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背景糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)作为糖尿病(diabetes mellitus,DM)的主要微血管并发症,已成为世界范围内肾功能失代偿和肾功能衰竭的主要原因。随着2型糖尿病的不断增加,肾脏疾病的发病率也随之增加。全球2型糖尿病的流行导致越来越多的患者发展为糖尿病肾病,并最终发展为终末期肾病(end stage renal disease,ESRD)。在糖尿病肾病的发展过程中,肾脏微环境发生了许多生理和分子变化,包括氧化应激、某些信号通路的激活、炎症和细胞基质堆积的增加。病理上,糖尿病肾病主要表现为肾小球及小管基底膜增厚,系膜细胞增殖及细胞外基质(extracellular matrix,ECM)沉积,系膜区扩大,肾小球、肾间质进行性纤维化以致硬化发生。糖尿病肾病时系膜区充斥着大量由胶原蛋白(主要为Ⅰ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ型)、层粘连蛋白及纤连蛋白等形成的基质成分,肾小球系膜细胞(mesangial cell,MC)则是这些基质蛋白的主要来源。糖尿病肾病时系膜细胞功能紊乱,细胞外基质生成及降解失衡,从而导致基质成分过度沉积。这是肾小球硬化的重要病理基础。尽管目前发现多种分子、信号通路及肾脏固有细胞均在糖尿病肾病发病中起一定作用,但影响系膜细胞基质过度分泌的中心环节及关键分子尚未明确。长非编码RNA(Long non-coding RNA,LncRNA)是一种长度超过200个核苷酸的非蛋白质编码转录本,在多种细胞反应、发育和疾病过程中发挥着重要的调节作用。已有研究报道lncRNA是糖尿病肾病的重要参与者。本课题组前期使用db/db小鼠构建糖尿病肾病模型(db/m小鼠做对照),基因芯片筛选肾皮质中差异表达IncRNA,发现除MALAT1,PVT1等既往在糖尿病肾病中已有报道的lncRNA以外,lncRNA SOX2OT(Sox2 overlapping transcript)在糖尿病肾病中表达显著降低,但其与肾脏疾病的关系尚未见相关报道。目的本实验通过体外培养人肾小球系膜细胞(human mesangial cell,HMC):1.检测高糖诱导氧化应激对人肾小球系膜细胞lncRNA SOX2OT及相关基质蛋白Fibronectin、Laminin、Collagen Ⅳ表达的影响。2.明确氧化应激是否通过转录因子FoxO3a调控lncRNASOX2OT的表达。3.探讨lncRNASOX2OT是否通过Wnt/β-catenin通路调控系膜细胞基质分泌。方法以人肾小球系膜细胞(HMC)为研究对象1.分为四个实验组:正常对照组(葡萄糖浓度:5.6mmol/L)、渗透压对照组(5.6mmol/L葡萄糖+34.4mmol/L甘露醇)、20mmol/L高糖组、40mmol/L高糖组,使用不同培养基作用24、48h后进行检测。通过qRT-PCR检测lncRNA SOX2OT的表达变化。以上实验筛选出最佳的刺激时间及浓度。选择最佳的刺激时间24h按上述分组作用后,通过Western blot明确基质蛋白Fibronectin、Laminin及Collagen Ⅳ的表达变化,试剂盒检测细胞培养基中过氧化氢(H2O2)及超氧阴离子(O2·-)的浓度变化。2.分为四个实验组:正常对照组(葡萄糖浓度:5.6mmol/L)、100μmo/L双氧水组、200μmo/L双氧水组、400μmo/L双氧水组,使用不同培养基作用30、60min后进行检测。通过qRT-PCR检测lncRNA SOX20T的表达变化。以上实验筛选出最佳的刺激时间及浓度。选择最佳的刺激时间60min按上述分组作用后,Western blot明确基质蛋白Fibronectin、Laminin及Collagen Ⅳ的表达变化。