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肾小管上皮细胞损伤在肾小管-间质纤维化(RTIF)的发生发展中起重要作用。损伤的上皮细胞可发生死亡、脱落,致肾小管萎缩、功能丧失,进而促进肾小管-间质纤维化;还可通过分泌多种炎症介质和生长因子到间质内,参与间质炎症、纤维化进程;损伤的上皮细胞尚可通过转分化为肌成纤维细胞直接参与RTIF形成。而RTIF是肾脏病进展至终末期肾衰竭的主要原因和共同病理过程。
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,通过呼吸作用为生命活动提供必不可少的能量,此外,线粒体还具有调节细胞分化、参与信息传递、调控细胞周期和细胞凋亡等作用。肾小管上皮细胞富含线粒体,许多研究表明,线粒体结构和功能受损是肾小管上皮细胞损伤的重要标志之一。
钙调磷酸酶结合蛋白1(Cabin1)是一种多功能大分子蛋白,定位于肾小管上皮细胞中,其N端存在p53结合位点,可对p53蛋白表达起调控作用。同时,研究表明:p53是介导细胞线粒体损伤的关键因子,而Cabin1是否通过p53参与肾小管上皮细胞线粒体损伤的调节目前尚未见文献报道。再者,沉默信息调节因子1(SIRT1)是一种去乙酰化酶,可作为桥梁参与Cabin1对p53的调节。
基于上述背景,本课题旨在研究Cabin1蛋白与肾小管上皮细胞线粒体损伤的关系,进一步探究其是否通过SIRT1/p53通路调控上皮细胞线粒体损伤,进而参与上皮细胞损伤的调节,以期为肾小管-间质纤维化的研究提供新靶点和新思路。
一、动物实验
目的:观察5/6肾切除大鼠肾小管上皮细胞线粒体损伤与肾组织Cabin1蛋白表达变化,探究两者之间的关系。
方法:雄性SD大鼠18只,体重在200~250g之间,随机分为假手术组(n=6)和5/6肾切除组(n=12),肾切除组进一步分为术后4周组(n=6)和术后8周组(n=6)。假手术组大鼠于术后8周检杀,肾切除组大鼠分别于造模后4和8周检杀,检杀前留取血、尿标本行24h尿蛋白、血肌酐、血尿素氮检测;取肾组织行Masson染色病理检查,并行肾小管-间质损伤评分(TILS);电镜观察肾小管上皮细胞线粒体形态结构改变;WB检测肾组织中Cabin1蛋白表达。
结果:随造模时间延长,大鼠24h尿蛋白、血肌酐、尿素氮均呈进行性升高。同时,肾小管上皮细胞形状变扁平,刷状缘缺失,最终发生细胞死亡、脱落等现象,肾间质炎症细胞浸润及纤维化表现呈进行性加重,TILS评分也逐渐升高。肾切除组大鼠肾小管上皮细胞线粒体肿胀、形状不规则,线粒体膜、线粒体嵴结构模糊甚至消失。肾组织中Cabin1蛋白表达也随造模时间延长呈进行性升高。
小结:Cabin1在肾小管上皮细胞损伤时表达升高,且其升高程度与线粒体损伤、上皮细胞损伤、肾小管-间质纤维化程度具有一致性。
二、细胞实验
目的:探究Cabin1在肾小管上皮细胞线粒体损伤中的作用及机制。
方法:采用10-6mol/LAngⅡ刺激体外培养大鼠近端肾小管上皮细胞系(NRK-52E),按刺激时间长短进一步分为0h组、24h组、48h组,不同时间点提取细胞,免疫荧光观察细胞中Cabin1蛋白表达和细胞骨架F-actin的变化,电镜观察NRK-52E细胞线粒体形态结构改变,WB检测细胞中Cabin1、SIRT1、p53、Cyto-C蛋白表达。继而,采用siRNA敲低NRK-52E细胞中Cabin1蛋白表达,电镜观察细胞线粒体形态结构变化,WB检测上述相关蛋白表达情况。最后,先敲低细胞中Cabin1表达,再予AngⅡ刺激细胞48h,同样以电镜观察细胞线粒体形态结构变化,WB检测相关蛋白表达情况。
结果:使用AngⅡ刺激细胞,可致:①NRK-52E细胞骨架F-actin破坏;②线粒体形态结构损伤;③上皮细胞中Cabin1、p53、Cyto-C蛋白表达上调,而SIRT1蛋白表达下调。采用siRNA敲低细胞中Cabin1的表达,可致:①线粒体形态结构损伤;②SIRT1蛋白表达下调,而p53、Cyto-C蛋白表达上调。先敲低细胞中Cabin1表达,再以AngⅡ刺激细胞,同单纯使用AngⅡ刺激相比,可致:①线粒体形态结构损伤进一步加重;②SIRT1蛋白表达进一步下调,而p53、Cyto-C蛋白表达则进一步上调。
