TRIM27在狼疮性肾炎肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质沉积中的作用及机制

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狼疮性肾炎(lupus nephrits,LN)是系统性红斑狼疮最常见和最严重的并发症之一,也是系统性红斑狼疮致残与致死的重要原因之一。LN的病理变化多种多样。肾小球系膜细胞过度增殖是LN主要的病变特点。增殖的系膜细胞可以进一步释放炎症因子、分泌细胞外基质,最终引起肾小球硬化。因此,明确系膜细胞具体损伤机制,探索新手段抑制其进展显得尤为重要。
  本研究拟以狼疮性肾炎(lupus nephrits,LN)患者、MRL/lpr狼疮性肾炎模型小鼠肾组织和人系膜细胞(human mesangial cell,HMC)为研究对象,探讨三结构域蛋白27(tripartite motif protein 27, TRIM27)及其相关信号通路在狼疮性肾炎肾小球系膜细胞增殖和细胞外基质(extracellular matrix, ECM)沉积中的作用及其可能机制,为进一步揭示狼疮性肾炎的发病机制,并为探索靶向治疗的方法提供实验依据。具体实验分为以下四部分:
  第一部分狼疮性肾炎患者中TRIM27过表达参与肾小球细胞增殖和细胞外基质沉积
  目的:
  本部分以狼疮患者活检肾脏组织为研究对象,检测TRIM27在肾组织中的表达及定位改变,分析与肾小球细胞增殖和细胞外基质沉积的关系。
  方法:
  以因肾肿瘤切除的肿瘤远端组织作为对照组,LN肾组织为狼疮性肾炎组,HE和PAS染色观察肾组织形态学改变;免疫组织化学技术(immunohistochemistry, IHC)检测肾小球TRIM27、PCNA和CollagenⅣ的表达,分析TRIM27与LN细胞增殖和ECM沉积之间的关系。
  结果:
  HE结果显示,与control组相比,LNⅢ和LNⅣ患者肾小球体积增大,细胞数目明显增多;PAS染色结果显示,基底膜增厚,系膜区增宽,基质明显增多。
  IHC结果显示,在control组肾小球中,TRIM27主要定位于肾小球细胞的细胞核中,而在LNⅢ和LNⅣ患者肾小球中,TRIM27则同时表达于肾小球细胞的胞核和胞浆以及系膜增殖区,表达水平明显增强;PCNA和CollagenⅣ在LNⅢ和LNⅣ患者肾小球中表达亦明显增强;且与肾小球中TRIM27表达呈显著正相关。
  结论:
  LN患者肾小球中TRIM27表达增高并出现定位改变,与肾小球细胞增殖和ECM沉积呈显著正相关。
  第二部分MRL/lpr小鼠中TRIM27表达参与肾小球细胞增殖和细胞外基质沉积
  目的:
  本部分以MRL/lpr狼疮性肾炎模型小鼠为研究对象,检测敲低肾脏TRIM27表达后对肾小球细胞增殖水平和尿蛋白的影响。
  方法:
  14周龄雌性MRL/lpr小鼠随机分为MRL/lpr组,MRL/lpr+Sh-TRIM27组和MRL/lpr+Sh-NC组,并取同周龄、同性别的MRL/MPJ设为control组,将重组腺相关病毒(Sh-TRIM27-AAV/Sh-NC-AAV)原位注射至小鼠肾脏,10周后留取血、尿标本,处死小鼠收集肾脏组织,免疫荧光技术(immunofluorescence,IF)、real-timePCR、蛋白印迹技术(western blot, WB)观察转染效率和沉默效果,HE、PAS进行常规病理学观察,IF检测IgG沉积情况,IHC技术检测PCNA、p27、CollagenⅣ、PAI-1蛋白在肾组织中的表达,WB检测PAI-1、p27蛋白的表达,生化分析仪测定血肌酐(serum creatinine,Scr)、血尿素氮(blood ureanitrogen,BUN)、24h尿蛋白等生化指标。
  结果:
  1.原位注射技术可有效的将Sh-TRIM27-AAV感染至小鼠肾皮质:荧光显微镜下观察冰冻切片,结果表明,原位注射AAV后2周、4周、8周和10周后在小鼠肾皮质均有荧光表达。
