内质网应激相关的凋亡在糖尿病大鼠肾脏组织中的作用

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内质网应激与自噬交互作用在糖尿病肾病发病中的作用

内质网应激与自噬交互作用在糖尿病肾病发病中的作用

内质网应激与自噬交互作用在糖尿病肾病发病中的作用庞欣欣1 邢玉凤2 彭紫凝2 张雅歌2 石秀杰2 韩佳瑞1,2,△(1河南省中医院(河南中医药大学第二附属医院)肾病科,郑州450002;2河南中医药大学第二临床医学院,郑州450046)摘要 内质网应激和自噬是维持细胞内环境稳态的重要方式。

研究表明,糖尿病肾病中多种刺激因素可以导致内质网应激和自噬的激活,这两者之间存在复杂的交互作用,可能在糖尿病肾病进展中发挥重要作用。

一般情况下,轻微刺激使内质网应激与自噬适度激活协同发挥对肾脏细胞的保护作用。

当刺激因素不能被有效缓解时,内质网应激与自噬之间的交互作用由协调保护性,变为失衡破坏性,进一步推动糖尿病肾病病程进展,这可能是糖尿病肾病未来治疗的新靶点。

本文主要针对近年来内质网应激与自噬交互作用在糖尿病肾病发病中的作用机制及研究进展做一综述。

关键词 糖尿病肾病;内质网应激;自噬;交互作用中图分类号 R587 糖尿病肾病(diabetickidneydisease,DKD)是糖尿病主要的微血管并发症之一,以蛋白尿、高血糖、肾功能下降为主要临床表现,病理上可见到系膜增生、肾小球硬化、肾小管间质纤维化等改变[1]。

DKD发病机制复杂,目前认为主要与糖代谢紊乱、炎症因子、氧化应激、遗传因素等有关[2]。

临床上治疗困难,多数患者不可避免地进展为终末期肾脏病,需要透析治疗[3]。

因此糖尿病肾病的发病机制以及干预靶点仍需进一步探讨。

近年研究发现,内质网应激(endoplasmicreticu lumstress,ERS)与自噬被证实参与了DKD的发病。

目前ERS与自噬在DKD中的具体作用和机制仍不完全清楚,存在争议。

此外,两者之间还存在着复杂地相互调控关系[4],其交互作用在DKD发病以及进展中可能发挥重要作用,有望成为DKD新的治疗靶点。

本文主要针对近年来ERS与自噬交互作用在DKD发病中作用机制的研究进展做一综述。

缬沙坦抑制内质网应激对糖尿病肾损害大鼠足细胞的保护作用

缬沙坦抑制内质网应激对糖尿病肾损害大鼠足细胞的保护作用

缬沙坦抑制内质网应激对糖尿病肾损害大鼠足细胞的保护作用魏静;张建荣【摘要】Objective To evaluate the effect of valsartan on apoptosis of podocytes ,GRP78 which serve as a symbolic protein of endoplasmic reticulum stress (ERS) and caspase12 in diabetic rats.Methods Male SD rats were randomly divided into normal group and study group .The animal models with diabetes were established in study group by STZ intraperitoneal injection ,then the study group were randomly divided into model group and valsartan group .Water was aiministered daily by gavage to normal group and model group.Valsartan was administered daily by gavage to valsartan group for 6 weeks.The levels of protein of nephrin、GRP78,caspase 12.BG,Cr ,BUN and 24-hour urinary protein quantity were checked .Results At the time of 6 weeks,compared with those in normal group,the number of apoptosis cells were much higher in the model kidneys ,the expression of GRP78(6.75 ±0.65),caspase 12 (11.51 ±0.32)in the model kidneys were much higher than GRP78(1.57±0.39),caspase12(2.66 ±0.57)in the normal group(P<0.05);however, the expression of nephrin in the model group (2.29 ±0.15)was lower than in the normal group (5.71 ±0.53)(P<0.05).While in the valsartangroup,reductions were found in the expression of GRP78(3.14±1.00),caspase12 (8.08 ±2.48)and the number of apoptoticcells(P<0.05),the expression of nephrin (3.35 ±0.40)washigher(P<0.05).Conclusions Valsartan can depress the effect ofendoplasmic reticulum stress and reduce the apotosis of the podocytes in the development of diabetic nephropa -thy.%目的探讨缬沙坦对糖尿病肾损害大鼠肾脏足细胞凋亡及内质网应激标志性蛋白GRP78、caspase12表达的影响. 方法将雄性SD大鼠随机分为正常对照组和实验组. 实验组大鼠给予腹腔注射链脲佐菌素建立糖尿病模型,然后随机将其分为模型组和缬沙坦组,正常对照组和模型组1次/d给予反渗水灌胃,缬沙坦组1次/d给予缬沙坦(8 mg/kg)灌胃,时间为6周. 对nephrin、GRP78、caspase12表达水平进行分析,同时观察血糖、血尿素氮、肌酐、24 h尿蛋白定量等指标. 结果建模第6周,模型组大鼠肾脏较正常对照组凋亡细胞数明显增多,模型组GRP78(6.75 ±0.65)及caspase12(11.51 ±0.32)表达较正常对照组GRP78(1.57 ±0.39)、caspase12(2.66 ±0.57)增强(P<0.05),模型组nephrin(2.29 ±0.15)较正常对照组(5.71 ±0.53)表达减少(P<0.05). 缬沙坦组较模型组凋亡细胞数减少,GRP78(3.14 ±1.00)、caspase12(8.08 ±2.48)表达减弱(P<0.05),nephrin(3.35 ±0.40)表达减少较轻(P<0.05). 结论缬沙坦通过减缓内质网应激并可能通过抑制内质网特有的caspase12凋亡途径,减少足细胞的凋亡,从而发挥对糖尿病肾病的保护作用.【期刊名称】《武警医学》【年(卷),期】2015(026)012【总页数】4页(P1224-1227)【关键词】糖尿病肾病;内质网应激;足细胞凋亡;nephrin蛋白;缬沙坦【作者】魏静;张建荣【作者单位】221004,徐州医学院;100039 北京,武警总医院肾内科【正文语种】中文【中图分类】R587.1糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病最常见的微血管并发症,蛋白尿是其主要临床表现,也是引起肾脏损伤的独立危险因素。

内质网应激及其在代谢综合征肾损害的作用

内质网应激及其在代谢综合征肾损害的作用
自 由脂 肪 酸 是 2型 糖 尿 病 的主 特点 的一 组严重影响健康 的临床症 候群 。炎 症和 氧化应 激作 软 脂 酸 是 一 种 饱 和 自由脂 肪 酸 , 为 M S和 / 或胰岛素抵 抗 的机 制 已经得 到多数 人 的认 可 , 而 内 要 致 病 因 子 , 研 究表 明软脂 酸通过 上调 G R P 7 8和 C H O P表 达
害, 针对 内质网应激的治疗可能是一个突破 性进展 。我们 就 内 浓度尿毒症血 浆能使 人脐静 脉 内皮 细胞 ( H U V E C ) 的G R P 7 8 、
质网应激及其在代谢综合 征肾损 害的作用 综述如下 :
1 内质 网 应激 与 代 谢 综 合 征
磷酸化 P E R K、 N F—K B与 MC P一1表达 明显 上调 , 表明尿毒 症 血浆可以通过 内质 网应激调节内皮细胞的炎症反应 , 肾小球 内
C H O P过度表达 或微 注射 C H O P蛋 白都可 导致 细胞 周期 停滞 并致细胞凋 亡 , 而C H O P基因缺陷小 鼠的 肾小管上 皮细胞对 衣 霉素促细胞凋亡 的应答效应显著 降低 , 表明 C HO P在 内质 网应
内质 网是 细胞 内重要的细胞器 , 多种 因素可导致 内质 网内 激诱导剂 引起 的肾小 管上皮 细胞 凋亡中具 有十分重要 的作用 。 稳态失衡 , 功能发生 改变 , 称为 内质 网应激 。内质 网首先 触发 研究者 在 单 侧 输 尿 管 梗 阻 大 鼠 模 型 中发 现 肾 小 管 细 胞 中 未折叠蛋 白反应 , 增强细胞 的存活能力 , 如果应 激持续存在 , 各 G R P 7 8 、 P E R K、 A T F 4、 C H O P 、 X B P 1 、 J N K等 多种 内质 网应 激蛋 白 种刺激超 出了细胞 处理 能力 , 则将启动相关 凋亡途径诱 导细胞 被激活 , 继而进 而通过启动 凋亡因子 c a s p a s e一1 2 , 最终引起 。 肾 凋亡 。内质 网应激参与 多种疾病 的发 生发展 , 但 内质 网应 激在 小管细胞凋亡 , 从 而导致。 肾脏纤维化 肾脏疾病 的病理生理学机制研究 中是个相对较新 的领域 , 越来 机制 。 分化 , 在 肾小球选择透 过性作 用 中非 常重要 , 细 胞 内有丰 富 内 质 网结构 , 高饱 和脂 肪 酸等 多种 致病 因素均 可诱 发 内质 网应 。在慢性肾脏异 常、 高血压为主要 特征 , 以胰岛素 集 、 G R P 7 8表达增加 , 导致 c a s p a s e一1 2激 活 , 最 终 引起足 细胞

缬沙坦对糖尿病大鼠肾脏中内质网应激及炎症反应的抑制作用

缬沙坦对糖尿病大鼠肾脏中内质网应激及炎症反应的抑制作用

缬沙坦对糖尿病大鼠肾脏中内质网应激及炎症反应的抑制作用陈凯;张承英;李建民;张建荣【摘要】Objective To study the role of endoplasmic reticulum stress and related inflammation in the kidneys of rats with diabetic nephropathy and the effect of valsartan on these lesions.Methods The diabetic rat model was induced by intraperitoneal injection of streptozotocin.Thirty-four healthy male SD rats were randomly divided into normal control group (n=10), diabetic group (n=12), and valsartan group (n=12).Valsartan (10 mg/kg) was administered daily by gavage from the next day of the diabetes induction for 6 weeks.The expression and distribution of ERS-related proteins P-IRE1α, P-JNK, and MCP-1 were examined by immunohistochemistry and Western blot.Real-time fluorescence quantita-tive PCR was used to detect t he mRNA expressions of IRE1α, JNK and MCP-1.The 24-hour urine protein excretion, Scr, and BUN were checked.Results Compared with the control group, infiltration of inflammatory cells was aggravated in the kidneys of DM+V group, the expressions of P-IRE1α,IRE1α,P-JNK,MCP-1 were significantly increased, and the levels of IRE1mRNA and MCP-1mRNA increased compared with the DM group, infiltration of inflammation cells was alleviated in the kidney of DM+V group, the protein expressions of P-IRE1α,IRE1α,P-JNK,MCP-1 were significantly reduced, the levels of IRE1mRNA and MCP-1mRNA were reduced.While there was no significant difference in the expression of JNK mRNA and protions among the threegroups.Conclusions ERS and related inflammation are activated in the kidney of di-abetic rats.Inhibition of the IRE1/JNK/MCP-1 pathway of ERS and related inflammation might be responsible for the pro-tective effects of valsartan on the kidneys of diabetic rats.%目的:探讨内质网应激( endoplasmic reticulum stress, ERS)及相关炎症反应在糖尿病大鼠肾脏损害中的作用及血管紧张素II受体拮抗剂缬沙坦对其的影响。

内质网应激与糖尿病

内质网应激与糖尿病

内质网应激与糖尿病摘要:越来越多研究表明内质网应激介导β细胞功能障碍参与了糖尿病的发生及发展过程。

内质网应激(Endoplasmic reticulus stress ERS)信号通路参与维持胰岛β细胞内质网稳态,适度的ERS对有利于细胞内环境恢复,但过久或太强的ERS可引起内质网稳态失去平衡,进而导致胰岛β细胞死亡或自身免疫性反应,引起糖尿病。

减少内质网应激可能会成为治疗糖尿病的一个靶点。

本文就ERS与各型糖尿病之间关系作一综述。

一、ERS和UPR1、ERS内质网在细胞内有多种重要功能,是细胞内钙离子的贮存场所,也是蛋白质合成与翻译后修饰、正确折叠和装配的主要细胞器,对应激比较敏感。

不论在生理或病理状态下,均可使内质网腔Ca2+消耗、蛋白质从内质网向高尔基体转运减少、蛋白质过度表达,导致错误折叠及UP在内质网腔蓄积,引起内质网功能紊乱,称为ERS[1]。

根据诱发原因不同,将ERS分3种:①未折叠或错误折叠蛋白在内质网腔大量蓄积引发UPR;②正确折叠的蛋白质在内质网腔内大量积累,进而激活NF-κB而引发的内质网负荷过度反应;③胆固醇缺少引起的固醇调节元件结合蛋白质通路调节的反应。

无特殊说明,一般所说的ERS指促进内质网对腔中未折叠或错误折叠蛋白处理,使细胞内环境稳态的恢复和维持细胞存活有利,即未折叠蛋白反应(unfolded protein responss UPR)。

但持久或过强的ERS就会使内质网功能受到损害,从而引起细胞代谢紊乱及凋亡[2]。

2、UPRERS产生使细胞适应的保护反应即为UPR,UPR可缓解ERS,维持蛋白质稳态,已明确有四种UPR:①分子伴侣表达过多,减少UPR聚集;②减少翻译,防止未折叠蛋白继续聚集;③通过与内质网相关蛋白降解途径增加UPR清除;④功能损伤过于激烈时引起的细胞凋亡。

UPR是由内质网的一个分子伴侣GRP78与3个内质网应激的感受蛋白所调节的。

三个感受蛋白分别为ATF6、PERK和IRE-1。

内质网应激及其在代谢性疾病中的作用研究

内质网应激及其在代谢性疾病中的作用研究

内质网应激及其在代谢性疾病中的作用研究内质网是细胞内负责蛋白质合成、修饰、折叠及其转运的重要器官,其正常的功能对于细胞的正常生活必不可少。

然而,由于内部和外部的各种原因,内质网发生不正常解聚时所释放出的信号指称为内质网应激 (ER stress)。

内质网应激是一种细胞应激反应,常常来自外部物质、化学物质或者由于基因表达和蛋白质合成稳态不平衡。

在体内,内质网应激对生命的缺陷和代谢性疾病有着重要的影响。

近年来,受许多学者的共同关注,内质网应激在代谢性疾病治疗中逐渐成为研究的热点之一。

一、内质网应激的发生机制产生内质网应激的主要机制是由于代谢物的积累和减少,被记作UFCR (unfolding protein response)。

这些调节机制包括三个降低蛋白合成水平,并增加细胞中目标蛋白物质的降解。

这三个阶段分别是:IRE1、PERK、ATF6的下调。

IRE1在低ErCa2+环境中被激活,并使XBP1剪切,并促使另一种单核苷酸的转录因子RelA转入细胞核,促进转录细胞自我修复和细胞存活的基因。

PERK的激活导致eIF2 α的磷酸化,which inhibiys the intiation of protien synthesis at the 5' UTR of every mRNA in cells, leading to the down-regulation of global protein synthesis. ATF6激活后切割成N末端并促进转录启动子,例如甘露醇调节元件-binding蛋白-9,导致减少蛋白在内质网中的积累。

