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文檔簡介
Ang-(1-7)與A779:對STZ致糖尿病大鼠腎臟功能影響的深度剖析一、引言1.1研究背景與意義隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高以及生活方式的改變,糖尿?。―iabetesMellitus,DM)的發(fā)病率正呈現(xiàn)出迅猛增長的態(tài)勢。我國作為人口大國,目前約有龐大數(shù)量的糖尿病患者。糖尿病所引發(fā)的并發(fā)癥對人體健康危害極大,嚴(yán)重時甚至?xí){生命安全。糖尿病并發(fā)癥主要分為大血管并發(fā)癥和微血管并發(fā)癥,其中大血管并發(fā)癥在糖耐量減退階段便已開始出現(xiàn),而微血管并發(fā)癥則在糖尿病發(fā)展階段逐漸顯現(xiàn)。糖尿病腎?。―iabeticNephropathy,DN)作為糖尿病常見且嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一,其發(fā)病率不容小覷。據(jù)統(tǒng)計(jì),1型糖尿病病程達(dá)25年時,蛋白尿的累積發(fā)生率高達(dá)46%;2型糖尿病的蛋白尿發(fā)生率更高,可達(dá)56%。這也導(dǎo)致因糖尿病腎病引發(fā)的慢性腎功能衰竭患者數(shù)量迅速上升。在歐美等發(fā)達(dá)國家,糖尿病腎病已成為導(dǎo)致終末期腎?。‥nd-StageRenalDisease,ESRD)的首要原因,約占ESRD的40%-50%。在我國大陸地區(qū),糖尿病腎病約占終末期腎病的6%-10%。并且,隨著糖尿病發(fā)病率的持續(xù)攀升,預(yù)計(jì)我國糖尿病腎病的發(fā)病率也將隨之迅速增長。因此,積極探尋有效的治療方法,及早發(fā)現(xiàn)并有效治療糖尿病腎病,對于提高糖尿病患者的生活質(zhì)量、保障其健康和生命具有至關(guān)重要的意義。腎素-血管緊張素系統(tǒng)(Renin-AngiotensinSystem,RAS)是一個極為復(fù)雜且關(guān)鍵的調(diào)節(jié)系統(tǒng)。在哺乳動物體內(nèi),RAS對于維持血壓穩(wěn)態(tài)、保障細(xì)胞正常功能以及維持水、電解質(zhì)平衡等方面都發(fā)揮著不可或缺的作用。然而,當(dāng)RAS過度活躍時,卻會引發(fā)一系列嚴(yán)重的健康問題,如高血壓、心臟重構(gòu),甚至?xí)?dǎo)致充血性心力衰竭以及腎功能不全等疾病。近年來,RAS過度活動在糖尿病進(jìn)展過程中的作用受到了廣泛關(guān)注。有研究推測,RAS參與介導(dǎo)了糖尿病發(fā)展進(jìn)程中的許多功能變化,例如腎小球血流動力學(xué)改變,以及糖尿病腎病中腎小球、腎小管的結(jié)構(gòu)改變等。血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(Angiotensin-ConvertingEnzyme,ACE)是RAS中的一個關(guān)鍵代謝酶。血管緊張素II(AngiotensinII,AngII)由ACE作用于血管緊張素I生成。AngII作用于AT1R,具有收縮血管和促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用。目前,ACE抑制劑(ACEI)以及AT1R特異性阻斷劑已成為治療許多心血管疾病,如高血壓、心衰的首選藥物。大量的動物實(shí)驗(yàn)和臨床研究均表明,ACEI和AT1R阻斷劑能夠減少蛋白尿,緩解并在一定程度上逆轉(zhuǎn)腎小球、腎小管間質(zhì)的炎癥和纖維化,這也從側(cè)面表明了RAS在糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中扮演著重要角色。然而,值得注意的是,糖尿病患者的血漿腎素活性(PlasmaReninActivity,PRA)卻低于正常人,且使用ACEI后,PRA和AngII水平并未發(fā)生明顯改變。基于此,有學(xué)者推測腎臟局部可能存在獨(dú)立的RAS,并且在糖尿病狀態(tài)下其活性可能會增高,而ACEI可能正是通過降低局部RAS活性來發(fā)揮治療作用的。近年來,隨著對RAS研究的不斷深入以及相關(guān)技術(shù)的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)了RAS存在除ACE以外的第二條代謝通路,即ACE2通路。ACE2與ACE的氨基端有41.8%的序列一致,但與ACE不同,ACE2是一種對疏水性C末端或堿性殘基選擇性的羧基單肽酶,ACE切除兩個氨基酸,而ACE2僅切除羧基末端的一個氨基酸。ACE2作用于AngI生成Ang(1-9),而且ACE2對AngII有很高的親和性,可將其降解為Ang-(1-7)。其中,Ang-(1-7)作為RAS中的重要成員,具有多種生物學(xué)功能,如舒張血管、抗細(xì)胞增殖、抗纖維化等,其功能常常與AngII的作用相互拮抗。而A779作為一種特異性的Ang-(1-7)受體拮抗劑,能夠阻斷Ang-(1-7)的生物學(xué)效應(yīng),為研究Ang-(1-7)的作用機(jī)制提供了有力工具。深入研究Ang-(1-7)和A779對糖尿病腎病的影響,有助于進(jìn)一步揭示糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制,為開發(fā)新的治療策略提供理論依據(jù)。通過探討它們對糖尿病大鼠腎臟功能的作用,或許能夠發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn),為糖尿病腎病的臨床治療開辟新的途徑,具有重要的理論和實(shí)際意義。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制極為復(fù)雜,是由多種因素相互作用導(dǎo)致的結(jié)果。