Il-17及相关趋化因子在阿霉素肾病小鼠和足细胞中的作用机制研究

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目的:  原发性肾病综合征(PNS)是最常见的儿童肾脏疾病之一,其临床症状是肾病范围的蛋白尿、低白蛋白血症、水肿和高胆固醇血症。  白介素17(Interleukin-17,IL-17),是一种促炎的细胞因子,由活化的CD4+T细胞亚群(常称为Th17)产生。IL-17家族由6种家庭成员构成,它们分别是IL-17(又称IL-17A),IL-17B,IL-17C,IL-17D,IL-17E(又称IL-25),和IL-17F。IL-17受体家族由5种成员组成,它们分别是IL-17RA、IL-17RB、IL-17RC、IL-17RD和IL-17RE。近年来国内外对IL-17在肾脏疾病方面的研究集中在狼疮性肾炎、糖尿病肾病、肾小球肾炎、肾损伤和肾移植排斥损伤。有关IL-17在肾病综合征的研究报道很少。  PNS的主要损伤是肾脏丢失蛋白质,PNS范围的蛋白尿是由于肾小球滤过膜通透性的损害,和肾小管重吸收障碍所致。肾小球滤过屏障是由三层组成:内皮细胞层,肾小球基底膜(glomerular basement membrane,GBM),和足细胞足突层。肾小球疾病的特点大都是裂孔隔膜(slit diaphragm,SD)分子结构的改变,和足突结构重组(融合和消失)。足突消失和蛋白尿的最主要原因是GBM或足细胞-GBM之间相互作用的异常,SD区域损害,以及肌动蛋白细胞骨架和相关蛋白的改变。足细胞结构的改变引发足细胞损伤,从而导致足突的丢失。足细胞缺乏是肾小球硬化的开始。  丝裂原活化激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)是细胞功能活动的应激通路,对于细胞的生长、发育、分裂、凋亡等起到重要作用。哺乳细胞的MAPK通路有四种:细胞内信号调节酶(Erk)-1和-2,c-Jun N末端酶(JNK),p38MAPK和细胞内单个调节酶-5(Erk5/BMK1)。研究已证实,MAPK通路在急慢性炎症中起到重要的作用。P38MAPK在抗肾小球基底膜肾炎中的表达增加,并且影响炎症细胞的聚集和肾小管的损伤。  本研究通过阿霉素(Adriamycin,ADR)诱导建立的小鼠肾病综合征模型(微小病变型),观察IL-17在肾脏组织和外周血水平的变化,以及IL-17相关趋化因子CCR6、CCL20,中性粒细胞相关趋化因子CXCL1、CXCL2、IL-8,Th1相关趋化因子CXCL9、CXCL10、IL-12、IFN-γ,三组因子在肾组织中的表达变化。同时对模型小鼠应用中和IL-17抗体进行干预,观察其炎症水平和肾脏功能情况的变化。从而探讨IL-17在PNS中的促炎机制。此外,本研究亦通过体外培养小鼠肾足细胞,研究IL-17在肾足细胞炎症中的分子作用机制,以及与MAPK信号路径的相关性。进一步探讨IL-17及其相关趋化因子在儿童PNS发病及发展中的作用,为临床上进一步防治儿童PNS提供新的理论依据。  方法:  1.动物实验:随机将Balb/c小鼠分为三组,正常对照组,模型组(阿霉素肾病),IL-17中和抗体组,每组共10只小鼠。给予小鼠尾静脉注射阿霉素诱导阿霉素肾病模型(微小病变型),1周后其中1组模型小鼠给予腹腔注射IL-17中和抗体,2周后将全部小鼠处死,留取尿液、血液和肾组织。24小时尿蛋白定量采取邻苯三酚红比色法测试,ELISA检测血清IL-17、Cys C、Kim-1、NGAL的浓度。应用HE染色、免疫组化DAB染色制作肾组织病理切片,观察肾脏组织中IL-17的表达。IL-17相关趋化因子CCR6、CCL20的mRNA表达,中性粒细胞相关趋化因子CXCL1、CXCL2、IL-8的mRNA表达,Th1相关趋化因子CXCL9、CXCL10、IL-12、IFN-γ的mRNA表达,均使用荧光定量PCR进行检测。  2.肾足细胞培养:小鼠肾足细胞加入含10%胚胎小牛血清的1640倍的培养液,和10U/mlγ干扰素后,然后放入33℃孵育箱,细胞传代培养;然后转入无干扰素、37℃培养孵箱,使细胞分化2周后。足细胞种植于平皿,在无血清的清洁培养液中培养24小时,应用重组的小鼠IL-17蛋白100ng/ml,刺激小鼠肾足细胞共同孵养24小时。随后应用Erk、p38抑制剂10umol/l分别与IL-17刺激的足细胞孵育24小时后;收集细胞,Western Blot检测:小鼠肾足细胞中p38、Erk及p-p38、p-Erk的蛋白水平。在加用p38和Erk抑制剂后,中性粒细胞相关趋化因子IL-8、Th1相关趋化因子IL-12的mRNA表达,采取荧光定量PCR测定。  