内质网应激相关因子CHOP在庆大霉素诱导的耳、肾毒性中的作用

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前言:   耳肾毒性作为药物的副作用影响着一些临床药物的应用。产生耳、肾毒性的药物包括肿瘤化疗药(顺铂)、非类固醇抗炎镇痛药(阿司匹林)、氨基糖苷类抗生素(链霉素、卡那霉素、新霉素、庆大霉素)等。庆大霉素(Gentamincin,GM)是一种氨基糖苷类抗生素(Aminoglycoside antibiotics,AmAn),由Weinstein于1963年发现,可通过全程阻断细菌蛋白质合成影响细胞膜通透性而对需氧革兰阴性杆菌起到抑菌或杀菌作用。90%以上的GM不经肝脏代谢而以原有的形态从肾小管尤其是近曲小管排出。其副作用主要是对内耳耳蜗、前庭和肾脏的损伤,毒性机制尚不完全清楚。GM中毒性耳聋的发病机制包括自由基损伤学说[1]、内耳微循环障碍学说[2]、毛细胞线粒体功能失常学说和细胞凋亡[3,4]等。   为进一步探讨上述机制,本研究采用肌肉注射GM构建大鼠耳肾毒性模型。前期研究应用Affymetrix2302.0大鼠全基因组芯片获得了GM给药组和正常对照组新生大鼠耳、肾和肝组织基因差异表达谱,并对耳肾毒性的相关基因进行了分析。经分析发现涉及免疫反应、细胞凋亡、细胞坏死等过程的基因表达出现了上调或下调,与耳肾毒性相关的基因有21个,其中CHOP即DNA损伤诱导转录因子3(DNA-damage inducible transcription3,Ddit3)的表达发生上调。   CHOP为内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)特异性转录因子,在哺乳动物体内广泛表达。生理条件下,CHOP主要存在于内质网中,含量较低。发生ERS时,CHOP被大量诱导表达并聚集于细胞核内,引发细胞凋亡,该过程是近年来发现的细胞凋亡途径。内质网是细胞内蛋白合成、折叠、修饰和分泌的场所。在生理条件下,内质网负载的蛋白和其折叠能力处于平衡状态。当蛋白质合成过多时,未折叠蛋白聚集,钙离子平衡和氧化还原反应受到破坏,内质网稳态失衡,从而诱发ERS[5]。内质网通过激活未折叠蛋白反应(unfolded proteinresponse,UPR)来抵抗ERS引起的细胞损伤[6],恢复细胞功能。但损伤持续或过于严重时,内环境稳态将不能及时恢复,并可能引起细胞凋亡。   本研究通过探讨CHO等ERS相关基因在GM所致大鼠耳肾毒性组织中的表达情况,讨论内质网应激引起的凋亡在耳肾毒性中的作用。   材料与方法:   一、实验材料   1、健康新生Wistar大鼠40只   2、HE染色相关试剂   3、肌酐和尿素氮检测相关试剂   4、Western B1ot相关试剂   5、Real-time PCR实验相关试剂   6、免疫组化及TUNEL相关试剂   二、实验方法   1、新生大鼠随机分组,肌肉注射GM一周后,取耳蜗和肾组织。   2、通过尿素氮肌酐检测判断肾损伤程度,HE染色查看组织水平的耳肾损伤程度。   3、运用Real-time PCR技术验证CHO基因等内质网应激相关基因在耳肾组织中的表达情况。通过Western Blot技术,检测CHOP蛋白表达情况。   4、采用免疫组化和TUNEL对组织中CHOP表达情况及细胞凋亡情况进行评估。   实验结果:   1、GM诱导的耳蜗和肾组织中,CHOP在肾的高剂量组和耳蜗的中、高剂量组中表达上调,内质网应激相关基因的表达发生变化。   2、CHOP蛋白表达升高与凋亡并存。   结论:   1、GM诱导的耳肾毒性组织中,CHOP蛋白表达上调。   2、以CHOP为代表的内质网应激引起的凋亡在GM所致耳肾毒性中发挥作用。
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