內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在高糖誘導(dǎo)系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化中的作用研究
本文關(guān)鍵詞:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在高糖誘導(dǎo)系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化中的作用研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
【摘要】:研究背景 目前糖尿病腎病(DN)的發(fā)病率在全世界范圍內(nèi)正在急劇增加,是引起終末期腎衰竭的最常見原因,其病情進(jìn)展快,治療難度大,由于其發(fā)病機(jī)理尚未完全闡明,缺乏有效防治手段,致殘致死率高,已經(jīng)成為腎臟醫(yī)學(xué)領(lǐng)域最急迫需要解決的問題。糖尿病腎病的主要病理特征是HGMCs增殖和胞外基質(zhì)(ECM)聚集。在此病理過程中,高血糖引起的HGMCs的表型轉(zhuǎn)化是一個(gè)關(guān)鍵性環(huán)節(jié),表現(xiàn)為HGMCs肥大、α-SMA的異常表達(dá)、ECM大量分泌等。大量研究認(rèn)為,高糖刺激細(xì)胞代謝應(yīng)激反應(yīng)的多效性是典型的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)失衡,DN發(fā)病與腎小球的血流動(dòng)力學(xué)改變、系膜細(xì)胞多元醇代謝途徑異常、蛋白非酶糖化和大分子糖化終末產(chǎn)物(AGEs)的生成、細(xì)胞因子的異常表達(dá)等因素密切相關(guān)。而目前的研究表明,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)很可能就是高糖所致細(xì)胞內(nèi)信號(hào)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)失衡的總開關(guān)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)作為細(xì)胞內(nèi)最大的細(xì)胞器之一,具有大面積的膜結(jié)構(gòu),其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜內(nèi)外除合成折疊的蛋白質(zhì)外,還駐留有大量的信號(hào)蛋白分子,故其發(fā)揮的功能遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止既往認(rèn)為的蛋白質(zhì)糖基化以及輔助蛋白質(zhì)正確折疊,事實(shí)上它在將細(xì)胞質(zhì)信號(hào)與線粒體、細(xì)胞核功能偶聯(lián)方面發(fā)揮了重要作用,扮演著關(guān)鍵角色。目前,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)作為細(xì)胞漿信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的整合器這一功能已受到高度重視。而既往研究已證實(shí),糖尿病引起的高糖狀態(tài)可以誘導(dǎo)包括HGMCs在內(nèi)的多種腎臟靶細(xì)胞發(fā)生ERS。由此推測(cè),對(duì)ERS進(jìn)行調(diào)控進(jìn)而對(duì)DN高糖環(huán)境誘導(dǎo)的HGMCs發(fā)生細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化產(chǎn)生作用,可能影響DN腎臟損傷的進(jìn)程,從而有可能為有效的治療糖尿病腎病的找到新的思路。而已在多種動(dòng)物模型中成功應(yīng)用的4-苯基丁酸(4-PBA)是一類小分子伴侶,近期研究發(fā)現(xiàn)它可以運(yùn)輸突變蛋白,從而具有穩(wěn)定蛋白構(gòu)象,改善內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊能力。因此,予以4-PBA進(jìn)行干預(yù)來控制ERS的輕度,可能為DN的臨床治療提供新的途徑。 目的 本研究擬用高糖刺激HGMCs,動(dòng)態(tài)觀察在高糖環(huán)境下,系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化情況和發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的情況,其次,通過應(yīng)用分子伴侶4-PBA調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激強(qiáng)度觀察對(duì)系膜細(xì)胞在高糖刺激下的作用,以期明確高糖誘導(dǎo)HGMCs發(fā)生表型轉(zhuǎn)化過程中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的作用并初步闡明其機(jī)制。 方法 1.將培養(yǎng)的HGMCs分為NC組、高糖組(HG組)和HG+4-PBA組。 2.采用CCK-8試劑盒進(jìn)行細(xì)胞增殖率測(cè)定。 3.使用流式細(xì)胞儀進(jìn)行細(xì)胞周期測(cè)定。 4.免疫組化方法檢測(cè)HGMCs中的α-SMA表達(dá)。 5.實(shí)時(shí)定量RT-PCR方法測(cè)定各組各時(shí)相點(diǎn)重要分子如Grp78、TGFβ1、FN、NOX4、NF-kB的基因表達(dá)相對(duì)量(RQ)。 6.