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白虎加桂枝汤加减改善尿酸性肾病大鼠肾小管损伤的机制

2022-06-06王晨刘鹏张红红王昀李小会邱新萍

世界中医药 2022年9期
关键词:肾小管白虎肾小球

王晨 刘鹏 张红红 王昀 李小会 邱新萍

摘要 目的:觀察白虎加桂枝汤对尿酸性肾病(HN)大鼠的治疗效果,并从肾小管损伤角度探讨其作用机制。方法:将60只无特定病原体(SPF)级SD雄性大鼠随机分为正常对照组、模型组、白虎加桂枝汤高剂量组(BHJGZ高组)、白虎加桂枝汤中剂量组(BHJGZ中组)、白虎加桂枝汤低剂量组(BHJGZ低组)、别嘌醇组,每组10只。采用腺嘌呤灌胃联合腹部皮下注射氧嗪酸钾构建大鼠尿酸性肾病模型,连续造模18 d。造模成功后,正常对照组及模型组给予等体积蒸馏水灌胃,其余各组给予对应药物灌胃,连续干预8周。观察大鼠体质量、活动能力、精神状态及毛色,检测大鼠血清尿酸(UA)、血清尿素氮(BUN)、血清肌酐(Scr)、24 h尿蛋白定量(24 h UTP),通过HE染色、过碘酸希夫(PAS)染色和Masson染色,观察高尿酸血症(HUA)大鼠肾脏组织形态学、肾小球系膜增生以及肾间质纤维化情况。结果:与模型组比较,治疗6周后,白虎加桂枝汤各剂量组大鼠体质量增加,活动能力、精神状态及毛色好转( P <0.05)。BHJGZ中组可显著降低大鼠血清Scr水平( P <0.01),BHJGZ中组、BHJGZ高组可明显降低大鼠血清BUN水平( P <0.01);白虎加桂枝汤各剂量组均可明显降低HUA大鼠血清UA、24 h UTP水平并改善肾组织形态学、肾小球系膜增生及肾间质纤维。结论:白虎加桂枝汤可能通过抑制肾小球系膜基质增生、减少肾小管损伤及肾间质纤维化,延缓HN进展。

关键词 白虎加桂枝汤;尿酸性肾病;生化检测;HE染色;PAS染色;Masson染色;肾小管损伤;肾间质纤维化

Mechanism of Baihu Jiaguizhi Decotion in Attenuating Renal Tubular Injury in Rats with Hyperuricemic Nephropathy

WANG Chen1,LIU Peng1,2,ZHANG Honghong1,WANG Yun1,LI Xiaohui3,QIU Xinping1

(1 Shunyi Hospital,Beijing Hospital of Traditional Chinese Medicine,Beijing 101300,China; 2 Institute of Clinical Medicine, China-Japan Friendship Hospital,Beijing 100029,China; 3 Shaanxi University of Chinese Medicine,Xianyang 712000,China)

AbstractObjective: To study the therapeutic effect of Baihu Jiaguizhi Decoction(BHJGZ) on the rats with hyperuricemic nephropathy(HN),and explore the underlying mechanism from renal tubular injury. Methods: Sixty SPF-grade male SD rats were randomly assigned into a normal group,a model group,an allopurinol group,and high-,medium-,and low-dose BHJGZ groups,with 10 rats in each group.The HN rat model was established by gavage of adenine combined with abdominal subcutaneous injection of potassium oxonate for 18 days.After modeling,the normal group and the model group were given an equal volume of distilled water by gavage,and the other groups were given corresponding drugs by gavage for eight weeks.The body weight,activity,mental state,and coat color of the rats were measured and observed.Furthermore,the levels of serum uric acid(UA),serum urea nitrogen(BUN),serum creatinine(Scr),and 24 h urine total protein(24 h-UTP) were measured.Hematoxylin-eosin(HE) staining,periodic acid-Schiff(PAS) staining,and Masson staining were employed to observe the morphology of the kidney tissue,mesangial hyperplasia,and renal interstitial fibrosis in HN rats. Results: Compared with the model group,six weeks of treatment with BHJGZ increased the body weight and activity and improved the mental state and coat color of the rats( P <0.05).Further,the medium-dose BHJGZ reduced the Scr level( P <0.011),and the medium-and high-dose BHJGZ lowered the BUN level( P <0.01).All the doses of BHJGZ significantly reduced the levels of UA and 24 h-UTP,improved renal tissue morphology,and alleviated mesangial hyperplasia and renal interstitial fibersis in HN rats. Conclusion: BHJGZ may inhibit the expansion of glomerular mesangial matrix and reduce renal tubular damage and renal interstitial fibrosis to delay the progression of HN.132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