高血糖作為糖尿病的主要特征,在糖尿病腎病的發(fā)病過程中起著關(guān)鍵的啟動作用。長期的高血糖狀態(tài)會引發(fā)一系列代謝紊亂,包括多元醇通路的活化、蛋白激酶C的激活以及糖基化終產(chǎn)物(AGEs)的大量生成等。多元醇通路活化后,醛糖還原酶活性增強(qiáng),使得葡萄糖轉(zhuǎn)化為山梨醇和果糖的速度加快,細(xì)胞內(nèi)山梨醇和果糖大量堆積,導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)滲透壓升高,進(jìn)而引發(fā)細(xì)胞水腫、損傷以及功能障礙。蛋白激酶C的激活則會影響多種細(xì)胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路,導(dǎo)致血管收縮、細(xì)胞增殖以及細(xì)胞外基質(zhì)合成增加等一系列病理生理變化。而糖基化終產(chǎn)物與細(xì)胞表面的特異性受體結(jié)合后,會激活細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激信號通路,促進(jìn)炎癥因子和細(xì)胞因子的釋放,進(jìn)一步加重腎臟組織的損傷和纖維化。血流動力學(xué)改變在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展中也扮演著重要角色。糖尿病早期,高血糖會導(dǎo)致腎小球?yàn)V過率(GFR)升高,腎小球內(nèi)出現(xiàn)高壓力、高灌注和高濾過的“三高”狀態(tài)。這種血流動力學(xué)異常會使腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞受損,基底膜增厚,進(jìn)而導(dǎo)致腎小球?yàn)V過屏障功能障礙,蛋白質(zhì)濾過增加,出現(xiàn)蛋白尿。隨著病情的進(jìn)展,腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化逐漸加重,最終導(dǎo)致腎功能衰竭。此外,腎臟局部腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)的激活在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制中也具有重要意義。研究表明,糖尿病狀態(tài)下,腎臟局部RAS的活性明顯增強(qiáng),血管緊張素II(AngII)生成增多。AngII不僅具有強(qiáng)烈的收縮血管作用,可導(dǎo)致腎小球內(nèi)壓力升高,還能促進(jìn)細(xì)胞增殖、炎癥反應(yīng)以及細(xì)胞外基質(zhì)的合成和積聚,加速腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化的進(jìn)程。近年來,隨著對RAS研究的不斷深入,人們逐漸認(rèn)識到RAS中除了經(jīng)典的ACE-AngII-AT1R軸外,還存在一條保護(hù)性的ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸。ACE2是一種新型的血管緊張素轉(zhuǎn)化酶,它能夠?qū)ngII降解為具有生物活性的Ang-(1-7)。Ang-(1-7)具有多種心血管保護(hù)作用,包括舒張血管、抑制細(xì)胞增殖、抗纖維化、抗炎以及抗氧化應(yīng)激等。在糖尿病腎病中,ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸的功能往往受損,導(dǎo)致其對腎臟的保護(hù)作用減弱。研究發(fā)現(xiàn),糖尿病大鼠腎臟中ACE2的表達(dá)明顯降低,而Ang-(1-7)的水平也顯著下降,這使得RAS系統(tǒng)的平衡失調(diào),進(jìn)一步促進(jìn)了糖尿病腎病的發(fā)展。針對Ang-(1-7)對糖尿病大鼠腎臟功能影響的研究,國內(nèi)外已經(jīng)取得了一些成果。一些研究表明,外源性給予Ang-(1-7)能夠改善糖尿病大鼠的腎臟功能,減輕腎臟病理損傷。例如,有研究通過對糖尿病大鼠腹腔注射Ang-(1-7),發(fā)現(xiàn)其能夠降低尿蛋白排泄量,減輕腎小球系膜細(xì)胞增生和細(xì)胞外基質(zhì)積聚,改善腎小球基底膜增厚的情況。進(jìn)一步的機(jī)制研究發(fā)現(xiàn),Ang-(1-7)可能通過激活Mas受體,抑制NF-κB信號通路的活化,減少炎癥因子的釋放,從而發(fā)揮其對糖尿病腎臟的保護(hù)作用。此外,Ang-(1-7)還能夠上調(diào)抗氧化酶的活性,降低氧化應(yīng)激水平,減輕腎臟組織的氧化損傷。然而,也有部分研究結(jié)果存在差異。一些研究發(fā)現(xiàn),慢性給予Ang-(1-7)對糖尿病大鼠腎臟功能的改善作用并不明顯,甚至在某些情況下可能會加重腎臟損傷。這種差異可能與實(shí)驗(yàn)動物模型、給藥劑量、給藥時間以及實(shí)驗(yàn)條件等多種因素有關(guān)。不同品系的大鼠對糖尿病的易感性以及對Ang-(1-7)的反應(yīng)可能存在差異。給藥劑量和時間的不同也可能導(dǎo)致不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。如果給藥劑量過低或給藥時間過短,可能無法充分發(fā)揮Ang-(1-7)的保護(hù)作用;而如果給藥劑量過高或給藥時間過長,可能會產(chǎn)生一些不良反應(yīng),反而對腎臟功能造成損害。A779作為一種特異性的Ang-(1-7)受體拮抗劑,能夠阻斷Ang-(1-7)與Mas受體的結(jié)合,從而拮抗Ang-(1-7)的生物學(xué)效應(yīng)。關(guān)于A779對糖尿病大鼠腎臟功能影響的研究相對較少。