探究 STIM1和 Orai1在肾小管上皮细胞表型转化及促进草酸钙结石形成中的作用

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目的探究STIM1和Orai1在肾小管上皮细胞表型转化及促进草酸钙肾结石形成过程中的变化趋势,为草酸钙肾结石的病因学预防提供理论依据。
  方法体外培养大鼠近端肾小管上皮细胞NRK-52E,予以氯化钙处理细胞体外模拟高钙成石环境。通过CCK-8及流式细胞凋亡实验筛选出对NRK-52E细胞生长无显著抑制的、最高浓度的氯化钙溶液,并以此模拟NRK-52E细胞的高钙成石环境。将NRK-52E细胞置于上述高钙培养基中处理24h和48h后,通过茜素红染色观察高钙环境下细胞表面钙盐沉积。通过RT-PCR及WesternBlot测定高钙环境下STIM1、Orai1和NRK-52E细胞上皮表型标志E-cadherin、成(软)骨标志OPN表达水平。验证STIM1和Orai1基因在NRK-52E细胞表型转化过程中是否发生差异性表达。随后,我们探究了NRK-52E细胞表型转化过程中存在显著差异性表达的基因STIM1在表型转化及结石形成中的调控作用。通过质粒转染正常NRK-52E细胞调控该基因表达的上调或下调,探究该分子表达水平的变化是否能够促进NRK-52E细胞发生表型转化。WesternBlot及免疫荧光观察上调及下调两种情况下NRK-52E细胞表型转化标志物的变化趋势。流式细胞学检测不同处理下NRK-52E细胞内钙离子浓度,探究该基因表达变化所致的直接效应。最后,通过美国GeneExpressionOmnibus(GEO)数据库对草酸钙钙斑患者及正常人群的芯片数据进行分析,收集整理STIM1及Orai1在人群肾乳头组织样本中表达情况,以此验证与细胞实验中肾小管上皮细胞表型转化发生时STIM1及Orai1变化趋势是否一致。
  结果通过CCK-8及流式细胞测凋亡实验,我们筛选出对NRK-52E细胞生长无显著抑制的、最高浓度的氯化钙溶液浓度为0.7mg/ml。茜素红染色发现高钙环境下细胞表面钙盐沉积多于对照组。RT-PCR及WesternBlot实验结果表明,在高钙环境下E-cadherin表达水平显著降低,OPN表达水平显著增多(p<0.05),验证了高钙环境下NRK-52E细胞发生了成(软)骨转化,同时发现了STIM1表达水平的显著降低(p<0.05)。通过质粒转染NRK-52E细胞调控STIM1基因表达下调时,我们发现E-cadherin蛋白表达显著减少,OPN蛋白表达量显著增加(p<0.05)。说明了STIM1基因的低表达促进NRK-52E细胞发生了成(软)骨转化。免疫荧光法观察细胞内OPN、E-cadherin分子分布亦验证了该结果。流式细胞学检测细胞内钙离子浓度由高到低分别为STIM1基因上调组、对照组、高钙组、下调组。GEO数据库对于人群芯片数据收集整理发现草酸钙钙斑患者STIM1基因表达水平较正常对照组人群显著降低,Orai1基因表达无明显差异,p<0.05。
  结论1.高钙微环境能够有效促进肾小管上皮细胞发生表型转化及细胞外晶体粘附
  2.高钙微环境促进肾小管上皮细胞发生表型转化过程中,STIM1基因表达显著降低。
  3.STIM1基因下调可促使大鼠近端肾小管上皮细胞NRK-52E发生表型转化,向成(软)骨细胞分化,进而诱发钙斑形成引发肾结石。在GEO数据库人群芯片数据分析所得结果同样验证了上述结论。
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