利用条件性基因敲除小鼠研究JAK2在糖尿病ED中的作用与机制

来源 :华中科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:hexin123456789
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第一部分JAK2基因敲除对糖尿病小鼠勃起功能的影响及机制[目的]探讨非受体型酪氨酸激酶2(JAK2)基因敲除对糖尿病小鼠勃起功能的影响及机制。[方法]40只8周龄雄性条件性JAK2基因敲除(Cre+/+-Jak2fl/fl)小鼠随机均分为4组:正常对照组、JAK2基因敲除组、糖尿病组和糖尿病+JAK2基因敲除组。糖尿病通过连续5天腹腔注射链脲佐菌素60mg/kg/d来诱导。3个月后,再通过连续5天腹腔注射他莫昔芬20mg/kg/d来诱导JAK2基因敲除。再过1个月后,通过阴茎海绵体内压(ICP)/平均动脉压(MAP)来评价勃起功能,收集阴茎海绵体标本,用Western blot、免疫组化、免疫荧光等方法检测相关蛋白的表达。[结果]在正常小鼠中敲除JAK2基因对勃起功能无明显影响。糖尿病小鼠的勃起功能明显降低,且JAK2磷酸化增加(P<0.05)。在糖尿病小鼠中敲除JAK2基因后,JAK2的表达和磷酸化均显著减少,小鼠的勃起功能明显改善(P<0.05)。糖尿病可以导致小鼠阴茎海绵体中内皮源性一氧化氮合酶(e NOS)的磷酸化减少、NO-环磷酸鸟苷(cGMP)通路下调、Rho A-ROCK通路上调、NADPH氧化酶(NOX)和丙二醛(MDA)表达增加、Caspase3活性增强以及转化生长因子β1(TGFβ1)-Smad2/3-胶原纤维IV(Collagen IV)通路上调(P<0.05)。而敲除JAK2基因可以一定程度上逆转糖尿病引起的这些改变(P<0.05)。[结论]糖尿病可通过激活阴茎海绵体中的JAK2损伤勃起功能。JAK2基因敲除可改善糖尿病小鼠的勃起功能,其机制可能涉及减轻氧化应激、上调NO-cGMP通路、增强平滑肌的舒张功能、减少细胞凋亡以及改善海绵体纤维化。第二部分JAK2基因敲除对高糖环境下海绵体平滑肌细胞的影响[目的]探讨JAK2基因敲除对高糖环境下海绵体平滑肌细胞(cavernous smooth muscle cells,CSMCs)的影响。[方法]从8周龄雄性Cre+/+-Jak2fl/fl小鼠中提取原代CSMCs,将CSMCs分为4组:正常对照组、JAK2基因敲除组、高糖组和高糖+JAK2基因敲除组。对照组和JAK2基因敲除组采用低糖DMEM进行培养(葡萄糖浓度为5mmol/L),后两组细胞则培养于葡萄糖浓度为30 mmol/L的高糖DMEM中。通过加入终浓度为5×10-7mol/L的4-羟基他莫昔芬来诱导敲除JAK2基因。培养一周后,通过Western blot检测相关蛋白的表达情况,并用试剂盒检测活性氧物质(ROS)水平及Ca2+浓度。[结果]高糖环境下培养的CSMCs中,JAK2磷酸化水平明显增加,而敲除JAK2基因可显著减少JAK2的表达和磷酸化(P<0.05)。此外,高糖可以引起CSMCs中三种主要的NADPH氧化酶(NOX)表达增加(NOX1、NOX2、NOX4),ROS水平增高,Caspase3的活性增加,钙离子浓度增加(P<0.05)。敲除JAK2则可以一定程度上逆转高糖引起的这些改变(P<0.05)。在低糖环境下敲除JAK2基因,则对上述指标无明显影响。[结论]高糖环境可通过激活CSMCs中的JAK2对细胞造成损伤。JAK2基因敲除可改善高糖环境导致的CSMCs凋亡、缓解氧化应激并减少细胞内Ca2+浓度。第三部分JAK2基因敲除对高糖环境下内皮细胞的影响[目的]探讨JAK2基因敲除对高糖环境下内皮细胞(endothelial cells,ECs)的影响。[方法]从8周龄雄性Cre+/+-Jak2fl/fl小鼠中提取原代主动脉ECs,将ECs分为4组:正常对照组、JAK2基因敲除组、高糖组和高糖+JAK2基因敲除组。对照组和JAK2基因敲除组采用低糖EGM-2进行培养(葡萄糖浓度为5mmol/L),后两组则采用高糖EGM-2培养(葡萄糖浓度为30mmol/L)。JAK2基因敲除通过加入终浓度为5×10-7mol/L的4-羟基他莫昔芬来诱导。细胞培养一周后,利用Western blot检测相关蛋白的表达情况,并用试剂盒检测胞内活性氧物质(ROS)及NO的水平。[结果]高糖环境可导致ECs中JAK2的磷酸化水平升高,而敲除JAK2基因可明显减少JAK2的表达和磷酸化(P<0.05)。另外,高糖可增加ECs中三种主要的NADPH氧化酶(NOX)的表达(NOX1、NOX2、NOX4),提高胞内ROS水平和Caspase3活性,降低e NOS的磷酸化及NO的浓度(P<0.05)。在内皮细胞中敲除JAK2可以一定程度上逆转高糖引起的这些改变(P<0.05)。在低糖环境下敲除JAK2基因,不会明显改变上述指标的水平。[结论]高糖环境可通过激活ECs中的JAK2对细胞造成损伤。JAK2基因敲除可改善高糖环境导致的ECs凋亡、缓解氧化应激并增加胞内NO的浓度。
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