TGF-β/Smad信号途径介导NPHP1基因缺陷MDCK细胞转分化研究

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目的肾间质纤维化是肾单位肾痨(NPHP)的基本病理特征,在疾病早期即可出现。肾小管上皮细胞向成纤维细胞转分化(epithelial mesenchymal transition,EMT)对肾间质纤维化有重要促进作用。课题组前期研究发现,使用siRNA敲低NPHP1基因表达的MDCK细胞发生EMT样改变。TGF-β/Smad是介导肾间质纤维和EMT的主要信号通路。本研究探究TGF-β/Smad信号通路对NPHP1基因缺陷MDCK细胞发生EMT的调控作用。方法利用慢病毒构建敲低NPHP1表达的短发夹RNA重组质粒(shRNA-NPHP1),转染犬远端肾小管上皮(MDCK)细胞,构建持久敲低NPHP1表达的细胞系(NPHP1KDMDCK);同时采用课题组前期使用CRISPR/Cas9技术基因敲除NPHP1表达的MDCK细胞(NPHP1KOMDCK)对比研究。显微镜下观察细胞的形态、迁移能力、上皮细胞特性和成纤维细胞特性,Western印迹和免疫荧光检测TGF-β/Smad信号通路激活情况。结果NPHP1KD和NPHP1KOMDCK细胞变为长梭型,细胞间隙增宽,迁移能力增强。Western blot显示上皮细胞标记蛋白:钙黏蛋白(E-cadherin)、联蛋白(β-catenin)表达下降;细胞表达平滑肌肌动蛋白-α(α-SMA)和成纤维细胞特异性蛋白1(FSP1),提示细胞发生了 EMT。Western blot还显示这些细胞表达TGF-β1、Smad2、Smad3、磷酸化Smad3、Smad4水平升高,表达smad7的蛋白表达水平显著下调,免疫荧光显示Smad3发生了核转移。通过构建过表达Smad7质粒,转染NPHP1KDMDCK细胞,结果NPHP1KDMDCK形态改善,变得较为圆形。上皮细胞标志蛋白E-cadherin、β-catenin表达上升;α-SMA、FSP1、Collagen Ⅰ表达下降,提示EMT受到抑制。Smad7蛋白表达上升,Smad2、Smad3、P-Smad3蛋白表达下降。免疫荧光显示少量Smad3表达主要在细胞质。TGF-β/Smad信号通路激活受到抑制。结论本研究结果显示NPHP1基因缺陷MDCK细胞发生EMT样改变,TGF-β/Smad信号通路被激活,Smad7表达水平显著下降。过表达Smad7可抑制TGF-β/Smad信号通路激活,抑制EMT的产生。提示,NPHP1基因缺陷MDCK细胞发生EMT样改变可能是TGF-β/Smad信号通路激活介导的,Smad7显著下调可能与NPHP1基因缺陷的TGF-β/Smad信号通路激活相关。
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