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背景:
腹膜透析相关性腹膜炎是腹膜透析患者退出腹膜透析的常见原因,腹膜透析液的生理不相容性包括高糖、低PH、高渗、葡萄糖代谢产物以及反复的腹膜感染都是导致腹膜纤维化的常见因素。如何维持腹膜透析功能,延长腹膜透析时间成为我们面临的主要问题。因此,本实验拟采用脂多糖与高糖刺激腹膜间皮细胞,观察相关指标的变化及意义。
细胞外信号调节激酶1/2(ERK1/2)是丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)家族成员,激活后的MAPK可转位进入细胞核,并激活一些核内转录因子,调控核内基因表达,引起细胞生物学反应,如:细胞增殖、迁移、纤维化等。有研究证明,糖尿病肾病早期肾小球内ERK1/2活性显著增加,ERK1/2活化状态诱导肾小球细胞肥大及多种生长因子表达。结缔组织生长因子(CTGF)为转化生长因子(TGF-β)的下游因子,二者参与了多种器官和组织的细胞外机制的合成,同样参与了腹膜纤维化的发生发展。
泛素-蛋白酶体途径(UPP)是广泛存在于真核细胞胞浆中依赖ATP的非溶酶体蛋白降解途径,MG132是泛素蛋白酶体途径中26s蛋白酶体抑制剂,有相关研究证实,MG132具有抑制肾脏间质纤维化的潜在作用。因此,我们拟从大鼠腹膜间皮细胞内研究进而探讨泛素蛋白酶体途径是否参加了腹膜纤维化,进而为防治腹膜炎相关腹膜纤维化提供新思路。
目的:
探讨在高糖、脂多糖的作用下泛素蛋白酶体途径对大鼠腹膜间皮细胞(RPMCs)细胞外信号调节激酶1/2、结缔组织生长因子的表达影响,并用蛋白酶体抑制剂MG132为阻断剂,观察泛素蛋白酶体途径在腹膜纤维化中的作用。进而为防治腹膜透析相关的腹膜炎及腹膜纤维化提供新思路。
方法:
1、实验动物:清洁级SD雄性大鼠,体重130-170克,由中国医科大学实验动物中心提供。
2、胰蛋白酶消化法分离培养RPMCs,用细胞角蛋白抗体及波形蛋白抗体行免疫组化染色进行鉴定,明确其为RPMC。Western印迹法检测t-ERK1/2、p-ERK1/2蛋白的表达。ELISA检测上清液CTGF的表达。
3、实验分组
(1)正常对照组:只加2%胎牛血清的DMEM/F12培养基;
(2)脂多糖不同浓度组:不同浓度的脂多糖(0,1,10,100μg/ml)分别作用24h;
(3)脂多糖作用不同时间组:10μg/ml脂多糖分别作用0,12,24,48 h;
(4)脂多糖加MG132干预组:MG132(0.5,1,2μmol/L)分别作用30min后,各加入10μg/ml LPS孵育24小时;
(5)葡萄糖作用不同浓度组:不同浓度的葡萄糖(0,1.5%,2.5%,4.25%)分别作用24h;
(6)葡萄糖作用不同时间组:2.5%高糖分别作用0,12,24,48 h;
(7)高糖加MG132干预组:MG132(0.5,1,2μmol/L)分别作用30min后,各加入2.5%高糖孵育24h;
结果:
1、LPS对RPMCs ERK1/2蛋白表达的影响:10μg/ml LPS作用RPMCs不同时间后,与0h对比,各时间组p-ERK1/2蛋白表达增加(P<0.01);24小时p-ERK1/2蛋白表达量最高(P<0.01);各组t-ERK1/2蛋白表达差异无统计学意义。
2、LPS对RPMCs CTGF蛋白表达的影响:不同浓度的LPS组上清液中CTGF浓度显著高于对照组(P<0.05),脂多糖100μg/ml时表达量最大(P<0.05)。脂多糖10μg/ml作用不同时间后,各时间组与0h相比,CTGF蛋白表达量升高(P<0.05),48 h时内呈时间依赖性(P<0.05)。
3、MG132对LPS作用下RPMC ERK1/2蛋白表达的影响:与正常组相比,10μg/ml LPS组p-ERK1/2蛋白表达升高(P<0.01);1μmol/L MG132可下调10μg/mlLPS作用下的RPMCs的p-ERK1/2蛋白表达(P<0.01),各组t-ERK1/2蛋白表达差异无统计学意义。
4、MG132对LPS刺激下CTGF蛋白表达的影响:与正常组相比,10μg/mlLPS组CTGF蛋白表达升高(P<0.05);经过不同浓度MG132干预后,与10μg/mlLPS相比,CTGF蛋白表达明显下调(P<0.05),且呈药物浓度依赖性,MG1322μmol/L时,CTGF表达量最低(P<0.05)。
5、葡萄糖对RPMCs ERK1/2蛋白表达的影响:2.5%葡萄糖作用RPMCs不同时间组,与0 h组相比,各组p-ERK1/2蛋白表达增加(P<0.01),24小时p-ERK1/2蛋白表达最高(P<0.01),各组t-ERK1/2蛋白表达差异无统计学意义。
6、高糖对RPMCs CTGF蛋白表达的影响:不同浓度高糖刺激组与对照组相比,CTGF表达量增加(P<0.05),且呈葡萄糖浓度依赖性。2.5%高糖作用相应时间后,各时间组与0h相比,CTGF蛋白表达量升高(P<0.05),且在48 h时内呈时间依赖性(P<0.05)。
7、MG132对高糖刺激下ERK1/2蛋白表达的影响:各组分别作用24 h后,与正常对照组相比,2.5%高糖组p-ERK1/2蛋白表达量明显升高(P<0.01);MG1321μmol/L干预后,与2.5%高糖刺激组相比,p-ERK1/2蛋白表达显著下调(P<0.01)。各组t-ERK1/2蛋白表达差异无统计学意义。
8、MG132对高糖刺激下CTGF蛋白表达的影响:与正常组相比,2.5%高糖组CTGF蛋白表达升高(P<0.01);MG132干预后,各药物组与2.5%高糖组相比,CTGF蛋白表达明显下调(P<0.05),呈药物浓度依赖性。
结论:
1、高糖、脂多糖可以通过泛素蛋白酶体途径刺激大鼠腹膜间皮细胞相关炎症、纤维化因子ERK1/2,CTGF的表达。
2、MG132通过阻断泛素蛋白酶体途径,抑制ERK1/2,CTGF的表达。
3、泛素蛋白酶体途径参与了腹膜炎症及其纤维化的发生发展,阻断该途径对于腹膜透析相关的腹膜炎有一定的保护作用。