C/EBPβ通过pim-1介导足细胞损伤在LN发病中的作用机制

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背景狼疮性肾炎(lupus nephritis,LN)是系统性红斑狼疮(Systemic lupus erythematosus,SLE)的严重并发症,产生自身抗体形成循环及原位免疫复合物导致肾脏损伤,临床上表现为肾炎综合征、肾病综合征、单纯性血尿、蛋白尿,部分进展至终末期肾病(End-stage renal disease,ESRD),肾活检病理检查可见肾脏固有细胞损伤、炎性细胞浸润,后逐渐发展为肾脏纤维化。由此可见自身免疫功能紊乱、炎症反应在LN发病中起关键作用。足细胞是肾小球滤过屏障的重要组成部分,可利用其足突和自身所带电荷通过机械屏障和电荷屏障作用阻止血液中有用成分的滤过,它的损伤与大量蛋白尿有关,由此导致低蛋白血症从而引起易栓倾向、营养不良等并发症。同时足细胞是终末分化细胞,损伤后的不可再生让研究它的损伤机制并进一步寻找避免损伤的方法成为必要。狼疮肾组织炎性细胞浸润,炎性因子的分泌可导致足细胞的损伤,但目前炎症反应的调节机制还不清楚。细胞焦亡是细胞程序性死亡的一种,模式识别受体(Pattern recognition receptors,PRRs)识别病原体相关分子模式(Pathogen-related molecular pattern,PAMP)或损伤相关分子模式(Damage-related molecular pattern,DAMP)后通过一系列活化途径诱导细胞组装形成炎性小体(inflammasome),通过膜孔释放炎症因子同时导致细胞死亡,可见它参与炎症反应的调节。目前,已有多项研究证明细胞焦亡与LN发病机制有关,但其上游调节机制还不清楚。C/EBPβ,是CCAAT增强子结合蛋白(CCAAT/enhancer binding protein)中的一员,可见它在SLE患者血清中水平升高,但它的作用机制还不清楚。Pim-1是丝氨酸/苏氨酸激酶家族成员之一,可参与细胞周期调控,更重要的是它在多种自身免疫性疾病如类风湿关节炎中水平升高,并证明其异常表达与炎症因子的分泌有关。最近有LN体内实验也说明Pim-1可通过调节细胞内Ca2+水平参与细胞焦亡的调节。因此,我们设想C/EBPβ可通过与pim-1相互作用介导细胞焦亡的发生,从而参与LN足细胞的炎性损伤。目的探讨C/EBPβ在LN中的作用及其作用机制,并进一步说明C/EBPβ/pim-1/NLRP3对LN足细胞炎性损伤的影响。方法(1)9周龄的雌性MRL/lpr(LN组)和MRL/MPJ(对照组)小鼠适应环境一周后(10周龄),第10、14、18周时采集肾组织及血液,Real-time PCR检测肾脏组织中C/EBPβ mRNA的表达;Western blot检测肾脏组织中C/EBPβ蛋白的表达;试剂盒检测血肌酐、尿素氮水平。(2)构建C/EBPβ沉默慢病毒载体(shC/EBPβ-LV)及空载体慢病毒(NC-LV)。9周龄小鼠适应1周后,对MRL/lpr小鼠进行尾静脉注射NC-LV或shC/EBPβ-LV(2×108 TU),18周结束后处死小鼠,采集肾脏组织。qPCR测C/EBPβ水平。Western blot 检测 C/EBPβ、NLRP3、Caspase-1、IL-1β及 GSDMD 水平。免疫组化测C/EBPβ表达。(3)Western blot、免疫荧光测C/EBPβ敲低后Pim-1水平变化。(4)体外培养小鼠肾脏足细胞,构建C/EBPβ沉默慢病毒,使用高效转染试剂将干扰片段转染到分化后的肾小球足细胞中,转染72 h后Real-time PCR检测C/EBPβ mRNA的表达水平,Western blot检测C/EBPβ蛋白表达,验证干扰效率。用LPS(200ng/ml)刺激足细胞4小时后加ATP(5mM)刺激1小时,Western blot检测各组细胞焦亡相关分子(NLRP3、Caspase-1、IL-1β)表达水平,ELISA检测IL-6、IL-1β水平。FAM-FLICA Caspase-1检测试剂盒通过流式细胞仪检测Caspase-1 活性。(5)使用慢病毒载体将C/EBPβ干扰片段(siC/EBPβ-1、siC/EBPβ-2)转染到分化后的肾小球足细胞中,转染72h后Real-time PCR检测细胞中Pim-1的mRNA的表达。进行染色质免疫共沉淀实验及双荧光素酶报告基因检测C/EBPβ与pim-1之间是否存在结合。(6)构建Pim-1过表达载体,转染72 h后Real-time PCR检测Pim-1 mRNA的表达,验证转染效果。成功后与siC/EBPβ载体共转染小鼠足细胞,LPS+ATP刺激后 Western blot 实验检测 GSDMD、NLRP3、Caspase-1、IL-1β水平,ELISA检测IL-6、IL-1β水平,验证C/EBPβ介导的细胞焦亡是通过与pim-1结合实现的。结果(1)第10、14周时对照组与LN组BUN无明显差异(P值分别为0.5206、0.0712),第18周时两组差异显著(P<0.0001)。第14周LN组血肌酐水平较对照组升高(P<0.05),第18周时差异更明显(P<0.0001);同时可见第10周LN组C/EBPβ蛋白和mRNA水平明显上升(P<0.001),且在第14、18周与对照组差异更加明显(P<0.0001)。(2)敲低 C/EBPβ后,小鼠肾脏NLRP3、Caspase-1、IL-1β、GSDMD 蛋白质表达水平显著下降(P<0.0001)。(3)Western blot可见shC/EBPβ组肾脏组织中Pim-1表达下调(P<0.0001),免疫荧光可见荧光强度明显减弱。(4)C/EBPβ沉默慢病毒转染足细胞后,C/EBPβ沉默组NLRP3、Caspase-1、IL-1β蛋白质表达水平显著下降(P<0.0001)ELISA实验可见C/EBPβ沉默组IL-6、IL-1β水平显著下调(P<0.01)。同时,流式细胞仪测Caspase-1活性明显下降。(5)C/EBPβ慢病毒转染足细胞后,Pim-1表达水平较Control组明显下降(P<0.001)。与IgG组相比,anti-C/EBPβ组染色质免疫共沉淀实验可见明显条带,而且C/EBPβ-OE组荧光素酶活性明显升高(P<0.01)。(6)Pim-1过表达与C/EBPβ沉默慢病毒共转染足细胞后,较单独转染C/EBPβ沉默慢病毒组相比,GSDMD、NLRP3、Caspase-1、IL-1β蛋白表达水平明显升高(P<0.0001),细胞上清液中IL-1β、IL-6水平也较单独转染C/EBPβ沉默慢病毒组有明显上升(P<0.05)。结论C/EBPβ参与LN足细胞的炎性损伤,该作用可能通过与pim-1结合介导细胞焦亡来实现。
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