PGC-1α及其相关转录因子在糖尿病肾病及肾脏衰老中作用的研究

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目的:研究线粒体调控的关键因子PGC-1α在糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)中的功能和机制,并探讨PGC-1α与转录因子C/EBPα的关系及在肾脏老龄化中的作用,为探索DN和肾脏衰老的发病机制及有效干预提供理论依据。方法:利用db/db小鼠构建DN模型,并给予罗格列酮干预,Western蛋白印迹检测肾脏PGC-1α的表达调控及对DN病变的影响;体外研究采用定量PCR和Western蛋白印迹检测30 m M高糖对小鼠足细胞和肾系膜细胞的损伤,基因调控PGC-1α表达后检测系膜细胞ROS水平。对上述DN小鼠肾皮质进行全转录组测序和验证,分析长链非编码RNAs(long non-coding RNAs,lnc RNAs)在DN中对PGC-1α的调控作用。基于C/EBPα基因敲除小鼠构建肾脏老龄化模型,尿生化检测、肾组织病理分析、Western蛋白印迹、定量PCR、免疫组织化学方法研究PGC-1α在C/EBPα的影响下对肾脏老龄化的作用和机制。结果:与正常小鼠相比,14周龄db/db小鼠尿蛋白增多、足细胞损伤、肾小球硬化、上皮-间充质转分化、肾皮质PGC-1α表达上调、线粒体超氧化物歧化酶活性降低;罗格列酮上调肾皮质细胞核内PGC-1α表达,减轻DN病变。PGC-1αm RNA水平在30 m M高糖干预小鼠足细胞24 h时上调,48 h时下调,伴足细胞标志蛋白和线粒体电子传递复合物表达减少;高糖干预系膜细胞,PGC-1α和LC3-II下调,ROS增多;沉默PGC-1α加重高糖引起的ROS产生。与正常小鼠相比,DN小鼠肾皮质198个lnc RNAs表达明显改变,罗格列酮干预使其中60个lnc RNAs表达恢复。DN小鼠与正常小鼠肾皮质的差异表达m RNAs在代谢和炎症相关通路均有富集。罗格列酮干预前后DN小鼠肾皮质的差异m RNAs主要富集在炎症相关通路;而差异lnc RNAs的靶基因在代谢相关通路富集更多。肾小球足细胞C/EBPα缺失加重老龄小鼠足细胞损伤和肾小球硬化,同时自噬活性受到抑制,klotho和PGC-1α途径相关蛋白表达下调;足细胞中沉默PGC-1α表达抑制细胞自噬。结论:罗格列酮诱导PGC-1α表达,减少ROS产生,改善DN。lnc RNAs参与DN的疾病过程,并在PPARγ/PGC-1α途径对于DN保护作用中发挥功能。足细胞特异性C/EBPα基因敲除加重老龄小鼠肾脏损伤和自噬抑制,其机制可能与抑制klotho表达和PGC-1α途径有关。
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