Keywords Baihu Jiaguizhi Decoction; Hyperuricemic nephropathy; Biochemical test; HE staining; PAS staining; Masson staining; Renal tubular injury; Renal interstitial fibrosis

中图分类号:R285.5 文献标识码:A  doi: 10.3969/j.issn.1673-7202.2022.09.015

高尿酸血症(Hyperuricemia,HUA)是嘌呤代谢紊乱导致尿酸(Uric Acid,UA)生成過多和(或)排泄减少的一种代谢性疾病,尿酸性肾病(Hyperuricemic Nephropathy,HN)是其重要并发症之一[1-3]。在我国,随着人们生活水平的提高,饮食结构、环境与遗传因素的改变,HN患病率快速上升,主要集中在沿海及经济发达地区[4],目前已成为全世界的主要健康问题之一。美国2007—2008年国家健康和营养调查研究发现,美国人群HUA患病率为21.4%,而当血清UA≥10 mg/dL时,86%的患者存在肾脏损害[2]。而慢性肾脏病患者伴HUA时,肾功能快速进展且达到肾替代治疗的风险显著增高[5]。由此可见,HUA不仅是肾功能衰减的标志和病理结果,更是引发、加重肾脏病变的独立危险因素。肾小管损伤是导致HN发生发展的重要病理基础。大量证据表明,UA水平升高与肾小管损伤和继发的肾小管间质纤维化有关[6-7]。HN时,肾小管中集聚大量的UA,干扰正常的能量代谢,出现尿酸肾结石、慢性间质性肾炎和纤维化,导致肾小管氧化分解脂质供能相对不足,造成肾小管细胞损伤,加速HN肾脏纤维化损害,进一步发展为慢性肾脏病。

HN中医学多将其归属于“痹证”“白虎病”“腰痛”等范畴。大多数医家认为HN属湿热痹[8]。如《素问·痹论》曰:“风寒湿三气杂至,合而为痹……其热者,阳气多,阴气少,病气胜,阳遭阴,故为痹热。”本团队根据全国基层工作室名老中医临床经验,认为本病属于中医“温疟”范畴,《金匮要略·疟病脉证并治》曰:“温疟者,其脉如平,身无寒,但热,骨节疼烦,时呕,白虎加桂枝汤主之。”HN患者临床常常表现为“关节红肿热痛,交替发作”的症状与温疟病“身无寒,但热,骨节疼烦”相似,因此基于名老中医临床经验及前期观察提出,HN病因病机多由于热为风寒湿所郁,湿聚热蒸,壅于经络肌表及阳明气分,气血流行不畅,邪热内伏,耗伤真阴,阴虚津伤,脉络瘀阻所致,治以清热保津,宣通阳明,疏风利湿为法。

然而,HN损伤机制复杂多变,随着疾病病情进展,各类损伤信号相互促进。目前西医主要以激素、免疫抑制剂或对症治疗该病,缺乏针对肾脏肾小管损伤的有效治疗措施。临床和实验研究表明,中医药对于防治肾脏肾小管损伤具有显著疗效,特别在肾小管损伤早期给予中药干预,可有效延缓肾脏纤维化的进展。故本实验以腺嘌呤诱导构建HUA大鼠模型,研究白虎加桂枝汤不同剂量对HN大鼠尿蛋白、肾功能及肾脏组织的影响,探讨该方通过抑制肾小球系膜基质增生、减少肾小管损伤及肾间质纤维化,延缓HN进展的作用。

1材料与方法

1.1材料

1.1.1动物选用无特定病原体(Specific Pathogen Free,SPF)级6周龄SD雄性大鼠60只,体质量(200±10)g。由斯贝特(北京)生物技术有限公司提供,动物使用许可证号:SCXK(京)2016-0002,合格编码:1103241911017558。大鼠均饲养于中国中医科学院动物实验中心,温度(25±3)℃,相对湿度(55±15)%,保持12 h光照/12 h黑暗交替,自由饮水和常规饲料喂养。本实验通过动物福利伦理委员会批准(伦理审批号:SYSB2021-18)。

1.1.2药物白虎加桂枝汤(BHJGZ)由知母18 g、生石膏48 g、桂枝9 g、炙甘草6 g、薏苡仁18 g,穿山龙30 g组成。以上中药常规煎煮2次,合并滤液,分别水浴蒸发至1.16 g/mL、0.58 g/mL、0.29 g/mL。本课题组用于研究的白虎加桂枝汤配方颗粒均由北京康仁堂药业有限公司加工而成,药材质量达标。别嘌醇片(上海信谊万象药业股份有限公司,国药准字H31020334)。

