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目的:糖尿病肾病(DN)是常见的糖尿病慢性微血管并发症,是导致慢性肾功能不全的常见原因之一。在终末期肾衰病人中约三分之一由DN引起。TGF-β是糖尿病时血糖升高等一些生化因素和细胞因子的改变导致肾脏损伤最后的和共同的重要中介。它能直接导致肾多种细胞肥大、细胞外基质(ECM)过度积聚、肾小球硬化、肾间质纤维化等DN特征性病理改变。TGF-β族细胞因子通过不同信号传导途径产生多种生物学效应,其中Smads家族蛋白是其细胞内信号传导通路中的重要分子。TGF-β超家族信号从细胞膜传入细胞核,参与并调节多种基因表达,这一过程依赖Smads家族蛋白的调节。本研究观察TGF-β1及其细胞内信号传导分子Smad2/3, Smad7在糖尿病大鼠肾脏中的表达情况并与肾脏细胞外基质的变化相联系,为进一步阐明TGF-β1/Smad信号传导通路在糖尿病肾病发生机制及其对细胞外基质产生的作用提供实验依据。 方法:用链脲佐菌素(STZ)诱发单侧肾切除大鼠实验性糖尿病模型。将雄性Wistar大鼠右侧肾切除两周后随机分为A组(正常对照组)和B组(糖尿病组)。B组大鼠腹腔单次注射STZ,(STZ 65mg/kgWT,用pH 4.5,0.1mol/L枸橼酸钠<WP=4>缓冲液配制),A组只注射相同体积的枸橼酸钠缓冲液。48~72h后,血糖≥16.7mmol/L,尿糖+++~++++确认为糖尿病模型。分别在注射STZ后第8w、16w和24w各取动物6只,代谢笼留取24h尿,股动脉取血分离血清,测定肾功能。切取肾脏进行以下观察:1.组织经固定后行HE染色,光镜下观察肾脏的病理改变。2.PAS染色,光镜下观察肾小球系膜基质、肾小球及肾小管基底膜增厚情况。3.免疫组织化学方法检测肾脏细胞中TGF-β1,Smad2/3,Smad7,Ⅳ型胶原,层粘连蛋白(Laminin, LN)蛋白水平的表达。4.流式细胞术检测肾脏皮质细胞Smad2/3, Smad7蛋白表达,以荧光指数(FI)表示所测指标的相对含量,FI>1.0为阳性表达。5.原位杂交方法检测肾脏细胞中TGF-β1,Smad2/3在mRNA水平的表达。6.Western印迹检测肾皮质细胞中Smad7蛋白水平的表达。7.统计学处理,所有数据均用表示,组间及组内数据比较分别用F检验和t检验,数据统计应用SPSS统计软件完成。 结果:1. 肾功能测定:B组与A组相比血糖、BUN和尿蛋白增高。2. 光镜下观察:B组与A组相比,肾小球体积增大,系膜基质增多,部分肾小管发生空泡变性。24W时,还可见肾小管萎缩,透明管型形成,肾小球及肾小管基底膜增厚,间质增宽,纤维组织增生。3. 免疫组织化学检测结果:TGF-β1的表达:A组肾小球上皮细胞及系膜区,毛细血管袢,肾小囊壁层上皮细胞,肾小管上皮细胞胞浆以及小管间质均呈轻微阳性表达,B组表达显著高于对照组。24周表达为最显著。Smad2/3的表达:A组Smad2/3阳性颗粒见于肾小管上皮细胞胞浆内,肾小球系<WP=5>膜区偶见。B组表达明显增强,且从8周、16周至24周,表达依次增强。Smad7的表达:A组肾小管上皮细胞胞浆内及肾小球系膜区均有表达,B组8周时表达即强于A组,16周表达最强,24周时较16周表达减弱。Ⅳ型胶原,LN在小球内系膜区,毛细血管基底膜,小管间质均有表达,24周时B组表达较A组明显增高。4. 流式细胞术检测结果:B组各期Smad2/3蛋白表达较A组均增高,差异具有显著性(P<0.05),B组8周、16周、24周表达逐渐增加,与免疫组化检测结果一致,各组之间均有显著性差异(P<0.05)。B组各期Smad7蛋白表达较对照组均增高(P<0.05),随着病情进展,呈现先增高后降低趋势,8周时开始增高,16周达到峰值,24周时开始降低,与免疫组化检测结果一致(P<0.05)。5. 原位杂交检测TGF-β1,Smad2/3mRNA的表达:TGF-β1,Smad2/3mRNA在肾小管上皮细胞胞浆表达,肾小球内可见阳性结果。A组TGF-β1,Smad2/3表达较弱,B组各期TGF-β1,Smad2/3表达较A组均明显增高,且自8周、16周至24周两指标表达均呈逐渐增加趋势。6. Western 印迹结果:A组有Smad7的表达,B组表达较A组增高,呈现先增高后降低趋势,8周时开始增高,16周时表达最高,24周表达下降。结论:1. 糖尿病大鼠肾脏病变,早期以肾脏肥大为主要表现,渐次出现肾小球和肾小管细胞外基质增多,直至肾小球硬化和肾小管间质纤维化,在病变发生发展过程中,肾组织TGF-β1始终处于高表达状态,这些证实并丰富了以往的研究结果,进一步表明TGF-β1参与这些病变的形成过程。 <WP=6>2. 糖尿病肾病发生发展过程中,TGF-β1/Smad信号传导通路蛋白表达发生变化,提示TGF-β1/Smad信号传导通路可能参与了糖尿病肾脏病变过程。TGF-β1/Smad表达水平增高的时相与细胞外基质沉积的变化时相一致,从而表明这可能是引起细胞外基质过度沉积的途径之一。