二、内质网应激与代谢性疾病内质网应激与糖尿病目前已经发现,内质网应激相关因子在糖尿病模型中表现出来是一种明显的激活状态。

实验数据表明,内质网应激使得胰岛素的敏感性降低,并由此引起胰岛素的抵抗。

在代谢性疾病的背景下,慢性炎症会影响多种信号通路,例如NF-κB,而这种慢性炎症这种状态一般会增加脱离胰岛素抵抗的风险。

白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织中内质网应激的影响

白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织中内质网应激的影响

白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织中内质网应激的影响武晓旭,章超群,许㊀坤,徐兴欣,吴永贵2014-03-20接收基金项目:国家自然科学基金(编号:81270813㊁81374034);教育部高等学校博士学科点专项科研基金(编号:20093420110003)作者单位:安徽医科大学第一附属医院肾脏内科,合肥㊀230022作者简介:武晓旭,女,硕士研究生;吴永贵,男,教授,主任医师,博士生导师,责任作者,E-mail:wuyongguixialiang@摘要㊀目的㊀探讨白芍总苷(TGP)对糖尿病肾脏组织中内质网应激(ERS)的影响㊂方法㊀50只大鼠随机分为对照组㊁模型组和TGP 给药组[50㊁100㊁200mg /(kg㊃d)灌胃]㊂用链脲佐菌素(STZ)诱导大鼠制备糖尿病模型,8周后留取适量肾组织用免疫组织化学法检测葡萄糖调节蛋白78(GRP78)㊁磷酸化的蛋白激酶样内质网激酶(p-PERK)及磷酸化的真核细胞翻译起始因子2α(p-eIF2α)蛋白的表达㊂结果㊀各TGP 给药组大鼠尿白蛋白排泄率(UAER)较模型组明显减少(P <0.01),模型组大鼠UAER 水平明显高于对照组(P <0.01)㊂与对照组相比,模型组大鼠p-PERK 在肾小管-间质中的表达以及GRP78㊁p-eIF2α在肾小球㊁肾小管-间质中的表达均显著增加(P <0.01)㊂与模型组相比,TGP 各给药组大鼠GRP78㊁p-PERK 在肾小管-间质中的表达以及p-eIF2α在肾小球㊁肾小管-间质中的表达明显降低(P <0.01)㊂结论㊀糖尿病大鼠肾脏中ERS 反应明显,TGP 对糖尿病肾病大鼠的肾脏保护可能与抑制ERS 反应有关㊂关键词㊀糖尿病肾病;内质网应激;白芍总苷中图分类号㊀R 587.24;R 285.5文献标志码A 文章编号1000-1492(2014)06-0768-05㊀㊀近年来研究[1-2]表明炎症机制是糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)发生㊁发展的主要机制之一,而内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)反应可以引起一系列压力信号的传导,其中包括氧化应激和炎症反应㊂在体外培养的实验[3]中,有学者用不同浓度的晚期终末产物刺激鼠足细胞,发现葡萄糖调节蛋白78(glucose-regulated pro-tein 78,GRP78)的表达增加,同时诱导ERS㊂在用链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)建立大鼠1型糖尿病模型的动物实验[4]中,显示模型组肾组织GRP78和CHOP /GADD153表达升高,表明ERS 和DN 相互联系㊂白芍总苷(total glucosides of paeony,TGP)是从中国传统中药芍药的干燥根中提取的混合物,具有抗炎和抑制自身免疫反应的作用[5]㊂TGP 在临床上已用于类风湿性关节炎患者改善病情;在大量人及动物实验[6-9]中,也表明其对系统性红斑狼疮㊁强直性脊柱炎㊁变应性接触性皮炎及佐剂性关节炎具有治疗作用,且无明显毒副作用㊂有研究[10]表明TGP 对DN 有明显的保护作用,在此基础上,该实验从ERS 通路观察TGP 对DN 大鼠的影响㊂1㊀材料与方法1.1㊀材料1.1.1㊀实验动物㊀50只Munich-Wistar 大鼠(购自安徽医科大学实验动物中心),昆明种,普通级,180~200g㊂1.1.2㊀主要试剂㊀STZ(美国Sigma 公司);尿白蛋白测定试剂盒(法国SPI 公司);兔抗大鼠GRP78多克隆抗体(美国Santa Cruz 公司);兔抗大鼠磷酸化的蛋白激酶样内质网激酶(protein kinase R-like ER kinase,p-PERK)多克隆抗体及兔抗大鼠磷酸化的真核细胞翻译起始因子2α(eukaryotic initiation factor 2α,p-eIF2α)多克隆抗体(美国Cell Signaling 公司);山羊血清㊁3%H 2O 2去离子水㊁二氨基联苯胺(DAB)显色试剂盒㊁二步法免疫组化检测试剂盒PV-9000(北京中杉金桥生物技术公司)㊂1.1.3㊀干预药物㊀TGP 由安徽医科大学魏伟教授惠赠㊂1.2㊀方法1.2.1㊀饲养条件㊀实验前所有大鼠均在室温(22ʃ2)ħ㊁相对湿度(55ʃ5)%㊁光照周期12~12h的环境中适应饲养1周㊂实验期间保证所有大鼠饮水㊁标准饮食充足,定时更换敷料,不予胰岛素治疗,连续观察8周㊂1.2.2㊀糖尿病大鼠分组和模型制备㊀大鼠适应饲养1周后,被随机分为对照组(n =10)㊁模型组(n =10)和TGP 给药组(n =30)㊂STZ 使用前用0.01mmol /L 的无菌柠檬酸缓冲液配制为6.5g /L,pH4.5,模型组和TGP 给药组大鼠腹腔单次注射STZ (65mg /kg),对照组注射等量柠檬酸缓冲液㊂2~3d 后用血糖仪经尾静脉采血测血糖,随机血糖ȡ16.7mmol /L 者视为糖尿病大鼠,TGP 给药组再随机分为3组(n=10),TGP使用前溶于1%羧甲基纤维素钠溶液中,每天按50㊁100㊁200mg/kg灌胃给药,对照组和模型组给予等量蒸馏水㊂1.2.3㊀标本收集㊀实验8周末,用代谢笼收集所有大鼠24h尿液,记尿量,置于-80ħ冰箱保存待测尿白蛋白㊂称量大鼠体重,腹腔注射戊巴比妥麻醉大鼠,行右颈总动脉插管取血,置于-20ħ冰箱中待测血糖㊂再通过右颈总动脉插管注入生理盐水反复灌洗肾脏,去除包膜后称量肾重㊂1.2.4㊀生化指标的检测㊀尿白蛋白含量使用酶联免疫法测定,尿白蛋白含量与24h尿量乘积即为UAER㊂血糖使用葡萄糖氧化酶法,用全自动生化分析仪测定㊂1.2.5㊀免疫组化测定GRP78㊁p-PERK及p-eIF2α的表达㊀肾组织用4%多聚甲醛溶液固定,石蜡包埋,制成2μm厚经多聚赖氨酸处理的切片,采用PV 两步法,石蜡切片烤片后常规脱蜡至水,微波热修复抗原,3%H2O2去离子水室温孵育以阻断内源性过氧化物酶,PBS冲洗,甩干后滴加山羊血清37ħ孵育封闭非特异性抗原,甩去山羊血清,分别滴加GRP78一抗(1ʒ1000),p-PERK一抗(1ʒ100)及p-eIF2α一抗(1ʒ100),用PBS代替一抗作为阴性对照,4ħ过夜,PBS冲洗,依次滴加聚合物辅助剂和辣根酶标记山羊抗兔/小鼠IgG多聚体37ħ孵育,应用二氨基联苯胺(DAB)显色,自来水充分冲洗㊁复染㊁脱水㊁透明㊁封片,镜下观察,阳性细胞呈棕黄色㊂1.2.6㊀半定量分析㊀高倍镜视野(ˑ400倍)下每张切片随机采集5个肾皮质区,使用Image Pro Plus 6.0图像分析软件处理图像,用平均光密度(mean optical density,MOD)值判定结果㊂1.3㊀统计学处理㊀采用SPSS17.0统计软件进行分析,计量资料以ʏxʃs表示,UAER为非正态分布资料,采用对数转换后以几何均数ˑ/ː耐受因子表示㊂采用单因素方差分析㊂2㊀结果2.1㊀各组一般情况及生化指标的变化㊀实验期间,模型组及TGP给药组大鼠均出现体重减轻,多饮㊁多尿㊁多食㊂实验8周末,TGP不能阻止大鼠血糖增高和体重减低㊂与对照组相比,模型组大鼠相对肾重(肾重/体重)明显增加(P<0.05),血糖㊁UAER 显著升高(P<0.01)㊂与模型组相比,各TGP给药组大鼠相对肾重有所下降,但差异无统计学意义;各TGP给药组大鼠UAER明显下降(P<0.05,P< 0.01),见表1㊂表1㊀各组大鼠一般指标变化(n=10,ʏxʃs)组别剂量[mg/(kg㊃d)]血糖(mmol/L)肾重/体重(g/100g体重)UAER a(mg/24h)对照- 6.94ʃ1.640.30ʃ0.040.38ˑ/ː1.3模型-31.97ʃ4.19∗∗0.56ʃ0.05∗1.87ˑ/ː1.1∗∗TGP给药5030.62ʃ4.350.52ʃ0.02 1.32ˑ/ː1.1#10032.05ʃ4.240.50ʃ0.06 1.15ˑ/ː1.1#20027.20ʃ4.250.50ʃ0.040.65ˑ/ː1.1## P值<0.01<0.01<0.01F值76.1033.69 5.41㊀㊀与对照组比较:∗P<0.05,∗∗P<0.01;与模型组比较:#P<0.05,##P< 0.01;a表示为几何均数ˑ/ː耐受因子2.2㊀各组GRP78蛋白的表达㊀GRP78在对照组远曲小管和集合管上皮细胞胞质中呈弱表达,在模型组表达增强,主要在近曲小管胞质中,部分肾小球细胞胞质也呈强阳性表达㊂与对照组相比,模型组大鼠GRP78蛋白在肾小球和肾小管-间质中表达明显升高(P<0.01)㊂与模型组相比,TGP各组大鼠GRP78在肾小球中表达低于模型组,但差异无统计学意义;但在肾小管-间质中表达明显降低(P< 0.01)㊂见表2,图1A1~E1㊂表2㊀各组大鼠肾组织免疫组化指标GRP78变化(n=10,ʏxʃs)组别剂量[mg/(kg㊃d)]肾小球(MOD)肾小管-间质(MOD)对照-0.00181ʃ0.001060.00418ʃ0.00152模型-0.00855ʃ0.00124∗∗0.03616ʃ0.00936∗∗TGP给药500.00848ʃ0.002320.02053ʃ0.00708## 1000.00777ʃ0.001540.01594ʃ0.01054##2000.00722ʃ0.002020.01316ʃ0.00564## P值<0.01<0.01F值26.7224.75㊀㊀与对照组比较:∗∗P<0.01;与模型组比较:##P<0.012.3㊀各组p-PERK蛋白的表达㊀p-PERK在对照组大鼠肾小管上皮细胞内呈弱表达,肾小球内无表达㊂与对照组相比,模型组大鼠p-PERK蛋白在肾小管上皮细胞胞质中表达明显增强(P<0.01)㊂与模型组相比,TGP各组p-PERK蛋白在肾小管-间质中表达明显降低(P<0.01)㊂见表3,见图1A2~E2㊂2.4㊀各组p-eIF2α蛋白的表达㊀对照组p-eIF2α蛋白少量表达于肾小球与肾小管-间质㊂与对照组相比,模型组大鼠p-eIF2α蛋白在肾小球及肾小管-间质中表达均显著增加(P<0.01)㊂与模型组相比,TGP各组p-eIF2α蛋白在肾小球及肾小管-间质中表达均明显降低(P<0.01)㊂见表4㊁图1A3~E3㊂图1㊀各组肾组织中GRP78㊁p-PERK ㊁p-eIF2α的表达㊀PV 二步法ˑ400㊀㊀1:GRP78;2:p-PERK;3:p-eIF2α;A:对照组;B:模型组;C:TGP 50mg /(kg㊃d)组;D:TGP 100mg /(kg㊃d)组;E:TGP 200mg /(kg㊃d)组表3㊀各组大鼠肾组织免疫组化指标p-PERK 变化(n =10,ʏx ʃs )组别剂量[mg /(kg㊃d)]肾小管-间质(MOD)对照组-0.00171ʃ0.00063模型组-0.01420ʃ0.00324∗∗TGP 组500.00696ʃ0.00098##1000.00416ʃ0.00106##2000.00380ʃ0.00116##P 值<0.01F 值77.88㊀㊀与对照组比较:∗∗P <0.01;与模型组比较:##P <0.01表4㊀各组大鼠肾组织免疫组化指标p-eIF2α变化(n =10,ʏx ʃs )组别剂量[mg /(kg㊃d)]肾小球(MOD)肾小管-间质(MOD)对照-0.00022ʃ0.000070.0027ʃ0.0017模型-0.00612ʃ0.00233∗∗0.0750ʃ0.0074∗∗TGP 给药500.00188ʃ0.00093##0.0639ʃ0.0075##1000.00089ʃ0.00025##0.0594ʃ0.0070##2000.00047ʃ0.00014##0.0324ʃ0.0068##P 值<0.01<0.01F 值44.63296.69㊀㊀与对照组比较:∗∗P <0.01;与模型组比较:##P <0.013㊀讨论内质网稳态情况下,内质网膜上有3种ERS 元件与内质网分子伴侣GRP78结合,这些蛋白分别是肌醇需求酶1,蛋白激酶样内质网激酶(protein ki-nase R-like ER kinase,PERK)和活化转录因子6㊂ERS 发生时,为使细胞适应应激,GRP78离开上述3种跨膜蛋白,触发未折叠蛋白反应(unfolded proteinresponse,UPR)[11]㊂PERK 是一种丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶,当未折叠蛋白及错误蛋白在内质网内腔内积聚时,PERK 发生自身二聚化和磷酸化,继而使eIF2α发生磷酸化,从而衰减大部分蛋白翻译,消除不成熟蛋白,减轻内质网负荷[12]㊂近年来越来越多的研究[13-14]显示ERS 与肾脏疾病联系紧密㊂Lindenmeyer et al [15]以DN 患者为研究对象,行肾穿刺或组织检查,发现DN 患者肾组织中UPR 相关基因GRP78等的mRNA 较对照组患者显著增高,且ERS 水平与DN 的病变程度密切相关㊂另一研究中,研究者用STZ 处理的9个月和22个月年龄的小鼠,经过4个月的DM 病程后,这些小鼠出现蛋白尿,肌酐升高,肾小球硬化,肾小管炎症浸润和纤维化,同时糖尿病组小鼠肾组织中GRP78㊁CHOP㊁p-PERK 和p-eIF2α表达增加,而在22个月的小鼠中表达更加明显[16]㊂对肾组织中ERS 的抑制可能延缓DN 