1.1.3试剂与仪器 腺嘌呤(Sigma试剂公司,美国,批号:WXBB0585V);氧嗪酸钾(Sigma试剂公司,美国,货号:STBD5759V);氯化钠NaCl(Sigma试剂公司,美国,货号:S9625);二甲苯(Sigma试剂公司,美国,货号:95682);甲醛溶液(Amresco公司,美国,货号:0493-200ML);OCT包埋剂(Sakura公司,日本,货号:4583);苏木精-伊红(北京索莱宝科技有限公司,货号:G1120);中性树胶封片剂(北京索莱宝科技有限公司,货号:G8590)。CD-1600全自动生化分析仪(雅培公司,美国,型号:BH13MD1600);低温大容量离心机(Jouan公司,法国,型号:CVHG1100);光学显微镜(Olympus公司,日本,型号:BX43-32P01HAL);冰冻切片机(樱花公司,日本,型号:Tissue-tekCryo3)。

1.2方法

1.2.1分组与模型制备所有大鼠均以常规普通饲料适应性喂养2周,称量大鼠体质量并进行基础状态观察,将其随机分为6组:正常对照组、模型组、白虎加桂枝汤高剂量组(BHJGZ高组)、白虎加桂枝汤中剂量组(BHJGZ中组)、白虎加桂枝汤低剂量组(BHJGZ低组)、别嘌醇组,每组10只。模型组、白虎加桂枝汤高、中、低组、别嘌醇组给予100 mg/(kg·d)腺嘌呤灌胃、100 mg/(kg·d)氧嗪酸钾盐腹部皮下注射,同时给予含10%酵母的饲料100 g/(kg·d)喂养,连续造模18 d。实验第18天禁食8 h后在模型组中随机取2只大鼠处死取肾脏组织,进行苏木精-伊红染色(Hematoxylin and Eosin Staining,HE Staining),观察肾脏组织病理显示有尿酸盐结晶沉着于肾小管和肾间质,提示造模成功。各组大鼠在造模后同时分别每天灌胃给药,正常组及模型组给予等体积蒸馏水灌胃,其余4组给予对应药物灌胃,连续给药8周。132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

1.2.2给药方法大鼠灌胃剂量根据人与大鼠体表面积折算系数换算,正常对照组及模型组给予蒸馏水10 mL/(kg·d)灌胃,别嘌醇组给予别嘌醇10.5 mg/(kg·d)灌胃。白虎加桂枝汤高剂量组为11.6 g/(kg·d)、中剂量组5.8 g/(kg·d)、低剂量组2.9 g/(kg·d)。各组大鼠给药1次/d,连续8周。实验期间从给药0周开始,每4周于大鼠尾尖部取血,检测大鼠血清UA水平。 每4周将大鼠转移入代谢笼1次,大鼠禁食但不禁水,收集24 h尿液后测定尿量,混匀后留取1.5 mL,10 000 r/min,4 ℃,离心半径10 cm,离心5 min,留取上清液,保存于-80 ℃冰箱用于检测24 h尿蛋白量。给药8周实验结束,在大鼠禁食12 h后,以10%水合氯醛 (300 mg/kg)腹腔注射对大鼠进行麻醉,腹主动脉取血,血样静置30 min,以3 500 r/min,4 ℃,离心半径8 cm,离心15 min,留取上清液,检测血清BUN及Scr水平。摘取肾脏去除髓质后,一半置于10%中性甲醛溶液中固定(配置方法:分别称取Na2HPO4·12H2O 2.9 g、KH2PO4 0.2 g、KCl 0.2 g和NaCl 8.0 g加入去离子水900 mL后充分溶解,用HCl将pH值调至7.4,再加入去离子水定容至1 000 mL,于121 ℃高压灭菌30 min,待其冷却后,置于4 ℃保存,即1×磷酸盐缓冲液(Phoshate Buffered Saline,PBS);分别量取100 mL的40%甲醇溶液与0.01 mol/L PBS 300 mL进行混匀,即10%中性甲醛溶液),另一半置于4%多聚甲醛中固定,进行包埋、切片,HE染色、过碘酸希夫(Periodic Acid-Schiff,PAS)染色及Masson染色。取材结束后对实验大鼠施以安乐死。

