肾脏组织中GSH-Px活性降低，MDA含量升高，出现氧化应激反应，并在芦丁的保护作用下出现明显改善，这和芦丁的抗氧化生物活性有关，再次证明芦丁具有改善氧化应激的作用。另外，此次实验中，肾脏组织中TC和TG的含量以及SOD活性的变化虽有升降趋势但并无统计学意义，可能是由于造模时间或其他原因造成的。

我们对小鼠肾脏组织进行切片，并分别进行HE染色和PAS染色，结果发现，高糖、高脂饮食导致肾小球和肾小管出现了不同程度的结构性损伤，而芦丁保护干预后损伤得到明显的改善。高糖、高脂饮食导致肾脏损伤的原因可能有：(1)高糖、高脂饮食导致糖及脂质代谢异常，引起肥胖及脂质过量，肾脏中过量的脂质会导致所有类型的肾细胞线粒体出现损伤，而线粒体功能障碍则会导致肾小球内皮细胞的损伤和死亡，最终导致肾组织出现更加严重的结构性损伤[15]；(2)高脂饮食导致脂质代谢紊乱，活性氧(ROS)生成增多，出现氧化应激反应，对肾小球系膜细胞、内皮细胞造成损伤，引起系膜增生，肾小球硬化和肾间质纤维化，造成肾损伤[16]。

芦丁作为一种黄酮类化合物，在自然界中广泛存在，具有清除氧自由基、抗脂质过氧化等作用[17]。研究[18]表明，芦丁可以有效清除氧自由基，减少高热量饮食引起的体质量增加，具有抗氧化、抗血脂异常的作用。芦丁对肾脏的保护作用可能是通过以下途径实现的：(1)芦丁抑制脂肪生成，激活脂肪酸的代谢，降低肾脏组织中TC和TG的含量，减少肾脏组织中脂质累积，减轻肾细胞损害，从而保护肾脏[19-20]；(2)芦丁具有清除氧自由基，改善氧化应激的作用，可以增加抗氧化酶GSH-Px的活性以及减少氧化应激产物MDA的含量，减少氧化应激对肾脏造成的损害[11]。芦丁可以通过改善氧化应激，降低肾细胞内活性氧水平，增加SOD和过氧化氢酶活性减轻万古霉素诱导的细胞凋亡[21]；此外，研究[22]表明，芦丁的抗氧化和抗炎作用还可以通过降低氧化应激，抑制相互连接的ROS/JNK/TNF/p38 MAPK信号通路，减轻顺铂导致的肾毒性。

本实验中肾脏损伤的一些实验结果不够全面，但经过芦丁保护干预后，高糖、高脂饮食造成的氧化应激和肾脏结构性损伤出现了明显的改善，这证明了芦丁对高糖、高脂饮食造成的肾脏损伤具有一定的保护作用，但是这种保护作用的具体机制仍需更深入的研究。

综上，芦丁能够控制高糖、高脂饮食造成的小鼠体质量增加，增加肾脏组织GSH-Px的活性并降低MDA水平改善氧化应激，减轻肾脏组织的结构性损伤，对高糖、高脂饮食导致的小鼠肾脏损害具有一定的保护作用。