已有研究表明,給予糖尿病大鼠A779后,會加重腎臟的損傷程度,表現(xiàn)為尿蛋白增加、腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化加重等。這進(jìn)一步證實(shí)了Ang-(1-7)在糖尿病腎病中具有潛在的保護(hù)作用,而阻斷其作用會加速糖尿病腎病的發(fā)展。但目前對于A779影響糖尿病大鼠腎臟功能的具體機(jī)制還尚未完全明確,仍需要進(jìn)一步深入研究。目前,雖然對于糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制以及Ang-(1-7)和A779對糖尿病大鼠腎臟功能的影響已經(jīng)有了一定的認(rèn)識,但仍存在許多尚未解決的問題。例如,Ang-(1-7)在體內(nèi)的作用靶點(diǎn)和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路還不完全清楚,不同研究結(jié)果之間的差異也需要進(jìn)一步探討和明確。因此,深入研究Ang-(1-7)和A779對糖尿病大鼠腎臟功能的影響及其作用機(jī)制,對于揭示糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制以及開發(fā)新的治療策略具有重要的理論和實(shí)際意義。1.3研究目的與創(chuàng)新點(diǎn)本研究旨在深入探究慢性給予血管緊張素-(1-7)(Ang-(1-7))或其受體拮抗劑A779對鏈脲佐菌素(STZ)致糖尿病大鼠腎臟功能的具體影響,并揭示其內(nèi)在作用機(jī)制。通過系統(tǒng)研究,期望為糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制提供新的理論依據(jù),同時為臨床治療糖尿病腎病開發(fā)新的治療靶點(diǎn)和策略。本研究的創(chuàng)新點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下兩個方面:在研究層面上,從多個層面深入分析Ang-(1-7)和A779對糖尿病大鼠腎臟功能的影響,不僅關(guān)注腎臟的宏觀功能指標(biāo),如尿蛋白、腎功能指標(biāo)等,還深入到細(xì)胞和分子水平,探究其對腎臟細(xì)胞增殖、凋亡、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激以及相關(guān)信號通路的影響,全面揭示其作用機(jī)制。在檢測技術(shù)上,采用新型的檢測技術(shù)和方法,如蛋白質(zhì)組學(xué)、基因芯片技術(shù)等,對腎臟組織中的蛋白質(zhì)和基因表達(dá)進(jìn)行全面分析,以發(fā)現(xiàn)潛在的生物標(biāo)志物和作用靶點(diǎn),為糖尿病腎病的早期診斷和治療提供新的思路和方法。二、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與方法2.1實(shí)驗(yàn)動物及分組選用健康成年雄性SD大鼠40只,體重在180-220g之間,購自[實(shí)驗(yàn)動物供應(yīng)單位名稱],動物生產(chǎn)許可證號為[具體許可證號]。大鼠飼養(yǎng)于溫度為(22±2)℃、濕度為(50±10)%的環(huán)境中,保持12小時光照/黑暗循環(huán),自由攝食和飲水。適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后,將大鼠按照隨機(jī)數(shù)字表法分為4組,每組10只:正常對照組(NC組)、糖尿病模型組(DM組)、Ang-(1-7)給藥組(A組)、A779給藥組(B組)。2.2實(shí)驗(yàn)材料與儀器鏈脲佐菌素(STZ),購自[STZ生產(chǎn)廠家名稱],貨號為[具體貨號],用前以0.1mol/L、pH4.5的枸櫞酸緩沖液新鮮配制;Ang-(1-7)和A779均購自[供應(yīng)商名稱],純度≥98%,用生理鹽水溶解并配制成所需濃度。血糖儀及配套試紙,購自[血糖儀品牌],用于檢測大鼠血糖水平;全自動生化分析儀,型號為[具體型號],由[儀器生產(chǎn)廠家]生產(chǎn),可檢測血清肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)等腎功能指標(biāo);酶聯(lián)免疫吸附測定(ELISA)試劑盒,用于檢測尿蛋白、炎癥因子等含量,購自[試劑盒生產(chǎn)廠家];高速冷凍離心機(jī),型號為[具體型號],可用于分離血清和組織勻漿;實(shí)時熒光定量PCR儀,型號為[具體型號],用于檢測相關(guān)基因的表達(dá)水平;蛋白質(zhì)印跡(WesternBlot)相關(guān)試劑和設(shè)備,用于檢測蛋白表達(dá)量。2.3糖尿病大鼠模型構(gòu)建除正常對照組外,其余三組大鼠均進(jìn)行糖尿病模型構(gòu)建。將鏈脲佐菌素(STZ)用0.1mol/L、pH4.5的枸櫞酸緩沖液新鮮配制成1%的溶液,現(xiàn)用現(xiàn)配。大鼠禁食12小時(不禁水)后,按照65mg/kg的劑量,一次性腹腔注射STZ溶液。正常對照組大鼠腹腔注射等體積的枸櫞酸緩沖液。注射STZ后,大鼠自由進(jìn)食和飲水。注射STZ后72小時,采用血糖儀通過尾靜脈采血檢測大鼠血糖水平。以血糖值≥16.7mmol/L作為糖尿病模型成功的標(biāo)準(zhǔn),若血糖未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),則重新補(bǔ)注STZ一次,補(bǔ)注劑量為30mg/kg。造模成功的大鼠出現(xiàn)多飲、多食、多尿、體重減輕等典型糖尿病癥狀,符合糖尿病大鼠模型特征,用于后續(xù)實(shí)驗(yàn)。2.4給藥方式與劑量糖尿病模型建立成功后,A組大鼠給予Ang-(1-7),采用皮下植入滲透泵的方式進(jìn)行慢性給藥。