1.2.3检测指标与方法

1.2.3.1血清生化指标检测采用全自动生化分析仪检测大鼠血UA、血清肌酐(SCr)、血清尿素氮(BUN),24 h尿蛋白定量(24 h UTP)。

1.2.3.2肾脏组织病理学观察 将肾脏组织固定于4%的多聚甲醛溶液24 h,弃去多聚甲醛,流水冲洗1 h。经常规脱水,包埋后做石蜡切片,制成4 μm切片,烤片,行HE染色、PAS染色、Masson染色,常规脱水,透明、中性树胶封片,光学显微镜下观察肾脏病理学改变。

1.3统计学方法采用SPSS 22.0统计软件对数据进行分析,计量资料用均数±标准差(  ±s )表示,各组间数据比较采用单变量方差分析(One-Way ANOVA),组间的两两比较选用LSD检验,以 P <0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1各组大鼠一般状态实验期间白虎加桂枝汤干预组大鼠较HN组活动能力、精神状态及毛色均好转。

2.2白虎加桂枝汤不同剂量对HUA大鼠UA水平的影響与模型组0周UA比较,BHJGZ低、中、高组与别嘌醇组均无明显变化,差异无统计学意义(均 P >0.05);与模型组4周、8周UA比较,BHJGZ低、中、高组与别嘌醇组可改善大鼠UA水平,其中4周时BHJGZ低、中组与别嘌醇组改善最明显(均 P <0.01);8周时BHJGZ中、高组与别嘌醇组改善最明显(均 P <0.01)。见表1。

2.3白虎加桂枝汤不同剂量对HUA大鼠24 h UTP水平的影响与模型组0周24 h UTP比较,BHJGZ低、中、高组与别嘌醇组均无明显变化,差异无统计学意义(均 P >0.05);与模型组4周、8周24 h UTP比较,BHJGZ低、中、高组与别嘌醇组均可改善大鼠24 h UTP水平,其中4周时BHJGZ高组、别嘌醇组改善最明显(均 P <0.01);8周时BHJGZ低、中、高组与别嘌醇组均可明显改善大鼠24 h UTP水平(均 P <0.01)。见表2。

2.4白虎加桂枝汤不同剂量对HUA大鼠Scr、BUN水平的影响与模型组8周比较,BHJGZ低、中、高组、别嘌醇组均可以明显降低Scr和BUN水平,其中BHJGZ中组可显著降低Scr水平(均 P <0.01);BHJGZ中、高组可明显降低BUN水平(均 P <0.01)。见表3。

2.5白虎加桂枝汤不同剂量对HUA大鼠肾组织形态学、肾小球系膜基质增生及肾间质纤维化的影响HE染色显示,正常对照组大鼠肾组织肾小球体积及细胞数正常,结构纹理清楚,系膜基质无增生,球囊腔无扩大,肾小管形态、大小均正常,肾小管间质未见炎症细胞浸润及纤维化等病变;模型组大鼠肾组织中肾小球重度纤维化,代偿性肥大,肾小管扩张,肾小管上皮细胞水肿变性,肾小管萎缩,上皮细胞呈空泡样变性,肾间质可见大量单核、淋巴细胞浸润、成纤维细胞增殖等;BHJGZ高、中、低组可以不同程度改善HUA大鼠肾小管上皮细胞变性、宫腔扩张等病理学改变,肾小球轻度纤维化、肾小球系膜轻度增厚,毛细血管壁轻度增厚;别嘌醇组肾小球中度纤维化,肾小球系膜中度增厚,毛细血管壁中度增厚,肾小管中度扩张伴上皮空泡样改变,可见轻度炎症细胞浸润。见图1。

PAS染色显示,正常对照组大鼠肾小球和肾小管形态、结构正常,结构纹理清楚,无明显病理学改变;模型组大鼠肾小球和肾小管可见大小不等结节,糖原蛋白大量沉积,肾小球系膜基质增厚;BHJGZ高、中、低组大鼠肾小球和肾小管糖原蛋白沉积明显较模型组减少,可见少量糖原蛋白沉积,肾小球系膜基质轻度增厚;别嘌醇组大鼠肾小球和肾小管细胞内中量糖原蛋白沉积,肾小球系膜基质中度增厚。见图2。

