论文部分内容阅读
目的:肾小管间质纤维化(renal tubulointerstitial fibrosis,RTIF)是糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)的主要病理特征,在RTIF进程中肾小管上皮细胞向间充质细胞转分化(epithelial-mesenchymal transition,EMT)发挥着关键作用,但此过程涉及多种分子介质和细胞事件的参与,影响因素众多,且相互作用复杂,以致至今对其分子机制尚未完全阐明。转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)是目前公认致纤维化作用最强的细胞因子,主要通过TGF-β1/Smad细胞信号通路诱导和调节肾小管EMT及RTIF的全过程。核转录共抑制因子SnoN(Ski-related novel protein N)是该信号传导途径的重要负调控因子,对TGF-β1的生物学效应起负调控作用。本课题组前期研究发现,在DN发病过程中SnoN蛋白的减少放大了TGF-β1的致纤维化效应,但SnoN蛋白表达降低在DN肾纤维化发病中的确切作用和机制尚需要进一步的研究。本实验旨在以SnoN为研究靶点,以糖尿病(diabetes mellitus,DM)大鼠模型和高糖处理的肾小管上皮细胞(renal tubular epithelial cells,RTECs)为研究对象,分别从蛋白水平、转录水平、外源性药物干预等三个方面,利用siRNA技术敲低RTECs中E3泛素连接酶Arkadia表达、慢病毒稳定转染体系使RTECs过表达SnoN、体内和体外OM干预等方法,结合肾小管EMT和纤维化等相关指标的检测。进一步明确SnoN表达变化与肾小管EMT和RTIF的关系,探讨上调肾小管SnoN表达在改善DN肾间质纤维化发病中的作用及其可能机制,为有效防治DN提供理论和实验依据。 方法:1.(1)动物实验:雄性SD大鼠随机分为正常对照(NC)组和DM组。以尾静脉注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)复制DM大鼠模型,48小时(h)后测空腹血糖,血糖≥16.7 mmol/L且尿糖阳性者判断造模成功。NC组大鼠尾静脉注射STZ溶媒。各组大鼠均予标准饲料喂养,自由饮水,饲养至16周(W)处死。生化法测血糖(BG)、血肌酐(Scr)、尿蛋白(UP),记录24h尿量计算24h尿蛋白量(24hUP);HE(hematoxylin and eosin)和Masson染色后显微镜下观察肾组织病理变化;免疫组化法检测E-钙粘素(E-cadherin)、α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)和纤维连接蛋白(fibronectin,FN)在肾小管的分布和表达;Western blot和实时荧光定量聚合酶链反应(Real-time fluorescent quantitative Polymerase Chain Reaction,qRT-PCR)分别检测TGF-β1、SnoN、Arkadia、E-cadherin、α-SMA、FN的蛋白和mRNA表达。(2)细胞实验:体外培养的正常大鼠近端肾小管上皮细胞株(NRK52E)随机分组,①正常糖(NG)组:2% FBS+ DMEM+5.5mmol/L Glucose,②高糖(HG)组:2% FBS+ DMEM+25mmol/L Glucose,各组分别设2h、12h、24h、48h和72h五个培养时间点;应用免疫荧光染色(Immunofluorescence staining,IF)检测各组细胞中E-cadherin、α-SMA表达变化,Western blot和qRT-PCR分别检测各组细胞中TGF-β1、SnoN、Arkadia、E-cadherin、α-SMA、FN的蛋白和mRNA表达。2.采用siRNA干扰技术敲低正常人近端肾小管上皮细胞(HK-2)中Arkadia的表达,高糖条件下培养48h后,qRT-PCR法检测各组细胞SnoN和Arkadia的mRNA表达;Western blot法检测各组细胞SnoN、Arkadia、TGF-β1、E-cadherin、α-SMA等的蛋白表达;酶联免疫吸附试验(Enzyme linked immunosorbent assay,ELISA)检测培养液中的FN蛋白量。3.利用慢病毒稳定转染体系使HK-2细胞中SnoN过表达,高糖条件下培养48h后,Western blot法检测各组细胞SnoN、Arkadia、TGF-β1、E-cadherin、α-SMA等的蛋白表达;qRT-PCR法检测各组细胞SnoN和Arkadia的mRNA表达;ELISA法检测培养液中的FN蛋白量。