  2.Sh-TRIM27-AAV有效下调狼疮鼠肾皮质TRIM27mRNA和蛋白表达
  Real-timePCR、WB结果显示,与MRL/lpr小鼠相比,MRL/lpr+Sh-TRIM27组小鼠肾组织的TRIM27mRNA和蛋白水平明显降低。
  3.敲低TRIM27表达能够降低狼疮鼠肾小球细胞增殖和细胞外基质沉积水平
  HE和PAS结果显示,与control组相比,MRL/lpr组小鼠肾小球体积增大,细胞数目明显增多,基底膜明显增厚,系膜区明显增宽,MRL/lpr+Sh-TRIM27组肾小球体积减小,细胞数目有所减少,基底膜增宽不明显,系膜区增宽水平明显降低;IHC和WB结果显示,与control组相比,MRL/lpr组小鼠细胞处于过度增殖状态,ECM沉积明显增加,敲低TRIM27后抑制了细胞增殖水平,降低了ECM沉积水平。
  生化检测结果显示,与control组小鼠相比,MRL/lpr组小鼠24h尿蛋白量明显增加;与MRL/lpr组相比,MRL/lpr+Sh-TRIM27组小鼠24h尿蛋白量有所降低,血肌酐和血尿素水平在四组间均无明显差异。
  结论:
  抑制MRL/lpr狼疮性肾炎模型小鼠肾皮质TRIM27的表达,可有效降低肾小球细胞的增殖和细胞外基质沉积水平,改善小鼠尿蛋白。
  第三部分TRIM27通过FoxO1介导狼疮性肾炎系膜细胞增殖和ECM分泌
  目的:
  本研究以狼疮性肾炎患者、MRL/lpr狼疮性肾炎模型小鼠肾组织和体外培养的HMC为研究对象,检测TRIM27的促增殖作用,并检测相关下游信号通路的活化。
  方法:
  1.IHC检测对照组和LN患者肾组织中p-FoxO1-Ser256的表达。
  2.小鼠随机分为control组,MRL/lpr组,MRL/lpr+Sh-TRIM27组和MRL/lpr+Sh-NC组,IHC检测肾小球FoxO1的表达,WB检测p-FoxO1-Ser256蛋白水平。
  3.以HMC为研究对象,给予LN患者置换血浆刺激后,检测TRIM27表达及对HMC增殖和ECM分泌的影响及其作用机制
  ⑴1%,3%,5%LN患者置换血浆或同比例健康正常人血浆刺激HMC,CCK8方法检测细胞增殖水平,westernblot技术检测p27和PAI-1蛋白水平。
  ⑵5%健康人或LN患者置换血浆刺激HMC,westernblot方法检测TRIM27蛋白的表达;免疫荧光技术检测TRIM27蛋白定位情况。
  ⑶HMC随机分为对照组(control)、狼疮性肾炎组(LN)、质粒转染组(LN+Sh-TRIM27)和转染对照组(LN+NC),细胞融合50%时转染质粒,孵育36h后,加入5%健康人或LN患者置换血浆刺激,12h和48h后分别收集细胞和培养的上清,real-timePCR技术检测TRIM27mRNA的表达,westernblot方法检测TRIM27、p27和PAI-1蛋白的表达。流式细胞术、EdU掺入法检测细胞增殖水平,ELISA方法检测细胞上清中CollagenⅣ含量。
  ⑷5%健康人或LN患者置换血浆刺激HMC,westernblot方法检测FoxO1,p-FoxO1-Ser256蛋白水平,免疫荧光技术检测FoxO1蛋白定位情况。
  ⑸HMC随机分为上述四组,westernblot方法检测FoxO1,p-FoxO1-Ser256蛋白水平,免疫荧光技术检测FoxO1蛋白定位情况。
  ⑹HMC随机分为对照组(control),狼疮性肾炎组(LN),FoxO1转染组(LN+WT-FoxO1)和FoxO1转染对照组(LN+NC),westernblot方法检测FoxO1、p27和PAI-1蛋白水平,流式细胞术、EdU掺入法免疫荧光技术检测细胞增殖水平,ELISA方法检测细胞上清中CollagenⅣ含量。
