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目的:
糖尿病肾病(Diabetic nephropathy,DN)是一种最为常见的糖尿病并发症。DN的发生是多因素、多通路共同作用的结果,晚期糖基化(advancedglycation)、蛋白激酶C(PKC)等细胞内信号分子的激活以及活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)的增加均在DN发病过程中发挥重要作用。其中,高血糖诱导ROS过量生成在DN发病的诸多通路中处于核心地位。硫氧还蛋白(thioredoxin,TRX)系统是一种调节细胞还原/氧化状态的巯基氧化还原酶系统。硫氧还蛋白相互作用蛋白(thioredoxininteracting protein,TXNIP)是一种TRX的内源性抑制物,可以抑制TRX抗氧化功能。p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 mitogen-activated ProteinKinase,p38 MAPK)信号转导通路在高血糖状态下被激活,使多种核转录因子活化,影响目的基因的表达,可调节细胞的增殖、分化以及凋亡等,在一定程度上导致和加速了DN的发生、发展。前期研究表明,在血管平滑肌细胞和血管内皮细胞中,高浓度葡萄糖(HG)可以激活p38 MAPK信号通路,诱导TXNIP表达上调。但是,在肾小球系膜细胞内,HG诱导TXNIP表达上调是否也经p38-MAPK信号通路介导尚未见报道。鉴于此,在本实验中,我们检测了HG条件下小鼠肾小球系膜细胞(MMCs)中TRX系统的激活和p38 MAPK信号通路的改变,以探讨小鼠肾小球系膜细胞内p38 MAPK信号通路在HG诱导TXNIP表达上调过程中所发挥的作用。
方法:
构建针对TXNIP的siRNA干扰质粒pBAsim-U6-Neo-TXNIP-siRNA,使用Lipofectamine2000转染试剂将TXNIP siRNA质粒和对照质粒分别转染MMCs,经G418筛选,建立稳定低表达TXNIP的MMCs细胞系。以正常糖浓度(NG)和NG加甘露醇培养的MMCs为对照,以HG刺激MMCs,分别采用p38激酶抑制剂(SB203580)和抗氧化剂(Tempol)处理MMCs。流式细胞仪检测细胞内的ROS水平,胰岛素二硫键还原法测定细胞内的TRX活性,Western blot检测细胞内p38 MAPK、p-p38-MAPK和TXNIP的表达,ELISA法测定细胞培养液中TGF-β1和纤维连接蛋白水平,PT-PCR检测细胞TXNIP和TGF-β1的mRNA的表达。
结果:
1、HG诱导MMCs内源性ROS生成、p38MAPK蛋白激活和TXNIP表达的情况
经HG诱导后,MMCs内p38蛋白酪氨酸磷酸化水平、ROS水平和TXNIP表达在2小时内均明显升高,24-48小时持续保持在高水平,并且呈现出时间依赖性。在NG或NG加甘露醇的培养条件下,不同时间点的MMCs内三种指标没有差异。
2、阻断p38 MAPK通路对HG诱导的MMCs内ROS生成和TXNIP表达的影响
与NG组相比,HG诱导组MMCs内ROS水平明显升高,TRX的生物活性明显降低,TXNIP的mRNA和蛋白表达显著增加;与HG组MMCs相比,HG+SB203580处理组MMCs内ROS水平降低,TRX的活性升高,TXNIP的mRNA和蛋白表达均减低。
3、敲低TXNIP表达对HG诱导MMCs内TRX活性和ROS产生的影响与HG诱导组MMCs相比,敲低TXNIP表达以及Tempol均能够减少MMCs内TXNIP蛋白和ROS水平,同时提高TRX活性。
4、敲低TXNIP表达对HG诱导MMCs内p38蛋白激酶激活的影响。经HG诱导后MMCs内p38 MAPK蛋白激酶的磷酸化水平大幅增加;敲低TXNIP表达以及Tempol均能够下调高糖诱导的p38 MAPK磷酸化水平。
5、敲低TXNIP表达对HG诱导的MMCs合成TGF-β1和纤维连接蛋白的影响。
HG诱导的MMCs培养液中TGF-β1和纤维连接蛋白含量明显高于NG组;与高糖组相比,敲低TXNIP表达以及Tempol均能够减低培养液中TGF-β1和纤维连接蛋白的含量。HG诱导MMCs内TGF-β1 mRNA表达明显高于NG组;敲低TXNIP表达以及Tempol均能够下调高糖诱导的MMCs内TGF-β1 mRNA表达水平。
结论:
1、在体外培养的小鼠系膜细胞,高糖能够通过p38 MAPK信号通路调控TXNIP的表达,进一步调节TRX活性,从而影响细胞内ROS的生成。
2、敲低TXNIP表达能够抑制高糖诱导的p38 MAPK信号通路的活化以及TGF-1和纤维连接蛋白的合成。