四妙散对尿酸诱导人肾小管上皮细胞结缔组织生长因子及骨形成蛋白—7表达的影响

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  摘要:目的 探讨四妙散药物血清防治肾间质纤维化的作用机制。方法 将人肾小管上皮细胞(HK-2)分为空白组、模型组、对照组及药物血清高、中、低剂量组。实时荧光定量PCR检测结缔组织生长因子(CTGF)、骨形成蛋白-7(BMP-7),免疫组织化学检测CTGF、BMP-7蛋白的表达。结果 尿酸诱导后CTGF的mRNA和蛋白表达量明显增加(P<0.05),BMP-7的mRNA和蛋白表达量明显降低(P<0.05);经药物血清干预后,随剂量增加CTGF的表达逐步下降(P<0.05),BMP-7的表达逐步上升(P<0.05),呈现一定剂量依赖性。结论 四妙散抗肾间质纤维化的机制可能是通过下调CTGF的表达和上调BMP-7的表达抑制上皮细胞转分化完成的。
  关键词:四妙散;尿酸;人肾小管上皮细胞;纤维化;上皮细胞转分化
  中图分类号:R285.5 文献标识码:A 文章编号:1005-5304(2015)01-0073-04
  高尿酸血症是痛风最重要的生化基础,约有5%~12%的高尿酸血症最终可发展为痛风,导致关节乃至肾脏病变。当尿酸长期沉积于肾脏,可造成肾实质损害,最终导致肾间质纤维化。而肾间质纤维化是许多慢性肾脏疾病发展到慢性肾功能衰竭的共同病理基础。因此,积极寻找治疗高尿酸血症及其所致的肾纤维化药物并研究其作用机制具有重要意义。本课题组前期动物实验表明,四妙散在降低尿酸和保护肾脏方面具有良好的效果,并具有一定的抗纤维化作用[1-2]。本实验以四妙散药物血清干预尿酸诱导的人肾小管上皮细胞(HK-2细胞),从基因和蛋白水平探讨其抗纤维化作用机制,为四妙散的临床应用提供实验依据。
  1 实验材料
  1.1 动物与细胞
  SD大鼠40只,雌雄各半,体质量(220±20)g,清洁级,购于上海斯莱克动物实验有限责任公司,许可证号:SCXK(沪)2007-0005。饲养于福建中医药大学动物实验中心屏障系统,普通饲料喂养。HK-2细胞,美国ATCC细胞库。
  1.2 试剂
  尿酸(批号STBC0525V,美国Sigma公司),胎牛血清(批号911585,美国Gibco公司),Trizol RNA抽提试剂(批号9108,日本TaKaRa公司),SYBR Green PCR Master mix(批号RR420A,日本TaKaRa公司),反转录试剂盒(批号FSQ-201,日本TOYOBO公司),结缔组织生长因子(CTGF)、骨形成蛋白-7(BMP-7)、β-肌动蛋白(β-actin)引物(上海生工生物工程有限公司),兔抗人CTGF、BMP-7抗体(批号bs-0103R,北京博士德公司)。
  1.3 仪器
  CO2培养箱(150型,美国Thermo公司),洁净工作台(SW-CJ-1FD型,苏州安泰空气技术有限公司),倒置荧光相差显微镜(Ti-S型,日本尼康公司),实时荧光定量PCR仪(epgradient型,德国eppendorf公司),连续波长多功能酶标仪(Infinite M200 F200型,奥地利TECAN公司)。
  2 实验方法
  2.1 药物血清制备
  四妙散(由苍术9 g,黄柏9 g,薏苡仁15 g,牛膝9 g组成),购自福建中医药大学国医堂,水煎2次,每次30 min,过滤后浓缩至含原药材0.42 g/mL,4 ℃保存备用。以计算机随机分组法将大鼠分为空白血清组及四妙散高、中、低剂量组,每组10只。将药物按体表面积折算成动物的等效剂量,低剂量组为等效剂量的0.5倍、中剂量组为等效剂量、高剂量组为等效剂量2倍。空白血清组以生理盐水灌胃,其余各组以不同剂量四妙散灌胃,每日2次,连续7 d,于末次灌胃2 h后乙醚吸入麻醉,腹主动脉采血,分离血清,56 ℃、30 min水浴灭活,然后在无菌室超净台上用0.22 μm微孔滤膜过滤除菌,分装,置-20 ℃保存备用。
