糖尿病肾病系膜细胞源外泌体促进足细胞损伤的机制及小檗碱的作用

来源 :安徽医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lcc00060
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病(diabetes mellitus,DM)最严重的微血管并发症之一。这种疾病是由于伴随持续高血糖和DM状态下的血流动力学因素,导致肾小球、肾小管或肾间质的损害。足细胞和肾小球系膜细胞(glomerular mesangial cells,GMCs)是肾小球中不可或缺的两类细胞,其异常的功能变化对DN的发展起到了关键的作用。外泌体是由细胞分泌的微囊泡,包含了多种分子,例如蛋白质、脂质、DNA、mi RNA和micro RNA。它们在细胞通信中的作用引起了人们的广泛关注。课题组前期研究显示,高糖(high glucose,HG)诱导的GMCs释放的外泌体可能通过携带TGF-β1细胞因子并影响足细胞功能。但是其更深入的机制暂时还不清楚。PI3K/Akt/FOXO信号通路在细胞存活和凋亡中起到了重要作用,FOXO被Akt在Thr24,Ser256,Ser319上磷酸化,促进它们的出核转运和转录激活。越来越多的证据表明F0X01具有抑癌作用,因为它在多种癌症中具有抗增殖和促凋亡活性。小檗碱(berberine,BBR)是从黄连中提取的天然化学物质,BBR具有多种药理活性,包括降血糖、降脂、抗炎、抗氧化应激作用和减少尿蛋白的产生。上述研究表明,HG刺激GMCs释放的外泌体可能对足细胞的功能产生影响,而这种作用可能是通过PI3K-AKT-FOXO1-Bim/m TORC1信号通路实现的,因此本课题拟通过分离GMCs释放的外泌体,在体外与足细胞共培养,观察足细胞的功能变化和足细胞上PI3K-AKT-FOXO1-Bim/m TORC1信号通路蛋白的表达情况,同时通过尾静脉向小鼠体内注射GMCs释放的外泌体,观察小鼠肾脏功能和肾皮质上PI3K-AKT-Bim信号通路蛋白和足细胞标志性蛋白WT-1的表达水平。通过体外实验探讨GMCs释放的外泌体造成足细胞损伤的机制,通过体内实验研究GMCs释放的外泌体对小鼠肾脏功能的影响,以及BBR在改善足细胞和肾脏损伤上的重要作用,以探讨外泌体在GMCs和足细胞之间的信号转导上所起到的作用,为BBR治疗DN提供了现代科学依据,并为鉴定药物新靶标提供了创新思路。目的:明确HG刺激GMCs源外泌体具有对足细胞损伤的作用。明确BBR对外泌体引起的足细胞损伤具备保护作用。明确HG诱导GMCs源外泌体对小鼠肾脏功能有损伤作用,明确BBR对高糖诱导GMCs源外泌体损伤小鼠肾脏具备保护作用。明确BBR保护HG诱导GMCs源外泌体对足细胞和小鼠肾脏损伤的机制可能与调节PI3K-AKT-FOXO1-Bim/m TORC1通路有关。为探讨BBR用于DN治疗药物开拓新的研究方向和思路,为临床DN的治疗打下基础。方法:使用差速超速离心法分离得到GMCs分泌的外泌体,使用Western blot法观察外泌体的标志蛋白CD63、TSG101和内质网标志蛋白Calnexin的表达程度;使用透射电镜观察外泌体的形态特征;使用马尔文粒径分析仪检测外泌体的粒径大小百分比;使用激光共聚焦显微镜观察外泌体(标记绿色荧光)被足细胞摄取的情况。使用Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒确定外泌体对足细胞刺激最适浓度和BBR的最适浓度。将GMCs和足细胞共培养,分为正常组,高糖模型组和GW4869(外泌体抑制剂)组,各组给予相应刺激24 h后,利用Annexin V-FITC/PI双染法检测各组足细胞的凋亡率,使用Western blot法检测WT-1、nephrin和podocin足细胞标志蛋白的表达情况。