DJ-1减轻大鼠肾小管上皮细胞高糖缺氧复氧损伤的分子机制

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背景:糖尿病肾病是一种糖尿病微血管病变的特异性并发症,是围术期糖尿病患者出现肾功能衰竭的病理生理基础。肾脏缺血再灌注损伤是临床创伤最为常见的一种病理生理机制。而氧化应激与围术期糖尿病肾脏缺血再灌注损伤密切相关,一直是相关学科研究的热点和重要课题。新近的研究成果表明,参与帕金森氏病病理进程中的一种关键蛋白—DJ-1与氧化应激有关。DJ-1能够调控多种内源性抗氧化基因的表达,进而增强了细胞的抗氧化应激能力,其中包括核转录因子Nrf2。Nrf2是一种调控细胞的关键性转录因子,参与了细胞氧化应激过程的内源性保护作用,可以有效诱导细胞对抗氧化应激损伤,是人体重要的内源性保护机制。然而,目前关于DJ-1对肾脏细胞高糖缺氧复氧损伤保护作用的具体作用机理的研究极少。因此,作为人体重要的内源性保护机制,DJ-1和Nrf2对于在糖尿病肾脏缺血再灌注损伤中的保护作用机制亟待研究。目的:研究DJ-1和Nrf2对高糖缺氧复氧导致的大鼠肾小管上皮细胞急性损伤的影响,及其二者在肾脏细胞表达的相互关系和内源性抗氧化损伤的保护机制。方法:1.随机将NRK-52E细胞分为4组:(1)低糖组(LG组);(2)低糖缺氧复氧组(LG+HR组);(3)高糖组(HG组);(4)高糖缺氧复氧组(HG+HR组)。采用先高糖刺激72 h,紧接着缺氧4 h复氧2 h的方法,建立大鼠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细胞毒性释放实验检测细胞活性,测定MDA含量和SOD活性的改变,并采用Western blot法检测肾脏细胞DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白的表达。2.随机将NRK-52E细胞分为9组:(1)低糖组(LG组);(2)低糖+DJ-1过表达组(LG+DJ-1组);(3)低糖+抗氧化剂NAC组(LG+NAC组);(4)高糖组(HG组);(5)高糖+DJ-1过表达组(HG+DJ-1组);(6)高糖+抗氧化剂NAC组(HG+NAC组);(7)高糖+缺氧复氧组(HG+HR);(8)高糖+缺氧复氧+DJ-1过表达组(HG+HR+DJ-1组);(9)高糖+缺氧复氧+抗氧化剂NAC组(HG+HR+NAC组)。分别采用CCK-8法和LDH细胞毒性释放实验检测细胞活性,测定MDA含量和SOD活性的改变,并采用Western blot法检测肾脏细胞DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白的表达。结果:1.与低糖对照组相比,高糖组采用CCK-8法测定的细胞活性显著降低,LDH活性显著升高,其差异有统计学意义(P<0.05)。与高糖组相比,高糖缺氧复氧组的细胞活性下降更加显著,LDH活性升高更加明显,差异有统计学意义(P<0.05)。氧化应激水平中,高糖刺激72 h组的MDA含量升高,而SOD活性下降,与低糖对照组相比,差异有统计学意义(P<0.05)。与高糖组相比,高糖缺氧复氧组的MDA含量显著升高,而SOD活性显著下降,差异有统计学意义(P<0.05)。高糖刺激72 h后,DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白表达水平明显增加,差异有统计学意义(P<0.05)。低糖组缺氧复氧处理后,DJ-1和Nrf2蛋白的表达水平明显增加,与低糖对照组相比差异有统计学意义(P<0.05),HO-1蛋白的表达水平有增加的趋势,差异无统计学意义。高糖组缺氧复氧处理后,DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白的表达水平有明显的下降,与高糖组相比其差异有统计学意义(P<0.05)。2.DJ-1的过度表达和与抗氧化剂NAC治疗均能够显著地逆转CCK-8和LDH测定的细胞水平。与HG+HR组相比较,NRK-52E细胞HG+HR+DJ-1组和HG+HR+NAC组的细胞活性均能够显著升高,LDH活性显著下降,差异均有统计学意义妒<0.05)。并且,DJ-1的过度表达和与抗氧化剂NAC治疗均可以显著地逆转MDA含量和SOD活性。与HG+HR组相比较,NRK-52E细胞HG+HR+DJ-1组和HG+HR+NAC组的MDA含量下降,而SOD活性升高,差异均有统计学意义妒<心.05)。NRK-52E细胞转染pEX-2-EGFP-DJ-1后,与相应的对照组相比,可以显著增加DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白的表达水平,差异均有统计学意义(P<心.05)。HG+NAC组与HG组相比,DJ-1、Nrf2和HO-1蛋白的表达水平显著降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。HG+HR+NAC组与HG+HR组相比,DJ-1和Nrf2蛋白表达水平上升显著,差异有统计学意义(P<0.05),而HO-1蛋白的表达水平有上升趋势,但差异无统计学意义。结论:高糖缺氧复氧可以导致大鼠肾小管上皮细胞急性损伤以及氧化应激反应。DJ-1表达减少是高糖缺氧复氧后肾脏细胞耐受性降低的关键因素之一,其抗氧化机制可能与激活Nrf2/HO-1信号通路有关。
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