用Western-blot方法測(cè)定各組各時(shí)相點(diǎn)上述重要分子的蛋白表達(dá)水平變化情況。 結(jié)果 1.高糖刺激HGMCs早期即發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng),而藥物分子伴侶4-PBA可以抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。具體而言,Grp78是重要的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶,其特異性的表達(dá)標(biāo)志著內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生。對(duì)照組Grp78mRNA始終處于較低的表達(dá)水平;而予以高糖刺激后Grp78mRNA表達(dá)在早期(6h)即較對(duì)照組顯著上調(diào),其表達(dá)在12h達(dá)高峰,而后逐漸下降,但仍顯著高于對(duì)照組;予以藥物分子伴侶4-PBA可明顯的抑制高糖誘導(dǎo)的Grp78mRNA表達(dá)上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同時(shí),高糖刺激后,與對(duì)照組相比Grp78蛋白表達(dá)明顯增加,而予以4-PBA干預(yù)可以明顯抑制這種增高趨勢(shì)。 2.高糖刺激后系膜細(xì)胞增殖明顯增快,與對(duì)照組差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;細(xì)胞增殖指數(shù)PI值也顯示明顯升高;高糖刺激同時(shí)給予小分子伴侶4-PBA(5mmol/L)干預(yù),系膜細(xì)胞增殖活性在48h受到顯著抑制,而細(xì)胞增殖指數(shù)則從24h起即受到顯著抑制,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 3.對(duì)照組系膜細(xì)胞存在低水平的α-SMA表達(dá),高糖刺激可增加α-SMA表達(dá)。用5mmol/L4-PBA干預(yù)可以顯著抑制高糖誘導(dǎo)的α-SMA表達(dá)。應(yīng)用IPP軟件分析熒光強(qiáng)度顯示,HG組顯著高于正常對(duì)照組,而應(yīng)用4-PBA干預(yù)后使熒光強(qiáng)度較HG組降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 4.予以高糖刺激后TGFβ1mRNA的表達(dá)較正常對(duì)照組明顯增加,在24h左右達(dá)高峰,顯著高于對(duì)照組。而予以化學(xué)分子伴侶4-PBA可明顯的抑制由高糖誘導(dǎo)的TGFβ1mRNA的表達(dá)上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。同樣的,高糖刺激可誘導(dǎo)TGFβ1蛋白的表達(dá)明顯增加,而予以4-PBA干預(yù)后可以抑制增高趨勢(shì)。 5.予以高糖刺激后FN mRNA的表達(dá)明顯增加,在24h左右達(dá)高峰,,顯著高于對(duì)照組。而予以化學(xué)分子伴侶4-PBA可明顯的抑制由高糖誘導(dǎo)的FN mRNA的表達(dá)上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 6.予以高糖刺激后Nox4mRNA的表達(dá)明顯增加,顯著高于對(duì)照組。而予以化學(xué)分子伴侶4-PBA可明顯的抑制由高糖誘導(dǎo)的Nox4mRNA的表達(dá)上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 7.予以高糖刺激后NF-kB mRNA的表達(dá)明顯增加,顯著高于對(duì)照組。而予以化學(xué)分子伴侶4-PBA可明顯的抑制由高糖誘導(dǎo)的NF-kB mRNA的表達(dá)上調(diào),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。 結(jié)論 1.高糖培養(yǎng)條件下可誘導(dǎo)人腎系膜細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化,即由靜息型向活躍型轉(zhuǎn)化,表現(xiàn)為細(xì)胞形態(tài)學(xué)發(fā)生改變,亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等細(xì)胞器增生活躍;同時(shí)細(xì)胞增殖速度、增殖指數(shù)等均高于對(duì)照組;免疫細(xì)胞學(xué)研究表明高糖誘導(dǎo)下人腎系膜細(xì)胞大量合成表達(dá)α-SMA是細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化的有力證據(jù); 2.在高糖誘導(dǎo)人腎系膜細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化的過程中早期即有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的參與,而應(yīng)用藥物分子伴侶4-PBA可以抑制此過程中的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng); 3.