胚肾干细胞对肾小管上皮细胞-间充质转分化的逆转作用

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慢性肾脏病(CKD)目前已经成为现代社会一种常见疾病、多发疾病,严重影响了人类健康。肾间质纤维化是慢性肾脏病发展到尿毒症的最后共同通路,而肾小管上皮-间充质转分化(EMT)是肾间质纤维化过程中的重要致病环节。而如何抑制肾小管EMT、减轻肾间质纤维化、从而有效阻止CKD发展到终末期肾病、尿毒症,是生命科学及医学领域的重大需求和医学科学工作者的责任。现有的研究证实成体肾脏损伤后修复再生的过程与胚胎肾脏发育形成的过程极其相似。在胚胎肾脏发育过程中,干细胞发挥了重要作用,因此将干细胞应用在肾脏损伤修复的过程中,也可以起到促进损伤组织的修复和再生作用。胚肾干细胞是一种具有自我更新、不断增殖分化能力的干(祖)细胞。在胚胎肾脏发育的过程中,胚肾干细胞自身可以发生间充质-上皮转分化(MET)。那么胚肾干细胞在受损肾脏中是否可以发挥同样的作用而促进肾小管发生MET则是我们的研究重点之一。  目的:  本实验主要观察胚肾干细胞对肾小管上皮细胞-间充质转分化的影响。通过采用结构和功能与人非常接近的猪胚胎肾细胞作为肾脏的干(祖)细胞,与猪肾小管上皮细胞共培养,对其进行严格的体外干预,从而观察胚肾干细胞对肾小管EMT的逆转作用(促进MET的作用),一定程度上阐释其分子机制,为肾间质纤维化提供新的生物治疗措施。  方法:  (1)实验用小型猪胚肾细胞的培养和鉴定  猪胚胎肾干细胞的培养:采用间充质干细胞培养液进行培养、传代。猪胚胎肾干细胞的鉴定:用胚胎肾脏干细胞标志物six2等指标染色鉴定。  (2)猪肾小管上皮-间充质转化(EMT)模型的建立  体外细胞模型的建立:用TGF-β诱导猪近端肾小管上皮细胞系(LLC-PK1)发生EMT,分别观察细胞形态、上皮细胞标志物E-cadherin、ZO-1和间充质标志物α-SMA、vimentin及信号分子β-catenin和ZEB1的表达变化。  (3)猪胚胎肾干细胞逆转肾小管EMT的现象观察  体外细胞干预实验:将猪胚胎肾干细胞,通过Transwell聚碳酸脂膜与TGF-β诱导后发生EMT(已经转化为间充质)的LLC-PK1细胞共培养,通过观察上述细胞模型的指标,探讨猪胚胎肾干细胞及其分泌的细胞因子对TGF-β诱导的LLC-PK1细胞发生EMT的逆转作用(促进MET的作用)。  结果:  (1)原代猪胚肾干细胞继续传代培养,细胞呈长梭形、涡旋状生长。经免疫荧光标志物鉴定vimentin、six2阳性,上皮标志物E-cadherin阴性。  (2)体外培养的猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)经过10ng/ml TGF-β分别刺激24h、48h、72h后,形态发生改变,细胞由铺路石状紧密排列的卵圆形上皮细胞逐渐转变为长梭形间质细胞;免疫荧光和蛋白印迹实验检测细胞内标志物不同程度发生改变,即上皮细胞标志物E-cadherin、ZO-1表达减少,间充质细胞标志物Vimentin、α-SMA表达增多。此外,72h组信号分子β-catenin、ZEB-1表达上调。  (3)体外培养的猪肾小管上皮细胞(LLC-PK1)经过10ng/ml TGF-β分别刺激24h、48h、72h后,再与猪胚肾干细胞共培养,在24h和48h组可出现间质化程度减轻,即上皮细胞标志物表达升高,间充质细胞标志物表达减少。这种变化情况在72h组表现不明显。  结论:  TGF-β可以成功诱导体外培养的猪肾小管上皮细胞发生EMT,从而转化成为间质细胞。从猪胚肾生肾区提取的Six2阳性的原代胚肾干细胞,可以不同程度地逆转EMT,即部分促进MET(间充质-上皮转分化),为肾小管间质纤维化的治疗提供了新的思路。
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