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目的:探讨辅酶 Q10(Coenzyme Q10,CoQ10)对单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction,UUO)所致肾脏纤维化的保护作用及其机制。方法:体外实验:1.人肾近端小管上皮细胞(HK-2细胞)在DMEM培养基中培养,造模组(H2O2组)给予500μmoL/L H2O2,分别加入不同浓度CoQ10(5μmoL/L和10μmoL/L)、RIP抑制剂(Nec-1及GSK872)预处理1小时,再与H2O2共孵育24小时,CoQ10-10μM加入ICG001 10μmoL/L预处理1小时后再与H2O2共孵育24小时。2.使用细胞增殖毒性检测法(CCK-8)和MTT法检测各组细胞存活率。3.流式细胞术检测(1)H2O2诱导的HK-2细胞活性氧(ROS)的产生;(2)H2O2诱导的HK-2细胞线粒体超氧化物(Mitochondrial superoxide,MitoSOX)的荧光强度;(3)H2O2诱导的HK-2细胞的坏死性凋亡。4.免疫印迹法检测(1)RIP/RIP3/MLKL信号轴相关蛋白表达;(2)细胞焦亡相关因子(IL-1β、IL-18和NLRP3)的表达;(3)Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的表达。5.使用XF24细胞外通量分析仪检测细胞耗氧率(OCR)和ATP生成。体内实验:1.构建UUO模型,选择30只7周龄(体重250~260g)SPF级SD雄性大鼠随机分为5组(每组6只),(1)假手术组(sham组):仅暴露左侧输尿管后重新缝合皮肤;(2)UUO组:左侧输尿管结扎7天;(3)UUO+CoQ10组:UUO 大鼠给予 CoQ10(20mg/kg/day)灌胃 7 天;(4)UUO+Nec-1 组:UUO 大鼠给予 Nec-1(2mg/kg/day)灌胃 7 天;(5)UUO+GSK872 组:UUO大鼠给予GSK872(1 mg/kg/day)腹腔注射,各组给药共7天。7天后收集各组大鼠24小时尿液,使用全自动尿液分析仪检测24h尿蛋白(Urinary protein,UPRO);右侧颈内静脉采血,使用全自动生化分析仪检测血肌酐(Serum creatinine,Scr)及血尿素氮(Blood urea nitrogen,BUN)。2.病理学检查:(1)取大鼠肾脏组织,常规固定、石蜡包埋和切片(厚4um),行HE染色观察肾组织的病理改变;(2)Masson染色结果采用彩色图像自动分析仪定量分析肾间质纤维化程度(Tubulointerstitial fibrosis,TIF);(3)取肾组织用2.5%中性戊二醛固定,Epon812纯树脂包埋切片,在电镜(Electron Microscope,EM)下观察肾组织细胞的超微结构变化;(4)使用TUNEL染色法观察肾小管上皮细胞的凋亡;(5)利用免疫组化(Immunohistochemistry,IHC)染色法观察肾组织中外胚层发育不良抗体(Ectodermal Dysplasial,ED-1)及8—羟基脱氧鸟苷(8-Hydroxy-2’-deoxyguanosine,8-OHdG)的表达。3.使用免疫印迹法检测肾组织中(1)转化生长因子-β1(Transforminggrowth factor-β1,TGF-β1);(2)坏死性凋亡相关蛋白:蛋白激酶 1(Receptor-interacting protein-1,RIP1)、蛋白激酶 3(Receptor-interacting protein-3,RIP3)、混合系列激酶区域样蛋白(Mixed lineage kinase domain-like protein,MLKL);(3)细胞焦亡相关蛋白:Nod 样受体热蛋白(NOD-like receptor pyrin domain-containing protein 3,NLRP3)、白细胞介素 1β(Interleukin-1β,IL-1β)、白细胞介素 18(Interleukin-18,IL-18);(4)氧化应激相关蛋白:锰超氧化物歧化酶(Manganese superoxidedismutase,MnSOD)、NADPH 氧化酶 4(NADPHOxidase4,NOX-4);(5)线粒体调控蛋白:视神经萎缩蛋白1(Opticatrophy 1,OPA1)、琥珀酸脱氢酶 A 亚基(Succinate dehydrogenase A,SDHA)、PINK 1/Parkin;(6)内质网应激相关蛋白:CCAAT增强子结合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein-homologuous protein,CHOP)、肌醇需要酶 1α(Inositol requiring enzyme 1α,IRE-1α)、人类X一盒结合蛋白1(X box binding protein 1,XBP1);(7)细胞凋亡相关蛋白:B 淋巴细胞瘤-2(B-cell lymphoma2,Bcl-2)、Bcl-2 相关 X 蛋白(Bcl2-associated X,Bax);(8)Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的表达。4.利用ELISA法检测各组大鼠尿液中8-OHdG的含量。结果:体外实验:1.CoQ10以浓度依赖的方式提高H2O2诱导的HK-2细胞存活率(P<0.05),减少H2O2诱导的HK-2细胞凋亡(P<0.05)。2.暴露于H2O2的HK-2细胞内的ROS和MitoSOX的产生明显增多,CoQ10以浓度依赖的方式减少H2O2诱导的HK-2细胞内ROS和MitoSOX的产生(P<0.05)。