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【研究背景】
尿石症是泌尿外科最常见的疾病之一,且其发病率在世界范围内不断增加。流行病学调查结果显示,男性结石的发病率远高于女性,且65岁以上男性的结石发病率呈下降趋势,提示激素或者激素受体可能参与调控泌尿系结石的形成。草酸钙(CaOx)是泌尿系结石中最常见的成分,CaOx结石约占所有肾结石类型中的80%。草酸是一种代谢终产物,主要由肝脏产生。先前的研究亦表明,男性尿液的草酸浓度明显高于女性,提示雄激素/雄激素受体(Androgen receptor,AR)信号途径可能在CaOx结石的形成过程中具有重要作用,但其机制仍未明确。目前关于CaOx结石的研究多集中与草酸对肾小管上皮细胞的损伤及其在肾脏的转运,而关于草酸在肝脏代谢及雄激素受体在CaOx结石形成中作用的研究仍较局限,相关分子机制及信号通路亦仍未阐明。
【研究目标】
本研究旨在探讨AR介导的信号通路如何调控肝脏的草酸转运体Sat-1(SLC26A1)并影响肝细胞中草酸的转运,以及该过程对尿草酸排泄和草酸钙晶体形成的影响。同时,本研究试图探究导致泌尿系结石发病率性别差异的潜在原因,从基础研究层面,为揭示了泌尿系结石形成机制提供新的研究思路,同时也为泌尿系结石治疗及预防手段的改进提供了新的理论依据。
【研究方法】
1)分别建立雄激素受体(AR)过表达(HepG2、SK-Hep-1)和沉默(SK-Hep-1、HA22T)的人类肝细胞系,在体外实验层面观察AR对草酸合成或转运的影响,并进一步挖掘AR在肝脏草酸合成或转运过程中的作用及具体分子生物学机制。
2)分别建立肝脏草酸转运体Sat-1(SLC26A1)过表达及沉默的肝脏细胞系,在体外培养观察Sat-1对肝脏草酸转运的影响,通过染色质免疫共沉淀(ChIP)及荧光素酶报告基因实验(Luciferase assay)研究AR对Sat-1的调控机制。
3)Cre-loxP基因重组技术特建立肝脏异性AR敲除雄性小鼠(Alb-ARKO),羟脯氨酸腹腔注射建立肾脏CaOx晶体模型,草酸试剂盒检测小鼠血液及尿液中草酸含量,IHC及WB检测小鼠肝组织AR及Sat-1的表达,Pizzolate染色法检测小鼠肾脏CaOx晶体形成数量。
【研究结果】
1)通过慢病毒感染的方式改变肝细胞中AR的表达,发现AR的表达水平与草酸培养基含量的变化呈正相关。在HepG2、SK-Hep-1细胞系中过表达AR后,培养基草酸含量升高;而沉默HA22T细胞系中AR表达后,培养基中草酸含量下降。提示AR可影响肝脏细胞中草酸的合成或转运。机制研究表明,AR能通过正向调控肝脏草酸转运体Sat-1从而影响肝脏细胞对草酸的排泄。
2)进一步的机制研究发现,AR可通过靶向miR-147a在转录后水平调控肝脏细胞中Sat-1的表达水平。AR可直接结合于miR-147a的启动子区域,抑制miR-147a的表达水平;而miR-147a可结合于SLC26A1基因的3’端非编码序列(3’UTR),从而抑制SLC26A1基因的表达水平。
3)乙醛酸腹腔注射一周诱导小鼠产生高草酸尿症并形成肾脏草酸钙结晶。与野生型(Alb-WT)的雄性小鼠相比,Alb-ARKO雄性小鼠尿草酸水平降低,肾脏草酸钙晶体形成数量明显减少。同时,肝脏特异性AR敲除的雄性小鼠肝脏Sat-1表达显著减少。
【研究结论】
雄激素受体(AR)可通过靶向抑制miR-147a的表达水平从而促进肝脏草酸转运体Sat-1(SLC26A1)的表达。肝脏特异性AR敲除小鼠尿草酸排泄量降低,且肾脏草酸钙晶体形成减少。