将分离得到的外泌体和BBR依照分组与足细胞培养,利用Annexin V-FITC/PI双染法检测足细胞的凋亡率;使用Transwell小室检测足细胞迁移功能;使用Western blot法检测足细胞标志蛋白的表达情况;使用Western blot法检测足细胞上PI3K、AKT、P-AKT、FOXO1、P-FOXO1、Bim、m TORC1蛋白的表达水平。通过检测小鼠肾功能参数观察小鼠肾脏损伤情况;通过苏木精和曙红(hematoxylin and eosin,HE)染色和高碘酸-席夫(periodic acid–Schiff,PAS)染色观察小鼠肾脏病理变化;通过免疫组化法观察小鼠肾小球上WT-1蛋白的分布和表达;通过Western blot法检测小鼠肾皮质上PI3K、P-AKT、AKT和Bim蛋白的表达的水平。结果:1.提取得到的GMCs分泌物为外泌体Western blot结果显示分离物高表达CD63和TSG101蛋白,并且几乎不表达Calnexin蛋白,证明了提取物是不包含细胞碎片的纯净外泌体。透射电镜下可见分离得到的外泌体具有脂质双分子层结构,直径在40-160 nm,与文献中报道的外泌体典型特征一致。马尔文粒径分析仪检测外泌体的粒径分布情况结果显示,外泌体的最大粒子密度范围在100 nm左右。2.GMCs源外泌体被足细胞摄取激光共聚焦显微镜观察结果显示,足细胞的细胞质中存在PKH67(绿色)标记的GMCs源外泌体。这一结果确定了,足细胞可摄取GMCs分泌的外泌体。3.筛选GMCs源外泌体作用于足细胞的最佳条件使用Annexin V-FITC/PI双染法检测足细胞的凋亡率,数据表明50μg/ml的外泌体刺激足细胞24小时,足细胞的凋亡率最高,可作为最终刺激条件。4.高糖刺激GMCs分泌的外泌体参与足细胞的损伤利用Transwell小室将足细胞与GMCs共培育,结果显示,与正常组相比,高糖模型组的足细胞凋亡率显著增加,足细胞标志蛋白的表达水平显著下调,与高糖模型组比较,GW4869组中的足细胞凋亡率明显降低,足细胞标志蛋白的表达水平明显升高。5.BBR改善高糖诱导GMCs源外泌体对足细胞功能的损伤使用Annexin V-FITC/PI双染法检测细胞凋亡结果显示,与正常组相比,正常外泌体组中足细胞的凋亡率无明显差异,高糖外泌体组中足细胞的凋亡率显著升高,BBR高低剂量组和TGF-β1受体抑制剂组能不同程度有效降低足细胞的凋亡率。足细胞迁移能力检测结果显示,与正常组相比,正常外泌体组中足细胞的迁移能力无明显差异,高糖外泌体组中足细胞的迁移能力显著升高,BBR高低剂量组和TGF-β1受体抑制剂组能不同程度有效降低足细胞的迁移能力。Western blot检测结果显示,与正常组相比,正常外泌体组中足细胞上标志蛋白表达无显著差异,高糖外泌体组中足细胞上标志性蛋白表达显著降低,BBR高低剂量组和TGF-β1受体抑制剂组能不同程度有效上调足细胞上标志蛋白的表达。上述结果证明,BBR可通过降低足细胞的凋亡率和迁移能力,提高足细胞标志蛋白的表达来发挥对足细胞的保护作用。6.BBR改善高糖诱导GMCs源外泌体对足细胞的损伤作用可能与调节PI3K-AKT-FOXO1-Bim/m TORC1信号通路相关Western blot结果得出与正常组相比,正常外泌体组的PI3K、P-AKT/AKT、P-FOXO1/FOXO1、Bim及m TORC1蛋白表达水平无明显差异,高糖外泌体组的PI3K、P-AKT/AKT、Bim及m TORC1蛋白表达水平明显上升,P-FOXO1/FOXO1蛋白表达水平明显下降,BBR高低剂量组和TGF-β1受体抑制剂组能不同程度有效下调PI3K、P-AKT/AKT、Bim及m TORC1的蛋白表达,上调P-FOXO1/FOXO1的蛋白表达。7.高糖诱导GMCs源外泌体对小鼠肾功能参数的影响检测结果表明,与正常对照组相比,正常外泌体组的血清氮(blood urea nitrogen,BUN)、n-乙酰基-d-氨基葡萄糖苷酶(n-acetyl-d-glucosaminidase,NAG)、尿总蛋白(total urine protein,TUP)和尿肌酐(urine creatinine,UCr)等方面无明显差异,而高糖外泌体组血清标本中BUN、尿液标本中NAG、UCr、总尿蛋白水平明显升高,BBR(50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg)和依那普利阳性药对照组的上述指标有不同程度的下降。