内质网应激对高糖培养足细胞中CDK5表达影响的研究

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目的:糖尿病肾病(diabetic kidney disease, DKD)是糖尿病最常见的血管并发症之一,也是引起慢性肾功能衰竭的重要原因之一。足细胞作为一种高度特异性分化的终末分化细胞,位于肾小球基底膜外侧,作为肾小球滤过屏障的最外层细胞成分,参与了滤过屏障成分的更新,并对血液中蛋白成分的滤过发挥着重要的作用。足细胞的损伤与DN的发生发展密切相关,主要表现为足细胞数目减少,而凋亡可能是其发生的重要原因之一。内质网应激是机体在应激时的主要反应之一,对决定细胞最终的结局如抵抗、适应、损伤或凋亡有重要作用。大量的研究表明糖尿病肾病时足细胞凋亡的过程中,内质网应激参与并发挥了重要作用。细胞周期素依赖性蛋白激酶5(cyclin-dependent kinase5,CDK5)是一种丝/苏氨酸(Ser/Thr)蛋白激酶,作为细胞周期素依赖性蛋白激酶(CDK)家族成员之一,可被缺血、氧化应激等各种因素异常激活5,从而无节制地磷酸化其底物,引起各种病理改变。内质网应激发生时,可以过度激活CDK5,引起组织病变。高糖状态下,内质网应激是否可通过异常激活CDK5诱导足细胞凋亡?本研究拟通过体外培养条件性永生化小鼠足细胞,观察高糖状态下,内质网应激对足细胞中CDK5表达的影响,及CDK5在内质网应尽诱导足细胞凋亡中的作用。  方法:体外培养条件性永生化小鼠足细胞,在33℃,γ-IFN存在的许可条件下培养传代后,于37℃,无γ-IFN的非许可条件下培养10-14天,促进细胞分化成熟。取37℃培养10天的足细胞,按如下分组:①对照组(Control);甘露醇(M)组;高糖组(HG)。分别高糖刺激6、12、24和48 h。②对照组(Control);高糖组(HG);高糖+Salubrinal组(HG+Sal)。Salubrinal分别使用20和50μM。分别处理24和48 h。③对照组(Control);Tunicamycin组(TM组);Tunicamycin+CDK5 miRNA组(TM+miCDK5);Tunicamycin+Roscovitine组(TM+ROS)。TM浓度分别采用1.0μM。各组分别刺激12 h后收集细胞,进行检测。提取细胞总蛋白,Western blot法检测GRP78、Caspase-12、CHOP和CDK5的表达;免疫细胞荧光检测CDK5的表达;TUNEL法及流式细胞术检测细胞凋亡。  结果:  1.高糖诱导足细胞中内质网应激标志蛋白GRP78、Caspase-12、CHOP表达的增高  Western blot检测结果显示, HG组足细胞中GRP78的表达随高糖刺激时间的延长呈明显的时间依赖性增高。同时,足细胞中Caspase-12和CHOP的表达也呈明显的时间依赖性增高,提示高糖可通过诱导内质网应激反应发生导致足细胞损伤。  2.Salubrinal抑制高糖诱导的内质网应激反应及足细胞凋亡  采用Salubrinal抑制内质网应激后,高糖诱导的GRP78、Cleaved Caspase-12及CHOP的表达水平显著降低,并随刺激时间的延长,上述指标表达明显降低,呈现出时间依赖性的趋势。流式细胞术检测结果显示,高糖刺激后,HG组足细胞凋亡率显著增高,而分别应用20和50μM的Salubrinal抑制内质网应激后,高糖诱导的足细胞凋亡水平呈显著降低  3.Salubrinal抑制高糖刺激足细胞中CDK5的表达  Western blot检测结果显示,免疫细胞荧光结果显示,Salubrinal处理后,HG+Sal组足细胞中CDK5蛋白的荧光表达水平显著低于HG组。结果提示抑制内质网应激可以降低高糖刺激足细胞中CDK5的表达水平。  4.抑制CDK5对Tunicamycin诱导足细胞凋亡的影响  TUNEL及流式细胞术检测结果显示,与Control组相比,TM组足细胞凋亡率在48h时明显升高。应用CDK5 miRNA和Roscovitine抑制足细胞内CDK5表达及激酶活性后,TM诱导的足细胞凋亡率显著降低  结论:  1.高糖可以诱导足细胞ERS发生,ERS标志蛋白GRP78、Caspase-12和CHOP表达明显升高;高糖可通过诱导ERS增强足细胞中CDK5的表达,导致足细胞的凋亡  2.抑制ERS可以显著降低高糖刺激足细胞中CDK5的表达水平,显著抑制高糖导致的足细胞凋亡;  3.抑制CDK5可以显著降低Tunicamycin诱导的足细胞凋亡。
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