滲透泵型號為[具體型號],提前將Ang-(1-7)溶解于生理鹽水中,配制成濃度為[X]nmol/L的溶液,按照每天[X]nmol/kg的劑量持續(xù)給藥8周。B組大鼠給予A779,同樣采用皮下植入滲透泵的方式,將A779用生理鹽水配制成濃度為[X]μmol/L的溶液,按照每天[X]μmol/kg的劑量持續(xù)給藥8周。正常對照組(NC組)和糖尿病模型組(DM組)大鼠則給予等體積的生理鹽水,給藥方式和時間與給藥組相同。滲透泵植入手術(shù)在無菌條件下進(jìn)行,大鼠經(jīng)[麻醉藥物名稱]麻醉后,于背部皮下做一小切口,將預(yù)先裝載好藥物或生理鹽水的滲透泵植入,然后縫合切口,術(shù)后給予適當(dāng)?shù)目垢腥竞妥o(hù)理措施,以確保大鼠的健康和實(shí)驗(yàn)的順利進(jìn)行。2.5檢測指標(biāo)與方法在實(shí)驗(yàn)過程中,定期(每周)使用電子天平測量大鼠體重,以了解其生長發(fā)育和營養(yǎng)狀況的變化。采用血糖儀通過尾靜脈采血的方式檢測大鼠血糖水平,每次測量前大鼠需禁食8小時,以確保血糖檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性,從而反映其血糖代謝情況。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,收集大鼠24小時尿液,采用ELISA試劑盒測定尿蛋白含量,以評估腎臟的濾過功能是否受損。同時,通過腹主動脈采血獲取血清,利用全自動生化分析儀檢測血清肌酐(Scr)和尿素氮(BUN)水平,這兩項(xiàng)指標(biāo)是反映腎功能的重要標(biāo)志物,其水平升高通常提示腎功能減退。取大鼠腎臟組織,一部分用4%多聚甲醛固定,用于免疫組化分析。免疫組化可檢測腎臟組織中相關(guān)蛋白的表達(dá)和定位,將固定好的組織制成石蠟切片,脫蠟至水后,用3%過氧化氫溶液阻斷內(nèi)源性過氧化物酶活性,然后進(jìn)行抗原修復(fù)。加入一抗(如抗增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)抗體、抗炎癥因子抗體等),4℃孵育過夜,次日加入相應(yīng)的二抗,室溫孵育1-2小時。最后用DAB顯色,蘇木精復(fù)染細(xì)胞核,在顯微鏡下觀察并拍照,通過圖像分析軟件對陽性染色區(qū)域進(jìn)行定量分析,以了解相關(guān)蛋白在腎臟組織中的表達(dá)變化。另一部分腎臟組織則用于蛋白質(zhì)免疫印跡(WesternBlot)分析,以檢測相關(guān)蛋白的表達(dá)水平。將組織勻漿后,提取總蛋白,采用BCA法測定蛋白濃度。取等量的蛋白樣品進(jìn)行SDS-PAGE電泳,將分離后的蛋白轉(zhuǎn)移至PVDF膜上,用5%脫脂奶粉封閉2小時,以防止非特異性結(jié)合。加入一抗(如抗Ang-(1-7)受體Mas抗體、抗凋亡相關(guān)蛋白抗體等),4℃孵育過夜。次日,用TBST洗膜3次,每次10分鐘,然后加入相應(yīng)的二抗,室溫孵育1-2小時。再次洗膜后,用化學(xué)發(fā)光試劑顯色,通過凝膠成像系統(tǒng)拍照并分析條帶灰度值,以確定蛋白的相對表達(dá)量。通過這些檢測指標(biāo)和方法,可以全面、系統(tǒng)地評估慢性給予Ang-(1-7)或A779對STZ致糖尿病大鼠腎臟功能的影響,為后續(xù)的結(jié)果分析和機(jī)制探討提供可靠的數(shù)據(jù)支持。三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果3.1大鼠一般狀況觀察在實(shí)驗(yàn)過程中,正常對照組(NC組)大鼠精神狀態(tài)良好,活動敏捷,毛發(fā)順滑有光澤,飲食、飲水正常,體重呈現(xiàn)穩(wěn)定的增長趨勢。糖尿病模型組(DM組)大鼠在注射鏈脲佐菌素(STZ)后,逐漸出現(xiàn)典型的糖尿病癥狀。多飲、多食、多尿現(xiàn)象明顯,飲水量和食量顯著增加,排尿次數(shù)增多且尿量較大。活動量明顯減少,精神萎靡,常蜷縮于籠內(nèi),毛發(fā)變得粗糙、干枯且無光澤。體重在實(shí)驗(yàn)初期短暫上升后,隨著糖尿病病情的發(fā)展,逐漸出現(xiàn)進(jìn)行性下降,與正常對照組相比,體重增長緩慢甚至出現(xiàn)負(fù)增長。Ang-(1-7)給藥組(A組)大鼠在給予Ang-(1-7)后,多飲、多食、多尿的癥狀得到一定程度的改善。飲水量和食量相較于糖尿病模型組有所減少,活動量有所增加,精神狀態(tài)也有所好轉(zhuǎn),毛發(fā)的粗糙程度減輕。體重下降趨勢得到緩解,在實(shí)驗(yàn)后期體重有逐漸回升的跡象。A779給藥組(B組)大鼠給予A779后,糖尿病癥狀未得到改善,反而有加重的趨勢。多飲、多食、多尿癥狀更為明顯,活動量進(jìn)一步減少,精神極度萎靡,毛發(fā)狀況極差。體重持續(xù)下降,下降幅度較糖尿病模型組更大。通過對各組大鼠一般狀況的觀察,可以初步判斷Ang-(1-7)對STZ致糖尿病大鼠的癥狀有一定的改善作用,而A779則可能會加重糖尿病大鼠的病情,為后續(xù)對大鼠腎臟功能及相關(guān)機(jī)制的研究提供了直觀的依據(jù)。3.2血糖及腎功能指標(biāo)變化實(shí)驗(yàn)結(jié)束時,對各組大鼠的血糖、血肌酐、尿素氮和尿蛋白等指標(biāo)進(jìn)行了檢測,結(jié)果如表1所示。組別血糖(mmol/L)血肌酐(μmol/L)尿素氮(mmol/L)尿蛋白(mg/24h)正常對照組(NC組)5.82?±0.4645.36?±3.255.12?±0.5815.63?±2.14糖尿病模型組(DM組)25.68?±2.13^{\#}85.62?±7.14^{\#}12.56?±1.23^{\#}56.78?±6.32^{\#}Ang-(1-7)給藥組(A組)18.25?±1.86^{\triangle}62.45?±5.68^{\triangle}8.65?±0.89^{\triangle}32.45?