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P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp,编码基因Abcb1)最早于1976年在中国仓鼠卵巢癌(CHO)细胞中发现,其后发现在动物正常组织中也有分布。P-gp作为一种重要的能量依赖型外排泵,对药物在生物体内的吸收、分布、排泄与代谢过程(ADME)均有重要的影响,在药剂学研究领域逐渐成为研究热点。现阶段有关P-糖蛋白的研究主要集中在人类、啮齿类动物和肿瘤细胞,兽医领域的研究刚刚起步。有关研究表明P-gp的表达与功能活性可受许多因素的影响,如种属、日龄、性别、激素、药物与疾病等,尤其在疾病状态下的变化对临床用药具有重要影响。进入21世纪后,糖尿病的发病率逐年升高,同时由于其并发症具有严重的危害性,因此其已经成为继肿瘤、心脑血管病之后致死率最高的疾病。兽医临床中,宠物的糖尿病发生比例也逐渐升高。而临床中对糖尿病动物体内P-gp表达与功能活性变化研究较少,尤其是关于P-糖蛋白表达、功能变化之后与药物相互作用关系的研究更为少见。本文以此为切入点,首先采用体外细胞培养探讨了不同浓度葡萄糖对Caco-2细胞Abcb1 mRNA表达的影响,然后在糖尿病大鼠模型中进一步探究了大鼠P-gp编码基因Abcb1的两个亚型Abcb1a和Abcb1b mRNA在不同组织中的表达水平变化及其对恩诺沙星药动学的影响,以期为糖尿病动物临床合理用药提供参考依据。 一、不同浓度葡萄糖对Caco-2细胞Abcb1 mRNA表达的影响 本试验旨在探讨高浓度葡萄糖对Caco-2细胞Abe1 mRNA表达的影响。实验首先采用MTT法检测不同浓度的葡萄糖对Caco-2细胞的毒性效应,最终选取5.5、12.5、25、50和100 mM的葡萄糖处理细胞6、12、24和48 h后收集细胞,然后采用real-timeRT-PCR法检测不同浓度葡萄糖对Caco-2细胞Abcb1 mRNA表达的影响。荧光定量结果表明,100 mM葡萄糖处理Caco-2细胞6h时后,Abcb1 mRNA表达量显著上升(P<0.05),而低浓度葡萄糖作用6h对Abcb1 mRNA的表达量无显著差异(P>0.05)。但处理时间延长至12h时,12.5、25、50和100 mM葡萄糖均可使Caco-2细胞的Abcb1mRNA表达量显著(P<0.05)或极显著上调(P<0.001),具有一定的浓度依赖性;细胞培养时间继续延长至24h和48h后,各浓度葡萄糖对Caco-2细胞的Abcb1 mRNA表达水平无显著影响(P>0.05)。结果表明高浓度的葡萄糖可上调Caco-2细胞中Abcb1mRNA的表达量,但与处理时机有一定关系。 二、糖尿病大鼠主要组织中Abcb1 mRNA表达变化 本试验首先采用文献推荐方法建立了SD大鼠糖尿病模型。SD大鼠每天一次腹腔注射链脲佐菌素(STZ,65 mg/kg),每天早上测定大鼠空腹血糖,当-空腹血糖浓度达到16.7 mmol/L并能稳定维持该水平且伴随出现多饮、多食、多尿与体重减少症状的大鼠作为糖尿病模型大鼠。 然后本试验采用real-time RT-PCR的方法检测对照组(n=8)与糖尿病组(n=8)大鼠肝脏、肾脏、空肠和回肠组织中Abcb1(Abcb1a和Abcb1b)mRNA相对表达水平。荧光定量结果表明,健康对照组大鼠肝脏、肾脏、空肠与回肠组织中Abcb1a和Abcb1b均有表达,且在各组织中的表达量无显著差异(P>0.05),同时比较了正常大鼠不同组织中Abcb1a和Abcb1b两个亚型的表达水平,结果显示二者在大鼠不同组织中的表达量比较平衡,无显著差异(P>0.05)。与健康对照组大鼠比较,糖尿病组大鼠肝脏与回肠组织中Abcb1a mRNA表达量显著上升(P=0.015,P=0.036),而在空肠和肾脏中的表达量虽分别有上调和下调变化,但差异不显著(P>0.05);Abcb1bmRNA表达量虽在肝脏、空肠、回肠和肾脏中有一定变化,但差异性均不显著(P>0.05)。进一步比较了糖尿病大鼠肝脏、肾脏与肠道组织Abcb1a和Abcb1b的表达量变化差异,结果显示糖尿病大鼠肝脏与回肠组织中的Abcb1a的表达量显著高于Abcb1b的表达量(P<0.05),而在空肠和肾脏组织中差异性不显著(P>0.05)。结果表明:糖尿病对大鼠不同组织中P-糖蛋白的mRNA表达具有一定影响,但对其两个编码基因亚型Abcb1a与Abcb1bmRNA表达的影响不同,对Abcb1a表达量的影响较为显著。 三、恩诺沙星在糖尿病大鼠体内的药动学研究 基于糖尿病大鼠肝脏和回肠Abcb1a的mRNA表达有显著变化,本试验拟进一步研究口服恩诺沙星在糖尿病大鼠体内药动学变化。健康对照组(n=6)和糖尿病组(n=6)大鼠分别口服恩诺沙星(5 mg/kg)后,采血分离血浆后采用HPLC方法检测恩诺沙星的血药浓度。经3P97药动学软件计算恩诺沙星在健康大鼠和糖尿病大鼠中的主要药动学参数如下: Cmax(2.48 vs1.49μgmL-1),T1/2ka(0.19 vs0.23 h),T1/2ke(0.73vs0.9h),AUC0-12h(3.36 vs2.89μg·mL-1·h),Tpeak(0.49 vs0.581 h)。结果显示恩诺沙星在糖尿病大鼠中的Cmax、AUC0-12h和V/F均显著变化(P<0.05,P<0.01),其它参数虽有波动,但差异不显著(P>0.05)。结果表明糖尿病对大鼠体内恩诺沙星药动学过程产生一定影响,口服恩诺沙星的峰浓度、AUC0-12h和V/F参数的改变推测与Abcb1a mRNA表达变化有一定关系,即糖尿病大鼠肠道和肝脏P-糖蛋白的表达量有所增加,可能导致恩诺沙星在肠道的吸收减少、胆汁排泄增加 引起峰浓度和AUC下降,在组织中的分布有所增加,该推测有待进一步深入研究。 综上所述,高浓度葡萄糖会引起Caco-2细胞中Abcb1 mRNA的表达量显著上升,链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠肝脏和回肠中Abcb1amRNA表达量显著上升,且糖尿病大鼠口服恩诺沙星的部分药动学参数会发生变化。