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目的:IL-1β是否通过激活TGF-β1/ILK信号通路而诱导肾小管上皮细胞-肌成纤维细胞转分化(TEMT),大黄素是否通过抑制TGF-β1/ILK信号通路而抑制IL-1β诱导的TEMT。
方法:1.将肾小管上皮细胞(NRK52E)从液氮罐中复苏,传2~3代后分为10组:(1)空白对照组:仅加入含5%CS的DMEM培养基;(2)大黄素对照组,加四种不同剂量的大黄素,使细胞培养液中大黄素的终浓度为12.5μg/ml、25μg/ml、50μg/ml、100μg/ml。(3)IL-1β诱导组:细胞培养液IL-1β的终浓度为10ng/ml;(4)大黄素阻断组:加入IL-1β的同时加入四种不同剂量的大黄素,细胞培养液中各物质的终浓度为:IL-1β1ong/ml+大黄素12.5μg/ml、IL-1β1ong/ml+大黄素25μg/ml、IL-1β10μg/ml+大黄素50μg/ml、IL-1β1ong/ml+大黄素100μg/ml。每组设12个复孔。分别于12h、24h、48h、72h在倒置相差显微镜下观察各组细胞形态变化,免疫双标检测a-SMA、E-cad的表达。综合以上结果确定大黄素抑制IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化的最佳时间和最适浓度,为进一步的实验提供依据。
2.在方法1的结论基础上,将NRK52E细胞培养分为8组:(1)空白对照组:仅加入含5%CS的DMEM培养基;(2)大黄素对照组:细胞培养液中大黄素的终浓度为25μg/ml;(3)IL-1β诱导组:细胞培养液IL-1β的终浓度为10ng/ml;(4)大黄素阻断组:加IL-1β同时加大黄素,细胞培养液中药物的终浓度为IL-1β10ng/ml+大黄素25μg/ml;(5)TGF-β1阻断剂(SB431542)阻断组:加SB431542预孵一小时后再加入IL-1β,细胞培养液中药物的终浓度为IL-1β10ng/ml+SB431542,10μmol/ml;(6)大黄素和SB431542共同阻断组,加SB431542预孵一小时后再加入IL-1β和大黄素,细胞培养液中药物的终浓度为IL-1β10ng/ml+SB431542,10μmol/ml+大黄素25μg/ml;(7)大黄素预处理组:加入大黄素预孵24h后再加入IL-1β,细胞培养液中药物的终浓度为IL-1β10ng/ml+大黄素25μg/ml;(8)大黄素逆转组:加入IL-1β预孵24h后再加入大黄素,细胞培养液中药物的终浓度为IL-1β10ng/ml+大黄素25μg/ml。每组设9个复孔。以上细胞培养48h后在倒置相差显微镜下观察细胞形态变化,免疫双染检测a-SMA、E-cad的表达,免疫单染检测TGF-β1、ILK的表达,ELISA法检测细胞培养上清液中FN的分泌。
结果:1.空白对照组和大黄素对照组细胞成立方型或球形生长,具有典型的上皮细胞铺路石样形态特征,各组a-SMA和E-cad表达无差异。与对照组相比,IL-1β诱导组细胞细胞明显肥大、拉长呈梭形,a-SMA表达明显增强,E-cad明显减少,上述变化随时间的延长越明显。与IL-1β诱导组比较,大黄素阻断各组细胞形态接近对照组肾小管上皮细胞形态,a-SMA表达明显减少,E-cad表达较明显增加。大黄素对IL-1β的抑制作用在大黄素浓度为25μg/ml,培养48h时最明显。
2.空白对照组和大黄素对照表现出上皮细胞生长特征,两组细胞表达a-SMA、E-cad、TGF-β1、ILK及分泌FN均无差异。与对照组比较,IL-1β诱导组细胞表现出肌成纤维细胞生长特征,a-SMA、TGF-β1、ILK的表达及FN分泌明显增加,E-cad表达减少。与IL-1β诱导组比较,大黄素阻断组、SB431542阻断组、大黄素和SB431542共同阻断组均表现出NRK52E细胞形态接近对照组肾小管上皮细胞形态,a-SMA、ILK的表达和FN分泌明显抑制,E-cad表达明显增加。ILK表达与a-SMA表达及FN分泌成正相关,与E-cad表达成负相关。组间比较其抑制IL-1β作用由强到弱的顺序为:大黄素和SB431542共同阻断组、SB431542阻断组、大黄素阻断组。免疫组化结果显示大黄素阻断组、大黄素和SB431542共同阻断组TGF-β1表达较IL-1β诱导组明显减少,两组间比较无差异。TGF-β1表达与a-SMA、ILK表达及FN分泌成正相关,与E-cad表达成负相关。SB431542阻断组TGF-β1表达和IL-1β诱导组比较无差异。大黄素预处理组和大黄素阻断组比较各项指标无明显差异。大黄素逆转组和IL-1β诱导组比较各项指标无明显差异。
结论:IL-1β可诱导肾小管上皮细胞转分化,促进FN的分泌,并增加TGF-β1、ILK的表达。大黄素能抑制IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化、FN的分泌及TGF-β1、ILK的表达。SB431542可抑制IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化、FN分泌及ILK的表达。大黄素和SB431542同时作用更明显地抑制IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化、FN分泌及ILK的表达。TGF-β1是ILK的上游信号介质,细胞内存在TGF-β1/ILK信号通路。IL-1β诱导肾小管上皮细胞转分化的机制部分是通过激活TGF-β1/ILK信号通路而实现的;大黄素抑制IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化的机制部分是通过抑制TGF-β1/ILK信号通路实现的。大黄素可作为药物防治肾间质纤维化及终末期肾脏疾病的新的研究方向。