的发展㊂4-苯基丁酸是一种分子伴侣,研究者用4-苯基丁酸处理糖尿病大鼠,结果显示用药组UAER 较糖尿病组显著降低,同时肾组织中GRP78和p-PERK 的表达较糖尿病组明显降低,炎症因子及纤维化因子也显著降低[17]㊂国内也有动物模型实验表明糖尿病大鼠肾小管中p-PERK 和p-eIF2α较正常组增多,经血管紧张素转换酶抑制剂治疗可明显降低二者的表达[18]㊂均提示中断ERS 反应在防治DN 病程进展中具有重要的意义㊂TGP为毛茛科植物芍药的干燥根中提取的一组糖苷类物质,对T㊁B淋巴细胞的增殖有双向调节作用,具有抗炎㊁抗氧化和免疫调节的作用,对类风湿性关节炎㊁系统性红斑狼疮及免疫性肝损害等疾病有明确疗效㊂大量国内研究[6-9]证实TGP对控制急慢性及免疫炎症性疾病有明显的作用,在对系膜增生性肾小球肾炎(mesangial proliferative glomerulo-nephritis,MsPGN)大鼠的实验研究中,发现TGP可以改善MsPGN大鼠肾小球系膜细胞增生和系膜基质聚积,同时减轻蛋白尿和血肌酐㊁尿素氮,提示TGP可以部分逆转受损的肾小球病理改变[19]㊂该课题组前期研究[20-22]显示TGP既可减少ICAM-1㊁IL-1及TNF-α,也可抑制氧化应激,从而推测TGP 对糖尿病大鼠肾脏的保护反应与其抑制炎症免疫反应及氧化应激有关㊂本实验中,TGP给药可以显著降低模型组大鼠UAER,明显减少肾组织中ERS相关蛋白GRP78㊁p-PERK和p-eIF2α的表达,提示TGP有保护DN大鼠肾脏的作用,并且可能与抑制DN大鼠肾组织中的UPR反应,抑制PERK-eIF2α通路有关㊂提示TGP对DN肾脏的保护作用可能与抑制ERS反应有关,但因ERS与炎症反应通过一系列信号传导通路包括产生活性氧㊁内质网钙离子的释放㊁核因子κB和有丝分裂原激活蛋白激酶等相互关联[2],其具体机制尚不明确,可在今后的研究中得以阐述㊂参考文献[1]㊀Lenz O,Fornoni A,Ijaz A,et al.Role of inflammation in diabeticnephropathy[J].Curr Diabetes Rev,2008,4(1):10-7. [2]㊀Zhang K,Kaufman R J.From endoplasmic-reticulum stress to theinflammatory response[J].Nature,2008,454(7203):455-62.[3]㊀Fukami K,Yamagishi S,Ueda S,et al.Role of AGEs in diabeticnephropathy[J].Curr Pharm Design,2008,14(10):946-52.[4]㊀Liu G,Sun Y,Li Z,et al.Apoptosis induced by endoplasmic re-ticulum stress involved in diabetic kidney disease[J].Biochem Biophys Res Commun,2008,370(4):651-6.[5]㊀周金黄,刘干中.中药药理与临床研究进展(第1册)[M]//徐叔云,陈敏珠,魏㊀伟,等.免疫药理与临床.北京:中国科学技术出版社,1992:49-59.[6]㊀陈㊀静.白芍总苷对系统性红斑狼疮治疗作用及不良反应[J].中国医疗前沿,2013,6:19.[7]㊀李志军,刘㊀雁,梅永君,等.白芍总苷治疗强直性脊柱炎的疗效及其机制探讨[J].中药药理与临床,2009,25(3):68-70.[8]㊀王㊀春,李传应,袁㊀君,等.白芍总苷联合强的松治疗豚鼠变应性接触性皮炎[J].安徽医科大学学报,2012,47(11): 1316-20.[9]㊀徐㊀红,窦学荣,王伯松.白芍总苷对兔佐剂性关节炎滑膜细胞增殖的影响[J].泰山医学院学报,2007,28(2):110-2.[10]Su J,Zhang P,Zhang J J,et al.Effects of total glucosides of pae-ony on oxidative stress in the kidney from diabetic rats[J].Phyto-medicine,2010,17(3):254-60.[11]Inagi R.Endoplasmic reticulum stress in the kidney as a novel me-diator of kidney injury[J].Nephron Exp Nephrol,2009,112(1):e1-9.[12]Cunard R,Sharma K.The endoplasmic reticulum stress responseand diabetic kidney disease[J].Am J Physiol Renal Physiol, 2011,300(5):F1054-61.[13]Dickhout J G,Krepinsky J C.Endoplasmic reticulum stress andrenal disease[J].Antioxid Redox Signal,2009,11(9):2341-52.[14]Inagi R.Endoplasmic reticulum stress as a progression factor forkidney injury[J].Curr Opin Pharmacol,2010,10(2):156-65.[15]Lindenmeyer M T,Rastaldi M P,Ikehata M,et al.Proteinuriaand hyperglycemia induce endoplasmic reticulum stress[J].J Am Soc Nephrol,2008,19(11):2225-36.[16]Wu J,Zhang R,Torreggiani M,et al.Induction of diabetes inaged C57B6mice results in severe nephropathy:an association with oxidative stress,endoplasmic reticulum stress,and inflamma-tion[J].Am J Pathol,2010,176(5):2163-76. [17]Qi W,Mu J,Luo Z F,et al.Attenuation of diabetic nephropathyin diabetes rats induced by streptozotocin by regulating the endo-plasmic reticulum stress inflammatory response[J].Metabolism, 2011,60(5):594-603.[18]Sun H L,Sun L,Li Y Y,et al.ACE-inhibitor suppresses the ap-optosis induced by endoplasmic reticulum stress in renal tubular in experimental diabetic rats[J].Exp Clin Endocr Diab,2009,117(7):336-44.[19]周登余,徐星铭,戴㊀宏,等.白芍总苷对大鼠系膜增生性肾小球肾炎的保护作用[J].安徽医科大学学报,2006,41(2): 146-9.[20]袁㊀亮,吴永贵,郝㊀丽,等.白芍总苷对糖尿病大鼠肾脏保护作用及部分机制[J].中国药理学通报,2007,23(6):421-6.[21]任克军,吴永贵,方㊀芳,等.白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织IL-1与TNF-α表达的影响及机制[J].中华肾脏病学,2007,23(11):747-8.[22]方㊀芳,吴永贵,董㊀婧,等.白芍总苷对糖尿病大鼠肾组织氧化应激的影响[J].中国药理学与毒理学杂志,2008,22(3): 199-204.Effect of total glucosides of paeony on endoplasmic reticulum stressin the kidney from diabetic ratsWu Xiaoxu,Zhang Chaoqun,Xu Kun,et al(Dept of Nephrology ,The First Affiliated Hospital of Anhui Medical University ,Hefei ㊀230022)Abstract ㊀Objective ㊀To study the effect of total glucosides of paeony (TGP)on endoplasmic reticulum stress inthe kidney from experimental diabetic rats.Methods ㊀Rats were randomly divided into three groups:control group,model group and TGP treated groups.Diabetes rat model was induced with streptozotocin.In TGP group,TGP 50,100,200mg /(kg㊃d)were orally administered once a day for 8weeks.The expressions of GRP78,p-PERK and p-eIF2αwere determined by immunostaining in the kidney.Results ㊀The urinary albumin excretion rate(UAER)in model group was significantly higher than that in TGP treatment group.Analysis of the immunostaining showed the expression of GRP78,p-PERK and p-eIF2αwas significantly increased compared with control rats in the kidney.TGP treatment with 50,100and 200mg /(kg㊃d)could markedly reduce GRP78and p-PERK expression in the tu-bulointerstitium,p-eIF2αexpression in the glomeruli and tubulointerstitium.Conclusion ㊀The TGP protection of re-nal tissue in diabetic rats may be associated with inhibition of endoplasmic reticulum stress.Key words ㊀diabetic nephropathy;endoplasmic reticulum stress;total glucosides of paeony阿法替尼和吉非替尼分别联合培美曲塞对人肺腺癌细胞作用的研究边㊀劲,王㊀琳,寻㊀琛,黄㊀伟摘要㊀目的㊀探讨阿法替尼(BIBW2992)和吉非替尼分别与培美曲塞联合对肺腺癌细胞PC-9(突变敏感型)㊁H1975(T790M 耐药型)的增殖和凋亡的影响并阐述其可能机制㊂方法㊀MTT 法检测细胞增殖,流式细胞仪检测细胞凋亡及细胞周期变化,Western blot 法检测不同浓度BIBW2992和吉非替尼对细胞胸苷酸合成酶(TS)表达水平的影响㊂结果㊀BIBW2992㊁吉非替尼以及培美曲塞单独作用后,PC-9和H1975细胞均明显凋亡,同时细胞增殖受到不同程度抑制㊂BIBW2992与培美曲塞联合在PC-9㊁H1975细胞中对细胞的增殖抑制及诱导凋亡作用较单药组均有明显提高(P <0.05),而吉非替尼与培美曲塞联合仅在PC-9细胞中提高单药对细胞的增殖抑制及诱导凋亡作用(P <0.05)㊂BIBW2992在PC-9㊁H1975细胞中均显著降低TS 表达,而吉非替尼在H1975细胞中无显著抑制作用㊂结论㊀BIBW2992可以克服T790M 突变耐药,并且与培美曲塞联合2013-12-20接收基金项目:南京军区医学科技创新课题项目(编号:ZD19)作者单位:安徽医科大学解放军八一临床学院(中国人民解放军八一医院)肿瘤内科,南京㊀210002作者简介:边㊀劲,男,硕士研究生;王㊀琳,女,教授,主任医师,硕士生导师,责任作者,E-mail:wanglin81yy@对PC-9㊁H1975细胞呈协同增效作用;吉非替尼与培美曲塞联合仅对PC-9细胞具有协同增效作用,可能主要与下调TS 表达作用有关㊂关键词㊀BIBW2992;吉非替尼;肺癌;细胞周期;细胞凋亡中图分类号㊀R 734.2;R 329.25;R 979.19文献标志码A 文章编号1000-1492(2014)06-0772-05㊀㊀表皮生长因子受体酪氨酸激酶抑制剂(epider-mal growth factor receptor tyrosine kinase inhibitors,EGFR-TKIs)的临床应用使晚期非小细胞肺癌的治疗获得了突破性进展㊂吉非替尼㊁厄罗替尼在临床上已经广泛应用,并且取得了很好的疗效,但是长期治疗几乎所有患者均会产生耐药㊂研究[1-2]显示二代双重不可逆性酪氨酸激酶抑制剂阿法替尼(afa-tinib,BIBW2992)能够克服肺癌治疗中的获得性耐药㊂同时,目前关于EGFR-TKIs 和化疗药物的联合应用一直是研究的热点㊂该实验旨在探讨BIBW2992㊁吉非替尼分别与培美曲塞联合对吉非替尼敏感和耐药型肺腺癌细胞的增殖抑制和诱导凋亡作用,为临床寻找克服第1代EGFR-TKIs 耐药制定方案提供理论基础㊂。

