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前言:
腹膜透析(peritoneal dialysis,P D)是终末期肾脏病的主要替代疗法,具有血液透析(hemodialysis,HD)无法替代的优势。传统的用于PD的腹膜透析液具有非生理性的高浓度葡萄糖、高渗、低PH值等特点。腹膜间皮细胞(peritoneal mesothelialcells,PMC)是腹膜表面的一层细胞,是腹膜透析时与腹膜透析液直接接触的第一道生理屏障,高浓度葡萄糖糖可调节PD期间PMC的代谢,抑制PMC的生长和再生,诱导转化生长因子β(transforming growth factorβ,TGF-β)基因表达,促进氧化损伤和增加终末糖基化产物,这些因素均促进腹膜纤维化。高糖对腹膜间皮细胞的损伤是PD相关腹膜纤维化的始动因素,也是研究PD相关腹膜纤维化的主要切入点。目前高浓度葡萄糖损伤腹膜间皮细胞的机制尚未完全阐明。
过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator activatorγ,PPARγ)是配体激活的核转录因子,属于Ⅱ型核受体超家族成员。通过与其DNA上的应答元件结合以及与活化蛋白-1(activator protein-1,AP-1)、核因子kappaB(nuclearfactor-kappaB,NF-κB)等相互作用,在转录水平上调节相应的目标基因表达,PPARγ最先被定义为调节脂肪细胞特定基因表达和诱导前脂肪细胞分化的转录因子。目前认为,PPARγ在保护心血管损伤、抑制炎症反应、控制肿瘤生长、抗纤维化中起关键作用。PPARγ活化后可调控多种细胞因子的生成,如结缔组织生长因子(connective tissue growth fator,CTGF)、纤溶酶原激活抑制因子-1(plasminogenactivator inhibitor1,PAI-1)、肿瘤坏死因子、单核细胞趋化蛋白-1等。活化的PPARγ可减少上述细胞因子的生成,产生抗炎症及抗纤维化效应。
CTGF和PAI-1是重要的促纤维化因子,在多种纤维化病变中表达上调。CTGF作为TGF-β的重要下游因子,介导TGF-β的促纤维化作用,高糖可促进PMC分泌CTGF,CTGF作用于PMC本身及间质成纤维细胞,诱导细胞转分化,增加细胞外基质的合成和积聚,促进腹膜纤维化。PAI-1是纤溶酶原激活物的主要抑制剂,能抑制纤溶酶,从而抑制金属蛋白酶,减少细胞外基质的降解。PD时,高浓度葡萄糖促进PMC PAI-1的表达,抑制细胞外基质的降解,在PD相关腹膜纤维化发生中起重要作用。
PMC结构性表达PPARγ,PPARγ在PMC的功能尚不清楚。本研究用腹透液相关浓度葡萄糖处理PMC,观察PPARγ表达的变化,以及PPARγ配体吡格列酮(pioglitazone,Pio)和15-脱氧前列腺素J2(15-deoxy-deta12,14-prostaglandinJ2,15 d-PGJ2)对高糖条件下PMC CTGF、PAI-1表达及对AP-1、NF-κB途径活性的影响,探讨PPARγ及其配体在PD相关腹膜纤维化中的作用及机制,为PD相关腹膜纤维化的防治提供新的思路。
方法:
1、组织来源:雄性Wistar大鼠数只,体重140±20g,由中国医科大学附属盛京医院动物实验中心提供。
2、细胞培养:胰蛋白酶消化法分离培养PMC,倒置相差显微镜、免疫细胞化学方法对培养的细胞进行鉴定。
3、在高糖作用下,用RT-PCR法检测PMC PPARγmRNA的表达情况;用Westernblot法检测PMC PPARγ蛋白的表达情况。
细胞分组:
(1)不同浓度葡萄糖组:1.5、2.5、4.25%;
(2)2.5%葡萄糖作用不同时间组:0、6、12、24、36、48、72h;
(3)不同浓度甘露醇组:1.5、2.5、4.25%。
4、在吡格列酮和15-脱氧前列腺素J2的作用下,用RT-PCR法检测CTGF、PAI-1、c-fos、c-jun mRNA的表达情况;用Western blot法检测PMC CTGF、PAI-1、I-κBα、NF-κBp65蛋白表达的情况。
细胞分组:
(1)不同浓度(5、15μM)吡格列酮预孵育2h,加入2.5%葡萄糖再作用24h;
(2)不同浓度(5、15μM)15d-PGJ2预孵育2h,加入2.5%葡萄糖再作用24h。
5、在NF-κB抑制剂二硫氨基甲酸吡咯烷(Ammonium pyrrolidinedithiocarbomate,PDTC)和AP-1抑制剂姜黄素(curcumin,Cur)作用下,Western blot法检测PMC CTGF、PAI-1蛋白表达的情况。
细胞分组:
(1)不同浓度(25、50μM) PDTC预孵育2h,加入2.5%葡萄糖再作用24h;
(2)不同浓度(15、30μM)姜黄素预孵育2h,加入2.5%葡萄糖再作用24h。
结果:
1、葡萄糖抑制PMC表达PPARγ
1.5%的葡萄糖可抑制PPARγmRNA和蛋白的表达,4.25%葡萄糖的作用最强,2.5%的葡萄糖作用6h时PPARγmRNA和蛋白表达减少,72h时PPARγmRNA和蛋白表达最少,与葡萄糖相同浓度的甘露醇对PMC PPARγmRNA和蛋白表达无影响。
2、吡格列酮和15d-PGJ2对高糖诱导PMC CTGF、PAI-1达的影响
2.5%葡萄糖增加PMC CTGF、PAI-1的表达,吡格列酮和15-脱氧前列腺素J2均可减少高糖条件下PMC CTGF、PAI-1的表达。
3、PDTC和姜黄素对高糖诱导PMC CTGF、PAI-1表达的影响
PDTC和姜黄素预处理PMC后,抑制了高糖诱导的CTGF、PAI-1蛋白的表达。
4、吡格列酮和15d-PGJ2对高糖条件下PMC NF-κB和AP-1信号途径的影响
2.5%葡萄糖减少胞浆中I-κBα蛋白表达,增加胞核中NF-κBp65蛋白的表达,吡格列酮和15d-PGJ2增加高糖条件下I-κBα蛋白的表达,减少胞核内NF-κBp65蛋白的表达,抑制NF-κB进入胞核从而抑制其转录活性;2.5%葡萄糖增加AP-1亚单位c-fos、c-jun mRNA的表达,吡格列酮和15-脱氧前列腺素J2抑制高糖条件下c-fos、c-jun mRNA的表达。
结论:
1、葡萄糖抑制PMC PPARγmRNA和蛋白质的表达呈浓度和时间依赖性;
2、高浓度葡萄糖抑制PMC PPARγmRNA和蛋白质的表达与其产生的高渗透压无关;
3、PPAR配体吡格列酮和15d-PGJ2抑制高糖诱导PMC CTGF、PAI-1的表达,激活PPARγ可能在防治PD相关腹膜纤维化中发挥作用;
4、高糖可能通过NF-κB和AP-1途径促进PMC表达CTGF、PAI-1;
5、激活PPARγ可能通过与NF-κB和AP-1途径相互作用抑制高糖条件下PMC表达CTGF和PAI-1。