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目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病(diabetic mellitus,DM)主要的并发症之一,约40%的DM患者可最终导致DN,这也是导致终末期肾病(end-stage renal disease,ESRD)的主要原因。骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMSCs)对DN有着较好的治疗效果。然而,关于BMSCs对DN的肾脏保护机制仍不清楚。本研究通过对糖尿病大鼠模型进行BMSCs移植治疗,探究BMSCs对糖尿病大鼠肾纤维化和肾功能的作用,并探讨Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)/核因子 κB(nuclear factor-κB,NF-κB)信号通路在其中的可能机制。方法:将分离培养的大鼠BMSCs传至P3代,用绿色荧光蛋白(green fluorescent protein,GFP)标记。斯普拉格-杜勒(Sprague-Dawley,SD)大鼠(n=30)随机平均分为三组,糖尿病组(DM组)和骨髓间充质干细胞移植治疗组(BMSCs组)的大鼠按60mg/kg体重的量腹腔注射1%链脲佐菌素(streptozocin,STZ),三天后测空腹血糖(fasting blood glucose,FBG),连续3天高于16.7mmol/L即糖尿病造模成功。其余10只大鼠按60mg/kg体重的量腹腔注射柠檬酸盐缓冲液作为正常对照组(NG组)。其中BMSCs组进行BMSCs尾静脉注射(4×106cells/200μL),其余两组尾静脉注射等量的磷酸盐缓冲液(phosphate buffer solution,PBS)。之后每周测量大鼠的FBG和体重,BMSCs移植第6周,测量血肌酐(serum creatinine,Scr)和血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN),称量肾脏重量,计算肾重/体重。肾脏组织石蜡切片用苏木精-伊红(hematoxylin-eosin,HE)染色、高碘酸-希夫(periodic acid-Schiff,PAS)染色和马松(Masson)染色观察病理变化。免疫组化检测肾脏组织I型胶原(Collagen Ⅰ)和Ⅳ型胶原(Collagen Ⅳ)的表达。蛋白质印迹实验(western bloting)和免疫组化检测大鼠肾组织中TLR4,NF-κB和单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)的表达。建立体外高糖培养大鼠肾小球系膜细胞模型,测定细胞增殖情况,与BMSCs共培养后用western bloting检测TLR4,NF-κB和MCP-1的表达水平。结果:在荧光显微镜下观察到GFP转染成功的BMSCs,在大鼠肾脏中也观察到绿色荧光。DM组大鼠的FBG、肾重/体重与NG组相比显著升高,体重较NG组明显下降(P<0.05);而BMSCs移植治疗能显著改善DM大鼠的FBG和体重(P<0.05)。DM组的Scr和BUN较正常大鼠明显升高(P<0.05);BMSCs治疗后肾功能改善,Scr和BUN水平降低(P<0.05)。病理染色结果显示,NG组大鼠肾脏结构形态正常,肾间质及血管周围蓝色胶原沉积很少;DM组肾小球体积肥大,系膜基质增多,系膜区变宽,肾小球基底膜(glomerularbasementmembrane,GBM)弥漫增厚,毛细血管环受压变形,肾间质有明显蓝色胶原纤维沉积;BMSCs组肾小球轻微增大,系膜基质较NG组变多,但比DM组明显改善,肾小球间质的蓝染胶原沉积也明显减少。免疫组化结果显示,DM组Collagen Ⅰ和Collagen Ⅳ水平较NG组明显升高(P<0.05);BMSCs 治疗后,Collagen Ⅰ 和 Collagen Ⅳ 表达减少(P<0.05),DM大鼠肾纤维化得到改善。免疫组化、western bloting和体外细胞实验均证实,DM组TLR4,NF-κB和MCP-1的表达量较NG组明显增多(P<0.05);而BMSCs能显著减弱体内、外高糖环境下大鼠肾组织中TLR4,NF-κB和MCP-1的表达(P<0.05)。结论:糖尿病大鼠移植BMSCs,可改善糖尿病大鼠的FBG、体重和肾功能,并减轻糖尿病大鼠肾组织的纤维化和病理损伤,这可能与抑制TLR4/NF-κB信号通路有关。研究结果可为DN的防治提供新的实验基础和治疗策略。