内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制

内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制

生物技术进展2021年㊀第11卷㊀第1期㊀40~46CurrentBiotechnology㊀ISSN2095 ̄2341进展评述Reviews㊀收稿日期:2020 ̄07 ̄31ꎻ接受日期:2020 ̄10 ̄12㊀基金项目:国家重点研发计划项目(2016YFC1305503)ꎮ㊀联系方式:金童E ̄mail:461422117@qq.com内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制金童ꎬ㊀陈铖武汉大学人民医院肾内科ꎬ武汉430060摘㊀要:糖尿病肾病(diabeticnephropathyꎬDN)是糖尿病最常见的微血管并发症ꎬ是导致终末期肾脏疾病(end ̄stagerenaldiseaseꎬESRD)的继发性肾脏疾病的主要病因之一ꎮ多种因素如缺氧㊁氧化应激㊁病毒感染㊁遗传突变等ꎬ可导致内质网内稳态失衡ꎬ大量未折叠蛋白和错误折叠引起蛋白堆积ꎬ即形成内质网应激(endoplasmicreticulumstressꎬERS)ꎬ从而激活未折叠蛋白反应(unfoldedproteinresponseꎬUPR)介导的三条经典的细胞适应性应答通路以恢复内质网稳态和细胞活性ꎮ但如果刺激过强或持续存在ꎬ便会启动细胞凋亡信号通路ꎮ大量研究表明ERS与DN的发生发展相关ꎬ并参与不同类型肾细胞损伤的过程ꎬ因此ERS作为治疗DN的有效靶点具有很重要的研究前景ꎬ调控ERS可为DN的治疗提供新的理论支持ꎮ从ERS相关信号通路及其在DN中的作用和新进展领域作一综述ꎬ以期为DN的治疗研究提供参考ꎮ关键词:内质网应激ꎻ糖尿病肾病ꎻ未折叠蛋白反应DOI:10.19586/j.2095 ̄2341.2020.0086中图分类号:R587.1ꎬQ240㊀㊀㊀文献标识码:AResearchProgressontheEndoplasmicReticulumStressanditsMechanisminDiabeticNephropathyJINTongꎬCHENChengDivisionofNephrologyꎬRenminHospitalofWuhanUniversityꎬWuhan430060ꎬChinaAbstract:Diabeticnephropathy(DN)isthemostcommonmicrovascularcomplicationofdiabetesandoneofthemaincausesofsecondaryrenaldiseaseleadingtoend ̄stagerenaldisease(ESRD).Avarietyoffactorssuchaslackofoxygenꎬoxidativestressꎬvirusinfectionꎬgeneticmutationscanleadtoanimbalanceinthehomeostasisoftheendoplasmicreticulumꎬandtheaccumulationofalargenumberofunfoldedandmisfoldedproteinsꎬnamelytheformationofendoplasmicreticulumstress(ERS)ꎬtherebyactivatingtheunfoldedproteinresponse(UPR)mediatedthreeclassicadaptiveresponsepathwaystorestoreendoplasmicreticulumhomeostasisandcellviability.Howeverꎬifthestimulationistoostrongorpersistentꎬtheapoptoticsignalingpathwaywillbeactivated.AlargenumberofstudieshaveshownthatERSisrelatedtotheoccurrenceanddevelopmentofDNandisinvolvedintheprocessofdifferenttypesofrenalcellinjury.ThereforeꎬERSasaneffectivetargetforthetreatmentofDNhasaveryimportantresearchprospect.ThereforeꎬtheregulationofERSmayprovideanewtheoreticalsupportforthetreatmentofDN.InthispaperꎬERSassociatedsignalingpathwaysandtheirrolesinDNwerereviewedꎬwhichwasexpectedtoprovidereferenceforDNtreatmentresearch.Keywords:endoplasmicreticulumstressꎻdiabeticnephropathyꎻunfoldedproteinresponse㊀㊀据国际糖尿病联盟最新报告统计ꎬ2019年全球约4.63亿成人(20~79岁)患糖尿病ꎬ约有420万人(20~79岁)死于糖尿病或其并发症ꎮ预计到2030年和2045年糖尿病患者将分别达到5 784亿和7.002亿[1]ꎮ糖尿病肾病(DN)是糖尿病最常见的微血管并发症ꎬ在过去的十年中DN的发病率不断上升ꎬ是全球终末期肾脏疾病(ESRD)的主要原因之一[2]ꎮ因此ꎬ研究DN的发病机制和相应的治疗措施十分重要ꎮ当前已明确糖尿病肾病的发病机制与糖代谢异常㊁脂代谢紊. All Rights Reserved.乱㊁免疫炎症㊁氧化应激㊁内质网应激㊁凋亡自噬等因素相关[3]ꎮ其中内质网应激(ERS)在DN的发生和进展中起着关键的作用ꎬ具有很重要的研究前景ꎮERS通过触发细胞的3条经典的未折叠蛋白反应(unfoldedproteinresponseꎬUPR)信号通路来促进ER处理应激的能力ꎬ本质上是一种机体对有害刺激的自身应答反应ꎬ然而过强或持续的ERS超越了细胞的耐受能力ꎬ将会导致细胞凋亡ꎮ本文就DN中ERS激活UPR的调控机制以及二者关系的研究进展进行综述ꎬ以期为DN的治疗研究提供参考ꎮ1㊀内质网应激和未折叠蛋白反应1.1㊀内质网稳态及维持内质网是多功能的膜性细胞器ꎬ负责真核细胞中至少三分之一的蛋白质合成㊁折叠㊁组装和运输ꎬ通过监测所有进入细胞器的蛋白质的生物合成㊁折叠㊁组装㊁运输和降解的过程来调节蛋白质稳态ꎬ其稳态的平衡对于细胞的正常生理功能极其重要[3 ̄4]ꎻ同时内质网也是细胞内钙离子稳态调节及多种脂质(类固醇和胆固醇)合成的重要场所ꎮ内质网中一些分子伴侣和酶对于正确的蛋白折叠和内质网正常生物合成至关重要[5]ꎮ内质网稳态参与多种生理和病理过程ꎬ当各种刺激因素如营养缺乏㊁缺血缺氧㊁感染㊁氧化应激㊁内质网钙含量异常㊁脂质超载等导致内质网稳态失衡时ꎬ就会发生内质网应激反应ꎬ可激活未折叠蛋白反应㊁内质网超负荷反应和固醇调节级联反应等信号通路[6 ̄8]ꎮ其中UPR是目前研究最多的通路ꎬ可通过调节基因表达程序来提升内质网的应激处理能力ꎬ包括以下几个方面:①抑制蛋白质合成以预防细胞被自身合成的错误蛋白质所侵害ꎻ②分泌特定的蛋白酶降解错误折叠的蛋白质ꎻ③诱导分子伴侣和蛋白质加工酶基因的表达来增强蛋白质的折叠能力ꎻ④增加参与脂质代谢基因的表达来促进ER膜扩张ꎬ从而增强ER的功能[7 ̄9]ꎮ简单来说ꎬ这个反应就是细胞对于蛋白质的一个质量控制系统ꎬ用来修复/销毁被错误折叠的蛋白质ꎬ最终目的是减轻内质网负担与重建内质网稳态ꎮ研究表明适宜的刺激可激活UPR启动细胞保护机制以维持内质网稳态ꎬ在无法补救的ERS情况下ꎬUPR会转变为另一个信号平台ꎬ称为末端UPRꎬ过强或长时间刺激可引发过度UPR激活细胞损伤机制致细胞凋亡ꎬ进而导致疾病的发生和进展[10]ꎮ1.2㊀UPR与内质网应激哺乳动物中ꎬUPR由分子伴侣葡萄糖调节蛋白78(GRP78)/免疫球蛋白结合蛋白(BIP)及3种内质网跨膜蛋白所介导ꎬ后者分别是:肌醇需求酶1(inositol ̄requiringenzymeꎬIRE1)㊁双链RNA依赖的蛋白激酶样内质网激酶(doublestrandedRNA ̄dependentproteinkinase ̄likeendoplasmicreticulumkinaseꎬPERK)和活化转录因子6(activatingtranscriptionfactor6ꎬATF6)[6]ꎮ正常情况下ꎬGRP78与上述3种蛋白的腔结构域结合ꎬ处于失活状态ꎬ当发生ERS时ꎬ3种酶与BIP解离后被活化ꎬ分别激活下游生存信号通路ꎮ然而ERS是一把双刃剑ꎬ当细胞处于过度或持续的ERS下ꎬ促凋亡转录因子如CHOP㊁c ̄JNK㊁Capase ̄12被激活ꎬ细胞的凋亡程序启动[11 ̄12]ꎮ1.2.1㊀IRE ̄1信号通路㊀IRE ̄1是位于内质网膜上的Ⅰ型跨膜蛋白ꎬ具有核酸内切酶活性的胞质段结构域ꎬ介导最保守的一条UPR信号通路[13]ꎮERS发生时ꎬIRE ̄1与GRP78解离ꎬ与错误折叠蛋白结合ꎬ其N端发生二聚化并触发了自身的磷酸化ꎬC端的核酸内切酶活性被变构激活ꎬ活化后的IRE ̄1与XBP1(Xboxbindingprotein ̄1)前体mRNA结合ꎬ剪切26个碱基内含子组成的片段产生新的mRNAꎬ翻译成活跃且稳定的转录因子XBP1s(Xboxbindingprotein1splicing)[7ꎬ14]ꎮXBP1s和ERS反应元件结合诱导激活内质网相关性降解因子(endoplasmicreticulum ̄associateddegradationꎬERAD)和内质网分子伴侣蛋白的表达ꎬ从而促进细胞的适应性生存[15]ꎮ1.2.2㊀PEPK信号通路㊀PERK与IRE ̄1也是位于内质网膜上的Ⅰ型跨膜蛋白ꎬ含有腔内应激感应结构域和胞质内丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶功能域[16]ꎮ发生ERS时ꎬ游离的PERK发生激酶结构域的同源二聚化和自身磷酸化而激活ꎬ通过使真核翻译起始因子2α(eIF2)51位的丝氨酸磷酸化ꎬ减慢了整体蛋白质的翻译速度ꎬ使细胞有更多的时间折叠积压在ER内腔中的蛋白质[17]ꎬ这种翻译抑制作用对于维持胰腺β细胞存活和代谢稳态至关重要[18]ꎮ此外ꎬ磷酸化的eIF2α能够激活活化转录因子4(ATF4)的翻译ꎬ从而上调14金童ꎬ等:内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制. All Rights Reserved.许多UPR目标基因的翻译水平以增强内质网的蛋白折叠能力㊁抗氧化反应和自噬能力[19]ꎮ1.2.3㊀ATF6通路㊀ATF6是一种Ⅱ型ER跨膜蛋白ꎬ包括腔内C末端㊁跨膜区㊁胞质N末端3个结构域ꎮ在胞质中包含bZIP转录激活域ꎬ在ER内腔中包含压力感应结构域[13]ꎮ发生ERS时ꎬATF6与GRP78解离后被转运到高尔基体ꎬ由高尔基体蛋白酶S1P及S2P对其跨膜片段进行切割ꎬ产生游离的50kD大小的N端片段ꎬ转移到细胞核后结合内质网应激反应元件(ERSE)上调GRP78㊁GRP94和Calreticulin等分子伴侣和XBP1基因的表达[20 ̄21]ꎮ此外ꎬATF6可通过与XBP1s形成异源二聚体上调内质网相关的蛋白质降解因子㊁分子伴侣㊁糖基化酶ꎬ细胞内转运机制和蛋白质二硫键异构酶来增强ER蛋白的折叠能力的表达ꎬ缓解ERS的压力[22 ̄23]ꎮ1.3㊀UPR介导的凋亡途径细胞凋亡有3条途径:线粒体/细胞色素c介导的凋亡途径㊁死亡受体介导的凋亡途径和ERS诱导性凋亡途径[19]ꎮ近年来ꎬ诱导性途径ERS逐渐受到关注ꎬ主要有3条信号通路参与(图1):①CHOP/GADD153信号通路:持续活化的PERK通过促进ATF4mRNA的转录表达ꎬ上调CHOP基因ꎬ并通过ROS产生和ATP消耗促进细胞凋亡[24]ꎮ过表达的CHOP可以下调抗凋亡基因Bcl ̄2的表达ꎬ加速细胞凋亡ꎮ同时ꎬCHOP可激活GADD34ꎬ促进磷酸化真核翻译起始因子2α亚基(p ̄eIF2α)去磷酸化ꎬ形成PERK通路的负反馈调节ꎬ使蛋白合成暂停得以恢复[25]ꎮ此外ꎬ有研究指出ꎬCHOP可下调抗凋亡蛋白BCL2㊁BCL ̄XL和MCL ̄1的表达ꎬ并上调BIM的表达ꎬ从而促进BAK和BAX的表达ꎮBAX ̄BAK发生寡聚化后ꎬ寡聚体通过线粒体透化作用导致凋亡因子如细胞色素c(Cytc)和凋亡诱导因子(AIF)释放ꎬ最终导致细胞死亡ꎮ②JNK信号通路:活化的IRE ̄1α与TRAF2结合后激活ASK1ꎬ三者形成复合物后进一步激活JNKꎬ上调CHOP㊁Bcl ̄2家族中的促凋亡因子PUMA㊁BID和BIMꎬ同时下调抗凋亡基因Bcl ̄2㊁Bcl ̄XLꎬ引发线粒体途径介导的细胞凋亡ꎮ同时IRE1α ̄TRAF2也能通过钙调蛋白分解酶活化Caspase ̄12ꎬ激活Caspase介导的凋亡通路[26 ̄27]ꎮ③Caspase ̄12信号通路:Caspase激活是一个级联放大反应ꎬERS时ꎬ内质网释放Ca2+进入细胞质中ꎬ刺激周围钙蛋白酶(Calpain)的活化并转移到内质网外膜ꎬ同时引发Caspase ̄7转位后活化ꎬ两者均可将Procaspase ̄12水解为活化的Caspase ̄12进入胞浆发挥作用ꎬ并可通过细胞色素c非依赖途径激活Caspase ̄9㊁Caspase ̄3等ꎬ引发细胞凋亡[28]ꎮ2㊀ERS参与DN发生发展的机制研究DN的临床表现主要是蛋白尿㊁水肿㊁肾功能减退ꎬ形态学表现为肾小球细胞外基质堆积㊁系膜扩张㊁基底膜增厚㊁足突融合㊁肾小球硬化及肾小管间质纤维化ꎮERS与DN的发生发展密切相关ꎬ研究证明DN的很多属性ꎬ如高血糖症㊁蛋白尿㊁晚期糖基化终产物和游离脂肪酸的增加ꎬ都可图1㊀UPR介导的细胞适应性途径和凋亡途径Fig.1㊀UPRmediatedadaptiveandapoptoticpathwaysofcells24生物技术进展CurrentBiotechnology. All Rights Reserved.以触发肾细胞中的未折叠蛋白反应ꎮ在1型糖尿病的链脲佐菌素模型中ꎬ肾小球和肾小管细胞中BIP㊁p ̄PERK㊁p ̄JNK㊁CHOP/GADD153和Caspase ̄12的水平升高有关ꎮ在2型糖尿病肾病的db/db小鼠模型中ꎬ内质网应激通过XBP1s触发了炎症基因的表达ꎮ下面介绍ERS在不同肾细胞类型中的相关研究ꎮ2.1㊀参与肾小球足细胞损伤足细胞是终末分化的肾小球上皮细胞ꎬ再生能力有限ꎮ据报道ꎬ蛋白尿是DN肾小球功能障碍的原因ꎬERS是白蛋白引起足细胞损伤的重要机制之一ꎮGoncalves等[29]研究表明GRP78/IRE1 ̄α/PKC ̄δ/Caspase ̄12信号通路参与了ERS和诱导白蛋白超负荷依赖性足细胞损伤和凋亡ꎮCHOP是导致凋亡激活的关键ERS转录因子ꎬFan等[30]研究发现ꎬ网状蛋白1A(RTN1A)诱导PERK磷酸化从而诱导CHOP表达ꎬCHOP的敲低显著抑制了RTN1A的表达ꎬRTN1A和CHOP之间的正反馈回路导致足细胞ERS增强ꎬRTN1A可能是足细胞ERS的关键调节因子ꎮ长基因间非编码RNA(LINC01619)在肾脏中主要分布在足细胞细胞质ꎬ通过充当miR ̄27a的 海绵 发挥生物学功能ꎮ高糖培养的足细胞中ꎬLINC01619表达下调ꎬ对miR ̄27a的吸附减少ꎬ负向调控叉头盒蛋白O1(FOXO1)激活ERS介导的凋亡途径并导致足细胞损伤ꎬ因此LINC01619可作为竞争性内源RNA调节DN中miR ̄27a/FOXO1介导的内质网应激和足细胞损伤[31]ꎮ2.2㊀参与肾小球系膜细胞(GMCs)损伤肾小球系膜细胞是DN进展的重要标志ꎮ在高糖刺激肾小球系膜细胞内ꎬmiR ̄148b㊁GRP78㊁CHOP表达均显著上调ꎬ靶向抑制AMPKα1的表达ꎬ从而诱导ERS介导的凋亡途径ꎬ使肾小球系膜细胞产生过多细胞外基质蛋白[32]ꎮ脂毒性是DN恶化的主要原因之一ꎬ可通过PERK和ATF6信号通路诱导肾小球系膜细胞凋亡ꎮPark等[33]研究表明ꎬ蛋白质精氨酸甲基转移酶1(PRMT1)介导模拟细胞脂毒性的棕榈酸酯诱导的ERS凋亡途径致肾小球系膜细胞凋亡ꎬ降低PRMT1表达或降低其酶活性的策略可用于预防糖尿病性肾病的恶化ꎮ此外ꎬ研究表明脂肪酸结合蛋白4(FABP4)主要在人肾活检的肾小球系膜细胞中表达ꎬ在DN中ꎬFABP4的表达上调伴随着GRP78和Caspase ̄12的上调ꎬ而抗凋亡蛋白Bcl ̄2的表达下调ꎬ导致系膜细胞凋亡[34]ꎮ2.3㊀参与肾小球内皮细胞(GECs)损伤高糖诱导的ERS与糖尿病患者内皮细胞功能障碍的各个方面密切相关ꎮGECs损伤是糖尿病的主要事件ꎬ导致多种大血管和微血管并发症ꎮ血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)可以拮抗Ang1与Tie2受体结合ꎬ血管生成素1(Angpt1)显著降低了AngⅡ诱导的ERS反应蛋白GRP78㊁GRP94㊁p ̄PERK和CHOP的表达[35]ꎮ此外ꎬAngpt1通过GECs中的Tie2受体/ERK1/2 ̄p38MAPK途径减轻了ERS诱导的细胞损伤和凋亡[36]ꎮ2.4㊀参与肾小管上皮细胞(TECs)损伤肾小管上皮细胞暴露于高浓度人血清白蛋白后可呈时间㊁剂量依赖性上调GRP78的表达ꎬ激活PERK ̄CHOP凋亡通路ꎬ细胞凋亡也呈进行性增加ꎮ蛋白尿会促进糖尿病肾病的发展ꎬ并诱发ERS和肾上皮小管细胞上皮-间质转化(EMT)[37]ꎮ在DN患者肾活检的肾小管间质中UPR相关基因显著上调ꎬDN的肾损伤伴随着Caspase ̄12活化和肾小管细胞凋亡[38]ꎮ在高葡萄糖处理的肾小管上皮细胞中ꎬATF6的抑制而非PERK的抑制会阻止PRMT1诱导的EMTꎮ此外ꎬPang等[39]发现尿激肽原Ⅱ(UrotensinⅡ)可能通过触发ERS途径ꎬ上调GRP78㊁CHOP的表达诱导肾小管上皮细胞EMT并增加细胞外基质的生成ꎮ3㊀通过调控ERS治疗DN的研究进展近年来ꎬ研究者们在ERS途径的调控方面展开了大量的研究ꎬ针对ERS的靶点进行干预治疗DN或成为具有潜力的新方法(图2)ꎮ被称为 人工合成分子伴侣 的小分子化合物如4 ̄苯基丁酸(4 ̄PBA)和牛磺酸熊去氧胆酸(TUDCA)是经典的ERS抑制剂ꎬ可通过阻断ERS介导的凋亡途径PERK ̄eIF2α ̄CHOP通路来预防AGEs诱导的足细胞凋亡ꎮ有研究证实在用TUDCA处理的db/db ̄Unx小鼠中ꎬRTN1A以及GRP78㊁p ̄PERK和CHOP的表达在蛋白质和mRNA水平上均受到抑制ꎬ这表明TUDCA在DN中通过抑制足细胞34金童ꎬ等:内质网应激及其在糖尿病肾病中的作用机制. All Rights Reserved.中的RTN1A和ERS而发挥保护作用ꎮCao等[40]研究发现TUDCA和4 ̄PBA均可下调ERS相关蛋白BiP㊁p ̄PERK㊁p ̄IRE1α㊁ATF ̄6㊁XBP ̄1㊁Caspase ̄12和Caspase ̄3的表达ꎬ从而在体外抑制UPRꎬ恢复葡萄糖耐量和改善胰岛素敏感性ꎬ逆转肾小球系膜扩张ꎬ减少蛋白尿ꎬ调节自噬体数量来预防DN的发展ꎮ使用TUDCA进行治疗ꎬ还可以减轻肾小管间质纤维化ꎬ改善糖尿病肾病ꎬ包括尿白蛋白和肌酐比值和尿白蛋白排泄率ꎬ并减少TECs的凋亡[41]ꎮFang等[42]研究表明在肾小球系膜细胞中ꎬFABP4抑制剂BMS309403通过FABP4减弱了ERS标志物GRP78㊁CHOP㊁Caspase ̄12的诱导从而减轻了细胞凋亡ꎮ依达拉奉是一种有效的自由基抑制剂ꎬ在临床上作为脑保护剂ꎬ可通过p ̄eIF2α和CHOP抑制作用来防止脂质过氧化和ERS引起的缺氧ꎬ在防治DN方面的作用值得进一步研究[43]ꎮ最近ꎬChu等[44]发现阿司匹林可能通过部分阻断PERK通路ꎬ从而抑制高脂血症诱导的足细胞ERSꎮ此外ꎬ二甲双胍可以通过激活单磷酸腺苷激活的蛋白激酶(AMPK)途径ꎬ减弱高糖诱导的肾小管上皮细胞内质网应激和肾纤维化[45]ꎮ我国的一些传统中医药也可通过干预ERS靶点来预防肾脏损害ꎬ例如ꎬ番红花和槲皮素通过抑制ROS介导的ERS途径来预防细胞凋亡[44]ꎻ黄芪甲苷IV(AS ̄IV)可能通过下调p ̄PERK㊁ATF4和CHOP的表达来抑制内质网应激诱导的足细胞凋亡[45]ꎻ大黄素通过抑制PERK ̄eIF2α信号传导通路来减轻足细胞的凋亡[44]ꎮ要确定这些药物在多大程度上可以缓解肾脏ERS减少肾脏损伤ꎬ仍需要进一步的评估研究ꎮ图2㊀靶向内质网应激治疗糖尿病肾病的分子机制Fig.2㊀Molecularmechanismoftargetingendoplasmicreticuluminemergencytreatmentofdiabeticnephropathy4㊀展望ERS/UPR对于细胞生命活动的调节是一把双刃剑ꎬ对于细胞来说既是一种反应性保护机制ꎬ又可以启动凋亡程序ꎬ所以调控两者之间的平衡并充分发挥保护作用仍是需要不断研究的方向ꎮ同时ꎬ由于很多作用于ERS的药物缺乏特异性㊁安全性和有效性ꎬ因此需要加强开发和评估针对ERS途径的特定分子的无毒性药ꎮDN中的多种因素诸如氧化应激㊁自噬等可导致ERS激活ꎬ最新有文献报道铁死亡㊁炎症小体等机制也可能与ERS偶联ꎬ深入探究ERS与其他作用机制特定效应分子㊁信号通路的相关性ꎬ将为以后的临床治疗和预防提供新思路ꎮ参㊀考㊀文㊀献[1]㊀SAEEDIPꎬPETERSOHNIꎬSALPEAPꎬetal..Globalandregionaldiabetesprevalenceestimatesfor2019andprojectionsfor2030and2045:resultsfromtheinternationaldiabetesfed ̄erationdiabetesatlasꎬ9(th)edition[J/OL].DiabetesRes.Clin.Pract.ꎬ2019ꎬ157:107843[2021 ̄01 ̄04].https://doi.org/10.1016/j.diabres.2019.107843.[2]㊀HANQꎬZHUHꎬCHENXꎬetal..Non ̄geneticmechanismsofdiabeticnephropathy[J].Front.Med.ꎬ2017ꎬ11(3):319-332.[3]㊀SCHWARZDSꎬBLOWERMD.Theendoplasmicreticulum:structureꎬfunctionandresponsetocellularsignaling[J].CellMol.LifeSci.ꎬ2016ꎬ73(1):79-94.44生物技术进展CurrentBiotechnology. 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阿托伐他汀抑制高糖致内质网应激诱导的大鼠心肌细胞凋亡

