糖尿病大鼠肾小管上皮细胞转化与肝细胞生长因子的表达

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目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)的病理变化复杂,早期主要表现为肾小球和肾小管的肥大,晚期则表现为肾小球硬化及肾小管间质纤维化。近年的研究结果提示,肾小管间质纤维化的程度与肾功能的相关性比肾小球硬化与肾功能的相关性更为密切,是慢性肾病进展到终末期肾衰的特征。肌成纤维细胞(myofibroblast, Myof)是参与间质纤维化的主要细胞,它是一种具有平滑肌细胞特性的成纤维细胞,既能合成间质胶原,同时又具有平滑肌细胞的特征—表达α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin, α-SMA),α-SMA是Myof的特异标志物。在正常肾组织中几乎无Myof,但在病理状态下肾组织中Myof的数量可明显增多。其来源尚不明确,多数学者认为Myof来源于肾间质中原有的成纤维细胞,但其它的一些肾脏固有细胞也能发生类似的表型转化。近来小管上皮细胞肌成纤维细胞转分化这一现象受到广泛关注,认为肾小管上皮细胞可能是Myof的一个重要来源。过去几十年,慢性肾纤维化的分子机制研究取得了巨大进步,肝细胞生长因子(hepatocyte growth factor, HGF)与慢性肾纤维化的关系日益受到重视。大多数学者认为HGF是一种肾营养因子,在肾小管损伤后的修复及肾脏的再生过程中发挥着十分重要的作用,但是HGF对于与<WP=4>慢性肾脏疾病及慢性肾功能衰竭密切相关的肾间质纤维化的作用,目前的研究结果尚不完全一致。本研究应用大鼠糖尿病模型,观察糖尿病肾病时肾小管上皮细胞向Myof转化的现象,同时观察肾组织HGF表达及其与α-SMA表达之间的关系,从而探讨糖尿病肾病时HGF可能的作用。方法: 用链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)诱发实验性糖尿病模型。雄性Sprague Dawley (SD)大鼠行右肾切除术,伤口愈合后随机分为A组(正常对照组)和B组(糖尿病组)。B组大鼠腹腔单次注射STZ 65mg/kg (STZ用pH 4.5,0.1mol/L枸橼酸钠缓冲液配制),对照组只注射相同体积的枸橼酸钠缓冲液。24小时后,血糖≥16.7mmol/L,尿糖+++~++++确认为糖尿病模型成功。分别在成模后第8周、16周、24周每组各取动物6只,收集血尿,进行血尿生化指标测定,取出肾脏进行以下观察:1. 组织经固定后行HE染色、PAS染色、PASM染色,光镜下观察肾脏的基本病理改变及基底膜、系膜基质和小管间质的改变情况。2. 免疫组织化学方法检测肾脏细胞中角蛋白18(cytokeratin18)、α-SMA、HGF在蛋白水平的表达。3. 流式细胞术检测肾脏皮质中α-SMA、HGF的表达,以荧光指数(FI)表示所测指标的相对含量,FI>1.0为阳性表达。7. 原位杂交方法检测肾脏细胞中HGF在mRNA水平的表达。8. Western印迹检测肾组织中c-met蛋白的表达。9. 统计学处理,所有数值采用表示,组间及组内数据比较分别用F检验和t检验,指标间<WP=5>进行Spearman等级相关分析,由SPSS10.0统计软件进行统计学处理。 结果:1肾功能测定 与对照组相比,糖尿病组大鼠血糖、尿素氮、尿蛋白持续增高。2光镜下观察 糖尿病组大鼠较正常对照组肾小球体积增大,系膜基质增多,部分肾小管发生空泡变性。24W时,还可见肾小管萎缩,透明管型形成,肾小球及肾小管基底膜增厚,间质增宽,纤维组织增生。3免疫组化结果3.1 Cytokeratin18蛋白的表达 在正常肾组织中,近端及远端肾小管上皮细胞均有Cytokeratin18蛋白的表达,与对照组相比较,糖尿病组大鼠肾小管上皮细胞Cytokeratin18蛋白的表达明显降低。3.2 α-SMA蛋白的表达在正常肾组织中仅见血管平滑肌细胞有α-SMA蛋白的表达,肾小球及肾小管间质细胞均未见表达。而与对照组相比较,糖尿病组大鼠远端及近端肾小管上皮细胞也呈阳性表达,在24W的糖尿病大鼠肾组织中肾间质细胞也出现α-SMA蛋白的表达,但肾小球仍为阴性。3.3 HGF蛋白的表达正常对照组HGF的表达很少,偶见肾小管上皮细胞 HGF呈弱阳性表达,与对照组比较,糖尿病组在8W时肾小管阳性细胞数明显增多,16W、24W时HGF的表达逐渐降低,但仍高于正常对照组。4 流式细胞术检测结果4.1 α-SMA FI相对值 <WP=6>糖尿病组在8W、16W、24W时均显著高于正常对照组,且其表达呈持续升高的趋势。4.2 HGF FI相对值糖尿病组8W时显著高于正常对照组,16W、24W时其表达逐渐减少,但仍旧高于正常对照组。5 原位杂交检测HGFmRNA的表达在正常肾组织中偶见极少数肾小管上皮细胞有HGFmRNA的表达,与之相比较,糖尿病组大鼠的肾小管上皮细胞HGFmRNA的表达明显增多,8W时达高峰,之后其表达逐渐降低,但在该实验过程中始终高于正常对照组。6 western blot 检测c-met蛋白的表达结果显示,在正常肾组织中有c-met蛋白的少量表达,而糖尿病组c-met蛋白的表达明显增强,在8W时达到高峰,之后其表达逐渐减少,但在该实验过程中始终高于正常对照组。7肾组织α-SMA与HGF相关性 肾组织α-SMA的表达与HGF呈负相关(p<0.01)。结论: 1糖尿病时,肾小管上皮细胞固有标志物Cytokeratin18表达减弱,而α-SMA的表达呈阳性,且其表达量逐渐增强,提示糖尿病状态下,肾小管上皮细胞可发生表型转化,转化为肌成纤维细胞,从而参与肾小管间质纤维化的过程。2糖尿病早期,肾脏细胞HGF、c-met的表达上调,但
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