  2.2 人肾小管上皮细胞培养
  HK-2细胞置于含10%胎牛血清、100 U/mL青霉素和100 μg/mL链霉素的RPMI 1640培养基中培养,每2~3 d换液1次,至细胞生长达80%汇合后进行传代。实验所用的细胞均为第3~5代细胞。取汇合达80%的细胞,经胰酶消化制成细胞悬液,继续培养24 h后,换无血清培养液培养24 h,使细胞同步处于G0期。
  取培养后同步处于G0期的HK-2细胞,按继续培养条件的不同分为6组。空白组:RPMI 1640+10%胎牛血清;模型组:26 mg/dL尿酸+RPMI 1640+10%胎牛血清;对照组:26 mg/dL尿酸+RPMI 1640+10%空白血清;高剂量组:26 mg/dL尿酸+RPMI 1640+10%高剂量药物血清;中剂量组:26 mg/dL尿酸+RPMI 1640+10%中剂量药物血清;低剂量组:26 mg/dL尿酸+RPMI 1640+10%低剂量药物血清。上述细胞在不同培养液中培养24 h。实验重复6次。
  2.3 人肾小管上皮细胞总RNA抽提及cDNA制备
  细胞按照上述分组方法培养24 h后收集细胞,应用Trizol试剂抽提细胞总RNA,采用紫外分光光度计测定其浓度。按照反转录试剂盒说明进行反转录,制备cDNA。反应体系如下:2 μg模板RNA,65 ℃热变性5 min,立即置于冰上冷却,加入4 μL的5×RT Master Mix,加入超纯水至终体积20 μL。反应参数如下:37 ℃、15 min,52 ℃、5 min,98 ℃、5 min。反转录所得的cDNA置-20 ℃保存备用。
  2.4 实时荧光定量PCR扩增
  CTGF、BMP-7、β-actin基因引物序列见表1。采用看家基因β-actin进行标化。取同一个cDNA为模板进行CTGF、BMP-7、β-actin的PCR反应。反应体系如下:2 μL cDNA,0.5 μL引物,12.5 μL 2×SYBR Green PCR Master mix试剂,加超纯水至终体积为25 μL。反应参数如下:95 ℃、30 s,95 ℃、5 s,60 ℃、30 s,40个循环。得出各反应的扩增曲线和Ct值。采用相对定量2-ΔΔCt法[3]比较各基因的表达差异。   2.5 细胞免疫组化检测
  将清洁灭菌盖玻片置于6孔板中,每孔接种细胞悬液(约105 cells/mL)2 mL,培养24 h后,换成无血清培养液培养24 h进行同步化,然后将细胞按照上述分组加入不同培养液,继续培养24 h。取出细胞爬片,用PBS漂洗,2 min×3次。4%多聚甲醛室温固定20 min后进行细胞免疫化学检测。步骤如下:0.5%TritionX- 100室温处理20 min,PBS漂洗后,3%H2O2室温孵育10 min灭活内源性过氧化酶活性,PBS漂洗,柠檬酸高温抗原修复,正常山羊血清孵育20 min封闭非特异结合位点,兔抗人CTGF、BMP-7抗体工作液4 ℃过夜, PBS漂洗后相继与二抗及SABC试剂各孵育20 min,PBS漂洗,最后DAB显色和苏木素复染,乙醇梯度脱水后中性树胶封片。显微镜观察细胞形态并随机选取3个视野拍照,应用Image-Pro Plus软件测量区域内平均积分光密度值(IOD)。
  3 统计学方法