阿托伐他汀抑制高糖致内质网应激诱导的大鼠心肌细胞凋亡

阿托伐他汀抑制高糖致内质网应激诱导的大鼠心肌细胞凋亡阿托伐他汀是一种广泛用于降低胆固醇和高血压的药物,最近的研究发现它可以抑制高糖引起的内质网应激诱导心肌细胞凋亡,从而有望成为预防心血管疾病的有效药物。

在一项最新的实验研究中,科学家将大鼠分为两组。

其中一组被注射高糖水,而另一组被注射与高糖水相同的量的阿托伐他汀。

结果显示,注射高糖水的大鼠心肌细胞出现了凋亡,而注射阿托伐他汀的大鼠心肌细胞则没有发生凋亡现象。

这是一个重要的发现,因为内质网应激是导致许多疾病发生的一个关键因素,而阿托伐他汀可抑制内质网应激的发生。

这项研究为开发更有效的预防心血管疾病的药物提供了新的线索。

以下是阿托伐他汀抑制高糖致内质网应激诱导的大鼠心肌细胞凋亡的三个具体案例:案例一:对照组大鼠注射高糖水,心肌细胞出现大量凋亡在研究中,对照组大鼠被注射高糖水,结果显示心肌细胞出现了大量凋亡现象。

这表明高糖致使内质网应激诱导心肌细胞凋亡的过程得到了验证。

案例二:阿托伐他汀组大鼠注射药物,心肌细胞凋亡率显著降低与此同时,研究组还将阿托伐他汀注射给大鼠。

结果发现,心肌细胞凋亡率显著降低。

这表明阿托伐他汀可以抑制高糖引起的内质网应激诱导心肌细胞凋亡。

案例三:长期服用阿托伐他汀对于预防心血管疾病有重要意义还有一个研究显示,在长期服用阿托伐他汀的人群中,发生心脏病和中风的风险显著降低。

这进一步证实了阿托伐他汀抑制内质网应激的功效,说明它具有预防心血管疾病的重要意义。

总之,阿托伐他汀可以抑制高糖致内质网应激诱导心肌细胞凋亡,这为防治心血管疾病提供了新的治疗方向。

未来需要进一步的研究,以探讨阿托伐他汀对于心血管疾病的更明确的治疗机制,以及更好地提高阿托伐他汀的治疗效果。

此外,阿托伐他汀还具有很好的耐受性和安全性,适用于多种人群,如对于具有高胆固醇、高血压、糖尿病等慢性疾病的人来说,阿托伐他汀都是一种非常理想的药物选择。

研究表明,内质网应激在许多疾病的发生、发展过程中都起到了关键作用,如神经退行性疾病、糖尿病、癌症等。

内质网应激在2型糖尿病发病及治疗中的作用

内质网应激在2型糖尿病发病及治疗中的作用

内质网应激在2型糖尿病发病及治疗中的作用糖尿病(DM)是严重危害人类健康的常见病,目前全世界有1亿7千万DM 患者,预计在未来25年内DM患者将达到3亿6千万[1]。

临床上DM主要分为1型糖尿病(T1DM)和2型糖尿病(T2DM),而T2DM占DM的90%~95%[2]。

T2DM是以骨骼肌、肝脏及脂肪等胰岛素靶组织胰岛素抵抗为主要特征。

T2DM 的发病机制目前尚不完全清楚,近年来研究表明内质网应激可以促进胰岛素抵抗和?茁细胞凋亡[3],同时也出现了一些改善内质网应激的治疗方法,从而促进T2DM病的转归。

现综述如下。

1 内质网功能与内质网应激内质网是一个膜性细胞器,分为粗面内质网和滑面内质网。

粗面内质网主要参与蛋白质折叠和糖基化;而滑面内质网主要参与脂类合成与运输、糖原的合成与分解、肝细胞的解毒、骨骼肌和心肌的收缩;内质网还在细胞内钙的储存和维持细胞内钙稳定中起重要作用[4]。

核糖体新合成的肽链通过其N端的信号肽定位内质网,经过糖基化等修饰后,大部分蛋白在钙依赖性的折叠酶和分子伴侣的作用下,能够形成正确的二硫键并进行正确的折叠后输送至高尔基体,进一步对蛋白进行加工、储存和分泌;部分错折叠蛋白再经过钙联接蛋白(Calnexin,CNX)/钙网织蛋白(Calreticulin,CRT)循环进行再折叠,形成正确折叠后也能输送至高尔基体;经过上述步骤仍不能正确折叠的蛋白就会在内质网中堆积。

内质网也是细胞的Ca2+库,生理情况下内质网的Ca2+浓度比胞浆高出数千倍[5],其主要依赖钙离子摄取通道中的肌内质网Ca2+-ATP酶(SERCA)以及钙离子释放通道ryanodine受体(RyR)和三磷酸肌醇受体(inositol 1,4,5-trisphosphate,InsP3R)[6]共同维持内质网Ca2+浓度动态平衡,内质网高Ca2+浓度有利于维持折叠酶和分子伴侣的活性。

正常的内质网功能对维持细胞生存非常重要,内质网功能紊乱可引起细胞损害并导致细胞凋亡。

内质网应激在糖尿病及糖尿病肾病中的研究进展

内质网应激在糖尿病及糖尿病肾病中的研究进展

内质网应激在糖尿病及糖尿病肾病中的研究进展魏静【摘要】内质网是控制蛋白质量的场所.大量的病理生理因素扰乱了内质网的功能,引起了内质网稳态的失调,导致内质网应激(ERS).ERS主要由3条信号通路构成,适度的ERS能增强细胞的存活能力,过长、过强的ERS则会诱导细胞凋亡.1型糖尿病、2型糖尿病及耱尿病肾病(DN)中不同因素均可导致ERS,ERS通路的激活在这3种疾病的发生、发展过程中发挥着重要的作用,这或许会成为糖尿病及DN治疗的新思路.【期刊名称】《医学综述》【年(卷),期】2015(021)023【总页数】4页(P4314-4317)【关键词】内质网应激;细胞凋亡;糖尿病;糖尿病肾病【作者】魏静【作者单位】武装警察部队总医院肾内科,北京100039【正文语种】中文【中图分类】R587.1内质网是细胞内的一个精细的膜系统,对维持细胞内稳态起重要作用。

其基本生理功能包括蛋白质的合成转运、信号肽识别、糖基化修饰、钙离子的储存和调节及细胞内钙离子的再分布等[1]。

内质网提供了高保真质量控制系统以保证只有正确折叠的蛋白才可以被运输到内质网外[2]。

内质网的内稳态失衡即内质网应激(endoplasmic reticulum stress,ERS)[3]。

ERS的适应性反应可减少蛋白质的生物合成,增强内质网的降解功能,从而降低内质网负担,恢复内质网稳态,并继续保持细胞活性,而过长、过度的ERS则会损伤细胞甚至导致细胞凋亡。

ERS以这种方式在多变的环境和细胞状态下维持蛋白的完整。

现就ERS的主要通路及其在1型糖尿病、2型糖尿病及糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)中的研究进展予以综述。

1.1 由蛋白激酶R样内质网激酶(proteinkinase R-like ER kinase,PERK)介导的信号通路ERS中的双链RNA依赖PERK通路通过其eIF2a(eukaryotic initiation factor 2 alpha)亚基的磷酸化抑制蛋白翻译[4-5],继而减少蛋白产生,引起ERS的适度反应;PERK通路同样可导致翻译蛋白亚型的活化,诱导活化转录因子(activating transcription factor,ATF)4的表达增加,继而诱导抗氧化剂和氨基酸应答元件的激活[6-7],最终导致促凋亡转录因子C/EBP同源蛋白(CCAAT enhancer binding protein homologous protein,CHOP)的表达,而CHOP是作为转录因子在细胞凋亡中起调节作用的,继而导致细胞凋亡。

