观察缺氧对肾小管上皮细胞分泌外泌体的影响,探讨外泌体在缺氧致肾脏损伤中的作用及机制。
方法(1)常氧(21% O2)及缺氧(1% O2)分别处理大鼠肾小管上皮细胞(NRK-52E) 48 h,收集细胞上清液并使用高速梯度离心法分离外泌体。采用透射电镜、纳米示踪分析、Western印迹、蛋白浓度定量鉴定并比较两组外泌体的基本特性。(2)在共培养实验中,以不同浓度(1、10、50、100、300 mg/L)的常氧外泌体、缺氧外泌体分别干预脂多糖(LPS)诱导的大鼠原代腹腔巨噬细胞,使用实时荧光定量PCR与酶联免疫吸附试验(ELISA)法分别检测巨噬细胞白细胞介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)、诱导型氮氧化物合酶(iNOS)水平;使用Western印迹法检测巨噬细胞磷酸化(p)STAT/STAT及细胞因子信号传导抑制蛋白1(SOCS1)的蛋白表达;最后,使用实时荧光定量PCR法检测常氧外泌体与缺氧外泌体中炎性反应相关微RNA(microRNA,miR)的表达差异。
结果(1)离心得到的囊泡具有外泌体典型的结构,粒径小于150 nm,表达外泌体标志蛋白CD63,说明分离得到外泌体。缺氧对肾小管上皮细胞分泌的外泌体形态、粒径分布比例无明显影响,但提高了外泌体的分泌量。(2)缺氧外泌体相比于常氧外泌体促进了LPS诱导的M1型巨噬细胞IL-6、TNF-α、iNOS的表达和分泌(均P<0.01),同时提高STAT的磷酸化水平并减少SOCS1的蛋白表达(均P<0.01);对炎性反应相关microRNA检测发现缺氧外泌体中miR-155、miR-27a表达量较常氧外泌体明显升高(P<0.05)。
结论缺氧可改变外泌体的生物学功能,表现为协同促进LPS诱导的M1型巨噬细胞的表型转化,这可能是慢性肾脏病微炎性反应状态持续的原因之一。