  采用SPSS19.0统计软件进行分析。计量资料以—x±s表示,组间比较采用非配对t检验,多组间比较采用方差分析。P<0.05表示差异有统计学意义。
  4 结果
  4.1 四妙散对尿酸诱导的人肾小管上皮细胞结缔组织生长因子、骨形成蛋白-7基因表达的影响
  实时荧光定量PCR结果显示:尿酸诱导后,促纤维化因子CTGF mRNA表达显著升高,BMP-7 mRNA表达显著下降,与空白组比较差异有统计学意义(P<0.05)。药物血清干预后,高、中、低剂量组CTGF mRNA表达降低,高、中、低剂量组BMP-7 mRNA表达升高(P<0.05),高、中剂量组与低剂量组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结果见表2。
  4.2 四妙散对尿酸诱导的人肾小管上皮细胞结缔组织生长因子、骨形成蛋白-7蛋白表达的影响
  CTGF、BMP-7均表达于胞质中,于胞质中可见棕黄色颗粒。正常细胞少量表达CTGF,大量表达BMP-7,经尿酸诱导后,CTGF表达显著升高,BMP-7表达显著降低,与空白组比较差异有统计学意义(P<0.05)。经药物血清干预后,随剂量增加CTGF表达逐步下降,BMP-7表达逐步上升,与模型组比较差异有统计学意义(P<0.05),高、中剂量组与低剂量组比较差异有统计学意义(P<0.05)。结果见表3、图1、图2。
  5 讨论
  Strutz等[4]于1994年首先发现当肾小管上皮细胞接触肾毒素后可转化为肌成纤维细胞,并提出上皮细胞转分化(EMT)概念,它是肾间质纤维化发生的重要机制之一[5]。EMT发生时,转化生长因子-β(TGF-β)是目前发现最强的促间质纤维化分子,参与肾小管上皮细胞转分化的各个环节[6]。BMP-7可拮抗TGF-β促肾纤维化作用,维持肾小管上皮细胞表型。CTGF是TGF-β引起的即刻早期基因表达的产物,是TGF-β促纤维化活性的下游信号分子之一,参与胚胎发育、组织分化、创伤修复,可促进细胞增殖、细胞黏附分子表达,CTGF刺激肾小管上皮细胞可引发EMT。调节这些因子的正常表达、有效抑制EMT,在一定程度上能够控制肾间质纤维化的发展。
  目前,纤维化细胞模型的建立多以TGF-β[7]、高糖[8]等作为诱导剂。但高尿酸血症是以体内嘌呤代谢紊乱、尿酸增高为特征的疾病。当尿酸长期沉积于肾脏,可造成肾实质损害,导致肾间质纤维化、肾小管扩张、萎缩甚至坏死等病变。因此,我们认为,以尿酸作为诱导剂更符合尿酸性肾纤维化发病的自然病因。在前期工作中,我们采用不同浓度尿酸和不同干预时间成功复制了该细胞模型[9]。
  中医学认为,高尿酸血症病因多为平素嗜食膏粱肥甘厚味,致脾失运化而痰浊内生,痰浊日久郁而化热,导致湿热郁结。四妙散出自《成方便读》,是清热燥湿方中的代表方剂,主要用于治疗湿热痹证。本实验结果表明,四妙散药物血清可下调CTGF、上调BMP-7的表达,推测四妙散可能通过清热利湿,促进尿液排泄,减少尿酸沉积,进而在基因和蛋白水平调节CTGF、BMP-7的表达,控制EMT以达到抗纤维化作用。
  肾间质纤维化是一个缓慢、复杂的过程,涉及许多细胞因子、炎症介质的释放,细胞外基质异常聚集和信号转导等,本研究仅从CTGF、BMP-7角度进行探讨。四妙散抗肾间质纤维化是否有其他因子参与,以及通过哪些信号通路进行调节则有待进一步研究。
  参考文献:
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  (收稿日期:2014-05-23;编辑:华强)
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