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背景:急性肾损伤是肾功能急剧丧失的一种疾病,有着较高的发病率和致死率。肾缺血再灌注损伤是其主要病因。大量临床研究表明糖尿病是急性肾损伤的高危因素,糖尿病肾病患者对急性肾损伤有较高敏感性并且预后差。糖尿病和缺血性急性肾损伤的病理机制都包括氧化应激。因此氧化应激和糖尿病肾缺血再灌注损伤是围术期脏器保护的研究热点。硫氧还蛋白相互作用蛋白(TXNIP)作为一种新的信号分子参与了抗氧化应激反应和胰岛素抵抗。TXNIP是硫氧还蛋白(TRX)的内源性抑制剂,抑制TRX清除活性氧自由基(ROS)的能力。此外,实验表明糖尿病和高血糖可以用诱导TXNIP的表达。最近研究指出TXNIP通过与炎性体3(NLRP3)直接相互作用从而激活NLRP3信号通路。NLRP3作为重要的模式识别受体在机体抵御病原体入侵中发挥重要作用。许多研究表明NLRP3参与许多肾脏疾病的发病机制包括肾缺血再灌注损伤。然而,TXNIP介导NLRP3信号通路活化是否参与糖尿病模型下缺血性急性肾损伤还没有相关研究。因此,TXNIP和NLRP3在糖尿病加剧缺血性急性肾损伤中的作用机制亟待研究。目的:观察TXNIP在糖尿病模型下急性缺血性肾损伤中的作用。研究TXNIP通过氧化还原信号通路介导NLRP3活化在急性肾损伤中的重要作用机制。方法:1.雄性成年Sprague-Dawley(SD)大鼠采用链尿佐菌素腹腔注射法建立糖尿病模型,年龄配对的非糖尿病正常大鼠作为对照组。采用双侧肾蒂夹闭25分钟建立肾缺血损伤模型。其中一部分糖尿病大鼠缺血再灌注损伤前腹腔注射白藜芦醇预处理。糖尿病大鼠和正常大鼠随机分为5组:(1)正常大鼠假手术组(NS);(2)正常大鼠缺血再灌注组(NI/R);(3)糖尿病大鼠假手术组(DS);(4)糖尿病大鼠缺血再灌注组(DI/R);(5)糖尿病大鼠白藜芦醇预处理后缺血再灌注组(DI/R-RES)。于再灌注48小时后处死大鼠,肾脏切片行H&E,TUNEL和免疫组化染色。测定肾组织超氧阴离子清除力,SOD活性,MDA含量以及IL-1|3,IL-18水平。检测血清BUN和Scr水平。Westernblot检测TXNIP,NLRP3,pro-CASPASE-I和CAEPASE-1蛋白表达水平。2.随机将HK-2细胞分为8组:(1)低糖组(NG组);(2)高糖组(HG组);(3)低糖+甘露醇组(M组);(4)低糖缺氧复氧组(NH/R组);(5)高糖缺氧复氧组(HH/R组);(6)高糖+缺氧复氧+TXNIP敲除组(HH/R-siRAN组);(7)高糖+缺氧复氧+RNA干扰对照组(HH/R-scrambled siRNA组);(8)高糖+缺氧复氧+白藜芦醇预处理组(HH/R-RES组)。采用先高糖刺激72 h,紧接着缺氧4 h复氧2 h的方法,建立人肾小管上皮细胞的高糖缺氧复氧模型,分别采用CCK-8法和LDH释放实验检测细胞活性,测定细胞内ROS和MDA含量及SOD和caspase-1活性的改变.流式法检测细胞凋亡率。ELISA法检测细胞内IL-1β水平。采用免疫荧光和Western blot法检测肾脏细胞TXNIP和NLRP3蛋白的表达。结果:1.STZ建立糖尿病模型4周后糖尿病大鼠血糖水平显著高于非糖尿病对照组大鼠,体重较对照组大鼠显著降低。