氧化应激和内质网应激在高糖诱导大鼠心肌细胞凋亡中的关系

氧化应激和内质网应激在高糖诱导大鼠心肌细胞凋亡中的关系

基金项目:辽宁省教育厅科研课题(05L138)。

通讯作者:刘畅,liuchang1971mei@163.com。

收稿日期:2010-11-11·临床研究·氧化应激和内质网应激在高糖诱导大鼠心肌细胞凋亡中的关系王筠1,刘畅1,姜丁文1,梅晰凡2(1.辽宁医学院第一附属医院内分泌科,辽宁锦州121001;2.辽宁医学院第一附属医院骨科,辽宁锦州121001)摘要:目的探讨活性氧(ROS)介导的氧化应激(OS)与内质网应激(ERS)在高糖诱导大鼠心肌细胞凋亡中的作用关系。

方法采用混合酶一步消化法分离SD大鼠乳鼠心肌细胞,将培养的心肌细胞分为3组,对照组、高糖组和抗氧化剂组,流式细胞术检测细胞凋亡,分别检测各组心肌细胞中ROS的含量和上清液中超氧化物歧化酶(SOD)的含量,以反映心肌细胞的OS水平,再利用免疫组化法和RT-PCR检测心肌细胞中内质网应激标志因子Caspase-12的表达情况。

结果与对照组相比,高糖组心肌细胞中ROS含量明显增多(P<0.01);SOD含量显著下降(P<0.01);与高糖组相比,抗氧化剂组ROS含量明显降低(P<0.01),抗氧化剂组较高糖组ROS含量明显降低(P<0.01),SOD含量升高(P<0.05);免疫组化法检和RT-PCR测心肌细胞中内质网应激标志因子Caspase-12检测结果显示,高糖组明显大于对照组,抗氧化剂组与高糖组比较表达显著下调(P<0.01)。

结论高糖诱导的心肌细胞凋亡中,ROS启动的OS和ERS可能共同参与了心肌细胞凋亡过程。

关键词:内质网应激;氧化应激;高糖;心肌细胞;凋亡中图分类号:R542.2文献标识码:B糖尿病心肌病(Diabetic cardiomyopathy,DCM)由于缺乏早期临床诊断指标,一直以来未能受到应有的重视,而且大规模的前瞻性研究也均少涉及。

糖尿病心肌病的发病机制复杂,至今尚未完全阐明,可能涉及多种机制,其中凋亡增多导致的心肌细胞减少是DCM发生发展的重要病理基础[1]。

内质网应激途径诱导肾小管上皮细胞凋亡在横纹肌溶解肾损伤过程中的作用

内质网应激途径诱导肾小管上皮细胞凋亡在横纹肌溶解肾损伤过程中的作用

内质网应激途径诱导肾小管上皮细胞凋亡在横纹肌溶解肾损伤过程中的作用王远大;洪权;吕杨;张雪光;张利;吴镝;陈香美【摘要】目的探讨内质网应激(ERS)诱导的肾小管上皮细胞凋亡是否参与了横纹肌溶解肾损伤过程.方法雄性Wistar大鼠33只,根据标本采集时间分为对照组及模型组,后者又按照时间分为1、3、6、12、24、48、72、96、120、168h 10个亚组(n=3).建立甘油诱导横纹肌溶解肾损伤大鼠模型,建模后于相应时间点分别处死大鼠,收集血清及肾脏组织,利用肾功能指标和肾组织病理评估不同时间点肾脏损伤程度;采用TUNEL染色评估肾小管上皮细胞凋亡程度;Western blotting检测死亡受体途径和线粒体凋亡途径关键凋亡因子caspase-8、细胞色素C及caspase-9活性片段的表达,同时检测ERS伴侣蛋白GRP-78和特异性内质网凋亡因子caspase-12活性片段的表达.结果横纹肌溶解肾损伤后1h肾小管上皮细胞出现病变,24h出现大量坏死、脱落,肾小管上皮细胞凋亡数最高,72h肾小管-间质损伤达高峰.横纹肌溶解肾损伤后凋亡因子caspase-8、细胞色素C和caspase-9的表达上调,12h达到高峰(P<0.05),GRP-78表达升高趋势与caspase-12一致.结论肾小管上皮细胞凋亡是横纹肌溶解肾损伤的主要发病机制,除了死亡受体及线粒体途径的活化,ERS也可能在此过程中发挥了重要作用.【期刊名称】《解放军医学杂志》【年(卷),期】2015(040)003【总页数】6页(P194-199)【关键词】横纹肌溶解;急性肾损伤;细胞凋亡;内质网应激【作者】王远大;洪权;吕杨;张雪光;张利;吴镝;陈香美【作者单位】100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心;100853 北京解放军总医院肾脏病科、解放军肾脏病研究所、肾脏疾病国家重点实验室、国家慢性肾病临床医学研究中心【正文语种】中文【中图分类】R365急性肾损伤(acute kidney injury,AKI)是横纹肌溶解的严重并发症[1]。

内质网应激在糖脂代谢中的作用研究进展_文庆华

内质网应激在糖脂代谢中的作用研究进展_文庆华

基 础 科 学中国畜牧兽医文摘 2015年 31卷 第10期在真核细胞中,内质网是蛋白质合成、折叠、加工及其质量监控的重要场所。

在正常的生理状态下,内质网内蛋白质的合成正确折叠、运输与错误蛋白的降解有序进行[1]。

内质网应激(ER stress)是指未折叠的蛋白质在内质网腔内聚集和细胞内钙离子自我平衡的失衡状态。

发生内质网应激时,激活非折叠蛋白反应(UPR),三个内质网跨膜蛋白ATF6、PERK和IRE1介导的三条极为关键的UPR信号通路随之被激活,调控下游相关基因的表达,以增强内质网对蛋白折叠的处理能力[2]。

氧化应激、化学性毒物损害、肝细胞病毒感染、代谢失衡以及滥用药物和酗酒都可以导致内质网应激的发生[3,4]。

当肝细胞处于内质网应激时会导致细胞发生病理变化,引起如脂肪堆积、炎症和肝细胞凋亡等变化,并最终导致一系列肝疾病[5]。

近来大量研究表明,在哺乳动物中内质网应激与机体糖脂代谢的调控过程密切相关。

本文将对近年来内质网应激在糖脂代谢中的作用研究进展作一综述。

1 内质网应激与脂质代谢有文献证实,内质网的功能紊乱和脂质代谢的调节有直接联系,内质网应激是肝细胞脂肪变性发展中的促进因素[6]。

高饱和脂肪酸喂养的W istar大鼠发生肝脂肪变性,ALT、AST 增高,ERS 标志蛋白CHOP、Grp78 / B ip、XBP-1表达增加,以及与细胞凋亡密切相关的caspase3活性增强,这些结果与高不饱和脂肪酸喂养组对比显著增加[ 7],而多n-3不饱和脂肪酸缺乏饮食引起小鼠肝脏发生脂肪变性,同时伴随UPR 标志物表达减少[8]。

有研究发现在化合物衣霉素诱导的内质网应激下,在基因敲除内质网应激信号通路中不同蛋白(ATF6a、eIF2a、IRE1a)的小鼠模型中,都表现出内质网应激失调,肝细胞脂肪变性,提示ERS可能是引起脂肪肝的基础[6]。

内质网应激在脂肪代谢过程中的参与机制包括:通过调节与脂肪代谢相关因子的转录影响脂类代谢;通过影响ApoB调节VLDL-TG的分泌;通过调节SREBP影响脂肪酸合成。

4-苯基丁酸对糖尿病肾病大鼠的作用

4-苯基丁酸对糖尿病肾病大鼠的作用

renal pathogenesis of n如with streptozotocin—induced diabetes and its mechanism.
Methods
Fifty·four male SD rats were randomly divided into three groups:normal control group(Nc group,
·358·
·基础研究·
4.苯基丁酸对糖尿病肾病大鼠的作用
罗志锋 牟娇 齐伟 曾薇 郭艳红 冯兵
I摘要】 目的探讨化学分子伴侣4.苯基丁酸(4-PBA)对糖尿病肾病(DN)大鼠的治疗 作用及其机制。方法54只大鼠随机分为正常对照组(NC)、糖尿病肾病组(DN)和4.PBA 治疗组(4-PBA),每组各18只。在治疗第4、8及12周末分别检测各组大鼠肾质量指数(KI)、 24 h尿蛋白排泄率(UAER)、血肌酐(Scr)、尿素氮(SUNl、尿丙二醛(MDA)含量和超氧化物岐 化酶(SOD)活性;观察肾脏病理改变;实时荧光定量PCR法检测各组大鼠肾组织p47phox mRNA的表达变化;Western印迹检测p47phox和硝基酪氨酸(NT)的蛋白表达变化。结果 与Nc组大鼠比较,在4、8和12周时,DN大鼠的KI显著增高(P<0.05),UAER(rag/24 h)也 显著增高(4.92±O.70比0.26±0.07、5.29±O.83比0.28±O.08、5.54±0.81比0.29±O.04,均P< 0.05)。12周时病理显示DN大鼠肾小球系膜细胞增生,系膜基质积聚;而与DN组大鼠比较, 4.PBA治疗组大鼠Kl显著降低(P<0。05),UAER(rag/24 h)亦显著降低(4、8和12周分别为 3,71±0.37、3.47±0,36和3.28±0.40,P<0.05)。4.PBA能显著减轻肾脏的病理变化。在4、8和 12周,与NC组大鼠比较,DN大鼠肾组织p47phox mRNA表达分别升高了154.72%、148.60% 和91.95%(均P<0.05);p47phox蛋白表达分别升高了118.00%、140.10%和177.82%(均P< 0.05);硝基酪氨酸蛋白表达分别升高了45.29%、59.13%和89.28%(均P<0.05);尿MDA含 量分别增加了2.05倍、2.26倍和2.43倍;尿SOD活性分别下降了64.78%、71.29%和 79.32%。与DN组比较,在8和12周时,4.PBA治疗组DN大鼠肾组织IM7phox mRNA和蛋白 表达均显著减少(均P<0.05);硝基酪氨酸蛋白表达显著减少(P<0.05),且与NC组差异已 无统计学意义。另外,在4—12周,4.PBA治疗可显著减少DN大鼠尿中MDA含量,增加尿 SOD活性(均P<0.05)。结论4.PBA能显著抑制糖尿病大鼠肾脏病理变化,其机制可能 与抑制肾组织氧化应激有关。

内质网应激糖尿病肾病发病机制与糖尿病病程的关系研究

内质网应激糖尿病肾病发病机制与糖尿病病程的关系研究

内质网应激糖尿病肾病发病机制与糖尿病病程的关系研究宋海燕;曹延萍【摘要】目的:评价内质网应激糖尿病肾病发病机制,探讨其与糖尿病病程之间的相互关系。

方法:选择80例糖尿病患者资料为研究对象,参照健康志愿者体检资料进行对比研究,得出对内质网应激和糖尿病肾病的发病关系,并分析与糖尿病病程的相关性。

结果:糖尿病肾病发病机制与内质网应激之间具有相关性,80例患者均患有糖尿病肾病,不同病程患者之间的内质网应激水平具有显著性差异(P <0.05)。

结论:糖尿病肾病患者肾活检中内质网应激水平高于健康人水平,肾组织的损伤程度与病程有明显相关性。

【期刊名称】《陕西医学杂志》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】3页(P46-48)【关键词】糖尿病/并发症;肾病/病因学;肾病/病理生理学;内质网;应激【作者】宋海燕;曹延萍【作者单位】河北省邯郸市第一医院肾内科邯郸056002;河北省邯郸市第一医院肾内科邯郸056002【正文语种】中文【中图分类】R587.2内质网[1]属于人体细胞内具有精细化特征的内膜系统,主要通过功能调节辅助蛋白质完成合成、翻译以及修饰等环节[2],可以在机体运作中合成脂质与蛋白,同时将钙离子储存在人体内。

内质网应激是由于内质网中蛋白质积累超过一定限度所致。

本次研究主要探讨的是内质网应激糖尿病肾病之间的关系并分析其与糖尿病病程之间的相关性,旨在为临床应用提供依据,现将结果分析报告如下。

1 临床资料选择我院2011年1月至2014年6月收治的糖尿病患者80例,其中男43例,女37例,年龄27~63岁,平均49.1±7.6岁。

病程:1年内20例,1~4年26例,4~8年15例,8年以上19例。

2 研究方法2.1 参照健康志愿者的相关检验指标进行比较分析,探究糖尿病肾病患者的内质网应激水平和发病机制之间的关系,判断其与发病时间周期的内在联系。

2.2 按照相关标准采集患者病史资料,对已经确定为糖尿病患者的各项指标进行细致检测,并对其内质网应激水平进行详细记录。

内质网应激在糖尿病心血管并发症发生中作用的研究进展_黄子芮

内质网应激在糖尿病心血管并发症发生中作用的研究进展_黄子芮

·综述·内质网应激在糖尿病心血管并发症发生中作用的研究进展黄子芮,潘黎明,李俊明(三峡大学人民医院,宜昌市第一人民医院,湖北宜昌443000)摘要:心血管并发症是糖尿病患者的主要死亡原因之一。

内质网应激(ERS )可导致心肌损伤、血管损伤及心肌传导系统异常等。

近年研究发现,糖尿病患者体内持续的高血糖可导致ERS 的发生,ERS 在糖尿病患者的心脏损伤中具有重要作用。

ERS 可能通过导致心肌细胞凋亡、心肌纤维化、心肌细胞肥大、血管内皮细胞损伤、心肌传导功能异常等机制参与糖尿病心血管并发症的发生。

关键词:糖尿病;内质网应激;心肌细胞;细胞凋亡;心血管疾病doi :10.3969/j.issn.1002-266X.2016.30.036中图分类号:R587.2文献标志码:A文章编号:1002-266X (2016)30-0102-03基金项目:国家自然科学基金资助项目(81270280)。

通信作者:李俊明(E-mail :lijunming@medmail.com )内质网应激(ERS )是指由高血糖、缺血缺氧、氧化应激、钙稳态紊乱及病毒感染等使细胞内质网生理功能发生紊乱的一种过程。

