近年来,糖尿病(Diabetes Mellitus,DM)的发病率逐步攀升,严重威胁人们的健康。镉(Cadmium,Cd)是环境普遍存在的一种有毒重金属,随工农业的发展,其毒害风险逐渐增大。研究表明,镉暴露可能与糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)的发生有关,然而,镉诱导其发生的机制尚不明确。因此,本试验以糖尿病大鼠和高糖培养的大鼠肾小管上皮细胞系(NRK-52E cells)为研究对象,通过体内和体外实验探究了镉对糖尿病肾损伤的影响机制,为揭示镉的肾毒性机制提供新思路。1.镉暴露对糖尿病大鼠肾组织自噬的影响为探究镉暴露对糖尿病大鼠肾组织自噬的影响,本试验给与高脂高糖饲喂4周后的SD大鼠腹腔注射35 mg/kg剂量的STZ(链脲佐菌素)以构建糖尿病模型,并将稳定的糖尿病大鼠经自由饮水暴露25 mglL氯化镉20周。火焰原子吸收法检测肾脏镉蓄积量;统计大鼠体重和相对肾重;全自动生化分析仪检测血脂含量和血糖水平;试剂盒检测24 h尿微量白蛋白、尿肌酐和肾组织抗氧化酶的含量或活性;HE、PAS和Masson染色观察肾脏病理损伤;免疫组化检测肾组织COL-Ⅰ、COL-Ⅳ、CTSB和CTSD蛋白的表达水平;免疫荧光检测肾组织p62和LC3蛋白的荧光强度;Western blot检测肾组织中纤维化、自噬和溶酶体相关蛋白的表达水平;透射电镜观察肾组织线粒体超微结构和自噬体数量。结果显示,与对照组相比,Cd组和DM+Cd组肾脏镉蓄积量极显著增加(P<0.01)且DM+Cd组较Cd组其蓄积量进一步增加(P<0.01)。与对照组相比,Cd组和DM组大鼠体重和内生肌酐清除率显著降低(P<0.05),相对肾重和24 h尿微量白蛋白/肌酐极显著升高(P<0.01),肾脏出现病理损伤且DM+Cd组较DM组体重和内生肌酐清除率进一步降低(P<0.05),相对肾重和24h尿微量白蛋白/肌酐进一步升高(P<0.01),肾脏病理损伤加重。与对照组相比,Cd组和DM组血清甘油三脂、总胆固醇、低密度脂蛋白含量和血糖水平显著升高(P<0.05),高密度脂蛋白含量极显著降低(P<0.01)且DM+Cd组较DM组甘油三酯、总胆固醇和低密度脂蛋白含量进一步升高(P<0.05),高密度脂蛋白含量和血糖水平显著降低(P<0.05)。与对照组相比,Cd组和DM组肾组织MDA含量显著升高(P<0.05),GSH含量和CAT、SOD、GSH-PX活性显著降低(P<0.05)且DM+Cd组较DM组GSH含量和CAT、SOD、GSH-PX活性进一步降低(P<0.05),MDA含量进一步升高(P<0.05)。与对照组相比,Cd组和DM组肾组织纤维化蛋白的表达水平显著增加(P<0.05),蓝紫色胶原纤维增多且DM+Cd组较DM组其蛋白的表达水平进一步增加(P<0.05),胶原纤维阳性率进一步增加。与对照组相比,Cd组和DM组肾组织p-mTOR、LC3-Ⅱ/LC3-I和p62蛋白的表达水平显著增加(P<0.05),mature-CTSB、mature-CTSD、LAMP1 和 LAMP2 蛋白的表达水平极显著降低(P<0.01),自噬体累积且DM+Cd组较DM组p-mTOR、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和P62蛋白的表达水平进一步增加(P<0.01),mature-CTSB、mature-CTSD、LAMP1 和LAMP2蛋白的表达水平进一步降低(P<0.05),自噬体累积增多。2.镉暴露对高糖培养的大鼠肾小管上皮细胞自噬的影响为进一步探究镉暴露对糖尿病大鼠肾组织自噬的影响,本试验以30 mmol/L,糖浓度的培养基培养大鼠肾小管上皮细胞24 h以模拟糖尿病大鼠体内高血糖环境,并在此基础上暴露10 μmol/L氯化镉24 h。CCK-8法检测细胞存活率;流式细胞术检测细胞ROS含量和凋亡率;免疫荧光检测p62和LC3蛋白的荧光强度;Western blot检测细胞中凋亡、纤维化、自噬和溶酶体相关蛋白的表达水平;透射电镜观察细胞线粒体超微结构和自噬Similar biotherapeutic product体数量。结果显示,与对照组相比,Cd组和HG组细胞存活率极显著降低(P<0.01),ROS含量显著升高(P<0.05),线粒体明显损伤且HG+Cd组较HG组其存活率进一步降低(P<0.01),ROS含量进一步升高(P<0.01),线粒体损伤加重。与对照组相比,Cd组和HPLX5622G组细胞凋亡率显著升高(P<0.05),BAX蛋白的表达水平极显著增加(P<0.01),BCL-2蛋白的表达水平极显著降低(P<0.01)且HG+Cd组较HG组其凋亡率进一步升高(P<0.01)。与对照组相比,Cd组和HG组细胞纤维化蛋白的表达水平显著增加(P<0.05)且HG+Cd组较HG组其蛋白的表达水平进一步增加(P<0.05)。与对照组相比,Cd组和HG组细胞p-mTOR、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和p62蛋白的表达水平显著增加(P<0.05LY294002分子量),mature-CTSB、mature-CTSD、LAMP1 和 LAMP2 蛋白的表达水平显著降低(P<0.05),自噬体累积且HG+Cd组较HG组p-mTOR、LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ和p62蛋白的表达水平进一步增加(P<0.01),mature-CTSB、mature-CTSD、LAMP1和LAMP2蛋白的表达水平进一步降低(P<0.05),自噬体累积增多。综上所述,①通过饮水暴露方式,糖尿病大鼠对镉的肾脏毒性更为敏感;②体内实验表明,镉暴露通过诱导自噬抑制加剧糖尿病肾损伤;③体外实验表明,镉暴露通过诱导大鼠肾小管上皮细胞自噬抑制加剧糖尿病肾损伤。