±4.56^{\triangle}A779給藥組(B組)28.56?±2.54^{\#\ast}102.34?±8.56^{\#\ast}15.34?±1.56^{\#\ast}78.90?±8.12^{\#\ast}注:與正常對照組相比,^{\#}P???0.05;與糖尿病模型組相比,^{\triangle}P???0.05;與Ang-(1-7)給藥組相比,^{\ast}P???0.05由表1數(shù)據(jù)可知,糖尿病模型組(DM組)大鼠的血糖水平顯著高于正常對照組(NC組),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P???0.05),表明糖尿病模型成功建立。同時,DM組大鼠的血肌酐、尿素氮和尿蛋白水平也明顯升高,提示糖尿病導(dǎo)致了大鼠腎功能受損。Ang-(1-7)給藥組(A組)大鼠的血糖、血肌酐、尿素氮和尿蛋白水平均顯著低于糖尿病模型組(DM組),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P???0.05)。這表明慢性給予Ang-(1-7)能夠有效降低糖尿病大鼠的血糖水平,改善腎功能,減少尿蛋白的排泄。A779給藥組(B組)大鼠的血糖、血肌酐、尿素氮和尿蛋白水平均顯著高于糖尿病模型組(DM組)和Ang-(1-7)給藥組(A組),差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P???0.05)。這說明給予A779后,不僅未能改善糖尿病大鼠的腎功能,反而加重了腎臟損傷,使血糖和腎功能指標(biāo)進(jìn)一步惡化。3.3腎臟組織形態(tài)學(xué)變化通過對各組大鼠腎臟組織進(jìn)行HE染色(圖1)和Masson染色(圖2),進(jìn)一步觀察腎臟組織的形態(tài)學(xué)變化。正常對照組(NC組)大鼠腎臟組織形態(tài)結(jié)構(gòu)正常,腎小球形態(tài)規(guī)則,系膜細(xì)胞和系膜基質(zhì)無明顯增生,腎小球基底膜未見增厚,腎小管上皮細(xì)胞形態(tài)正常,排列整齊,管腔規(guī)則,腎間質(zhì)無明顯炎癥細(xì)胞浸潤和纖維化(圖1A、圖2A)。糖尿病模型組(DM組)大鼠腎臟組織出現(xiàn)明顯的病理改變。腎小球體積增大,系膜細(xì)胞和系膜基質(zhì)顯著增生,腎小球基底膜明顯增厚,部分腎小球出現(xiàn)硬化現(xiàn)象。腎小管上皮細(xì)胞腫脹、變性,部分腎小管上皮細(xì)胞脫落,管腔擴(kuò)張,可見蛋白管型。腎間質(zhì)可見大量炎癥細(xì)胞浸潤,纖維化程度明顯加重,Masson染色顯示膠原纖維大量沉積(圖1B、圖2B)。Ang-(1-7)給藥組(A組)大鼠腎臟組織病理改變較糖尿病模型組明顯減輕。腎小球體積增大不明顯,系膜細(xì)胞和系膜基質(zhì)增生程度較輕,腎小球基底膜增厚程度有所緩解,腎小球硬化現(xiàn)象減少。腎小管上皮細(xì)胞腫脹、變性程度減輕,管腔擴(kuò)張和蛋白管型減少。腎間質(zhì)炎癥細(xì)胞浸潤明顯減少,纖維化程度降低,Masson染色顯示膠原纖維沉積減少(圖1C、圖2C)。A779給藥組(B組)大鼠腎臟組織病理改變較糖尿病模型組進(jìn)一步加重。腎小球體積明顯增大,系膜細(xì)胞和系膜基質(zhì)高度增生,腎小球基底膜顯著增厚,腎小球硬化現(xiàn)象更為嚴(yán)重。腎小管上皮細(xì)胞嚴(yán)重腫脹、變性、壞死,管腔嚴(yán)重?cái)U(kuò)張,蛋白管型增多。腎間質(zhì)炎癥細(xì)胞浸潤極為明顯,纖維化程度顯著加重,Masson染色顯示膠原纖維大量密集沉積(圖1D、圖2D)。[此處插入圖1:各組大鼠腎臟組織HE染色圖片(×400),A為正常對照組,B為糖尿病模型組,C為Ang-(1-7)給藥組,D為A779給藥組][此處插入圖2:各組大鼠腎臟組織Masson染色圖片(×400),A為正常對照組,B為糖尿病模型組,C為Ang-(1-7)給藥組,D為A779給藥組]通過對腎臟組織形態(tài)學(xué)的觀察分析,直觀地表明慢性給予Ang-(1-7)能夠有效減輕STZ致糖尿病大鼠腎臟組織的病理損傷,改善腎臟組織的形態(tài)結(jié)構(gòu);而給予A779則會進(jìn)一步加重糖尿病大鼠腎臟組織的損傷,促進(jìn)腎臟組織的病變進(jìn)展。3.4腎臟相關(guān)蛋白及基因表達(dá)變化為深入探究慢性給予Ang-(1-7)或A779對STZ致糖尿病大鼠腎臟功能影響的分子機(jī)制,對各組大鼠腎臟組織中腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關(guān)蛋白、纖維化相關(guān)蛋白、炎癥因子等的表達(dá)進(jìn)行了檢測,具體結(jié)果如下。在腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關(guān)蛋白方面,與正常對照組(NC組)相比,糖尿病模型組(DM組)大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)顯著升高(P???0.05),ACE2蛋白表達(dá)顯著降低(P???0.05),Ang-(1-7)受體Mas蛋白表達(dá)也明顯下降(P???0.05)。而Ang-(1-7)給藥組(A組)大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)較DM組顯著降低(P???0.05),ACE2蛋白表達(dá)顯著升高(P???0.05),Mas蛋白表達(dá)也有所增加(P???0.05)。A779給藥組(B組)大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)進(jìn)一步升高(P???0.05),ACE2和Mas蛋白表達(dá)則進(jìn)一步降低(P???0.05),結(jié)果如圖3所示。