3.H2O2处理组耗氧率明显下降,CoQ10与RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)耗氧率高于H2O2处理组,ATP和基础呼吸率增加,最大呼吸率和储备呼吸能力提高(P<0.05)。4.CoQ10和RIP抑制剂(Nec-1及GSK872)可抑制H2O2诱导的HK-2细胞RIP1-RIP3-MLKL相关蛋白的表达(P<0.05)。5.H2O2诱导的HK-2细胞中IL-1β、IL-18、NLRP3蛋白的表达显著升高(P<0.01),CoQ10或RIP抑制剂(Nec-1及GSK872)可明显下调H2O2诱导的 HK-2 细胞 IL-1β、IL-18、NLRP3 蛋白的表达(P<0.05)。6.H2O2激活了 Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的活性,CoQ10可抑制H2O2诱导的HK-2细胞Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的活性(P<0.05),加入Wnt/β连环蛋白抑制剂(ICG001)可进一步抑制H2O2诱导的HK-2细胞Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的活性(P<0.05)。体内实验:1.与sham组比较,UUO组、CoQ10和RIP抑制剂(Nec-1及GSK872)组大鼠均表现为体重下降(P<0.05)。2.与Sham组相比,UUO组大鼠肾脏表现为肾小管明显坏死和空泡化、肾小管萎缩、肾小管上皮细胞和间质肿胀,炎症细胞浸润,胶原纤维沉积。与UUO组比较CoQ 10组和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)大鼠肾脏肾小管坏死及空泡化程度减轻,炎症细胞浸润减少,胶原纤维沉积减少。3.EM结果显示UUO组肾小管上皮细胞严重坏死、肾小管上皮细胞肿胀、微绒毛脱落,CoQ10和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)肾组织超微结构有不同程度改善;UUO组线粒体的结构破坏,线粒体数量明显减少、体积变小、嵴断裂、局灶空泡化、线粒体变形(融合)、线粒体分裂成两个子细胞器和吞噬体形成,CoQ10组这种线粒体解剖完整性的丧失减轻,并保留了线粒体的数量和大小(P<0.05);UUO导致粗面内质网核糖体剥离、囊泡池断开和扩张,CoQ 10组和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)粗面内质网上述改变减轻。4.UUO组的TIF评分明显高于sham组(P<0.01),而CoQ10或RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)的TIF评分较UUO组降低(P<0.05);与UUO组相比CoQ10组和RIP抑制剂组TGF-β1的表达降低(P<0.05)。5.与UUO组相比CoQ10和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)可显著抑制RIP1-RIP3-MLKL信号传导相关蛋白的过度表达(P<0.05)。6.UUO组大鼠肾间质有大量的巨噬细胞(ED-1阳性细胞)浸润,UUO组ED-1阳性细胞数明显增加(P<0.01),CoQ10和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)ED-1阳性细胞数明显减少(P<0.05);UUO组IL-1β、IL-18和NLRP3的表达增加,CoQ10组和RIP抑制剂组明显抑制IL-1β、IL-18和NLRP3的表达(P<0.05)。7.UUO组大鼠肾组织中8-OHdG的表达明显增多(P<0.01),而CoQ10组和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)与UUO组比较8-OHdG的表达降低(P<0.05);与UUO组比较CoQ10组尿液中的8-OHdG的浓度明显降低(P<0.05);CoQ10通过上调MnSOD和下调NOX4的表达来清除氧化应激(P<0.05)。8.CoQ10可逆转UUO组OPA1、SDHA、PINK1和Parkin蛋白的异常表达(P<0.05)。9.TUNEL染色结果显示,TUNEL阳性细胞的凋亡小体主要位于肾小管上皮细胞及间质纤维化区域,凋亡细胞表现为核染色质致密,胞质浓缩。与sham组比较,UUO组大鼠TUNEL阳性细胞数明显增加(P<0.01),与UUO组比较CoQ10和RIP抑制剂组(Nec-1及GSK872)TUNEL阳性细胞数明显减少(P<0.05)。10.CoQ10抑制内质网应激调控蛋白(CHOP、IRE-1α、XBP1S)的表达(P<0.05);与 UUO 组比较 CoQ10 和 RIP 抑制剂组(Nec-1 及 GSK872)Bcl-2/Bax比值升高(P<0.05)。11.UUO组Wnt/β-catenin/GSK信号通路相关蛋白的活性增加(P<0.01),与 UUO 组比较CoQ10 组和 RIP抑制剂组(Nec-1 及 GSK872)Wnt/β-catenin/GSKK信号通路相关蛋白的活性降低(P<0.05)。结论:1.辅酶Q10通过抑制RIP1-IP3-MLKL介导的坏死性凋亡从而改善肾间质纤维化。2.辅酶Q10改善肾间质纤维化可能与减少氧化应激和保护线粒体紧密相关。3.减少内质网应激和细胞凋亡可能是辅酶Q10肾保护作用机制之一。4.辅酶Q10保护肾脏的作用机制与其干扰Wnt/β-catenin/GSK信号通路有关。