持续的ERS 可导致心肌损伤、血管损伤及心肌传导系统异常等。

近年研究发现,糖尿病患者体内持续的高血糖可导致ERS 的发生,ERS 在糖尿病患者的心脏损伤中可能具有重要作用。

现对近年来有关ERS 在糖尿病心血管并发症中作用的研究进展进行综述。

1ERS 与糖尿病心血管并发症的关系心血管并发症是糖尿病患者的主要死亡原因,常见的糖尿病心血管并发症包括冠状动脉疾病、心肌病变、心力衰竭、高血压等。

糖尿病可以促进动脉粥样硬化进展,增加发生心肌梗死与心力衰竭的风险。

糖尿病可导致多个器官如肝脏、心脏等细胞代谢紊乱,影响线粒体、内质网、肌纤维内膜等细胞器的正常功能[1]。

糖尿病也可通过影响心肌细胞和血管内皮细胞,使心脏发生结构和功能改变,如心肌肥大、心肌纤维化等,最终导致心力衰竭、心律失常甚至心源性死亡的发生。

二甲双胍通过调节氧化应激、内质网应激和自噬减轻大鼠肾缺血再灌

二甲双胍通过调节氧化应激、内质网应激和自噬减轻大鼠肾缺血再灌

patientswithmorbidlyadherentplacentatreatedwithandwithoutastandardizedmultidisciplinaryapproach[J].AmJObstetGynecolꎬ2015ꎬ212(2):218ꎬe1-92㊀RahaimNSꎬWhitbyEH.TheMRIfeaturesofplacentaladhesiondis ̄orderandtheirdiagnosticsignificance:systematicreview[J].ClinRadiolꎬ2015ꎬ70(9):917-9253㊀MasselliGꎬGualdiG.MRimagingoftheplacenta:whataradiologistshouldknow[J].AbdominalImagingꎬ2013ꎬ38(3):573-5874㊀侯健ꎬ孙海燕ꎬ孙道仙.产前MRI在胎盘植入中的诊断价值[J].中国实用医药ꎬ2018ꎬ13(4):66-675㊀晁学文ꎬ李耀东.胎盘粘连性疾病的产前MRI诊断[J].青海医药杂志ꎬ2017ꎬ47(11):70-746㊀姚立英.胎盘植入诊治研究进展[J].临床合理用药杂志ꎬ2017ꎬ10(18):172-1747㊀朱方玉ꎬ漆洪波.2018FIGO胎盘植入性疾病指南解读[J].中国实用妇科与产科杂志ꎬ2018ꎬ34(12):1353-13598㊀蔡丽红ꎬ顾建英.胎盘植入诊断时机及植入类型对妊娠结局影响的研究[D].福州:福建医科大学ꎬ2017:9-189㊀ZhangHꎬDouRꎬYangHꎬetal.MaternalandneonataloutcomesofplacentaincretaandpercretafromamulticenterstudyinChina[J].JMaternFetalNeonatalMedꎬ2018ꎬ7:1-610㊀OᶄBrienJMꎬBartonJRꎬDonaldsonES.Themanagementofplacentapercreta:conservativeandoperativestrategies[J].AmJObstetGy 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d)14天(metformin组)ꎮ采用全自动生化分析仪测定血浆样品中肌酐(Cr)和乳酸脱氢酶(LDH)含量ꎬ通过紫外可见分光度计分别测定超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)㊁还原型谷胱甘肽(GSH)㊁丙二醛(MDA)含量ꎻ蛋白印迹分析GRP78㊁CHOP㊁p-Eif2-α㊁Beclin-1㊁β-actin㊁XBP-1㊁ATF-6α㊁LAMP-2蛋白表达ꎻRT-PCR检测IL-1β㊁IL-6和MCP-1表达ꎻHE法进行组织学评估ꎮ结果㊀二甲双胍可增强肾功能ꎬ减少细胞溶解(P<0.05)ꎮ与I/R组比较ꎬ显著提高了抗氧化酶(SOD㊁CAT㊁GPX)活性和GSH水平(P<0.05)ꎮ二甲双胍处理显著降低ER应激ꎬ这一作用通过下调GRP78㊁ATF-6㊁p-eIF-2α㊁XPB-1和CHOP得以证实ꎮ二甲双胍预处理的大鼠显示自噬参数(Beclin-1和LAMP-2)低表达ꎬ炎性因子(IL-1β㊁IL-6和MCP-1)减少(P<0.05)ꎮ结论㊀二甲双胍对肾I/R具有保护作用ꎬ在I/R后减轻ER通路和自噬过程ꎮ关键词㊀自噬㊀内质网㊀炎症㊀缺血再灌注㊀氧化应激㊀二甲双胍中图分类号㊀R692㊀㊀㊀㊀文献标识码㊀A㊀㊀㊀㊀DOI㊀10.11969/j.issn.1673 ̄548X.2020.01.024111EffectofMetforminonRenalIschemia-reperfusionInjuryinRatsbyRegulatingOxidativeStressꎬEndoplasmicReticulumStressandAuto ̄phagy.㊀JinLingweiꎬPanMinꎬYeHanyangꎬetal.DepartmentofNephrologyꎬTheSecondAffiliatedHospitalandYuyingChildrenᶄsHos ̄pitalofWenzhouMedicalUniversityꎬZhejiang325027ꎬChinaAbstract㊀Objective㊀Toinvestigatewhethermetformincanreduceendoplasmicreticulum(ER)stressꎬautophagyandinflammato ̄ryresponseafterrenalischemia-reperfusioninjury(I/R).Methods㊀Wistarratsweredividedintothreegroups(n=6):shamoperation(Shamgroup)ꎬbilateralischemia1hreperfusionfor2h(I/Rgroup)ꎬandintraperitonealinjectionofmetformin0.125mg/(kg d)for14days(metformingroup).Thecontentofcreatinine(Cr)andlactatedehydrogenase(LDH)inplasmasampleswasdeterminedbyauto ̄maticbiochemicalanalyzer.Superoxidedismutase(SOD)ꎬcatalase(CAT)ꎬglutathioneperoxidase(GPx)ꎬreducedglutathione(GSH)andmalondialdehyde(MDA)contentweredeterminedbyUV-Visspectrophotometer.WesternblotwasusedtoanalysisGRP78ꎬCHOPꎬp-Eif2-αꎬBeclin-1ꎬβ-actinꎬXBP-1ꎬATF-6αꎬLAMP-2proteinexpression.RT-PCRwasusedtodetectIL-1βꎬIL-6andMCP-1expression.HEmethodwasusedtotesthistologicalevaluation.Results㊀Metforminenhancedrenalfunctionandde ̄creasedcelllysis(P<0.05).ComparedwiththeI/Rgroupꎬtheactivitiesofantioxidantenzymes(SODꎬCATꎬGPX)andGSHlevelsweresignificantlyincreased(P<0.05).MetformintreatmentsignificantlyreducedERstressꎬwhichwasconfirmedbydown-regulationofGRP78ꎬATF-6ꎬp-eIF-2αꎬXPB-1andCHOP.Metformin-pretreatedratsshowedlowexpressionofautophagyparameters(Be ̄clin-1andLAMP-2)anddecreasedinflammatoryfactors(IL-1βꎬIL-6andMCP-1)(P<0.05).Conclusion㊀MetforminhasaprotectiveeffectonrenalI/RꎬandreducestheERpathwayandautophagyafterI/R.Keywords㊀AutophagyꎻEndoplasmicreticulumꎻInflammationꎻIschemia-reperfusionꎻOxidativestressꎻMetformin㊀㊀肾缺血再灌注损伤(ischemia/reperfusionꎬI/R)是急性肾衰竭的常见原因ꎬ与住院时间长㊁病死率高有关ꎬ在肾移植㊁心血管手术等许多临床环境中不可避免[1]ꎮ肾I/R损伤是一个复杂的病理生理过程ꎬ其机制是多因素和相互依赖的ꎬ其中包括氧化应激损伤和炎性反应ꎮ内质网(endoplasmicreticulumꎬER)应激是过度I/R状态的结果之一ꎬ研究表明ER应激可激活自噬[2ꎬ3]ꎮ自噬作用是一个保守的分解代谢过程ꎬ主要功能是降解损伤㊁错误折叠或聚集蛋白质和细胞内细胞器ꎮ此外ꎬROS被发现在自噬过程中发挥重要作用ꎬ这表明氧化应激和自噬密切相关[4]ꎮ同样ꎬ炎症过程被认为是肾I/R损伤的关键机制ꎬROS是炎性反应中的重要介质[5]ꎮ故认为ROS过度产生㊁炎性反应㊁ER应激和自噬之间存在密切联系ꎮ二甲双胍作为经典降糖药ꎬ对肾脏具有保护作用ꎬ它通过激活AMPK通路上调抗氧化的硫氧还蛋白的表达发挥其抗氧化活性ꎬ从而减弱ROS的过度形成[6]ꎮ此外ꎬ它还可抑制多种代谢性疾病相关的炎性因子[7]ꎮ二甲双胍预处理减轻I/R损伤的有效性已有报道[1]ꎮ然而ꎬ其对肾I/R中内质网应激自噬和炎性反应的影响尚不清楚ꎮ因此ꎬ本研究着重阐述二甲双胍和大鼠肾I/R后氧化应激㊁炎症㊁ER应激和自噬的关系ꎮ材料与方法1.主要药物与试剂:二甲双胍购自美国Sigma公司ꎻ超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)㊁还原型谷胱甘肽(GSH)㊁丙二醛(MDA)及蛋白试剂盒购自南京建成科技有限公司ꎻ细胞质细胞核蛋白抽提试剂盒购自碧云天生物技术有限公司ꎻGRP78(#3183)㊁CHOP(#2895)㊁p-Eif2-α(#9721)㊁Beclin-1(#3738)㊁β-actin(#5125)抗体购自美国CellSignaling公司ꎻXBP-1(sc-8015)购自美国SantaCruz公司ꎻATF-6α(SM7007P)购自美国AcrisAntibodies公司ꎻLAMP-2(ab13524)购自美国Abcam公司ꎻTRIzol试剂购自美国Invitrogen公司ꎮ2.动物模型制备及分组:健康雄性Wistar大鼠ꎬ体质量200~250克ꎬ购自上海斯莱克实验动物有限责任公司[SCXK(沪)2017-0005]ꎮ动物腹腔注射戊巴比妥麻醉(5%)ꎬ肾缺血再灌注操作按Mahfoudh-Boussaid等[8]所述的方法进行ꎬ动物进行常规剖腹手术ꎬ并用平滑的血管钳钳住双侧肾蒂ꎬ导致局部缺血ꎮ将大鼠随机分为3组(每组6只)ꎬ即假手术组(Sham):肾蒂切开ꎬ但血管未发生闭塞ꎻ缺血再灌注组(I/R):大鼠肾脏缺血1hꎬ再灌注2hꎻ二甲双胍组(metformin):对动物的处置与I/R组相同ꎬ但在模型建立前腹腔注射二甲双胍0.125mg/(kg d)ꎬ共14天ꎬSham组和I/R组给予等容量0.9%氯化钠注射液ꎮ实验结束后对大鼠实施安乐死ꎬ采集大鼠组织和血液样本ꎮ3.血浆肌酐和乳酸脱氢酶活性测定:采用AU5821全自动生化分析仪(美国BeckmanCoulter有限公司)测定血浆样品中肌酐(Cr)和乳酸脱氢酶(LDH)含量ꎮ2114.抗氧化酶活性和脂质过氧化评估:根据说明书采用各试剂盒进行检测ꎬ通过UV759紫外可见分光度计(上海圣科仪器设备有限公司)分别测定大鼠肾脏组织匀浆中超氧化物歧化酶(SOD)㊁过氧化氢酶(CAT)㊁谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)㊁还原型谷胱甘肽(GSH)㊁丙二醛(MDA)含量ꎮ5.蛋白印迹分析:按细胞核蛋白抽提试剂盒说明操作ꎬ提取肾组织细胞核蛋白ꎬ蛋白浓度采用BCA法测定ꎬ加入上样缓冲液煮沸5minꎬ经12%SDS-PAGE凝胶上电泳ꎬ并转移至PVDF膜ꎬ5%脱脂牛奶封闭2hꎬ与一抗(GRP78㊁CHOP㊁p-Eif2-α㊁Beclin-1㊁β-actin㊁XBP-1㊁ATF-6α㊁LAMP-2)1ʒ1000在4ħ孵育过夜ꎬTBST洗膜ꎬ二抗(羊抗兔ꎬ1ʒ5000)室温孵育1hꎬ洗膜ꎬECL化学发光显影ꎮImage6.0软件量化蛋白质水平ꎮ6.实时反转录聚合酶链式反应(RT-PCR):采用TRIzol试剂按说明书从肾组织中提取总RNAꎬ分离RNA进行定量及反转录ꎮ在循环的实时PCR系统中对白介素(IL)1β㊁IL-6㊁单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)的表达进行RT-PCR分析ꎮβ-actin作为内参ꎮ引物序列如下:IL-1βꎬF:5ᶄ-CTCTGA ̄CAGGCAACCACTTAC-3ᶄꎬR:5ᶄ-GTCCAAAT ̄TCAATTCATCCC-3ᶄꎻIL-6ꎬF:5ᶄ-TTGCCTTCTT ̄GGGACTGATG-3ᶄꎬR:5ᶄ-ACTGGTCTGTTGT ̄GGGTGGT-3ᶄꎻMCP-1ꎬF:5ᶄ-TTGCCTTCTTGG ̄GACTGATG-3ᶄꎬR:5ᶄ-ACTGGTCTGTTGTGGGTG ̄GT-3ᶄꎻβ-actinꎬF:5ᶄ-CCGTAAAGACCTCTAT ̄GCCAACA-3ᶄꎬR:5ᶄ-GCTAGGAGCCAGGGCAG ̄TAATC-3ᶄꎮ7.肾组织学:肾活检在10%的甲醛中固定ꎬ石蜡包埋ꎬ5μm切片ꎬ标准苏木精-伊红(HE)进行染色ꎮ由经验丰富的肾脏病理医生在不知晓实验组的情况下进行组织学评估(每个肾取10个切片)ꎬ使用徕卡光镜观察ꎬ放大倍数400倍ꎮ采用Jablonski半定量评分(0~4分)评价肾小管损伤程度[9]ꎮ8.统计学方法:采用SPSS18.0统计学软件对数据进行统计分析ꎮ数据用均数ʃ标准差(xʃs)表示ꎮ采用单因素方差分析(One-wayANOVA)和TukeyHSD事后比较(GraphPadPrism软件)检验组间差异ꎬ以P<0.05为差异有统计学意义ꎮ结㊀㊀果1.二甲双胍预处理对肾脏损伤及功能的影响:I/R组大鼠肾脏血浆肌酐浓度较假手术组明显升高ꎬ而二甲双胍治疗可以缓解肌酐水平的升高(P<0.05)ꎮ肾损伤的结果与肌酐浓度一致ꎬI/R组LDH明显高于假手术组(P<0.05)ꎮ与I/R组比较ꎬ二甲双胍预处理可显著降低血浆中LDH的活性ꎬ详见图1ꎮ图1㊀3组血浆肌酐浓度(A)及乳酸脱氢酶活性(B)与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀㊀㊀2.二甲双胍预处理对抗氧化酶活性和氧化应激的影响:二甲双胍预处理对维持抗氧化酶活性和肾组织氧化应激程度的影响如图2所示ꎬ与假手术组比较ꎬI/R组大鼠肾脏SOD㊁CAT㊁GPX活性和GSH含量较假手术组明显下降ꎬMDA浓度明显增加(P<0 05)ꎬ而二甲双胍组显著逆转了所有这些结果(P<0.05)ꎮ3.二甲双胍预处理阻止内质网应激:免疫印迹分析二甲双胍预处理对ER应激的影响如图3所示ꎬGRP78㊁ATF-6α㊁p-eIF-2α㊁XPB-1和CHOP在I/R组水平高于假手术组(P<0.05)ꎬ而与I/R大鼠比较ꎬ二甲双胍处理的大鼠蛋白的表达均明显减弱(P<0.05)ꎮ4.二甲双胍预处理阻止自噬作用:自噬相关蛋白Beclin-1和LAMP-2来评估二甲双胍对自噬通量的影响ꎬ如图4所示ꎬ大鼠I/R后Beclin-1和LAMP-2311图2㊀肾组织中SOD(A)㊁CAT(B)㊁GPX(C)㊁GSH(D)和MDA(E)水平与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀图3㊀免疫蛋白印迹分析GRP78㊁ATF-6㊁p-eIF-2α㊁XBP-1㊁CHOP的蛋白表达水平β-actin为内参ꎻ与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀的蛋白表达均升高(P<0.05)ꎮ与I/R组比较ꎬ二甲双胍处理的大鼠蛋白表达显著降低(P<0.05)ꎮ5.二甲双胍预处理对炎症的影响:对大鼠肾脏组织进行实时定量PCR以确定二甲双胍预处理对炎性反应的影响(图5)ꎬ再灌注24h后ꎬ与假手术组比较ꎬI/R大幅度增加炎性因子(IL-1β㊁IL-6和MCP-1)的mRNA水平(P<0.05)ꎮ与I/R组比较ꎬ二甲双胍处理能够显著降低再灌注24h后的促炎性因子的表达(P<0.05)ꎮ6.二甲双胍处理后组织学改变:肾脏损伤的组织411图4㊀免疫蛋白印迹分析Beclin-1和LAMP-2的蛋白表达水平β-actin为内参ꎻ与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀图5㊀RT-PCR分析IL-1β(A)㊁IL-6(B)和MCP-1(C)基因表达水平与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀学特征证实了生化指标的变化(图6)ꎬ在I/R组观察到严重的损伤ꎬ包括刷状缘缺失㊁核凝结㊁细胞肿胀ꎮ与假手术组比较ꎬI/R术后出现肿胀㊁细胞核丢失和出血ꎮ与I/R组比较ꎬ二甲双胍预处理显示肾损伤的组织学特征明显减弱ꎬ肾损伤评分也显著降低(P<0.05)ꎮ讨㊀㊀论在I/R损伤下ꎬ二甲双胍对肾脏组织的有益作用已得到充分证明[1ꎬ6ꎬ7]ꎮ然而ꎬ其对肾I/R损伤引起的内质网应激和自噬信号通路的影响尚未阐明ꎮ因此ꎬ本研究旨在评估二甲双胍预处理对肾I/R损伤的影响ꎬ结果发现二甲双胍可以降低氧化应激ꎬ同时抑制炎性因子表达ꎮ同样ꎬ这些机制之间的密切关系可能是由活性氧的过度形成所引起的ꎬ故二甲双胍的保护作用可能通过清除活性氧发挥抗氧化功能ꎮ本研究证实了关于肾I/R在功能和结构改变方面的有害后果[8]ꎮ与假手术组比较ꎬ肾I/R结果显著增加了血浆肌酐浓度和LDH活性ꎬ而二甲双胍可显著降低I/R大鼠的上述指标ꎮMDA水平也被称为脂质过氧化标志物ꎬ在I/R后增加[10]ꎮ与假手术组比较ꎬ二甲双胍处理后细胞脂质氧化显著降低ꎮ这可以稳定细胞质膜和线粒体膜ꎬ因此有助于降低LDH释放所出现的细胞溶解ꎮ这种细胞坏死的直接后果是维持肾脏结构ꎬ特别是坏死细胞ꎬ肾小管充血和出血更少ꎮ既然自由基释放或增加是细胞结构氧化和降解的主要原因ꎬ可以认为二甲双胍的有益作用与抑制活性氧生成过多的作用密切相关ꎮSOD代表机体清除自由基的能力ꎬ负责清除机体释放自由基ꎬSOD511图6㊀肾脏组织的组织学照片(HEꎬˑ400)(A)及采用Jablonski评分评价肾损伤程度(B)蓝色箭头所指为刷状缘缺失ꎬ红色箭头所指为管状梗阻ꎬH为出血ꎬL为细胞核丢失ꎻ与Sham组比较ꎬ∗P<0.05ꎻ与I/R组比较ꎬ#P<0.05㊀和CAT㊁GSH在正常生理状态下能将体内生成的氧自由基逐步催化还原ꎬ生成对人体无害的水和氧[11ꎬ12]ꎮ本研究证明了二甲双胍处理通过增加抗氧化酶SOD㊁CAT㊁GPX的活性和GSH的水平来刺激细胞抵抗自由基ꎬ是一种抗氧化应激的保护剂ꎮ这些结果表明ꎬ二甲双胍的外源性供应可以增强肾缺血大鼠的抗氧化能力ꎮ氧化应激通过破坏蛋白折叠通路和上调错误折叠蛋白的产生而加剧ER应激[13]ꎮ另一方面ꎬER应激可通过ROS积累促进氧化应激[14]ꎮ研究表明肾I/R与GRP78㊁p-PERK㊁ATF4㊁ATF6㊁XBP-1㊁CHOP水平升高有关[8ꎬ15]ꎮ本研究结果表明ꎬ肾I/R诱导GRP78㊁ATF-6㊁p-eIF-2α㊁XPB-1水平升高ꎮ此外ꎬ通过定量CHOP水平来评估内质网应激ꎬ发现I/R后CHOP水平也增加了ꎬ而二甲双胍能够抵消以上ER应激的上调ꎮ与此一致ꎬ研究表明二甲双胍可降低小鼠肝组织中GRP78㊁IRE-1α表达ꎬ提示二甲双胍可改善内质网应激[16]ꎮ自噬作用或称细胞自消化ꎬ是基于双膜泡(自噬体)的形成ꎬ它吞噬受损的成分并与溶酶体融合进行降解ꎮ大量研究表明ER应激激活自噬ꎮAndriana等[17]研究表明ꎬXPB-1和Ire1α的下游转录因子可通过转录激活Beclin-1诱导自噬作用ꎬ证实了本研究中XPB-1和Beclin-1的高表达ꎮ同时ꎬ抑制PERK也显著降低了c-myc诱导的人淋巴瘤细胞自噬作用[3]ꎮ本研究通过量化自噬体形成指标Beclin-1和LAMP-2(自噬体-溶酶体融合所需的蛋白)来评估自噬的动态变化ꎬ结果发现I/R后它们的水平显著升高ꎮ此外ꎬ笔者的结果与Wu等[18]的研究结果一致ꎬ显示缺血肾中Beclin-1和LAMP-2蛋白水平升高ꎮ既往研究表明ER应激诱导自噬的保护作用[2]ꎮ然而ꎬ当自噬作用过度时ꎬ笔者发现它是有害的ꎬ并促进细胞死亡ꎮ此外ꎬDing等[19]研究发现抑制自噬作用可抑制ER应激诱导的细胞死亡ꎮ而本研究发现二甲双胍可显著降低自噬的过度激活ꎮ本研究也证实了二甲双胍对炎症过程的影响ꎬ二甲双胍减少肾I/R后促炎细胞因子IL-1β㊁IL-6㊁MCP-1的分泌ꎮ再灌注过程中ꎬ活化的浸润细胞进入受损肾组织ꎬ释放大量促炎细胞因子ꎮ实验结果表明ꎬ在缺血再灌注2h后ꎬ促炎细胞因子IL-1β㊁IL-6和MCP-1的分泌处于低水平ꎬ但再灌注24h后显611著增加ꎮ炎性细胞因子的产生ꎬ在某种程度上可能有助于ER应激通过炎性复合物NLRP3刺激IL1-β释放[20]ꎮ有报道称CHOP与炎性反应相关ꎬ故ER应激可能会引发炎症ꎮ反过来ꎬ炎症导致ROS的过度产生ꎬ有研究表明ꎬ自噬通过促进炎性复合物降解并通过自噬体隔离它们来抑制炎性反应ꎮ综上所述ꎬ二甲双胍能够有效保护肾脏免受缺血再灌注(I/R)诱导的损害ꎬ其对调节氧化应激㊁ER应激通路和自噬过程具有潜在作用ꎮ此外ꎬ二甲双胍还具有抑制细胞炎性损伤的作用ꎮ参考文献1㊀柳永ꎬ刘修恒.二甲双胍预处理对大鼠肾缺血再灌注损伤模型的影响及机制研究[J].医学研究杂志ꎬ2017ꎬ46(9):65-682㊀ChandrikaBBꎬChengYꎬYangOꎬetal.Endoplasmicreticulumstress-inducedautophagyprovidescytoprotectionfromchemicalhy 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白芦藜醇对糖尿病小鼠肾脏内质网应激的影响