  ⑺细胞随机分为对照组(control),狼疮性肾炎组(LN),出核抑制剂组(LN+LMB),溶剂对照组(LN+ET),以5nMleptomycinB或无水乙醇预处理12h,5%健康人或LN患者置换血浆刺激细胞后收集细胞,免疫荧光检测TRIM27定位情况;westernblot方法检测FoxO1、p27和PAI-1蛋白表达;EdU掺入法免疫荧光技术检测细胞增殖水平,ELISA方法检测细胞上清中CollagenⅣ含量。
  结果:
  1.p-FoxO1在狼疮性肾炎患者肾小球中表达明显升高
  IHC结果显示,control组肾小球中p-FoxO1蛋白表达较低,狼疮性肾炎患者肾小球中p-FoxO1表达明显增强。
  2.MRL/lpr狼疮性肾炎模型小鼠肾皮质中敲低TRIM27表达能够影响FoxO1表达
  IHC结果显示,control组小鼠肾小球中,FoxO1蛋白主要定位于细胞核,MRL/lpr小鼠肾小球中FoxO1蛋白表达明显降低,MRL/lpr+Sh-TRIM27组小鼠肾小球中FoxO1蛋白表达有所恢复;westernblot结果表明,与control组小鼠相比,MRL/lpr小鼠肾皮质中p-FoxO1蛋白水平明显增强,MRL/lpr+Sh-TRIM27组小鼠肾皮质中p-FoxO1蛋白水平有所下调。
  3.TRIM27通过FoxO1介导狼疮性肾炎系膜细胞增殖和ECM分泌
  ⑴LN患者置换血浆能够促进HMC增殖
  CCK8结果显示,刺激细胞12h后,与含1%、3%和5%健康人血浆刺激组相比,同比例LN患者置换血浆刺激HMC后,细胞增殖水平明显升高,且5%LN患者置换血浆促增殖作用最明显。Westernblot结果显示LN患者置换血浆刺激HMC后p27蛋白水平明显降低,PAI-1蛋白水平显著升高。
  ⑵LN患者置换血浆刺激HMC后TRIM27表达水平明显增高
  Westernblot结果显示,LN患者置换血浆刺激HMC后TRIM27蛋白水平明显增高。免疫荧光结果显示,control组TRIM27主要定位于细胞核,给予LN患者置换血浆刺激后除细胞核外,胞浆中TRIM27阳性信号明显增强。
  ⑶敲低TRIM27表达能够降低LN患者置换血浆对HMC的促增殖作用,减少ECM分泌量
  Real-timePCR和westernblot结果显示,与NC组相比,Sh-TRIM27组TRIM27mRNA和蛋白水平均明显降低。
  FCM结果显示,与control组相比,LN组S期细胞比例明显增加,G0/G1期细胞比例降低,敲低TRIM27后,S期细胞比例减少,G0/G1期细胞比例升高;EdU掺入结果显示,LN组EdU阳性细胞百分比较control组显著增加,敲低TRIM27后,EdU阳性细胞百分比有所下降;westernblot结果显示,与control组相比,LN组PAI-1蛋白表达水平明显增高,p27表达水平明显降低,敲低TRIM27后,PAI-1蛋白表达水平明显降低,p27降低水平有所恢复;ELISA结果显示,LN组细胞上清中CollagenⅣ蛋白水平较control组明显增加,敲低TRIM27后,其水平明显降低。
  ⑷FoxO1蛋白在LN患者置换血浆刺激的HMC中失活
  给予LN置换血浆刺激后p-FoxO1蛋白表达明显增高,FoxO1蛋白水平明显降低;免疫荧光结果提示,control组FoxO1主要定位于细胞核,给予LN患者置换血浆刺激后FoxO1从胞核转运至胞浆。
  ⑸TRIM27通过FoxO1参与LN患者置换血浆对HMC的促增殖作用:westernblot结果表明,与LN+NC组相比,LN+Sh-TRIM27组FoxO1蛋白表达升高,而p-FoxO1蛋白表达降低;IF结果显示,与LN+NC组相比,LN+Sh-TRIM27组FoxO1在细胞浆中表达降低,细胞核中的阳性表达有所恢复。
  ⑹上调FoxO1表达能够有效降低LN置换血浆对HMC的促增殖作用,减少ECM分泌水平
  westernblot结果表明,与LN组相比,LN+WT-FoxO1组FoxO1蛋白水平明显上调。
