Sirt1/Fox01在高糖诱导小鼠系膜细胞凋亡中的作用

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目的:  糖尿病肾病(diabetic nephropathy DN)是糖尿病最常见的微血管并发症。以糖尿病肾病为原发病的终末期肾衰发病率逐年上升。在我国,每年花费大量的人力、物力、财力维持这些病人的治疗。然而糖尿病肾病的发病机制仍不清楚,临床上治疗糖尿病肾病有待于新的突破。目前,虽然对于DN的发病机制仍不清楚,但是大量研究证实氧化应激在DN的发病机制中发挥了非常重要的作用。糖尿病的机体处于氧化应激状态,促进了脏器实质细胞的损害和凋亡的发生。ROS的产生与高糖诱导肾小球系膜细胞(mesangial cel1,MC)凋亡密切相关。而FoxO1(Forkhead Box,FOX)是PI3K/AKT信号通路中关键的转录调节因子。在氧化应激环境中,PI3K/AKT信号通路会促使FoxO1发生去磷酸化作用并增加其结合下游因子DNA的能力,从而定位于细胞核,增强其转录活性。FoxO1与氧化应激及氧化应激引起的细胞凋亡等密切相关。以前的研究已证实抑制FoxO1能够保护脂肪酸和内质网应激引起的胰腺β细胞的凋亡。同时也有实验表明,Sirt1对FoxO1具有明显的调控作用。然而,到目前为止,有关FoxO1与系膜细胞凋亡的具体关系以及Sirt1对FoxO1的作用还未见报道。在本项目中我们拟通过体外培养细胞,采用Sirt1激活剂SRT1720和FoxO1小干扰RNA敲低FoxO1表达,观察Sirt1/FoxO1与肾脏系膜细胞凋亡的关系。为了研究在慢性肾脏疾病中肾脏实质细胞凋亡的分子机制。我们进一步检测了凋亡相关蛋白和部分凋亡相关信号通路。为慢性肾脏疾病的治疗提供新思路。  方法:  采用FoxO1 shRNA干扰质粒和Sirt1激活剂SRT1720进行干预。使用Lipofectamine2000转染试剂将FoxO1 shRNA质粒和对照质粒分别转染MMCs,G418筛选稳定的MMCs细胞系。以正常糖浓度(NG)培养的MMCs为对照,以HG刺激MMCs。TUNEL法检测凋亡细胞数目,Western blot法检测细胞内Sirt1、FoxO1、Bax、Bcl-2、Cleaved caspase-3、caspase-3、SOD1、SOD2、p47,NOX4、β-actin蛋白的表达。RT-PCR检测细胞Bax和Bcl-2的mRNA的表达。  结果:  1、FoxO1和Sirt1在系膜细胞表达  Western blot实验结果显示:与NG组相比,HG组FoxO1的表达明显增加。FoxO1 shRNA质粒转染能明显抑制高糖诱导的FoxO1过表达。证实FoxO1 shRNA对MMC的FOXO1上调抑制效果明显。与NG组相比,HG组Sirt1表达明显减少。Sirt1激活剂SRT1720能够明显提高高糖条件下Sirt1的表达,同时下调FoxO1的表达。FoxO1 shRNA质粒转染对Sirt1的表达无明显影响。  2、敲低FoxO1表达和SRT1720明显抑制高糖诱导的MMC凋亡  TUNEL结果显示,与NG组相比,HG组MMC凋亡明显增多,与HG组和载体对照组相比,FoxO1 shRNA转染或SRT1720能够显著抑制HG诱导的MMC凋亡。表明FoxO1表达与高糖诱导的MMC凋亡密切相关。  3、敲低FoxO1表达和SRT1720下调高糖诱导的Bax/Bcl-2比值。  Western blot及RT-PCR实验结果显示,与NG组相比,HG组Bax/Bcl-2mRNA水平和蛋白表达比率显著增加。与HG组和载体对照组相比,FoxO1shRNA转染和SRT1720分别能够明显降低Bax/Bcl-2 mRNA和蛋白的比率。表明FoxO1与高糖诱导的MMC凋亡相关蛋白Bax/Bcl-2表达情况密切相关。  4、敲低FoxO1表达和SRT1720抑制高糖诱导的cleaved Caspase-3表达  Western blot实验结果显示,与NG组相比,HG组活化的Cleavedcaspase-3蛋白表达明显提高。FoxO1 shRNA转染或SRT1720干预后,高糖诱导的Cleaved caspase-3的高表达明显被抑制。证实,FoxO1的活化与高糖诱导的MMC凋亡相关蛋白Cleaved caspase-3表达情况密切相关。  5、敲低FoxO1表达和SRT1720对高糖诱导的SOD1、SOD2、p47及NOX4表达的影响  Western blot结果显示,与NG组相比,HG组过氧化物酶SOD1,SOD2蛋白表达水平明显降低;p47及NOX4蛋白表达则明显增多。与HG组和载体对照组相比,转染FoxO1 shRNA质粒或SRT1720干预能够明显上调高糖抑制的SOD1和SOD2表达,同时抑制p47及NOX4蛋白的表达。  结论:  1、高糖能够上调系膜细胞FoxO1蛋白的表达;敲低FoxO1或Sirt1的激活剂SRT1720能够减少HG诱导的细胞凋亡及Bax/Bcl-2、Cleaved caspase-3的表达。  2、高糖能够下调sirt1的表达;Sirt1的激活剂SRT1720能够抑制高糖诱导的FoxO1的表达。  3、敲低FoxO1表达能够上调HG状态下SOD1和SOD2的表达,下调p47及NOX4蛋白表达。  4、Sirt1对高糖诱导的系膜细胞凋亡以及SOD1、SOD2、p47及NOX4表达的作用可能部分是通过调控FoxO1表达发挥作用的。
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