褐藻硫酸多糖GFS对糖尿病肾病的治疗作用及其机制研究

Diabetic nephropathy (DN) is a severe microvascular complication of diabete, and is the leading cause of renal failure and mortality of diabetes. We previously found a sulfated polysaccharide GFS from Laminaria japonica, mainly composed of fucose and galactose, is the main renoprotective component of Kunbu. GFS showed excellent curative effect on diabetic nephropathy and renal failure. But its renoprtective mechanism remains unclear. In this study, the effects and mechanisms of GFS on diabetic nephropathy will be investigated, using in vitro glomerular epithelial cell and in vivo DN rats model, from the points of heparanase induced proteinuria and selectin induced inflammatory reactions, two key carbohydrate participated process during the development of diabetic nephropathy. Based on carbohydrate interactions, the targets and renoprotective mechanisms of GFS on diabetic nephropathy will be explored and elucidated in this study. This study will provide a theoretical basis for the development of new durg candidate for diabetic nephropathy.

糖尿病肾病是糖尿病严重的微血管并发症之一，也是导致糖尿病患者死亡的主要原因。我们课题组前期发现海带中一个由岩藻糖、半乳糖组成的褐藻硫酸多糖组分GFS是海带肾脏保护作用的主要活性成分，对糖尿病肾病有突出疗效，但是对于GFS治疗糖尿病肾病的作用机制尚不明确。本项目将基于糖尿病肾病发生过程中多糖及糖复合物参与的两个关键环节，包括乙酰肝素酶过度表达导致蛋白尿的发生以及选择素介导的炎症反应；分别采用离体细胞模型和糖尿病肾病动物模型，研究GFS对肾脏乙酰肝素酶和选择素的表达及其效应的调控作用，分析GFS抗凝血与其肾脏保护作用的相关性，探寻GFS治疗糖尿病肾病的作用靶点，阐明其肾脏保护作用机制。为开发新型抗糖尿病肾病药物提供药理学依据。

GFS是海带中分离的一个由岩藻糖、半乳糖组成的低分子量褐藻硫酸多糖组分。本项目分别采用细胞模型和糖尿病肾病动物模型，研究了GFS对糖尿病肾病的治疗作用及机制。GFS能够减轻抑制糖尿病肾病DN大鼠蛋白尿的发生，减轻DN大鼠的肾损伤，保护和维持肾小球的基本结构及功能。机制研究表明GFS 的肾脏保护作用与乙酰肝素酶及抗炎作用密切相关。GFS能够下调乙酰肝素酶（HPSE）及下游相关生长因子在DN大鼠肾脏中的表达，降低DN大鼠体内的糖胺聚糖的含量和晚期糖基化终末产物受体的表达水平，维持GBM的结构完整性，进而改善肾小球的滤过功能，防止肾小球内的糖胺聚糖的不正常降解，抑制AGER的产生和累积对肾小球造成的损伤。HPSE是调控EMT很重要的因子，GFS及其它多糖组分通过下调HPSE的表达抑制肾上皮细胞HK-2转分化过程。炎症应答与DN的发生发展密切相关，GFS能够减缓由P-选择素和炎症细胞因子所介导的炎症反应从而保护DN大鼠的肾脏功能。对不同多糖组分对肾保护的构效关系研究表明，GFS及低分子量褐藻多糖组分能显著抑制TGF-β1或FGF-2诱导的HK-2细胞转分化（EMT），其中抗凝活性最强的F1.0组分活性最强，表明其肾保护活性与其抗凝活性有一定的相关性，只有高分子量多糖组分对高糖诱导的NRK-52E细胞活性有明显保护作用。采用体内白蛋白超载动物模型和体外白蛋白超载细胞模型实验结果证实：GFS能够改善白蛋白超载引起的肾脏及肾近曲小管上皮细胞损伤,其作用主要通过抑制白蛋白超载引起的炎症反应、纤维化、氧化应激及细胞凋亡。目前项目已发表标注本项目资助的研究论文9篇。上述研究加深了我们对GFS这一褐藻多糖组分肾脏保护作用的认识，为开发新型糖尿病肾病防治药物提供了科学依据。