结果:  1.光镜的观察结果  同对照组比较,模型组有球囊部分粘连,系膜细胞增生,基质增多,肾小管腔部分出现蛋白管型,肾间质炎症细胞浸润;中和IL-17抗体组比模型组轻。  2.电镜的观察结果  模型组与对照组比较,肾小球形态结构轻微异常,足突普遍融合。IL-17中和抗体组病变较轻。  3.各组小鼠肾组织IL-17蛋白表达  DAB染色显示,IL-17的阳性细胞多为胞质染色阳性,正常肾组织中有少量IL-17的表达,主要集中在肾小管,而肾小球中无表达;模型组中,肾小管上IL-17表达显著,它在肾小球中有少量表达;IL-17中和抗体组较模型组轻。同对照组比较,阿霉素肾病组、IL-17中和抗体组细胞的阳性着色度明显增强,P<0.05。模型组比IL-17中和抗体组细胞阳性着色度明显增高,P<0.05。  4.各组小鼠肾组织IL-17相关趋化因子CCR6、CCL20的mRNA表达  与正常对照组对比,模型组、IL-17中和抗体组CCR6、CCL20的mRNA表达均升高,P<0.05。模型组的CCR6、CCL20mRNA表达比IL-17中和抗体组增强,P<0.05。  5.各组小鼠肾组织中性粒细胞相关趋化因子CXCL1、CXCL2、IL-8的mRNA表达  与正常对照组比较,模型组、IL-17中和抗体组CXCL1、CXCL2、IL-8的mRNA表达均升高,P<0.05。模型组比IL-17中和抗体组CXCL1、CXCL2、IL-8的mRNA表达升高,P<0.05。  6.各组小鼠肾组织Th1相关趋化因子CXCL9、CXCL10、IL-12、IFN-γ的mRNA表达  与正常对照组比较,模型组、IL-17中和抗体组CXCL9、CXCL10、IL-12、IFN-γ的表达下降,P<0.05。模型组比IL-17中和抗体组CXCL9、CXCL10、IL-12、IFN-γ的表达降低,P<0.05。  7.各组小鼠血清IL-17水平的变化  与正常对照组比较,模型组、IL-17中和抗体组的IL-17水平升高,P<0.05。模型组比IL-17中和抗体组的IL-17水平升高,P<0.05。  8.各组小鼠肾功能指标血清KIM-1、NGAL、Csy C水平的变化  与正常对照组比较,模型组、IL-17中和抗体组的KIM-1、NGAL、Csy C血清水平均升高,P<0.05。模型组比IL-17中和抗体组的KIM-1、NGAL、Csy C水平升高,P<0.05。  9.小鼠肾足细胞中p38、Erk及p-p38、p-Erk的蛋白水平  与正常组比较,IL-17刺激组Erk、p-Erk、p38、p-p38的蛋白表达水平升高,其中p38、p-p38的蛋白水平升高最明显。  10.应用p38抑制剂和Erk抑制剂后,中性粒细胞相关趋化因子IL-8 mRNA表达  与正常组对比,IL-17刺激组、p38抑制剂组、Erk抑制剂组的IL-8 mRNA表达均明显升高,P<0.05。与IL-17刺激组比较,p38抑制剂组、Erk抑制剂组IL-8mRNA表达均下降,P<0.05。p38抑制剂组比Erk抑制剂组的IL-8 mRNA表达明显升高,P<0.05。  11.应用p38抑制剂和Erk抑制剂后,Th1相关趋化因子IL-12 mRNA表达  与正常组对比,IL-17刺激组IL-12 mRNA表达明显下降,p38抑制剂组、Erk抑制剂组均明显升高,P<0.05。与IL-17刺激组比较,p38抑制剂组、Erk抑制剂组IL-12 mRNA表达均明显升高,P<0.05。p38抑制剂组比Erk抑制剂组IL-12 mRNA明显升高,P<0.05。  结论:  1.在阿霉素诱导的小鼠肾病模型中,肾组织IL-17表达异常增加,可以使中性粒细胞募集,参与ADR小鼠的炎症病理过程,少量的IL-17对正常肾脏功能的维持有一定作用。  2.在阿霉素诱导的小鼠肾病模型中,血清IL-17的水平明显增高,提示IL-17促进ADR小鼠的炎症过程,而且它还能促使Th1细胞分化降低,大量的IL-17可以导致ADR小鼠严重的肾功能损害。  3.小鼠腹腔注射中和IL-17抗体能够降低ADR小鼠血清IL-17的水平,减轻中性粒细胞募集,中和IL-17抗体抑制Th1细胞分化降低,肾功能获得改善。  4.IL-17可能通过MAPK信号通路对小鼠肾足细胞炎症因子进行调控。  5.IL-17能够激活p38及Erk路径信号,此过程中p38路径信号是主要的。  6.IL-17促进中性粒细胞聚集,产生炎症反应,并且改变了天然CD4+T细胞向Th1/Th2分化的平衡,诱导其向Th2分化,抑制其向Th1分化。
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