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目的:本研究在体外建立大鼠肾小管上皮细胞转分化(Epithelial-myofibroblasttransdifferentiation)模型,通过检测细胞骨架蛋白β-actin,上皮细胞黏附分子E-cad,纤维化标志α-SMA、ILK、FN、Col-Ⅰ等蛋白及基因的表达,探讨温莪术对EMT的干预作用及可能的作用机制。
方法:通过MTT法选取合适的温莪术含药血清给药浓度后,将体外培养的正常大鼠肾小管上皮细胞(NRK-52E)随机分为6组:正常对照组、TGF-β1诱导模型组、温莪术低浓度组、温莪术中浓度组、温莪术高浓度组、盐酸贝那普利组,其中温莪术及盐酸贝那普利均以体外制作的含药血清方式给药。除正常对照组外,各组转化生长因子-β1(Transforming growth factor-β1,TGF-β1)以10ng/mL的浓度诱导24 h后,温莪术组及盐酸贝那普利组再加入药物作用48 h。运用倒置显微镜观察各组细胞形态学的改变,细胞免疫荧光法检测各组细胞浆内骨架成分β-肌动蛋白(β-actin),纤维化标志物α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscle actin,α-SMA)的分布;用实时荧光定量PCR法检测上皮细胞黏附分子E钙黏蛋白(E-cadherin,E-cad) mRNA、及细胞内α-SMA、整合素连接激酶(Integrin-linked kinase,ILK)、纤维黏连蛋白(fibronectin,FN)、Ⅰ型胶原蛋白(CollagenⅠ,Col-Ⅰ)的mRNA的表达;用ELISA法检测各组细胞上清液中FN及Col-Ⅰ蛋白的分泌量。
结果:
(1) MTT法选取的合适药物浓度:10%、20%、30%温莪术含药血清组吸光度值较模型组出现升高的趋势(P<0.05),但是较之20%温莪术含药血清组,30%温莪术含药血清组吸光值有所下降,故选用20%温莪术含药血清做为高剂量组,10%温莪术含药血清做为中剂量组,5%温莪术含药血清做为低剂量组。
(2)细胞形态学改变:正常组细胞形态为铺路石样,为典型的上皮细胞样形态,而模型组细胞出现肥大拉长,呈梭形,温莪术各浓度组细胞形态较模型组改善,成纤维细胞样改变的数量减少。
(3)温莪术对细胞骨架蛋白β-actin的影响:与正常组细胞比较,模型组细胞可见束状纤维样结构呈放射状排列,相互交叉成网状,温莪术给药组细胞可见明显减少,β-actin表达量降低(P<0.05),温莪术中浓度组与盐酸洛汀新组作用相似。
(4)温莪术对α-SMA蛋白及mRNA表达的影响:正常组细胞几乎没有α-SMA蛋白及mRNA的表达,而模型组α-SMA的表达明显升高(P<0.05),胞浆内可见大量荧光染色阳性,α-SMAm RNA表达增多;和模型组比较,温莪术组细胞可见α-SMA蛋白及mRNA表达显著减少(P<0.05),温莪术中浓度组与盐酸洛汀新组相似,温莪术组与盐酸洛汀新组作用相似。
(5)温莪术对E-cadherin mRNA表达的影响:与正常对照组比较,模型组细胞E-cadherin mRNA的表达量显著减少(P<0.05),而温莪术给药组E-cadherinmRNA的表达则较模型组增多(P<0.05),具有统计学意义,温莪术高浓度组与盐酸洛汀新组作用相似。
(6)温莪术对ILK mRNA表达的影响:与正常对照组比较,模型组细胞ILKmRNA的表达量显著减少(P<0.05),而温莪术给药组ILK mRNA的表达则较模型组增多(P<0.05),具有统计学意义,温莪术高浓度组与盐酸洛汀新组作用相似。
(7)温莪术对细胞外FN蛋白分泌及细胞内FN mRNA表达的影响:与正常对照组比较,模型组细胞FN蛋白分泌及FN mRNA表达显著减少(P<0.05),而温莪术给药组FN蛋白分泌及FN mRNA表达则较模型组增多(P<0.05),具有统计学意义,温莪术组与盐酸洛汀新组作用相似。
(8)温莪术对细胞外Col-Ⅰ蛋白分泌及细胞内Col-Ⅰ mRNA表达的影响:与正常对照组比较,模型组细胞Col-Ⅰ蛋白分泌及Col-Ⅰ mRNA表达显著减少(P<0.05),而温莪术给药组Col-Ⅰ蛋白分泌及Col-ⅠmRNA表达则较模型组增多(P<0.05),温莪术高浓度组与盐酸洛汀新组作用相似。
结论:
1、10ng/mL TGF-β1成功建立体外大鼠肾小管上皮细胞转分化细胞模型;
2、在肾小管上皮细胞转分化的模型中,细胞骨架结构β-actin分布改变,胞浆中可见束状纤维样结构呈放射状排列,上皮细胞标志E-cadherin的表达下降,纤维化相关蛋白α-SMA、ILK表达上升,细胞外基质FN、Col-Ⅰ分泌增多,NRK-52E发生成纤维样改变。
3、温莪术可在一定程度内抑制肾小管上皮细胞转分化的发生,较之模型组细胞,温莪术给药组细胞骨架结构β-actin在胞浆中的束状纤维样结构减少,上皮细胞标志E-cadherin的表达增多,纤维化相关蛋白α-SMA、ILK表达下降,细胞外基质FN、Col-Ⅰ分泌减少,这也可能是温莪术发挥作用的主要机制。