3.通过构建针对lncRNA SOX2OT的过表达质粒载体,将过表达质粒及空载体分别转染入人肾小球系膜细胞后,给予40mmol/L高糖刺激24小时,共分为4个实验组:正常对照组、高糖组、高糖+空载体组、高糖+SOX2OT过表达组,培养一段时间后通过qRT-PCR检测IncRNA SOX2OT的表达变化,试剂盒检测细胞培养基中过氧化氢(H2O2)及超氧阴离子(O2·-)的浓度变化。4.分组同1、2,使用不同培养基分别作用一段时间后,qRT-PCR和Western blot分别检测FoxO3a在mRNA和蛋白水平的表达变化。5.通过构建针对FoxO3a的过表达质粒载体,将过表达质粒及空载体分别转染入人肾小球系膜细胞后,给予40mmol/L高糖刺激24小时,共分为4个实验组:正常对照组、高糖组、高糖+空载体组、高糖+FoxO3a过表达组。Western blot检测FoxO3a蛋白水平的表达变化,qRT-PCR检测lncRNA SOX2OT的表达变化。6.分组同1,使用不同培养基作用24h后,Western blot检测Wnt/β-catenin通路中关键蛋白的表达变化。7.分组同3,培养一段时间后,Western blot明确Wnt/β-catenin通路中关键蛋白及基质蛋白Fibronectin、Laminin、Collagen Ⅳ的表达变化。结果1.高糖诱导氧化应激对人肾小球系膜细胞中lncRNA SOX2OT及基质蛋白的表达变化。通过qRT-PCR表明,与正常对照组相比,高糖/双氧水刺激组lnRNASOX2OT的表达量显著降低且呈浓度依赖性(*P<0.05)。Western blot表明,与正常对照组相比,高糖/双氧水刺激组系膜细胞基质蛋白Fibronectin、Laminin及Collagen Ⅳ表达均显著上升且呈浓度依赖性(*P<0.05)。试剂盒检测结果表明,与正常对照组相比,高糖组H2O2与O2·-的浓度显著上升且呈浓度依赖性(*P<0.05)。2.氧化应激通过转录因子FoxO3a调控lncRNASOX2OT的表达。过表达lncRNA SOX2OT后,qRT-PCR及试剂盒检测结果表明,与正常对照组相比,高糖组lncRNASOX2OT水平明显降低,H2O2与O2·-浓度均明显升高(均*P<0.05);与高糖+空载体组相比,高糖+SOX2OT过表达组lncRNASOX20T水平明显升高(*P<0.05),H2O2与O2·-浓度均无明显改变($P>0.05)。Western blot与qRT-PCR表明,与正常对照组相比,高糖/双氧水刺激组FoxO3a的表达量显著降低且呈浓度依赖性(*P<0.05)。过表达FoxO3a后,Western blot表明,与高糖+空载体组相比,高糖+FoxO13a过表达组FoxO3a蛋白水平明显升高(*P<0.05),qRT-PCR表明,与高糖+空载体组相比,高糖+FoxO3a过表达组lncRNA SOX2OT水平显著升高(*P<0.05)。3.LncRNA SOX2OT通过Wnt/β-catenin通路调控系膜细胞基质分泌。通过Western blot表明,与正常对照组相比,高糖组Wnt/β-catenin通路蛋白中的关键蛋白表达水平明显升高(*P<0.05)。过表达lncRNA SOX2OT后,Western blot表明,与高糖+空载体组相比,高糖+SOX2OT过表达组Wnt/β-catenin通路的关键蛋白与基质蛋白Fibronectin、Laminin、Collagen Ⅳ表达明显下降(*P<0.05)。结论1.糖尿病肾病诱导系膜细胞氧化应激,引起转录因子FoxO3a活性下降,lncRNASOX2OT表达降低,从而解除对Wnt/β-catenin通路的抑制作用,引起基质分泌亢进。2.干预lncRNASOX2OT可缓解糖尿病肾病引起的系膜细胞基质过度分泌及肾脏纤维化进展,有望为糖尿病肾病的早期诊断和治疗提供新的思路和靶点。