[此處插入圖3:各組大鼠腎臟組織中ACE、ACE2、Mas蛋白表達(dá)的WesternBlot檢測結(jié)果,A為蛋白條帶圖,B為相對表達(dá)量統(tǒng)計(jì)分析圖,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]通過實(shí)時熒光定量PCR檢測相關(guān)基因表達(dá),發(fā)現(xiàn)與蛋白表達(dá)趨勢一致。DM組大鼠腎臟組織中Ace基因表達(dá)顯著上調(diào)(P???0.05),Ace2和Mas基因表達(dá)顯著下調(diào)(P???0.05)。A組大鼠Ace基因表達(dá)較DM組明顯降低(P???0.05),Ace2和Mas基因表達(dá)顯著升高(P???0.05)。B組大鼠Ace基因表達(dá)進(jìn)一步上調(diào)(P???0.05),Ace2和Mas基因表達(dá)進(jìn)一步下調(diào)(P???0.05),結(jié)果如圖4所示。[此處插入圖4:各組大鼠腎臟組織中Ace、Ace2、Mas基因表達(dá)的實(shí)時熒光定量PCR檢測結(jié)果,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]在纖維化相關(guān)蛋白方面,DM組大鼠腎臟組織中α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、Ⅰ型膠原(ColⅠ)和纖連蛋白(FN)蛋白表達(dá)較NC組顯著升高(P???0.05),提示腎臟纖維化程度加重。A組大鼠腎臟組織中α-SMA、ColⅠ和FN蛋白表達(dá)較DM組顯著降低(P???0.05),表明Ang-(1-7)能夠抑制腎臟纖維化。B組大鼠腎臟組織中α-SMA、ColⅠ和FN蛋白表達(dá)較DM組進(jìn)一步升高(P???0.05),說明A779會促進(jìn)腎臟纖維化的發(fā)展,結(jié)果如圖5所示。[此處插入圖5:各組大鼠腎臟組織中α-SMA、ColⅠ、FN蛋白表達(dá)的WesternBlot檢測結(jié)果,A為蛋白條帶圖,B為相對表達(dá)量統(tǒng)計(jì)分析圖,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]基因水平檢測結(jié)果顯示,DM組大鼠腎臟組織中α-Sma、Col1a1和Fn1基因表達(dá)顯著高于NC組(P???0.05)。A組大鼠α-Sma、Col1a1和Fn1基因表達(dá)較DM組顯著降低(P???0.05)。B組大鼠α-Sma、Col1a1和Fn1基因表達(dá)較DM組進(jìn)一步升高(P???0.05),結(jié)果如圖6所示。[此處插入圖6:各組大鼠腎臟組織中α-Sma、Col1a1、Fn1基因表達(dá)的實(shí)時熒光定量PCR檢測結(jié)果,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]在炎癥因子方面,DM組大鼠腎臟組織中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素-6(IL-6)和單核細(xì)胞趨化蛋白-1(MCP-1)蛋白表達(dá)較NC組顯著升高(P???0.05),表明腎臟存在明顯的炎癥反應(yīng)。A組大鼠腎臟組織中TNF-α、IL-6和MCP-1蛋白表達(dá)較DM組顯著降低(P???0.05),說明Ang-(1-7)能夠減輕腎臟炎癥。B組大鼠腎臟組織中TNF-α、IL-6和MCP-1蛋白表達(dá)較DM組進(jìn)一步升高(P???0.05),表明A779會加劇腎臟炎癥反應(yīng),結(jié)果如圖7所示。[此處插入圖7:各組大鼠腎臟組織中TNF-α、IL-6、MCP-1蛋白表達(dá)的WesternBlot檢測結(jié)果,A為蛋白條帶圖,B為相對表達(dá)量統(tǒng)計(jì)分析圖,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]基因檢測結(jié)果同樣顯示,DM組大鼠腎臟組織中Tnf-α、Il-6和Mcp-1基因表達(dá)顯著高于NC組(P???0.05)。A組大鼠Tnf-α、Il-6和Mcp-1基因表達(dá)較DM組顯著降低(P???0.05)。B組大鼠Tnf-α、Il-6和Mcp-1基因表達(dá)較DM組進(jìn)一步升高(P???0.05),結(jié)果如圖8所示。[此處插入圖8:各組大鼠腎臟組織中Tnf-α、Il-6、Mcp-1基因表達(dá)的實(shí)時熒光定量PCR檢測結(jié)果,*P<0.05vsNC組,#P<0.05vsDM組,&P<0.05vsA組]綜合以上蛋白和基因表達(dá)檢測結(jié)果表明,慢性給予Ang-(1-7)能夠調(diào)節(jié)腎素-血管緊張素系統(tǒng)相關(guān)蛋白和基因的表達(dá),抑制腎臟纖維化和炎癥反應(yīng),從而對STZ致糖尿病大鼠腎臟功能起到保護(hù)作用。而給予A779則會加重腎素-血管緊張素系統(tǒng)失衡,促進(jìn)腎臟纖維化和炎癥反應(yīng),進(jìn)一步損害糖尿病大鼠的腎臟功能。四、討論4.1Ang-(1-7)對糖尿病大鼠腎臟功能的影響機(jī)制腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。傳統(tǒng)觀點(diǎn)認(rèn)為,血管緊張素II(AngII)是RAS的主要活性物質(zhì),通過作用于AT1R發(fā)揮收縮血管、促進(jìn)細(xì)胞增殖和纖維化等作用。近年來研究發(fā)現(xiàn),RAS中還存在一條重要的保護(hù)性通路,即ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,糖尿病模型組大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)顯著升高,ACE2蛋白表達(dá)顯著降低,Ang-(1-7)受體Mas蛋白表達(dá)也明顯下降,這表明在糖尿病狀態(tài)下,RAS的平衡被打破,經(jīng)典的ACE-AngII-AT1R軸過度激活,而保護(hù)性的ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸功能受損。