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在高糖和TGF-β等病理性因素诱导下,肾小管上皮细胞发生上皮间质转化,产生过多的胶原蛋白是造起肾小管间质纤维化的重要原因。miRNA是近年来发现的长度约22个核苷酸的非编码小RNA,目前已有研究表明miRNA从多个环节参与调节肾脏纤维化,但其机制不清。
为了开展TIF中miRNA研究,我们利用miRNA芯片技术平台,建立了一种永生化的人PTCs细胞系-HK-2细胞的miRNA表达谱。为了进一步研究这些miRNA功能,我们进行了以下两个方面的研究,以探讨引起PTCs中miRNA紊乱造成TIF新的分子机制。
第一部分高糖下调HK-2细胞中miR-29a增加Ⅳ型胶原表达
miRNA表达芯片结果显示,高糖处理后有14个miRNA的表达量变化超过了30%。在这些miRNA之中,miR-29a表达量变化最大,而且它也属于HK-2细胞中40个丰度最高的miRNA,因此我们把miR-29a作为下一步研究的对象。
我们利用real-time PCR和northern blot等方法验证了上述芯片的结果。两者的结果与芯片结果一致:高糖诱导后miR-29a表达下调了40-50%。同时我们还证实,TGF-β1同样可显著下调HK-2细胞中miR-29a的表达水平。
在糖尿病肾病发展过程中,Ⅳ型胶原表达增加是TIF的重要病理特征之一。因此,高糖下调miR-29a可能引起Ⅳ型胶原增加。首先,我们用western blot的方法证实高糖可使HK-2细胞中Ⅳ型胶原表达显著升高,表明PTCs中Ⅳ型胶原和miR-29a的表达呈负相关性。接下来,我们分别在HK-2细胞中抑制和过表达miR-29a,结果显示miR-29a作为一种抑制分子控制着HK-2细胞中Ⅳ型胶原表达水平。最后,报告基因的结果证实,miR-29a直接调控co14a1和co14a2的表达,从而发挥其控制Ⅳ型胶原蛋白表达的功能。
第二部分 TGF-β1下调肾小管上皮细胞中miR-30促进上皮间质转化
首先,我们用miRNA芯片方法分析了TGF-β1诱导前后,HK-2细胞中miRNA的表达变化情况。结果显示,HK-2细胞中丰度最高的miR-30家族成员miR-30a-e等5个miRNA下调约2倍。我们用Real-time PCR的方法验证了芯片结果,发现miR-30a-e显著下调。接着,我们在单侧输尿管梗阻(UUO)诱导EMT动物模型中验证了miR-30的作用。这样,我们就从体内、体外两方面的实验证实,miR-30下调是肾小管间质纤维化的显著特征。
为了探讨miR-30下调对EMT的调控作用,我们在HK-2细胞中分别转染对照序列和anti-miR-30a-e序列。HK-2细胞中出现了很多梭形细胞,细胞出现了类似于EMT的形态变化,western blot结果E-cadhein的表达水平下降,而snail和ZEB2的表达上调。这表明,下调miR-30可直接诱导肾小管上皮细胞发生EMT。
为了验证miR-30可直接调控snail,ZEB2,我们构建了4个荧光素酶报告基因载体分别包含snail和ZEB2的3UTR中miR-30预测序列及其突变序列。结果显示,miR-30可分别下调snail,ZEB2基因3UTR相应位点荧光素酶活性到53%和75%;而其对应的突变序列活性则分别回复到92%和94%。这说明miR-30是直接调控snail和ZEB2,造成EMT,进而引起肾小管间质纤维化。
综上所述,本课题首次证明了PTCs中miR-29a和miR-30表达异常能够引起胶原沉积和EMT,从而介导了TIF。本课题揭示了肾小管间质纤维化过程中miRNA调控的新机制,这有助于厘清肾小管间质纤维化的发病机理,同时为确立miRNA作为该病的治疗新靶点提供了科学依据。