白芦藜醇对糖尿病小鼠肾脏内质网应激的影响

白芦藜醇对糖尿病小鼠肾脏内质网应激的影响目的探讨白芦藜醇对糖尿病小鼠肾脏组织内质网应激的影响。

方法8周龄C57bl/6小鼠腹腔注射STZ诱导糖尿病小鼠模型。

将实验动物分为正常对照组、糖尿病未治疗组和糖尿病白芦藜醇治疗组。

建模5个月后取肾脏组织行Western blot和RT-PCR检测内质网应激通路关键分子CCAAT/增强子结合蛋白同源蛋白(CCAAT/enhancer-binding protein homologous protein,CHOP)与葡萄糖调节蛋白78(glucoseregulated protein78,GRP78)表达水平。

免疫组织化学染色观察肾脏组织CHOP的表达。

结果糖尿病白芦藜醇治疗组CHOP和GRP78表达水平相比糖尿病未治疗组明显减少(P<0.05),但两者均高于正常对照组(P<0.05)。

结论白藜芦醇能明显降低糖尿病小鼠肾脏内质网应激水平。

标签:糖尿病肾病白芦藜醇内质网应激糖尿病是一种严重危害人类健康的代谢性疾病,作为糖尿病最主要的慢性并发症之一[1],糖尿病肾病已经成为糖尿病研究领域的重点。

随着我国糖尿病发病率的上升,糖尿病肾病目前已成为仅次于各种肾小球肾炎的终末期肾脏病的第2位原因[1-2]。

糖尿病肾病的发病机制主要包括糖代谢紊乱所致的炎症损伤,内质网应激,氧化应激以及血流动力学异常等[1-3]。

由于其存在复杂的代谢紊乱,加之全身情况的异常,糖尿病肾病一旦发展到终末期,其治疗往往比其他肾脏疾病更加棘手,因此及时防治对于延缓糖尿病肾病的进展意义重大。

在该研究中,通过对糖尿病小鼠进行药物干预,旨在探索白芦藜醇治疗对糖尿病肾病内质网应激的影响,现报道如下。

1 资料与方法1.1 一般资料8周龄清洁级C57BL/6雄性小鼠(济南鹏悦动物有限公司)50只,分为3组:正常对照组(10只),糖尿病未治疗组(20只),糖尿病白芦藜醇治疗组(20只,于造模成功后1个月起每天给予白芦藜醇灌胃40 mg/kg)。

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摘要 : 目的 探 讨 内质 网应激相关 的凋亡在糖尿病大 鼠肾脏组织 中的作用 和机 制。方法
雄性 s D大 鼠随机
分为 3组 : 链脲佐菌 素( S T Z ) 致糖尿病大 鼠 6周 、 1 2周模型组及 正常对 照组 。采用 腹腔注 射 S T Z 6 0 m g / k g制备大 鼠糖尿病模 型 , 分批处死 , 处死前 测量大 鼠 2 4 h尿蛋 白排 泄量 , 取每 只大 鼠右 肾用免 疫组织 化学 法及 半定量 R T . P C R方法检测 肾脏组织 中 G R P 7 8 、 C a s p a s e l 2蛋 白及 m R N A的表达 ; 应用 T U N N E L法检测 肾脏细胞凋亡情况 。结果 G R P 7 8 、 C a s p a s e l 2在 正常 大 鼠肾脏 组 织 中少量 表达 , 主要分 布 于 肾脏 内肾小 球及 肾小 管 细胞 , 糖尿 病 6周 组 G R F / ' 8 、 C a s p a s e l 2在 肾脏 肾小球及 肾小管 细胞 的表达量升高 , 糖 尿病 1 2周组表达量更高 。结论
社, 1 9 9 8 : 1 2 — 1 5 .
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中图分类号 : R 5 8 7 . 2 4
文献标 志码 : A
0 3 3 - 0 4 文章编号 : 1 0 0 2 - 2 6 6 X( 2 0 1 3 ) 0 40
- .
糖尿 病 肾 病 ( D N) 是糖 尿病 ( D M) 的慢 性 并 发 症之一 , 是 引起终 末 期 肾功 能衰 竭 的病 因之一 , 严 重
关键词 : 糖尿病 肾病 ; 内质网应激 ; 凋亡 ; 大 鼠
d o i : 1 0 . 3 9 6 9 / j . i s s n . 1 0 0 2 - 2 6 6 X . 2 0 1 尿病 肾病 的发 病机制 , 肾脏 细胞 的 内质 网应激能力及相应 的细胞凋 亡随糖尿病病程延长而增强 。
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山东 医 药 2 0 1 3年 第 5 3卷 第 4期
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S T Z ( 规格 1 0 0 m g / 支) , 由美 国 S i g ma公 司提 供 , 兔 抗鼠G R P 7 8多 克隆 抗体 ( 编号 为 b s 一 1 2 1 9 P ) 、 兔 抗 鼠
影响着糖尿病患者生活质量_ l J 。已有报道 , 糖尿 病
模 型 肾组 织 中 细 胞 凋 亡 数 较 非 糖 尿 病 肾 脏 明显 增 多, 并 伴 有 凋 亡 相 关 基 因 的 改 变 J 。 内质 网 应 激 ( E R S ) 是 新发 现 的一 种独 立 于 以往经 典 的细胞 膜 受
剂盒 购 自北 京 全 式 金 生 物 技 术 有 限 公 司 , R T . P C R
体或 线粒 体 途 径 的第 3条 凋 亡 信 号 途 径 ] , 以 G R P 7 8 、 C a s p a s e l 2等作为 E R S 及相关细胞凋亡的标
2 2 1, 2 2 5.
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( 收稿 日期 : 2 0 1 2 - 0 7 . 1 1 )
内质 网应 激 相 关 的凋 亡 在 糖 尿病 大 鼠 肾脏 组 织 中 的作 用 .
陈玉 凤 , 郭 献 山 , 耿 秀琴 , 张会 娟 ( 1新 乡市 中心 医院 , 河 南新 乡 4 5 3 0 0 3 ; 2郑 州 大学第 一 附属 医院 )
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