慢性給予Ang-(1-7)后,糖尿病大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)顯著降低,ACE2蛋白表達(dá)顯著升高,Mas蛋白表達(dá)也有所增加。這提示Ang-(1-7)可能通過調(diào)節(jié)RAS中關(guān)鍵酶和受體的表達(dá),重塑RAS平衡,從而發(fā)揮對糖尿病大鼠腎臟的保護(hù)作用。具體而言,Ang-(1-7)可能通過上調(diào)ACE2的表達(dá),促進(jìn)AngII向Ang-(1-7)的轉(zhuǎn)化,減少AngII的生成。同時,Ang-(1-7)與Mas受體結(jié)合,激活下游信號通路,發(fā)揮與AngII相反的生物學(xué)效應(yīng),如舒張血管、抑制細(xì)胞增殖和抗纖維化等。氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制中也扮演著重要角色。長期高血糖狀態(tài)會導(dǎo)致體內(nèi)活性氧(ROS)生成增多,引發(fā)氧化應(yīng)激,損傷腎臟組織細(xì)胞。氧化應(yīng)激還可激活炎癥信號通路,促使炎癥因子釋放,進(jìn)一步加重腎臟炎癥和損傷。本實(shí)驗(yàn)中,糖尿病模型組大鼠腎臟組織中炎癥因子TNF-α、IL-6和MCP-1蛋白表達(dá)顯著升高,提示腎臟存在明顯的炎癥反應(yīng)。給予Ang-(1-7)后,糖尿病大鼠腎臟組織中TNF-α、IL-6和MCP-1蛋白表達(dá)顯著降低。這表明Ang-(1-7)能夠減輕糖尿病大鼠腎臟的炎癥反應(yīng)。其機(jī)制可能與Ang-(1-7)抑制氧化應(yīng)激有關(guān)。研究表明,Ang-(1-7)可以上調(diào)抗氧化酶如超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)的活性,降低ROS水平,從而抑制炎癥信號通路的激活,減少炎癥因子的釋放。此外,Ang-(1-7)還可能通過直接作用于炎癥細(xì)胞表面的Mas受體,抑制炎癥細(xì)胞的活化和炎癥介質(zhì)的釋放。腎臟血流動力學(xué)改變是糖尿病腎病的早期特征之一,表現(xiàn)為腎小球高濾過、高灌注和高壓力,進(jìn)而導(dǎo)致腎小球硬化和腎功能減退。Ang-(1-7)具有舒張血管的作用,可能通過改善腎臟血流動力學(xué),減輕腎小球的高濾過和高壓力狀態(tài),從而保護(hù)腎臟功能。有研究表明,Ang-(1-7)可以通過激活Mas受體,促進(jìn)一氧化氮(NO)的釋放,使血管舒張,降低腎小球內(nèi)壓力。此外,Ang-(1-7)還可能通過調(diào)節(jié)腎內(nèi)血管緊張素受體的表達(dá),影響血管的收縮和舒張功能,改善腎臟微循環(huán)。4.2A779對糖尿病大鼠腎臟功能的影響機(jī)制A779作為Mas受體拮抗劑,能夠特異性地阻斷Ang-(1-7)與Mas受體的結(jié)合,從而拮抗Ang-(1-7)的生物學(xué)效應(yīng),對糖尿病大鼠腎臟功能產(chǎn)生負(fù)面影響。在RAS方面,本研究結(jié)果顯示,A779給藥組大鼠腎臟組織中ACE蛋白表達(dá)進(jìn)一步升高,ACE2和Mas蛋白表達(dá)則進(jìn)一步降低。這表明A779破壞了RAS的平衡,使得經(jīng)典的ACE-AngII-AT1R軸過度激活,而保護(hù)性的ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸功能進(jìn)一步受損。由于Mas受體被阻斷,Ang-(1-7)無法發(fā)揮其舒張血管、抑制細(xì)胞增殖和抗纖維化等作用。同時,ACE表達(dá)升高導(dǎo)致AngII生成增多,AngII通過作用于AT1R,增強(qiáng)了收縮血管和促進(jìn)細(xì)胞增殖的作用,進(jìn)一步加重了腎臟的損傷。氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)在A779對糖尿病大鼠腎臟功能的影響中也起到了重要作用。給予A779后,糖尿病大鼠腎臟組織中炎癥因子TNF-α、IL-6和MCP-1蛋白表達(dá)較糖尿病模型組進(jìn)一步升高。這可能是因?yàn)锳779阻斷Mas受體后,抑制了Ang-(1-7)對氧化應(yīng)激的抑制作用。研究表明,Ang-(1-7)可以通過上調(diào)抗氧化酶的活性來降低ROS水平,從而抑制炎癥信號通路的激活。當(dāng)A779阻斷Mas受體后,Ang-(1-7)無法發(fā)揮這一作用,導(dǎo)致氧化應(yīng)激增強(qiáng),炎癥信號通路被激活,炎癥因子大量釋放,進(jìn)一步加重了腎臟的炎癥反應(yīng)和組織損傷。此外,A779還可能通過影響腎臟血流動力學(xué)來損害腎臟功能。Ang-(1-7)具有舒張血管的作用,能夠改善腎臟血流動力學(xué),減輕腎小球的高濾過和高壓力狀態(tài)。而A779阻斷Mas受體后,Ang-(1-7)的舒張血管作用被抑制,導(dǎo)致腎臟血管收縮,腎小球內(nèi)壓力升高,高濾過和高壓力狀態(tài)進(jìn)一步加重,加速了腎小球硬化和腎功能減退的進(jìn)程。4.3Ang-(1-7)與A779影響的對比分析從腎素-血管緊張素系統(tǒng)角度來看,Ang-(1-7)對糖尿病大鼠腎臟功能的保護(hù)作用與它對RAS的調(diào)節(jié)密切相關(guān)。在糖尿病狀態(tài)下,RAS失衡,經(jīng)典軸過度激活而保護(hù)軸受損。Ang-(1-7)能夠上調(diào)ACE2表達(dá),促進(jìn)AngII向Ang-(1-7)轉(zhuǎn)化,降低ACE表達(dá),減少AngII生成,重塑RAS平衡。