高温高湿环境建立新型高尿酸血症大鼠模型及机制初探

目的:基于大量临床证据表明高温高湿环境可导致高尿酸血症患病风险增加,且目前全球范围内均缺少通过环境温度、湿度处理以构建的高尿酸血症动物模型,因此本研究通过模拟高温高湿环境建立高尿酸血症大鼠模型,检测血尿酸等生化指标并观察其肾脏组织损伤情况,评估心脏、肝脏、踝关节等主要组织器官的形态学变化,并检测尿酸转运蛋白表达变化以进一步分析该环境引起血尿酸水平升高的作用机制。方法:本实验在通过与传统化学药物法诱导的高尿酸血症大鼠进行对照研究的情况下,建立新型高温高湿环境诱导的高尿酸血症大鼠模型。雄性SD大鼠30只,体重150~200g,鼠liver pathologies龄6~7周,随机分为空白对照组(control,CON)、氧嗪酸钾组(potassium oxonate,PO)、高嘌呤饮食组(high purine diet,HPD)、高温高湿组(high temperature-humidity,HTH)和复合因素组(compouLaduviglusib小鼠nd factors,CF)。CON组仅予以0.5%羧甲基纤维素钠溶液灌胃,PO组以250mg/kg氧嗪酸钾混悬液灌胃,HPD组为250mg/kg氧嗪酸钾混悬液灌胃+20%酵母饲料喂养,由此建立传统化学药物诱导的高尿酸血症大鼠模型。HTH组和CF组为在采用上述两组传统化学药物造模方法的基础上,对该两组大鼠进行高温高湿环境处理,通过温度为37±0.5℃、相对湿度为80±1%的特定恒温培养箱进行照射,每天1 h(即HTH组为氧嗪酸钾+培养箱照射、CF组为氧嗪酸钾+酵母饲料+培养箱照射)。造模持续12周,第0周、2周、4周、6周、8周、10周和12周时分别采血检测血清尿酸、肌酐水平,第6周、12周时每组随机选取3只大鼠麻醉后取肾脏等组织进行相关研究。本研究具体分为四个部分开展:(1)通过模拟高温高湿环境方法建立高尿酸血症大鼠模型,分析其血尿酸值上升的趋势及持续时间;(2)通过苏木素-伊红染色、马松染色、六胺银染色和透射电镜技术观察高尿酸血症模型对肾脏组织病理学改变和肾脏超微结构的影响;(3)通过苏木素-伊红染色技术评估该新型高尿酸血症大鼠模型踝关节、肝脏等重要组织器官的组织形态学改变;(4)通过免疫蛋白印迹法和免疫组化法,检测肾脏近端小管上重吸收型尿酸转运蛋白1(urate transporter 1,URAT1)和排泄型尿酸转运蛋白ATP结合转运蛋白G 2(ATP-binding cassette superfamily G 2,ABCG 2)的表达水平变化,以分析AMG510高温高湿环境对尿酸转运蛋白的影响,并探讨其在高温高湿环境下升高血尿酸水平的作用机制。成果:(1)本实验中持续造模12周后所有组别大鼠成活率均为100%。实验2周时,各模型组血尿酸值达到顶峰,CF组、HTH组、HPD组和PO组血尿酸平均值均显著高于CON组(155.9±32.3μmol/L、133.9±17.8μmol/L、118.5±5.9μmol/L、107.6±12.4μmol/L VS 85.7±4.1μmol/L,P<0.05),其中HTH组高于PO组(133.9±17.8μmol/L VS107.6±12.4μmol/L,P<0.05)、CF组高于HPD组(155.9±32.3μmol/L VS 118.5±5.9μmol/L,P<0.05)。实验12周时PO组和HPD组血尿酸值严重回落,而HTH组和CF组血尿酸值仍保持在较高水平。随着实验时间推进,各组大鼠血肌酐水平均有轻度上升,至第8周时出现峰值,CF组、HTH组、HPD组、PO组均高于CON组(50.7±4.0μmol/L、50.7±3.0μmol/L、50.5±7.8μmol/L、43.8±4.6μmol/L VS 30.7±3.2μmol/L,P<0.05),后续开始下降。(2)光镜下可见PO组和HPD肾脏组织形态表现为肾小管扩张,而HTH和CF组出现大量近曲小管上皮细胞肿胀,管腔间隙变窄,部分小管间隙显著炎性浸润,此外CF组还存在部分肾小管上皮细胞萎缩。PO组和HPD组可见肾小管间质局灶性纤维化,而HTH组和CF组表现为肾小管上皮细胞刷状缘纤维化相对较重。HTH组和CF组尿酸盐晶体沉积染色区域多于PO组和HPD组。实验6周时电镜下可见HTH组和CF组部分肾小球足细胞肿胀、足突融合,12周时HTH组和CF组系膜细胞增生、系膜基质增加,血管球基底膜显著增厚,肾小管内个别线粒体肿胀甚至线粒体空泡化。(3)光镜下可见PO组和HPD组肝血窦轻度扩张,而HTH组和CF组肝细胞肿胀、肝血窦变窄,CF组心肌肌丝排列稍紊乱、踝关节软骨层结构欠平滑,其余组织结构未见明显异常。(4)免疫蛋白印迹和免疫组化实验均表明,与CON组相比,HPD、HTH组和CF组ABCG2蛋白表达降低(P=0.006、0.001、0.001<0.05),HTH组ABCG2表达低于PO组(P=0.001<0.05),CF组ABCG2表达低于HPD组(P=0.001<0.05);与此同时,HPD组、HTH组和CF组URAT1蛋白表达情况均显著高于CON组(P=0.043、0.001、0.001<0.05),且HTH组URAT1显著高于PO组(P=0.001<0.05),CF组URAT1显著高于HPD组(P=0.001<0.05)。结论:(1)本研究结果初步表明,通过持续12周的高温高湿环境处理可构建血尿酸水平较为稳定的新型高尿酸血症大鼠模型;(2)该模型肾脏病理组织形态和超微结构出现明显变化,但尚未进展至肾损伤,而肝脏、心脏和踝关节等组织结构改变较为轻微;(3)本实验进一步发现重吸收型尿酸转运蛋白URAT1表达增加、排泄型尿酸转运蛋白ABCG2表达下降可能是高温高湿环境引起血尿酸水平上升的重要机制之一。(4)本研究中提高环境温湿度的造模方法可进一步应用于高温高湿环境引起高尿酸血症的发病机制及药物治疗的研究。