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目的:建立大鼠近端肾小管上皮细胞(NormalRatProximalTubularEpithelialCells,NRK52E)缺氧复氧(hypoxia-reoxygenation,HRO)损伤体外细胞培养模型,研究人参皂甙(Ginsenosides,GS)的2种单体成分Rb1和Rg1在培养肾小管上皮细胞HRO损伤中的作用,并探讨其机制。
方法:①建立体外培养肾小管细胞HRO损伤模型将培养的细胞放入厌氧培养箱中,先将培养箱抽真空,再持续通入氮气。分别于缺氧6h、12h和24h时取出细胞放入5%CO2培养箱中复氧培养24h。②培养细胞实验参数的确定用MTT法测定体外培养的大鼠肾小管上皮细胞的OD值以判定其增殖活性。绘制肾小管细胞的生长曲线,确定细胞最适接种密度和实验处理时间。通过不同时间缺氧复氧和不同浓度(2.5μg/ml、5μg/ml、10μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、75μg/ml)的Rb1或/和Rg1引起的肾小管上皮细胞增殖活性的改变及细胞形态学的改变,确定适宜缺氧复氧时间和最佳药物浓度。③人参皂甙Rb1和Rg1在培养大鼠肾小管细胞HRO损伤中的作用及机制的探讨实验分组对照组(controlgroup),培养液为含10%胎牛血清(fetalbovineserum,FBS)的DMEM,5%CO2培养箱中常规培养;缺氧复氧组(HRO组),培养液为含10%FBS的DMEM,厌氧培养箱中缺氧培养12h,然后于5%CO2培养箱中复氧培养24h(下同);人参皂甙Rb1+缺氧复氧组(Rb1+HRO组),培养液为含5μg/ml(最佳药物浓度)Rb1和10%FBS的DMEM,进行HRO培养;人参皂甙Rg1+缺氧复氧组(Rg1+HRO组),培养液为含5μg/ml(最佳药物浓度)Rg1和10%FBS的DMEM,进行HRO培养;人参皂甙Rb1+人参皂甙Rg1+缺氧复氧组(Rb1+Rg1+HRO组),培养液为含5μg/ml(最佳药物浓度)(Rb1+Rg1)和10%FBS的DMEM,进行HRO培养。以上各组肾小管细胞接种密度为5×104/ml,常规培养24h然后用无血清培养液同步化12h,然后依上述分组处理方法培养36h,最后用MTT法检测肾小管细胞活性(OD值)以判定各组细胞增殖状况;免疫细胞化学法检测细胞中增殖细胞核抗原(proliferatingcellnuclearantigen,PCNA)表达情况;分光光度计比色法检测培养液中丙二醛(malondialdehyde,MDA)、乳酸脱氢酶(lactatedehydrogenase,LDH)含量和细胞内超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)活性。
结果:①正常肾小管细胞生长增殖状况肾小管细胞最适接种密度为5.0×104/ml,接种后培养48h~72h时生长迅速,培养至72h时细胞增殖最为活跃,之后生长速度逐渐变慢。②缺氧复氧对正常肾小管细胞活性的影响随缺氧时间延长,复氧后OD值越来越低。缺氧6h复氧24h组同对照组的OD值比较差异无显著性(P>0.05,下同);缺氧12h复氧24h组和缺氧24h复氧24h组分别同对照组比较OD值均减小,差异均具有显著性(P<0.01)。正常培养肾小管细胞呈铺路石样,贴壁生长,排列紧密。缺氧6h复氧24h组肾小管细胞形态无明显变化,细胞生长抑制亦不明显。随缺氧时间延长,复氧后细胞形态发生不同程度的改变,细胞皱缩变圆或破裂甚至坏死脱落。缺氧24h复氧24h组大部分细胞发生上述形态改变。③不同浓度Rb1或/和Rg1对正常肾小管细胞增殖活性的影响2.5μg/ml~25ug/mlRb1组同对照组比较均有促进细胞增殖作用,差异均具有显著性(P<0.05),其中以5μg/mlRb1促增殖作用最强;50μg/mlRb1组同对照组比较差异无显著性;75μg/mlRb1则显示明显抑制作用(P<0.01)。2.5μg/ml~25μg/mlRg1组分别同对照组比较均有促进细胞增殖作用,差异均具有显著性(P<0.05),其中以5μg/mlRg1促增殖作用最强;50μg/mlRg1组同对照组比较差异无显著性;75μg/mlRg1则显示明显抑制作用(P<0.01)。2.5μg/ml~50μg/ml(Rb1+Rg1)组分别同对照组比较,均有促进细胞增殖作用,差异均具有显著性(P<0.01),其中以5μg/ml(Rb1+Rg1)组促增殖作用最强;75μg/ml(Rb1+Rg1)则显示抑制作用(P<0.05)。在2.5μg/ml~25μg/ml范围内(Rb1+Rg1)对肾小管细胞促增殖作用均强于相应浓度的Rb1或Rg1,差异均具有显著性(P<0.05)。④Rb1或/和Rg1对HRO处理的肾小管细胞增殖活性的影响HRO组同对照组比较OD值减小,差异具有显著性(P<0.01)。Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组分别同HRO组比较OD值均增加,差异均具有显著性(P<0.05)。Rb1+Rg1+HRO组的OD值分别高于Rb1+HRO组和Rg1+HRO组,差异均具有显著性(P<0.05)。Rb1+Rg1+HRO组同对照组比较差异无显著性。⑤Rb1或/和Rg1对HRO处理的肾小管细胞中PCNA表达的影响PCNA定位于细胞核,阳性染色呈红色。Rb1或/和Rg1作用后,胞核着色较HRO组明显加深。HRO组同对照组比较PCNA阳性表达率降低,差异具有显著性(P<0.01)。Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组分别同HRO组比较,PCNA阳性表达率均升高,差异均具有显著性(P<0.05),其中以Rb1+Rg1+HRO组表达最强。Rb1+HRO组和Rg1+HRO组比较差异无显著性。⑥培养液中的MDA、LDH含量和肾小管细胞内的SOD活力的变化HRO组同对照组比较培养液中MDA含量明显升高,差异均具有显著性(P<0.01);Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组分别同HRO组比较,培养液中MDA含量均降低,差异均具有显著性(P<0.05);对照组、Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组之间相互比较差异无显著性。HRO组同对照组比较肾小管细胞内的SOD活力明显降低,差异具有显著性(P<0.01);Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组分别同HRO组比较,肾小管细胞内的SOD活力均增高,差异均具有显著性(P<0.05),其中以Rb1+Rg1+HRO组最高;Rb1+HRO组同Rg1+HRO组比较差异无显著性。HRO组同对照组比较培养液中的LDH含量明显增加,差异具有显著性(P<0.01);Rb1+HRO组、Rg1+HRO组和Rb1+Rg1+HRO组分别同HRO组比较,培养液中的LDH含量均减少,差异均具有显著性(P<0.05);前四组之间相互比较差异无显著性。
结论:人参皂甙Rb1和Rg1具有减轻HRO性肾小管上皮细胞损伤的作用。其机制可能与增强细胞抗氧化损伤能力、减轻氧自由基等的细胞毒性作用、增加细胞膜结构和功能的稳定性以及提高细胞存活率和促进细胞分裂增殖等作用有关。两种单体具有一定的协同作用。