  FCM、EdU掺入、westernblot、ELISA结果显示,过表达FoxO1后,可以降低LN患者置换血浆对HMC的促增殖作用,减少ECM分泌量。
  ⑺抑制TRIM27出核后能够降低LN患者置换血浆引起的HMC增殖和ECM分泌
  IF结果显示,给予LN患者置换血浆刺激后除细胞核外,胞浆中TRIM27阳性信号明显增强,LMB预处理后胞浆中TRIM27阳性信号明显减少。
  EdU掺入、westernblot、ELISA结果显示,抑制TRIM27出核后,可以降低LN患者置换血浆对HMC的促增殖作用,减少ECM分泌量。
  结论:
  LN患者置换血浆能够上调HMC增殖和ECM分泌水平;敲低TRIM27的表达,可有效抑制LN置换血浆所致的HMC过度增殖和ECM分泌,这种作用通过调节FoxO1蛋白水平实现。
  第四部分Akt调节TRIM27/FoxO1信号通路介导狼疮性肾炎系膜细胞增殖和细胞外基质沉积
  目的:
  本部分研究以体外培养的HMC为研究对象,明确Akt与TRIM27的上下游关系。
  方法:
  1.HMC接种于6孔板后,5%健康人或LN患者置换血浆刺激细胞,westernblot方法检测Akt、p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308蛋白表达。
  2.HMC随机分为control组、LN组、LN+LY294002组和LN+DMSO组。以20μMLY294002或DMSO孵育1h后,5%健康人或LN患者置换血浆刺激细胞,westernblot方法检测Akt、p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308、TRIM27、FoxO1、p27和PAI-1蛋白表达;免疫荧光检测TRIM27定位情况;流式细胞术、EdU掺入法免疫荧光技术检测细胞增殖水平,ELISA方法检测细胞上清中CollagenⅣ含量。
  3.HMC随机分为control组、LN组、LN+Sh-TRIM27组和LN+NC组。westernblot方法检测TRIM27、Akt、p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308蛋白的表达。
  结果:
  1.LN患者置换血浆能够激活HMC中PI3K/Akt信号通路
  Westernblot结果显示,LN患者置换血浆刺激HMC30min后p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308蛋白水平明显增高,Akt蛋白水平未见明显改变。
  2.抑制PI3K/Akt信号通路能够通过调节TRIM27介导LN患者置换血浆对HMC的促增殖作用
  Westernblot结果显示,抑制Akt信号通路能够显著减低Akt信号通路活化水平,同时TRIM27蛋白水平明显降低;IF显示,LN组中,TRIM27除胞核外,胞浆中阳性信号明显增强,给予LY294002后TRIM27蛋白在细胞浆中的阳性信号明显减少。
  Westernblot、流式细胞术、EdU掺入法和ELISA检测结果显示,抑制Akt信号通路后能够显著降低LN患者置换血浆所诱导的HMC增殖和ECM分泌水平。
  3.敲低TRIM27后对PI3K/Akt信号通路的影响
  WB结果表明,与control组相比,LN组p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308蛋白水平有所升高,敲低TRIM27后p-Akt-Ser473、p-Akt-Thr308蛋白水平进一步升高;各组中Akt蛋白水平均未见明显改变。
  结论:
  狼疮性肾炎患者置换血浆可激活HMC中PI3K/Akt信号通路,活化的PI3K/Akt信号通路可能通过调控TRIM27表达和定位改变参与狼疮性肾炎系膜细胞的增殖和细胞外基质沉积。
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