线粒体裂变因子MFF在糖尿病肾病足细胞损伤中的作用

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目的:线粒体裂变因子(MFF)介导线粒体裂变在糖尿病肾病足细胞损伤中的作用尚缺乏深入研究。线粒体裂变主要由MFF和裂变蛋白1介导,而最近的研究发现,二者介导线粒体通过不同方式裂变,但其在疾病中的意义不明。本研究拟探讨高糖作用下足细胞线粒体裂变增加的分子机制,并初步研究MFF介导线粒体裂变在糖尿病肾病足细胞损伤中的作用。方法:1.细胞实验:选择小鼠足细胞株MPC5细胞进行体外实验,用不同浓度的葡萄糖(正常对照组5.5 mmol/L、高糖组30mmol/L)处理MPC5细胞72h后,CCK-8法检测两组细胞存活率;免疫荧光检测细胞中线粒体外膜蛋白TOM20;JC-10线粒体膜电位荧光探针检测线粒体损伤;逆转录-荧光定量PCR(RT-q PCR)方法检测6h、12h、24h、36h、48h不同时间点MFF的m RNA水平表达量;Western blotting方法检测MFF、DRP1以及TOM20蛋白表达情况。2.动物实验:选择C57BL/6J背景的雄性小鼠进行糖尿病肾病造模,收集正常组和模型组小鼠血液尿液进行相关检测分析;分离小鼠肾脏进行形态学检查;对小鼠肾脏进行原代足细胞分选,通过凝胶电泳检测足细胞标志蛋白肾病蛋白(Nephrin)和足突蛋白(Podocin)鉴定原代细胞;免疫荧光检测TOM20分析线粒体数目及长度;Western blotting检测小鼠原代足细胞TOM20、MFF蛋白水平的表达。3.作用研究:将MFF si RNA转染至MPC5细胞,抑制MFF的表达,在0h、24h、48h、72h通过CCK-8分析RNA干扰MFF与否细胞的存活率。结果:1.(1)高糖刺激MPC5细胞后,细胞存活率较对照组显著下降(P<0.0001)。(2)免疫荧光结果提示高糖处理后的MPC5细胞线粒体数目较正常对照组明显增加(P<0.0001),而长度明显短于正常对照组(P<0.0001)。(3)加入JC-10荧光探针后对比两组,发现高糖刺激后MPC5细胞中可见绿色荧光/红色荧光强度较正常组明显增高(P<0.01)。(4)根据RT-q PCR结果显示在12h高糖组MFF的m RNA水平的表达量较正常组明显升高,具有统计学意义(P<0.0001);而6h、24h、36h、48h均无统计学意义(P>0.05)。(5)Western blotting结果同样发现高糖刺激后在48h和72h上调MFF蛋白的表达(P<0.01);而高糖对DRP1的蛋白表达水平没有影响,两组之间无统计学差异(P>0.05)。(6)TOM20的蛋白表达水平检测发现高糖处理后蛋白表达明显增加(P<0.01),与对照组相比具有统计学意义(P<0.05)。2.(1)糖尿病肾病模型组小鼠的尿微量白蛋白、血尿素氮、血肌酐、尿微量白蛋白/肌酐、血糖的水平显著高于正常对照组,而内生肌酐清除率、高密度脂蛋白则低于正常组,均具有统计学意义(P<0.01);低密度脂蛋白、甘油三酯、总胆固醇、游离脂肪酸则无明显差异(P>0.05)。(2)肾脏HE染色发现正常组小鼠的肾脏结构完整,组织无损伤,细胞核清晰可见,肾小球和肾小管结构正常,基底膜无增厚;而糖尿病肾病模型组小鼠发现肾小球基底膜增厚,基质增多,胞核与胞浆对比不够鲜明。电镜下,糖尿病肾病模型组小鼠较正常对照组小鼠肾小球基底膜明显不均匀增厚,足突广泛融合,足突间隙增宽(P<0.01)。(3)凝胶电泳可检测到原代细胞Nephrin和Podocin表达,证明分选出来的是原代足细胞。(4)免疫荧光通过检测TOM20显示糖尿病肾病小鼠足细胞线粒体数量较正常对照组明显增加(P<0.01),而长度明显短于正常对照组(P<0.001)。(5)Western blotting结果显示糖尿病肾病小鼠MFF及TOM20的表达量增加,具有统计学意义(P<0.01)。3.RNA干扰MFF后高糖组细胞存活率显著低于对照(P<0.001)。结论:体外研究发现高糖诱导线粒体裂变增加、足细胞损伤。高糖上调MFF m RNA与蛋白水平,推测其可能通过促进MFF转录而增加其表达。与其一致的是,糖尿病肾病小鼠足细胞线粒体体裂变也明显增加,同时MFF表达上调。因此,我们的研究从体外与在体水平均证明糖尿病条件下足细胞线粒体裂变增加,而MFF表达上调可能是导致其线粒体裂变加剧的原因之一。抑制MFF表达后,高糖条件下MPC5细胞存活率显著下降,提示MFF可能在糖尿病肾病足细胞损伤中起保护作用。我们的研究对阐明糖尿病肾病的发病机制具有一定提示意义,并可能为糖尿病肾病的治疗提供新的靶点。
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