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目的:糖尿病肾病(DN)是糖尿病特有而常见的严重微血管并发症之一,已成为西方国家引发终末期肾病(ESRD)的首要原因。DN的发病机制仍未完全清楚,系膜细胞在DN发病过程中起着重要作用。在DN的发生发展中,氧化应激、糖基化终末产物、蛋白激酶C以及肾素-血管紧张素系统等都可引起核因子-kB(NF-kB)的活化,活化的NF-kB致炎性细胞因子、黏附分子、趋化因子等明显增多,从而引起肾脏间质炎症反应和间质纤维化,参与DN的发生,故NF-kB在DN的发生和发展中有中枢调节作用。而泛素-蛋白酶体途径(UPP)是细胞内损伤蛋白质特异性降解的主要途径。现已公认NF-kB信号通路关键分子-IkB的降解受UPP调节。但糖尿病肾病时UPP与NF-kB/IkB信号通路间关系尚见文献报道,故本研究用高糖刺激大鼠肾小球系膜细胞(GMC),观察泛素化蛋白及信号蛋白NF-kB、IkB-α的表达,并以蛋白酶体特异性抑制剂MG132作为阻断剂,探讨泛素蛋白酶体途径对高糖刺激的肾小球系膜细胞NF-kB/IkB信号通路的影响,为DN的防治提供新理论。
方法:
1.将体外培养的大鼠HBZY-1肾小球系膜细胞株用5.6mmol/L(正常对照)、30mmol/L葡萄糖和不同浓度(0.5、1、2、3、4umol/L)的MG132处理各组细胞12~48小时,MTT法检测高糖和不同浓度MG132对GMC增殖情况影响并绘制细胞生长曲线。
2.用不同浓度葡萄糖作为刺激因素,并用蛋白酶体抑制剂MG132作为阻断剂作用于大鼠肾系膜细胞,免疫印迹法检测总NF-kB、IkB-α蛋白的表达及泛素化总蛋白的表达;细胞免疫荧光染色法及激光共聚焦显微镜检测各组系膜细胞NF-kB的表达。
细胞分组为:
①正常对照组(葡萄糖浓度5.6mmol/L);
②10mmol/L葡萄糖组;
③20mmol/L葡萄糖组;
④30mmol/L葡萄糖组、
⑤甘露醇组(24.4mmol/L甘露醇作为渗透压对照)、;
⑥5.6mmol/L葡萄糖加MG132(1 μmol/L)组;
⑦20mmol/L葡萄糖糖加MG132(1 μmol/L)组;
⑧30mmol/L葡萄糖加MG132(1 μmol/L)组。
结果:
①在培养48h以内,低浓度MG132(≤1μmol/L)和30mmol/L的高糖对GMC生长无明显影响;MG132浓度>1umol/L时,随着浓度的增加,MG132对GMC抑制作用增强。
②与对照组相比,20mmol/L、30mmol/L葡萄糖作用12h和10mmol/L葡萄糖对GMC内IkB-α蛋白的表达无明显影响;20mmol/L和30mmol/L葡萄糖作用GMC24h~48h后IkB-α蛋白的表达明显下降(p<0.01),且具有时间、浓度依赖效应。与高糖组比较,高糖组加入MG132后,系膜细胞IkB-α蛋白的表达增强(P<0.01)。
③免疫印迹法显示GMC中总NF-kBp65蛋白表达在不同浓度葡萄糖组的表达差异无统计意义(P>0.05);但细胞免疫荧光染色法及激光共聚焦显微镜检测显示:高糖作用的GMC胞核中NF-kBp65表达明显增加(P<0.01),具有时间、浓度依赖效应。高糖组加入MG132后,GMC胞核中NF-kBp65表达被明显抑制(P<0.01)。④高糖可促进GMC泛素化蛋白的表达增加(P<0.01),高糖对促进肾小球系膜细胞泛素化蛋白表达增加作用具有时间、浓度依赖效应。
结论:
①.高糖可促进大鼠肾小球系膜细胞总泛素化蛋白表达增加,IκB-α蛋白泛素化降解增加和NF-κB p65转位激活。
②泛素蛋白酶体抑制剂MG132可部分阻止高糖导致的肾小球系膜细胞IκB蛋白的泛素化降解及NF-κB p65活化,提示IκB-α泛素化降解增加是糖尿病肾病NF-κB通路激活的重要机制。