白藜芦醇预处理的糖尿病大鼠血糖明显降低,但血糖水平依然显著高于非糖尿病对照大鼠。大鼠建立缺血再灌注损伤模型后与假手术组相比较表现出明显的肾损伤(包括尿素氮,血肌酐,病理损伤评分,凋亡率)和较高的氧化应激水平(包括超氧阴离子清除力,MDA,SOD)。糖尿病大鼠缺灌组中上述指标较非糖尿病大鼠缺灌组进一步显著升高。白藜芦醇预处理糖尿病大鼠缺血再灌注组显著降低血尿素氮,肌酐,肾病理损伤评分和凋亡率。同时显著抑制氧化应激水平。此外,STZ诱导的4周糖尿病大鼠肾脏中TXNIP蛋白表达较非糖尿病对照组明显增高。缺血再灌注损伤后糖尿病组肾脏TXNIP表达水平较非糖尿病对照组显著增高。与未处理的糖尿病大鼠肾脏相比,白藜芦醇预处理组可以明显减少糖尿病大鼠肾缺血损伤后TXNIP蛋白表达水平。与肾脏TXNIIP表达变化趋势一致,4周STZ诱导的糖尿病大鼠肾脏NLRP3,活化的caspase-1蛋白表达水平和IL-1β,IL-18含量显著增加。缺血再灌注损伤后,糖尿病大鼠肾脏NLRP3/cleaved caspase-1/IL-1β,IL-18的表达较非糖尿病对照组大鼠显著上升。白藜芦醇预处理明显抑制糖尿病大鼠缺血损伤后肾脏NLRP3/cleaved caspase-1/IL-1β,IL-18表达水平的上升。2.与低糖对照组相比,CCK-8法测定结果显示高糖刺激下HK-2细胞活性显著降低,同时细胞凋亡率和LDH产生显著升高,其差异有统计学意义。与高糖组相比,4小时缺氧2小时复氧后,高糖缺氧复氧组的细胞活性下降更加显著,LDH释放和细胞凋亡率升高更加明显,差异有统计学意义。此外,与低糖缺氧复氧组比较,高糖缺氧复氧组中进一步显著增加LDH释放和细胞凋亡率,同时细胞活性显著降低。氧化应激水平中,与低糖对照组相比,高糖刺激72 h组和低糖缺氧复氧组的活性氧自由基和MDA含量升高,此外,高糖缺氧复氧组较低糖缺氧复氧组的活性氧自由基和MDA含量升高进一步显著升高。相反,分别与低糖组和高糖组对应比较,低糖缺氧复氧组和高糖缺氧复氧组中SOD活性显著下降,此外,高糖缺氧复氧组中SOD活性较低糖缺氧复氧组进一步显著下降。高糖刺激72 h后,TXNIP和NLRP3蛋白表达水平以及caspase-1活性和IL-1β水平明显增加。缺氧2小时复氧4小时处理后,高糖组中TXNIP和NLRP3蛋白的表达水平以及caspase-1活性和IL-1β水平与低糖对照组相比明显增加。高糖培养前敲除TXNIP和白藜芦醇预处理可以显著地逆转CCK-8测定的细胞活性水平和LDH释放。与高糖缺氧复氧组相比较,HK-2细胞TXNIP敲除组和白藜芦醇组的细胞活性均能够显著升高,LDH释放和细胞凋亡率显著下降,差异均有统计学意义。并且TXNIP敲除和与白藜芦醇预处理均可以显著地逆转ROS,MDA含量升高和SOD活性下降。HK-2细胞转染TXNIP siRNA后,高糖缺氧复氧处理下TXNIP和NLRP3蛋白的表达水平以及caspase-1活性和IL-1β水平显著下降。同时,与高糖缺氧复氧组相比较,白藜芦醇处理组显著降低TXNIP表达水平并且相应地明显降低NLRP3表达水平和caspase-1活性以及IL-1β水平。结论:抑制TXNIP表达可以保护糖尿病肾缺血再灌注损伤,其机制为降低氧化应激水平和抑制NLRP3激活从而降低糖尿病肾对急性肾损伤的敏感性。作为一种内源性氧化还原调节分子,TXNIP可作为减轻糖尿病患者急性肾损伤敏感性的重要治疗靶点。