尿石症是泌尿外科最常见的疾病之一,且其发病率在世界范围内不断增加。流行病学调查结果显示,男性结石的发病率远高于女性,且65岁以上男性的结石发病率呈下降趋势,提示激素或者激素受体可能参与调控泌尿系结石的形成。草酸钙(CaOx)是泌尿系结石中最常见的成分,CaOx结石约占所有肾结石类型中的80%。草酸是一种代谢终产物,主要由肝脏产生。先前的研究亦表明,男性尿液的草酸浓度明显高于女性,提示雄激素/雄激素受体(Androgen receptor,AR)信号途径可能在CaOx结石的形成过程中具有重要作用,但其机制仍未明确。目前关于CaOx结石的研究多集中与草酸对肾小管上皮细胞的损伤及其在肾脏的转运,而关于草酸在肝脏代谢及雄激素受体在CaOx结石形成中作用的研究仍较局限,相关分子机制及信号通路亦仍未阐明。
【研究目标】
本研究旨在探讨AR介导的信号通路如何调控肝脏的草酸转运体Sat-1(SLC26A1)并影响肝细胞中草酸的转运,以及该过程对尿草酸排泄和草酸钙晶体形成的影响。同时,本研究试图探究导致泌尿系结石发病率性别差异的潜在原因,从基础研究层面,为揭示了泌尿系结石形成机制提供新的研究思路,同时也为泌尿系结石治疗及预防手段的改进提供了新的理论依据。
【研究方法】
1)分别建立雄激素受体(AR)过表达(HepG2、SK-Hep-1)和沉默(SK-Hep-1、HA22T)的人类肝细胞系,在体外实验层面观察AR对草酸合成或转运的影响,并进一步挖掘AR在肝脏草酸合成或转运过程中的作用及具体分子生物学机制。
2)分别建立肝脏草酸转运体Sat-1(SLC26A1)过表达及沉默的肝脏细胞系,在体外培养观察Sat-1对肝脏草酸转运的影响,通过染色质免疫共沉淀(ChIP)及荧光素酶报告基因实验(Luciferase assay)研究AR对Sat-1的调控机制。
3)Cre-loxP基因重组技术特建立肝脏异性AR敲除雄性小鼠(Alb-ARKO),羟脯氨酸腹腔注射建立肾脏CaOx晶体模型,草酸试剂盒检测小鼠血液及尿液中草酸含量,IHC及WB检测小鼠肝组织AR及Sat-1的表达,Pizzolate染色法检测小鼠肾脏CaOx晶体形成数量。
【研究结果】
1)通过慢病毒感染的方式改变肝细胞中AR的表达,发现AR的表达水平与草酸培养基含量的变化呈正相关。在HepG2、SK-Hep-1细胞系中过表达AR后,培养基草酸含量升高;而沉默HA22T细胞系中AR表达后,培养基中草酸含量下降。提示AR可影响肝脏细胞中草酸的合成或转运。机制研究表明,AR能通过正向调控肝脏草酸转运体Sat-1从而影响肝脏细胞对草酸的排泄。
2)进一步的机制研究发现,AR可通过靶向miR-147a在转录后水平调控肝脏细胞中Sat-1的表达水平。AR可直接结合于miR-147a的启动子区域,抑制miR-147a的表达水平;而miR-147a可结合于SLC26A1基因的3’端非编码序列(3’UTR),从而抑制SLC26A1基因的表达水平。
3)乙醛酸腹腔注射一周诱导小鼠产生高草酸尿症并形成肾脏草酸钙结晶。与野生型(Alb-WT)的雄性小鼠相比,Alb-ARKO雄性小鼠尿草酸水平降低,肾脏草酸钙晶体形成数量明显减少。同时,肝脏特异性AR敲除的雄性小鼠肝脏Sat-1表达显著减少。
【研究结论】
雄激素受体(AR)可通过靶向抑制miR-147a的表达水平从而促进肝脏草酸转运体Sat-1(SLC26A1)的表达。肝脏特异性AR敲除小鼠尿草酸排泄量降低,且肾脏草酸钙晶体形成减少。