小结:(1)在肾小管上皮细胞中,敲低Cabin1蛋白表达可引起线粒体结构和功能受损;(2)敲低细胞中Cabin1表达,可引起SIRT1表达下调,进而引起p53高表达,最终诱导上皮细胞线粒体损伤。
结论:Cabin1是调控肾小管上皮细胞线粒体损伤的关键分子,并可经SIRT1/p53通路抑制上皮细胞线粒体损伤。
线粒体是细胞进行有氧呼吸的主要场所,通过呼吸作用为生命活动提供必不可少的能量,此外,线粒体还具有调节细胞分化、参与信息传递、调控细胞周期和细胞凋亡等作用。肾小管上皮细胞富含线粒体,许多研究表明,线粒体结构和功能受损是肾小管上皮细胞损伤的重要标志之一。
钙调磷酸酶结合蛋白1(Cabin1)是一种多功能大分子蛋白,定位于肾小管上皮细胞中,其N端存在p53结合位点,可对p53蛋白表达起调控作用。同时,研究表明:p53是介导细胞线粒体损伤的关键因子,而Cabin1是否通过p53参与肾小管上皮细胞线粒体损伤的调节目前尚未见文献报道。再者,沉默信息调节因子1(SIRT1)是一种去乙酰化酶,可作为桥梁参与Cabin1对p53的调节。
基于上述背景,本课题旨在研究Cabin1蛋白与肾小管上皮细胞线粒体损伤的关系,进一步探究其是否通过SIRT1/p53通路调控上皮细胞线粒体损伤,进而参与上皮细胞损伤的调节,以期为肾小管-间质纤维化的研究提供新靶点和新思路。
一、动物实验
目的:观察5/6肾切除大鼠肾小管上皮细胞线粒体损伤与肾组织Cabin1蛋白表达变化,探究两者之间的关系。
方法:雄性SD大鼠18只,体重在200~250g之间,随机分为假手术组(n=6)和5/6肾切除组(n=12),肾切除组进一步分为术后4周组(n=6)和术后8周组(n=6)。假手术组大鼠于术后8周检杀,肾切除组大鼠分别于造模后4和8周检杀,检杀前留取血、尿标本行24h尿蛋白、血肌酐、血尿素氮检测;取肾组织行Masson染色病理检查,并行肾小管-间质损伤评分(TILS);电镜观察肾小管上皮细胞线粒体形态结构改变;WB检测肾组织中Cabin1蛋白表达。
结果:随造模时间延长,大鼠24h尿蛋白、血肌酐、尿素氮均呈进行性升高。同时,肾小管上皮细胞形状变扁平,刷状缘缺失,最终发生细胞死亡、脱落等现象,肾间质炎症细胞浸润及纤维化表现呈进行性加重,TILS评分也逐渐升高。肾切除组大鼠肾小管上皮细胞线粒体肿胀、形状不规则,线粒体膜、线粒体嵴结构模糊甚至消失。肾组织中Cabin1蛋白表达也随造模时间延长呈进行性升高。
小结:Cabin1在肾小管上皮细胞损伤时表达升高,且其升高程度与线粒体损伤、上皮细胞损伤、肾小管-间质纤维化程度具有一致性。
二、细胞实验
目的:探究Cabin1在肾小管上皮细胞线粒体损伤中的作用及机制。
方法:采用10-6mol/LAngⅡ刺激体外培养大鼠近端肾小管上皮细胞系(NRK-52E),按刺激时间长短进一步分为0h组、24h组、48h组,不同时间点提取细胞,免疫荧光观察细胞中Cabin1蛋白表达和细胞骨架F-actin的变化,电镜观察NRK-52E细胞线粒体形态结构改变,WB检测细胞中Cabin1、SIRT1、p53、Cyto-C蛋白表达。继而,采用siRNA敲低NRK-52E细胞中Cabin1蛋白表达,电镜观察细胞线粒体形态结构变化,WB检测上述相关蛋白表达情况。最后,先敲低细胞中Cabin1表达,再予AngⅡ刺激细胞48h,同样以电镜观察细胞线粒体形态结构变化,WB检测相关蛋白表达情况。
结果:使用AngⅡ刺激细胞,可致:①NRK-52E细胞骨架F-actin破坏;②线粒体形态结构损伤;③上皮细胞中Cabin1、p53、Cyto-C蛋白表达上调,而SIRT1蛋白表达下调。采用siRNA敲低细胞中Cabin1的表达,可致:①线粒体形态结构损伤;②SIRT1蛋白表达下调,而p53、Cyto-C蛋白表达上调。先敲低细胞中Cabin1表达,再以AngⅡ刺激细胞,同单纯使用AngⅡ刺激相比,可致:①线粒体形态结构损伤进一步加重;②SIRT1蛋白表达进一步下调,而p53、Cyto-C蛋白表达则进一步上调。
小结:(1)在肾小管上皮细胞中,敲低Cabin1蛋白表达可引起线粒体结构和功能受损;(2)敲低细胞中Cabin1表达,可引起SIRT1表达下调,进而引起p53高表达,最终诱导上皮细胞线粒体损伤。
结论:Cabin1是调控肾小管上皮细胞线粒体损伤的关键分子,并可经SIRT1/p53通路抑制上皮细胞线粒体损伤。