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目的:通过体外培养单侧输尿管梗阻(unilateralureteralobstruction,UUO)病人肾间质成纤维细胞(humanRenalInterstitialfibroblasts,hRIFs),观察其增殖规律和中药丹参主要成分丹参酮ⅡA的水溶性制剂—丹参酮ⅡA磺酸钠(sodiumtanshinoneⅡ-Asulfonate,DS-201)对hRIFs体外增殖及细胞周期素D1(CyclinD1)、细胞周期素E(CyclinE)表达的影响,探讨中药丹参成分对肾间质纤维化(Renalinterstitialfibrosis,RIF)的影响及其分子机制,为临床使用中药丹参治疗RIF提供理论和实验依据。
方法:1.单侧输尿管梗阻患者手术取材标本,采用组织块法体外培养细胞。用倒置相差显微镜观察细胞形态,并用免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)和染色体核型分析方法对各代细胞进行鉴定。
2.取第3代对数生长期hRIFs用无血清1640培养基制成6×104/ml细胞悬液接种于96孔培养板,每孔细胞悬液量为100μl;培养18小时后更换培养基,开始实验。各实验组加入DS-201终浓度分别为0.5mg/ml、1.0mg/ml和2.0mg/ml含10%小牛血清(newbeefserum,NBS)的1640培养基200μl继续培养;同一药物浓度组设25个复孔,以不加药组为对照。于实验开始后的第1、3、5、7、9天每组各取5个复孔做MTT比色实验,用酶联免疫检测仪在波长490nm处检测吸光光度值(A)。按公式:抑制率(IR)=(1-实验组A值/对照组A值)×100%计算IR,并求其均值IRA。
3.ICC结合图像分析技术检测DS-201对hRIFs中PCNA表达的影响。
4.ICC结合图像分析技术检测①对照组hRIFs在培养第1、3、5、7、9天各个时间点的细胞总量、CyclinD1和CyclinE表达阳性的细胞数量,并按公式:阳性细胞比率=阳性细胞数量/细胞总量计算各时间点CyclinD1和CyclinE的阳性细胞比率;②对照组与各实验组hRIFs体外培养第1、3、5、7、9天CyclinD1和CyclinE表达阳性细胞的平均光密度值。
结果:1.原代培养5~7天后,组织块周围开始长出细胞,细胞形态以立方形和长梭形为主;大约2周后,占绝对优势的长梭形细胞可铺满瓶底。第2~5代细胞形态较为均一,多呈长梭形,胞浆丰富,1~2个核仁不等,细胞呈栅栏状排列,周围有长短不一的轴状突起,并有无定形成分分布于四周;ICC检测第2代细胞表达波形蛋白(vimentin)强阳性,角蛋白(keratin)散在灶性个别细胞弱阳性;第3~5代细胞均表达vimentin强阳性,结蛋白(desmin)和keratin阴性;染色体核型分析结果显示第2~5代细胞呈正常人体的二倍体核型表现。
2.同一浓度DS-201的IRA随培养时间的延长而逐渐升高;同一时间点,IRA随用药浓度的增加而升高。
3.体外培养第3、5、7、9天,各实验组PCNA阳性细胞平均光密度值相对于对照组显著降低(P<0.05,P<0.01),第1天各组之间无统计学差异(P>0.05);同一时间点不同实验组之间两两比较平均光密度值无显著差异(P>0.05)。
4.①体外培养1~9天,hRIFs细胞总量逐渐增加,生长曲线呈“S”形,第3~5天细胞数量增长最迅速,为对数生长期;CyclinD1、CyclinE表达阳性细胞的百分比在第5天最高,第3、5天CyclinD1、CyclinE阳性细胞平均光密度值显著高于第1、7、9天;②同一时间点各实验组与对照组相比,随用药浓度的升高,细胞总量逐渐减少,CyclinD1、CyclinE阳性表达的细胞数量也相应减少,细胞中阳性信号的颜色由棕黄色转变为淡黄色甚至呈阴性表达。用药后hRIFs形态由均一的梭形变成圆形、椭圆形、细长不规则条状等,且随着药物浓度的增大形态变化越明显;CyclinD1、CyclinE阳性细胞平均光密度值的变化规律较一致:第5天达到高峰,第7~9天逐渐下降;在培养的第1天各实验组与对照组比较,CyclinD1、CyclinE阳性细胞的平均光密度值无显著差异,在培养的第3、5、7、9天,DS-201组平均光密度值相对于对照组显著降低(P<0.05,P<0.01);0.5mg/ml组CyclinD1阳性细胞平均光密度值3~5天逐渐增加(第3天1.2970±0.1052;第5天1.3814±0.5974),而CyclinE平均光密度值下降(第3天1.3439±0.1263;第5天1.0873±0.3660)。
结论:1.体外成功培养出hRIFs,第3~5代细胞可作为实验供体。
2.DS-201对hRIFs体外增殖具有抑制作用,这种作用在培养的早期并不明显,可能与培养早期细胞多数仍处在G0期,进入细胞增殖周期的数目较少有关。
3.CyclinD1、CyclinE表达与hRIFs体外增殖有关,可能在RIF形成过程中发挥重要作用;DS-201影响hRIFs增殖可能是通过直接抑制G1期关键的细胞周期蛋白CyclinD1、CyclinE表达,阻滞细胞通过G1/S关卡,延长细胞周期实现的。
4.中药丹参中的主要成分丹参酮ⅡA具有抑制肾间质纤维化的作用,其水溶性成分药DS-201因水溶性增强而大大提高了丹参酮ⅡA的药物疗效,有望成为临床上用于治疗晚期肾脏病人RIF的药物。