Masson染色显示,正常对照组大鼠肾小球、肾小管形态结构正常,肾间质可见大量红色肌纤维,仅可见少量蓝色或绿色的胶原纤维;模型组肾小球中可见大量絮团状亮蓝绿色胶原纤维沉积和积聚,肾脏内固有细胞重度纤维化,系膜基质重度增生,基底膜、毛细血管壁明显增厚,肾小球萎缩、硬化损伤严重;BHJGZ高、中、低组组织间质中亮蓝绿色胶原纤维较模型组明显减少,呈轻度纤维化,肾小球系膜基质轻度增生,基底膜轻度增厚,球囊壁增厚不明显;别嘌醇组大鼠肾小球中度纤维化,系膜基底膜中度增厚,球囊壁增厚,基质中度增生。见图3。132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

3讨论

白虎加桂枝汤出自汉代张仲景,《金匮要略·疟病脉证治第四》,是治疗“温虐”之主方[9]。方中石膏甘寒清热不伤阴津,清阳明气分邪热;知母助石膏滋阴润燥清热,专理阳明独胜之热;佐以桂枝辛温解肌,发散退热,解在表之风寒,具有辛甘通阳化湿之用。如吴瑭所言:“单桂枝一味,领邪外出,作向导之官,得热因热用之妙。”粳米补中益气,健脾益胃;甘草从中调和。诸药合用,主治“温疟”之症,具有清热生津,兼解表邪的功效[10]。

黄豪杰等[11]临床研究显示,白虎加桂枝汤能有效降低风湿郁热型急性痛风性关节炎患者红细胞沉降率,对抑制急性痛风性关节炎的炎症反应有较好疗效。王挺挺等[12]应用白虎加桂枝汤合四妙丸治疗HN,疗效优于别嘌醇合秋水仙碱组。华亮等[13]发现清热除湿通络法可下调AUG大鼠核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(Nucleotide Binding Oligomerization Domain-like Receptor Protein 3,NLRP3)炎症小体表达,拮抗炎症介质。现代药理学研究发现,生石膏具有良好的抗炎、解热作用,其作用机制可能是通过调控前列腺素E2的含量[14],协同抑制炎症反应,降低纤维蛋白原的水平,调节血浆蛋白的比例,进而促使红细胞沉降率恢复正常水平;桂枝中挥发油、乙酸乙酯部位及桂皮醛、桂皮酸可通过抑制NLRP3炎症小体的激活而发挥抗炎作用[15];知母具有抑制血小板血栓的形成,且知母总多糖具有抗炎作用,可改善炎症反应[16]。

HN主要是因为机体内嘌呤代谢紊乱,UA产生过多,或肾脏排泄减少使UA水平升高,血液中尿酸盐过饱和,沉积于肾脏,导致肾组织炎症病变及纤维化进展,最终发展为慢性肾功能衰竭[17-18]。目前国内外学者普遍认为HUA主要表现为血清UA水平过高,可通过抑制肝脏黄嘌呤氧化酶的活性减少UA生成,及通过调控肾脏尿酸盐转运体增加UA排泄2方面调控UA水平。黄嘌呤氧化酶是UA合成的重要酶之一,可直接调控体内UA水平的高低[19-20]。别嘌醇作为临床降低UA的一线药物,是黄嘌呤氧化酶抑制剂,可通过抑制黄嘌呤氧化酶钼碟活性中心,使嘌呤类无法转化为UA,从而降低机体UA含量。目前临床使用中存在较多严重的不良反应。因此探索中医药治疗HN是目前医学研究重点。

本研究结果表明,白虎加桂枝汤中剂量组可显著降低HN模型大鼠BUN水平,白虎加桂枝汤中、高剂量组可明显降低大鼠Scr水平;白虎加桂枝汤各剂量组可明显改善血清UA及24 h UTP水平,通过对肾脏组织HE染色、PAS染色、Masson染色分析白虎加桂枝汤各剂量组均可不同程度改善HN大鼠肾组织形态学、肾小球系膜增生及肾间质纤维化改变,提示其具有明显的降UA功效。

綜上所述,白虎加桂枝汤可通过改善肾小管损伤及肾小球系膜基质增生,减轻肾脏纤维化,对肾脏具有一定的保护作用。

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(2021-07-12收稿本文编辑:吴珊)

基金项目:国家自然科学基金项目(81904174);全国中医药创新骨干人才培训项目(国中医药人教函[2019]128号);北京市属医院科研培育计划项目(PZ2021023);北京中医医院顺义医院院级自然科学基金项目(SYYJ-201901)作者简介:王晨(1991.12—),女,硕士研究生,医师,研究方向:中医药防治肾脏病,E-mail:740304252@qq.com通信作者:邱新萍(1977.11—),女,博士研究生,主任医师,研究方向:中医药防治内科疾病,E-mail:59442016@qq.com132E811B-59F1-4B75-AC56-5F39F1BE546F

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