高糖对肾组织干细胞的影响及其损伤机制初探

来源 :中国人民解放军医学院 | 被引量 : 1次 | 上传用户:edercito
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目的:从大鼠肾乳头处分离培养肾组织干细胞(KSC),鉴定其生物学特征及干细胞特性。评估高糖对KSC基本特征、旁分泌作用及向肾小管上皮细胞(RTEC)分化能力的影响。方法:①从4周龄雄性SD大鼠双肾肾乳头部位分离培养KSC,观察细胞形态特征,通过细胞流式、免疫荧光鉴定KSC的表型特征,通过成骨、成脂诱导分化鉴定其分化能力,并通过qRT-PCR比较KSC与RTEC基因表达的差异。②比较KSC在高糖(30mmol/L)和正糖(5.6mmol/L)培养基的微环境下细胞形态、增殖能力、相关表型标记物、趋化因子表达及耐缺氧能力的差异。③分别用正糖和高糖培养基对KCS进行预处理后制备KSC上清,建立大鼠RTEC缺氧/复氧(H/R)模型,比较高糖与正糖KSC上清对H/R RTEC修复作用的差异。④对KSC进行诱导分化,比较两种诱导方案诱导效率的差异;将KSC分别用高糖和正糖培养基预处理4d,然后按照共培养方案进行诱导,比较两种KSC经诱导后成熟上皮细胞标记物E-Cad、CK-18、AQP-1表达的差异。结果:①KSC主要呈纺锤形或树枝状生长,免疫荧光结果显示可表达α-SMA、Vimentin、N-Cadherin、Nestin、CD133,不表达E-Cadherin、CK-18、ZO-1,细胞流式结果CD29、CD90、CD73、CD45表达比率分别为99%、95.8%、99.9%和3.4%,干细胞标记CD133和Nestin,阳性率分别为33.2%和70.2%,双阳性率为31.4%,成脂诱导后油红O染色呈红色,成骨诱导后茜素红染色呈橙红色,Von kossa染色成黑色,qRT-PCR结果显示:与RTEC相比,原始胚胎干细胞标记物Nanog、Oct4/pou5f1、Sox2/sry-box-2和间质标记物-SMA、Vimentin的mRNA表达量在KSC中显著增高(P <0.01),而成熟的上皮细胞标记物E-Cadherin、CK18的mRNA表达量在KSC中显著降低(P <0.01)。②细胞增殖检测结果提示从第4天开始高糖组细胞生长较正糖组缓慢,免疫荧光结果提示KCS经高糖处理后,纤维连接蛋白(Fibronectin)、I型胶原(Collagean I)、IV型胶原(Collagean IV)的合成增加;qRT-PCR检测结果显示KSC经高糖干预后,Fibronectin、Collagean I、Collagean IV mRNA表达增高,间质标记物-SMA、Vimentin基因表达进一步升高,促纤维化因子TGF-、CTGF、PAI-1mRNA表达均升高;经高糖预处理96h后,KSC耐缺氧能力下降,低氧培养24h细胞分裂增殖指数低于正糖KSC,基质细胞衍生因子-1(SDF-1)及其受体CXCR4的基因表达均显著降低(P<0.01)。③缺氧4h/复氧2h为RTEC H/R模型最佳时间,缺氧后,RTEC凋亡率升高,上清的LDH和MDA水平升高(P<0.01),SOD水平降低(P<0.01)。进行KSC上清干预12h和24h后,与对照组相比,正糖组和高糖组RTEC的凋亡率均明显降低,LDH和MDA水平均显著降低(P<0.01),SOD水平均显著升高(P<0.01)。正糖组和高糖组两组间比较,高糖组RTEC的凋亡率略高于正糖组,LDH和MDA水平要高于正糖组(P<0.05),SOD水平要显著低于高糖组(P<0.01)。④细胞因子诱导的同时与缺氧损伤的RTEC共培养诱导后,CK-18阳性率最高,为44.2%,成熟上皮细胞标记CK-18、E-Cadherin、ZO-1部分阳性表达。正糖KSC和高糖KSC经共培养方案进行诱导后,细胞流式结果提示,高糖KSC诱导组CK-18阳性率显著低于正糖组(P=0.045);qRT-PCR结果提示,高糖KSC诱导组成熟上皮细胞标志E-cadherin、AQP-1基因表达水平显著低于正糖组(P<0.05)。结论:①肾乳头部位可以分离培养出具有间充质干细胞特性的KSC②KSC在高糖的微环境中细胞增殖能力下降,促纤维化基因表达增高、对缺氧的耐受能力降低、趋化因子的表达量也降低。③KSC上清对缺氧损伤的RTEC有修复作用,这种作用主要是通过抑制细胞凋亡、减少氧化应激来实现的,而经过高糖预处理的KSC上清的抗凋亡、抗氧化应激作用减弱。④KSC在体外可以诱导分化为RTEC,细胞因子诱导的同时与缺氧损伤的RTEC共培养为最佳诱导方案,高糖使KSC向RTEC分化的诱导效率降低。
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