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[目的]探究羟基枸橼酸(HCA)在抑制草酸钙结石和肾损伤中的作用,确定HCA抑制乙醛酸诱导的大鼠草酸钙结石形成,揭示羟基枸橼酸在肾结石发生过程的影响机制,阐明HCA主要通过增强组织抗氧化能力抑制草酸钙结石形成。揭示羟基枸橼酸是通过上调Nrf2信号增强组织抗氧化能力的相关机制,从而抑制草酸钙结石的形成。为草酸钙结石发展相关分子机制的研究提供理论基础,为草酸钙结石的预防治疗提供新思路。[方法](1)收集医院泌尿外科肾结石患者血液和尿液指标进行生化指标的检测,并进行相关性分析。(2)乙醛酸腹腔注射建立大鼠草酸钙结石模型,将大鼠分为对照组,模型组,羟基枸橼酸(HCA)组及枸橼酸(CA)组,检测BUN、Cr、UA、Ca2+含量;检测OPN、SOD含量;HE染色观察肾小管管腔内结晶和管腔扩张;透射电镜观察肾皮质肾小球足突细胞和基膜及肾小管上皮细胞线粒体。(3)将大鼠分为对照组,模型组,HCA组及HCANrf敲除(HCA+siNrf)组,检测各组大鼠24 h尿量、尿Ox、Ca2+及OPN浓度,同时检测血清BUN、Cr、UA、Ca2+含量。取各组大鼠肾脏组织,检测大鼠肾组织Nrf2表达水平、SOD和CAT活力及OPN含量;同时,对各组大鼠肾组织进行HE染色;Ki-67、TUNEL染色分别检测肾细胞增殖活力和细胞凋亡水平。(4)用草酸盐处理人肾小管上皮细胞(HK2)和大鼠肾小管导管上皮细胞(NRK-52E)建立草酸钙损伤细胞模型,将细胞分为对照组,模型组,HCA处理组及CA处理组,采用Ki-67染色检测细胞增殖活力、TUNEL染色检测细胞凋亡水平;qRT-PCR检测氧化应激相关基因的表达;测细胞Ca2+细胞浓度及western blot 分析 Nrf2、SOD1、SOD2、SOD3 及 CAT 的表达水平。构建有效 siRNA,通过RNAi技术抑制HK2和NRK-52E细胞Nrf2表达(siNrf2),用草酸钠处理,观察在敲除Nrf2后,用HCA和CA处理两种细胞,以上实验结果的变化。[结果]1、患者尿量和钠、肌酐、C-反应蛋白具有显著相关性,与草酸、降钙素具有正相关关系。尿液草酸含量和尿液枸橼酸、草酸具有极显著正相关关系,与血液中的钾具有显著正相关关系。尿液肌酐含量与血液中的钾含量具有显著正相关关系,血液尿酸与血液钠含量钠呈正相关。血液钙离子与血液钠含量呈正相关,与影像学指标CT值呈显著正相关关系。血液钠离子和钾离子呈显著负相关,和CT值呈正相关,C-反应蛋白与降钙素呈极显著正相关关系。2、大鼠动物模型表明,对照组与模型组相比,模型组BUN、Cr、UA含量偏高,OPN、SOD含量偏低,Ca2+含量无明显差异。在HCA和CA组,BUN、Cr、UA较模型组有显著降低,OPN和SOD含量升高。HE染色观察肾小管内草酸钙晶体形成状况,提示HCA及CA能抑制草酸钙晶体在大鼠体内形成,且HCA作用强于CA。通过TEM透射电镜观察大鼠细胞器,提示模型组内大鼠肾小管上皮细胞及线粒体损伤严重,而HCA能很好的改善这类损伤。3、敲降Nrf2后,加入HCA,大鼠的尿量减少;尿液Ca2+浓度、血清Ca2+浓度在Nrf2敲除前后无明显变化;尿Ox、血清Cr、BUN、UA相较于不敲降Nrf2的HCA组含量上升,而尿液OPN浓度下降。Ki-67、TUNEL染色结果表明,敲降Nrf2后,HCA对由于NaOx导致的肾细胞增殖活力下降和细胞凋亡增加影响不明显。4、细胞模型表明,羟基枸橼酸对HK2和NRK-52E细胞两个细胞株模型均有影响。Ki-67染色结果表明:HK2和NRK-52E细胞两个细胞株的模型组细胞增殖活力低,利用羟基枸橼酸和枸橼酸处理两个细胞株,细胞增殖活力均增强。TUNEL染色结果表明,模型组细胞凋亡大于处理组(P<0.01),羟基枸橼酸和枸橼酸均能降低两组细胞的凋亡,且羟基枸橼酸对结石模型的影响大于枸橼酸。HK2和NRK-52E细胞培养与模型处理结果表明,草酸钙模型组的细胞,氧化应激相关基因的表达量高于对照培养组,但低于羟基枸橼酸和枸橼酸处理组,而枸橼酸处理组的氧化应激相关基因表达量低于羟基枸橼酸处理组,差异均具有统计学意义(P<0.01)。通过WB实验表明,对于氧化应激相关蛋白,结石模型组的蛋白表达量高于正常对照,低于羟基枸橼酸处理和枸橼酸处理,同时枸橼酸处理组的氧化应激蛋白表达量低于羟基枸橼酸处理组,差异具有统计学意义(P<0.01)。通过敲降HK2和NRK-52E细胞处理组和模型组的Nrf2,结果表明,敲除Nrf2信号后,羟基枸橼酸处理和枸橼酸处理组,对草酸钙肾结石的影响显著下降。Nrf2信号敲降的草酸钙肾结石模型组,即使加如羟基枸橼酸、枸橼酸,相关氧化应激水平,细胞水平均无显著上升。在敲降Nrf2的情况下,处理组的氧化应激基因、蛋白的表达与草酸钙肾结石模型组差异不显著,几乎没有差异。[结论]1、枸橼酸(CA)和羟基枸橼酸(HCA)能够抑制大鼠草酸钙肾结石的形成,且HCA治疗效果优于CA。2、HCA对草酸钙介导的肾小管上皮细胞损伤具有保护作用;HCA上调肾小管上皮细胞草酸钙损伤模型的氧化应激相关基因、蛋白表达水平。3、HCA通过Nrf2抗氧化信号上调抗氧化水平,增强OPN表达促进草酸盐代谢,抑制大鼠草酸钙肾结石的形成和草酸钙晶体诱导的肾功能损伤。