4. OM干预处理,(1)动物实验:雄性SD大鼠随机分为NC组、DM组和OM治疗组。STZ复制DM大鼠模型,48h后测空腹血糖,血糖≥16.7 mmol/L且尿糖阳性者判断造模成功。NC组大鼠尾静脉注射STZ溶媒,OM治疗组自DM大鼠造模成功次日起,予以75mg//kg/d OM灌胃处理。各组大鼠均给予标准饲料喂养,自由饮水,大鼠饲养至16 W处死。生化法测BG、Scr、UP,记录24 h尿量计算24hUP;HE和Masson染色后显微镜下观察肾组织病理变化;免疫组化法检测E-cadherin、α-SMA、FN在肾小管的分布和表达;Western blot和qRT-PCR分别检测TGF-β1、SnoN、Smad7、Arkadia、E-cadherin、α-SMA、FN的蛋白和mRNA表达。(2)细胞实验一:NRK52E细胞分组①NG组,②HG组,③HG+不同浓度OM(0.01、0.05、0.10、0.25、0.50mg/ml)组,培养48h。利用免疫荧光染色-激光共聚焦显微镜(IF-LSCM)检测E-cadherin和α-SMA的表达强度、Western blot、qRT-PCR方法检测SnoN、Smad7、TGF-β1、Arkadia、E-cadherin、α-SMA、FN的蛋白和mRNA表达。细胞实验二:①NG组,②HG组,③HG+0.50mg/ml OM动态观察(HM)组,分别设2h、12h、24h、48h和72h五个培养时间点进行动态观察,利用Western blot、qRT-PCR方法检测SnoN、Smad7、TGF-β1、Arkadia、E-cadherin、α-SMA、FN蛋白和mRNA表达。 结果:1.(1)动物实验:与NC组相比,DM组大鼠BG、Scr、24hUP显著增高,伴明显肾纤维化病变,E-cadherin蛋白表达显著降低,α-SMA、FN蛋白表达显著增高;TGF-β1、Arkadia蛋白和mRNA表达显著增高;SnoN蛋白水平显著降低,而mRNA水平显著增高。(2)细胞实验:与NG组相比,HG组NRK52E细胞随高糖刺激时间延长,TGF-β1、Arkadia、α-SMA、FN蛋白和mRNA表达进行性增高,E-cadherin mRNA和蛋白表达进行性降低,呈时间依赖性;SnoN蛋白表达进行性降低,而SnoN mRNA表达进行性增高。2. siRNA敲低正常人近端肾小管细胞(HK-2)的Arkadia后高糖处理48h,与空白细胞组相比,Arkadia mRNA和蛋白水平显著降低,SnoN和E-cadherin表达显著增高,α-SMA和FN表达显著降低,TGF-β1表达无显著差异。3.过表达SnoN的HK-2细胞高糖处理48h后,与空白细胞组相比,SnoN mRNA和蛋白水平均显著增高,E-cadherin表达显著增高,α-SMA和FN蛋白显著降低,Arkadia和TGF-β1表达均无显著差异。4. OM干预效果(1)动物实验:与DM组相比,OM治疗组BG无明显差异,Scr、24hUP明显降低,纤维化病变有所改善,TGF-β1、Arkadia、α-SMA、FN表达明显降低,SnoN、Smad7、E-cadherin表达明显增高。(2)细胞实验一:①激光共聚焦显微镜观察发现,作用48h,与NG组相比,HG组E-cadherin表达明显减弱,α-SMA表达明显增强;与HG组相比,HG+OM不同浓度组随OM剂量下降,E-cadherin表达逐渐减弱,α-SMA表达逐渐增强;与HG组各相应时间点NRE52E细胞相比,HG+0.50mg/ml OM组TGF-β1、Arkadia、α-SMA、FN mRNA和蛋白显著降低,Smad7和SnoN蛋白显著增高,E-cadherin mRNA和蛋白显著增高,而Smad7和SnoN mRNA水平无明显差异。②Western blot、qRT-PCR结果显示,与HG组相比,HG+OM不同浓度组随OM剂量增加,TGF-β1、Arkadia、α-SMA、FN蛋白和mRNA表达均逐渐降低,E-cadherin蛋白和mRNA表达逐渐增高,SnoN和Smad7蛋白表达逐渐增高,呈剂量依赖性,而SnoN和Smad7 mRNA表达无明显差异。 结论:1.高糖通过促进肾小管上皮细胞中Arkadia表达增高,增强对SnoN蛋白泛素化降解水平而下调SnoN蛋白表达,即肾小管上皮细胞中SnoN的表达受Arkadia调控;2.敲低肾小管上皮细胞中Arkadia mRNA表达,使SnoN蛋白表达上调,对高糖诱导的肾小管EMT有抑制作用;3.过表达肾小管上皮细胞中SnoN可抑制高糖诱导的肾小管EMT;4. OM通过抑制Arkadia表达而上调SnoN蛋白表达,增强对TGF-β1/Smad细胞信号传递通路的负调控作用,抑制高糖诱导的肾小管EMT过程,改善DN肾间质纤维化。