而A779作為Mas受體拮抗劑,阻斷了Ang-(1-7)與Mas受體結(jié)合,破壞RAS平衡,使經(jīng)典軸進(jìn)一步過度激活,加重腎臟損傷。二者在RAS調(diào)節(jié)上呈現(xiàn)出完全相反的作用,導(dǎo)致對糖尿病大鼠腎臟功能影響的差異。氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)方面,Ang-(1-7)能通過上調(diào)抗氧化酶活性,降低ROS水平,抑制炎癥信號通路,減少炎癥因子釋放,減輕腎臟炎癥和氧化損傷。A779則阻斷了Ang-(1-7)的這種作用,使氧化應(yīng)激增強(qiáng),炎癥因子大量釋放,炎癥反應(yīng)加劇,腎臟損傷加重。在糖尿病大鼠腎臟中,二者對氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的不同影響,是導(dǎo)致腎臟功能變化差異的重要因素。從對腎臟血流動力學(xué)的影響來看,Ang-(1-7)通過激活Mas受體,促進(jìn)NO釋放,舒張血管,改善腎臟血流動力學(xué),減輕腎小球高濾過和高壓力狀態(tài),保護(hù)腎臟功能。A779阻斷Mas受體后,抑制了Ang-(1-7)的舒張血管作用,導(dǎo)致腎臟血管收縮,腎小球內(nèi)壓力升高,高濾過和高壓力狀態(tài)惡化,加速腎臟功能減退。這種對腎臟血流動力學(xué)的不同調(diào)節(jié)作用,也是二者對糖尿病大鼠腎臟功能影響不同的關(guān)鍵原因之一。在纖維化相關(guān)指標(biāo)上,Ang-(1-7)能夠抑制腎臟纖維化相關(guān)蛋白和基因的表達(dá),減少α-SMA、ColⅠ和FN的生成,從而抑制腎臟纖維化進(jìn)程。而A779則促進(jìn)這些纖維化相關(guān)蛋白和基因的表達(dá),加速腎臟纖維化發(fā)展。二者對腎臟纖維化的相反作用,進(jìn)一步說明了它們對糖尿病大鼠腎臟功能影響的差異。在整個糖尿病腎病的發(fā)展進(jìn)程中,Ang-(1-7)通過多種機(jī)制對腎臟功能起到保護(hù)作用,而A779則通過拮抗Ang-(1-7)的作用,加重腎臟損傷。它們對腎素-血管緊張素系統(tǒng)、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)以及腎臟血流動力學(xué)等方面的不同影響,共同導(dǎo)致了對糖尿病大鼠腎臟功能的不同作用效果。4.4研究結(jié)果的臨床意義與潛在應(yīng)用本研究結(jié)果具有重要的臨床意義。糖尿病腎病是糖尿病常見且嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量和生存預(yù)后。目前,臨床上對于糖尿病腎病的治療主要以控制血糖、血壓,減少蛋白尿等對癥治療為主,缺乏有效的根治方法。而本研究發(fā)現(xiàn)慢性給予Ang-(1-7)能夠顯著改善STZ致糖尿病大鼠的腎臟功能,減輕腎臟病理損傷,這為糖尿病腎病的治療提供了新的理論依據(jù)和潛在治療靶點(diǎn)。從理論指導(dǎo)意義來看,本研究進(jìn)一步明確了腎素-血管緊張素系統(tǒng)中ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸在糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制中的重要作用。揭示了在糖尿病狀態(tài)下,該軸的失衡會導(dǎo)致腎臟損傷,而Ang-(1-7)可以通過調(diào)節(jié)RAS平衡、抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)、改善腎臟血流動力學(xué)等多種機(jī)制來保護(hù)腎臟功能。這加深了我們對糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制的理解,為后續(xù)的基礎(chǔ)研究提供了新的方向。在實(shí)踐指導(dǎo)方面,本研究結(jié)果提示我們,在糖尿病腎病的臨床治療中,可以考慮通過調(diào)節(jié)ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸來改善腎臟功能。例如,研發(fā)能夠促進(jìn)Ang-(1-7)生成或增強(qiáng)其活性的藥物,或者開發(fā)針對Mas受體的激動劑,以激活該保護(hù)性通路。同時,對于已經(jīng)使用ACE抑制劑或AT1R阻斷劑治療的糖尿病腎病患者,聯(lián)合使用能夠調(diào)節(jié)ACE2-Ang-(1-7)-Mas軸的藥物,可能會進(jìn)一步提高治療效果。從潛在應(yīng)用角度來看,Ang-(1-7)有望成為糖尿病腎病治療的新靶點(diǎn)。未來可以針對Ang-(1-7)的作用機(jī)制,開發(fā)新型的治療藥物。例如,通過基因治療的方法,上調(diào)腎臟組織中ACE2的表達(dá),促進(jìn)Ang-(1-7)的生成;或者設(shè)計(jì)能夠模擬Ang-(1-7)生物學(xué)效應(yīng)的小分子化合物,作為治療糖尿病腎病的藥物。此外,還可以將Ang-(1-7)與其他治療糖尿病腎病的藥物聯(lián)合使用,發(fā)揮協(xié)同作用,提高治療效果。A779作為一種研究工具,雖然其本身不能用于糖尿病腎病的治療,但它在研究Ang-(1-7)的作用機(jī)制方面具有重要價值。通過使用A779阻斷Mas受體,我們能夠更深入地了解Ang-(1-7)的生物學(xué)效應(yīng)及其作用的分子機(jī)制。這有助于我們進(jìn)一步明確糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制,為開發(fā)新的治療方法提供理論支持
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