牛磺酸对糖尿病早期大鼠视网膜氧化损伤的保护作用

摘要

研究背景：糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病（diabeticmellitus，DM）最重要的并发症之一，其病因和发病机制错综复杂。临床上防治DR 以控制血糖、抑制血管内皮生长因子(vascular endothelial growthfactor，VEGF)表达、拮抗蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的活化、减少糖基化终末产物(advanced glycation end products，AGEs)的生成及阻断多元醇代谢通路等为主要手段，但效果并不理想，目前尚缺乏根治性的疗法。近年研究表明，氧化应激(oxidative stress，OS)是DR 不同发病机制共同的起始途径，为药物干预DR 提供了思路，但对干预效果尚存在争议。本研究探讨牛磺酸(taurine，tau)早期干预防治DR 的效果。 目的：观察牛磺酸对DM 早期大鼠视网膜氧化损伤的保护作用，探讨药物作用机制，为临床应用提供实验依据。 方法：选择75 只正常Wistar 大鼠，随机分为正常对照组(normal control，CON 组)、糖尿病组(diabetes group ，DM 组)、糖尿病牛磺酸治疗组(taurine-treated group，D+Tau 组)和糖尿病维生素E 治疗组(vitamin E-treatedgroup，D+VE 组)等4 组。采用腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin，STZ)的方法建立DM 模型。将牛磺酸及维生素E 用0.5％羧甲基纤维素钠分别配制成浓度为3％和1％的溶液。D+Tau 组和D+VE 组按10ml/kg 体重分别给予牛磺酸和维生素E 溶液灌胃，每日一次；CON 组和DM 组大鼠每日相同时间灌服相应体积的0.5％羧甲基纤维素钠，实验为期8 周。采用葡萄糖氧化酶法测定血糖，苏木素-伊红(hematoxylin and eosin，HE)染色和透射电镜观察视网膜形态学改变，化学比色法检测视网膜组织中丙二醛(malondialdehyde，MDA)含量和超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)的活性，免疫组织化学染色观察视网膜组织中诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthetase，iNOS)的表达情况。 结果：经腹腔一次性注射STZ 60mg/kg 后72 小时，成功地建立了以高血糖为特征的Wistar 大鼠DM 模型，模型成功率为83.33％。治疗前DM 组、D+Tau 组及D+VE 组血糖较CON 组明显升高(P＜0.01)，但三组间血糖无明显差异(P＞0.05)。CON 组、DM 组和D+VE 组大鼠治疗前、后血糖无明显改变(P＞0.05)；D+Tau 组大鼠治疗后血糖明显低于治疗前水平(P＜0.05)。治疗结束时，D+Tau 组大鼠血糖低于DM 组(P＜0.05)，但仍较CON 组高(P＜0.01)；D+VE 组与DM 组相比未见明显差异。治疗8 周后，与CON 组比较，DM 组大鼠视网膜感光细胞外节膜盘排列紊乱；内核层细胞和神经节细胞水肿，线粒体变性，细胞核固缩；神经纤维轴突水肿，胞器减少；毛细血管内皮细胞肿胀变形，管腔明显狭窄。D+Tau 组较DM 组视网膜超微结构改变明显减轻，主要表现为神经节细胞轻度变性，胞器水肿好转。D+VE 组较DM 组视网膜超微结构改变有所减轻，但仍较D+Tau 组重，主要表现为内核层细胞和神经节细胞水肿，线粒体肿胀，可见空泡样变性。与CON 组相比，DM 组大鼠视网膜MDA 含量升高了317.39％(P＜0.01)，SOD 活性下降了25.42％(P＜0.01)。 与DM 组比较，D+Tau 组视网膜组织MDA 含量降低了67.14％(P＜0.01)，SOD活性升高了25.10％(P＜0.01)；D+VE 组视网膜组织MDA 含量降低了30.40％(P＜0.01)，SOD 活性升高了24.59％(P＜0.01)。D+Tau 组视网膜组织中MDA 含量较D+VE 组降低更为明显(P＜0.01)。免疫组化染色显示，CON组大鼠视网膜内有极少量的iNOS 阳性细胞，散在分布于神经节细胞层，阳性细胞平均数为1.75±0.72；与CON 组相比，DM 组大鼠视网膜内iNOS 阳性细胞显著增多(P＜0.01)，阳性细胞主要集中于神经节细胞层，少量散在分布于内核层，阳性细胞平均数为25.20±0.84；与DM 组相比，D+Tau 组及D+VE 组大鼠视网膜内iNOS 阳性细胞数明显减少(P＜0.01)，阳性细胞仅存在于神经节细胞层，阳性细胞平均数分别为13.07±0.93 和14.15±0.75，这两组间阳性细胞平均数比较无明显差别(P＞0.05)。 结论：氧化应激损伤参与了早期DR 发病。牛磺酸具有一定的降低血糖、清除自由基和提高视网膜组织抗氧化的能力，对DM 早期大鼠视网膜氧化损伤具有一定的保护作用。推测其可能机制为调节糖代谢紊乱、降低视网膜组织MDA 含量、提高SOD 活性以及下调视网膜组织iNOS 蛋白的表达，从而改善视网膜组织的超微结构。