應(yīng)用分子伴侶4-PBA早期調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)可以顯著對(duì)抗高糖培養(yǎng)誘導(dǎo)人腎系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的作用,并抑制此過程中一些關(guān)鍵細(xì)胞因子如TGF-β1、FN等mRNA及其蛋白合成,提示調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能通過抑制上述關(guān)鍵分子的表達(dá)完成對(duì)細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化的抑制作用; 4.在此過程中,應(yīng)用分子伴侶4-PBA早期調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)同樣可以顯著下調(diào)高糖培養(yǎng)誘導(dǎo)人腎系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化過程中氧化應(yīng)激通路以及炎癥反應(yīng)通路的關(guān)鍵細(xì)胞因子如Nox4、NF-kB等mRNA的表達(dá),并同樣的抑制其蛋白合成,提示高糖誘導(dǎo)人腎系膜細(xì)胞發(fā)生表型轉(zhuǎn)化是多條信號(hào)通路、多種細(xì)胞因子參與的復(fù)雜信號(hào)網(wǎng)絡(luò)失衡的過程,而調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能正是該信號(hào)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控的關(guān)鍵點(diǎn)。 綜上所述,高糖可誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的人腎系膜細(xì)胞發(fā)生細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化,表現(xiàn)為過度增殖并上調(diào)α-SMA、TGF-β1、FN等的表達(dá),此過程中伴隨有ERS的發(fā)生,且抑制ERS程度可相應(yīng)的抑制細(xì)胞增殖及下調(diào)HGMCs表達(dá)α-SMA、TGF-β1、FN等重要因子。同時(shí),此過程中還有其他信號(hào)通路的參與,如Nox4、NF-kB等也發(fā)生了類似變化,這提示了ERS在此過程中對(duì)胞內(nèi)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)失衡的重要調(diào)節(jié)作用,ERS確實(shí)發(fā)揮了胞漿信號(hào)整合的關(guān)鍵作用。因此,下一步深入探討如何通過調(diào)控ERS強(qiáng)度、持續(xù)時(shí)間,改變細(xì)胞生理或病理反應(yīng)的走向,將對(duì)臨床治療DN提供重要的新方向。
【關(guān)鍵詞】:糖尿病腎病 人腎臟系膜細(xì)胞 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化 分子伴侶4-苯基丁酸
【學(xué)位授予單位】:第三軍醫(yī)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2013
【分類號(hào)】:R587.2;R692.5
【目錄】:
- 縮略語表4-6
- Abstract6-9
- 中文摘要9-12
- 1. 前言12-14
- 2. 材料與方法14-25
- 3. 結(jié)果25-35
- 4. 討論35-42
- 全文結(jié)論42-43
- 參考文獻(xiàn)43-50
- 文獻(xiàn)綜述 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在糖尿病腎病中的研究進(jìn)展50-57
- 參考文獻(xiàn)54-57
- 在讀期間發(fā)表論文57-58
- 致謝58
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5 張宇;硫化氫對(duì)高肺血流性肺動(dòng)脈高壓大鼠內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用[D];吉林大學(xué);2011年
6 楊海燕;體外循環(huán)下低pH液復(fù)灌對(duì)兔缺血再灌注心肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與細(xì)胞凋亡的研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2011年
7 張薔;ATF6在家族性肌萎縮側(cè)索硬化模型中的表達(dá)變化[D];河北醫(yī)科大學(xué);2010年
8 孟鳳琴;ATF6在家族性肌萎縮側(cè)索硬化模型hSOD1~(G93A)轉(zhuǎn)基因小鼠脊髓中的表達(dá)變化[D];河北醫(yī)科大學(xué);2011年
9 朱漢華;冠狀動(dòng)脈微栓塞致心肌細(xì)胞凋亡及其內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑激活的研究[D];廣西醫(yī)科大學(xué);2008年
10 王振炎;同型半胱氨酸致多巴胺能神經(jīng)元模型內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的研究[D];華中科技大學(xué);2008年
本文關(guān)鍵詞:內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在高糖誘導(dǎo)系膜細(xì)胞表型轉(zhuǎn)化中的作用研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。
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