8.高糖诱导的GMCs源外泌体对小鼠肾脏组织病理学的影响小鼠肾脏HE染色和PAS染色结果显示,正常对照组和正常外泌体组肾脏组织无明显病变,肾小球结构清晰,未见肿胀、萎缩。高糖外泌体组肾小球体积明显缩小,系膜基质明显增多,基底膜弥漫性增厚,系膜区增厚。BBR(50 mg/kg、100 mg/kg、200 mg/kg)给药组、依那普利阳性对照组能不同程度改善上述病理变化,减少肾小球基底膜增厚及细胞外基质的沉积。9高糖诱导的GMCs源外泌体对小鼠肾皮质中WT-1蛋白分布和表达的影响免疫组化结果显示,正常对照组与正常外泌体组肾小球上WT-1蛋白的表达水平高、分布均匀;与正常对照组相比,高糖外泌体组肾小球上WT-1蛋白表达水平显著降低,与高糖外泌体组比,BBR(50mg/kg、100mg/kg、200mg/kg)给药组和依那普利阳性药对照组不同程度的上调了肾小球中WT-1蛋白的表达水平。10 PI3K/AKT信号通路参与了高糖诱导GMCs源外泌体导致的的肾小球损伤Western blot检测结果显示,与正常对照组相比,正常外泌体组小鼠肾皮质中PI3K、p-AKT、Bim蛋白表达水平无明显变化,高糖外泌体组小鼠肾皮质中PI3K、p-AKT、Bim蛋白表达水平显著升高;与高糖外泌体组相比,BBR(100 mg/kg、200 mg/kg)给药组和依那普利阳性对照组显著降低了PI3K、p-AKT、Bim的表达水平。结论:1.HG诱导GMCs源外泌体可以影响足细胞和小鼠肾脏的功能。2.BBR能减少HG诱导GMCs源外泌体对足细胞和小鼠肾脏的损伤。3.BBR可能通过调节PI3K-AKT-FOXO1-Bim/m TORC1信号通路改善足细胞损伤。
其他文献
目的探讨降低标本不合格率、提高分析前标本质量的方法。方法回顾性分析宁波市鄞州区第二医院检验科收到的122 390份标本中2224份不合格标本的不合格原因,比较各病区标本不合
<正>王诜(图一)的生卒年,史无记载,至今史学界亦无定论。其生年大体有两种观点:一是一○三六年生。郭味蕖《宋元明清书画家年表》②、俞建华《中国美术家人名词典》③、王伯
<正>中国艺术品市场在汉代已出现了书画市场的初级形态,即"佣书""佣画"市场,至唐代中国书画市场才真正形成①。唐代诗人杜甫有诗句云:"忆昔咸阳都市合,山水之图张卖时"②,这
面对竞争日益激烈的县域市场,在稳健货币政策导向下,如何对建筑架料租赁客户进行全方位的信贷支持,笔者对武汉建筑架料租赁行业专业市场进行了调查,针对实际情况,提出了相应
在当今文化交融的时代,文学翻译是不同文化间交流的窗口,而在众多文学作品翻译的类别中,小说翻译是了解异国文化最便捷的途径。本文是关于澳大利亚作家格兰·菲利普斯的短篇
2014年,英语世界接连推出了两本从"翻译研究"层面来系统考察卡夫卡的新著,为西方已然卷帙浩繁、巨细靡遗的卡夫卡研究开辟了一个颇具操作性的新方向。无论是帕特里克·奥尼尔
音准是小提琴演奏的"灵魂"和"生命",在小提琴的练习与演奏中起着至关重要的作用,同时也是学习小提琴过程中最基本和最难掌握的技术。因此,解决好演奏时的音准问题是拉好小提
艾略特是英美新批评派的奠基人之一,被称为"现代文学批评大师"。他早年提出的"非个人化"理论,对现代文学产生了极其大的影响。它的基本内容是:生活与艺术不能等同,它们之间有
本文通过揭示我国现阶段经济发展中政府、银行、企业三方各自存在的问题 ,分析了我国中小企业融资困难的原因 ,并在借鉴国外先进经验的基础上 ,结合我国国情 ,提出了构建完整
<正>根据《义务教育数学课程标准(2011年版)》,人教版《义务教育课程标准实验教科书·数学》(以下简称实验教材)五年级上册对教学内容、编写体例进行适当的调整、修订而成《