Klotho基因在高血压肾损害肾小管上皮细胞凋亡中的作用及冬虫夏草对其的影响

摘要

高血压病致肾损害的发病率逐年上升，已成为终末期肾脏疾病（EndStageRenalDisease，ESRD）的主要原因之一。以往对高血压肾损害的研究主要集中在肾小球，近年来认为肾小管间质损害程度比肾小球损害程度更能反映慢性肾功能衰竭的进展及预后，而肾小管上皮细胞凋亡在肾小管间质病变的发生发展中起重要作用。 Klotho基因是新发现的与人类衰老相关的基因，主要表达于肾脏和大脑脉络膜中，尤以肾小管上皮细胞表达明显。Klotho基因缺陷小鼠可表现出一系列类似人类衰老的表型，慢性肾功能衰竭患者常出现以上许多类似表现。近年来已有学者在5/6肾切除大鼠、急性肾衰竭大鼠、ICR衍生性肾小球肾炎小鼠、肾脏上皮细胞癌、慢性肾功能衰竭及其钙磷代谢紊乱等研究中对Klotho基因在相关肾脏疾病发病机制中的作用进行了探讨。但目前尚缺乏Klotho基因与高血压肾损害的相关研究。 冬虫夏草（cordycepssinensis，CS）是我国传统中药中的瑰宝，具有良好的肾保护作用，但其作用机制尚不清楚。本研究拟采用血管紧张素Ⅱ（AngiotensinⅡ，AngⅡ）干预的大鼠肾小管上皮细胞（NRK-52E）和自发性高血压大鼠（spontaneouslyhypertensiverat，SHR）作为研究对象，用冬虫夏草和血管紧张素Ⅰ型受体拮抗剂--氯沙坦（Losartan，Los）分别对其进行干预，观察Klotho基因及凋亡相关基因p53、p21等的表达和肾小管上皮细胞的凋亡情况，探讨Klotho在高血压肾损害肾小管上皮细胞凋亡中的作用及冬虫夏草肾脏保护作用的可能机制。 第一章血管紧张素Ⅱ对NRK-52E中Klotho表达和凋亡的影响及冬虫夏草对其的干预作用 目的：研究AngⅡ干预NRK-52E后Klotho、p53和p21的表达和细胞凋亡情况以及冬虫夏草提取液对其的影响，探讨冬虫夏草对AngⅡ诱导的肾小管上皮细胞凋亡的影响及机制。 方法 1.NRK-52E按AngⅡ浓度梯度0（对照组），10-10，10-9，10-8，10-7，10-6mol/L分6组培养24小时，选择最佳的AngⅡ干预浓度后按时间梯度0（对照组），6，12，18，24小时分5组培养，确定最佳干预时间。冬虫夏草提取液按浓度梯度0（对照组），5，10，20，40，80mg/L单独或与AngⅡ共同培养NRK-52E24，48，72小时，确定其最佳干预浓度及干预时间。采用MTT比色法检测细胞增殖；逆转录-多聚酶链反应（RT-PCR）检测KlothomRNA表达；分光光度法检测caspase-3的活性；AnnexinV-PI双染法及流式细胞仪检测细胞凋亡。 2.根据上述实验结果选择AngⅡ（10-8mol/L）及冬虫夏草提取液（40mg/L）的最佳干预浓度培养NRK-52E24小时，以氯沙坦（10-5mol/L）作为阳性对照药物。设立对照组，AngⅡ组，AngⅡ+CS组，AngⅡ+Los组和AngⅡ+CS+Los组。分别采用RT-PCR及WesternBlot检测Klotho、p53、p21mRNA及蛋白表达；分光光度法检测caspase-3的活性；AnnexinV-PI双染法及流式细胞仪检测细胞凋亡。 结果： 1.AngⅡ（10-9mol/L～10-6mol/L）可显著下调NRK-52E中KlothomRNA的表达（P<0.01）；随着AngⅡ浓度增加（10-10mol/L～10-6mol/L）及干预时间延长（6h～24h），NRK-52E细胞caspase-3活性逐渐增高，细胞凋亡率逐渐增加（P<0.01）。 2.冬虫夏草提取液（5mg/L～80mg/L）单独对NRK-52E中KlothomRNA表达无明显影响（P>0.05）；冬虫夏草提取液（5mg/L～40mg/L）可拮抗AngⅡ诱导的Klotho基因低表达，浓度越高，其作用越明显（P<0.05或P<0.01）；与AngⅡ组比较，随着冬虫夏草提取液干预浓度增加（10mg/L～40mg/L），NRK-52E细胞增殖逐渐增加，caspase-3活性及细胞凋亡率逐渐降低（P<0.01）。 3.AngⅡ组KlothomRNA及蛋白表达明显下调，p53及p21表达上调，caspase-3活性增高，细胞凋亡率增加（P<0.01）；经冬虫夏草或/和氯沙坦干预后，KlothomRNA及蛋白表达上调，p53和p21表达下调，caspase-3活性及细胞凋亡率降低（P<0.05或P<0.01）。联合用药组较单用药组相比差异无统计学意义（P>0.05）。 第二章自发性高血压模型鼠肾脏Klotho的表达和肾小管上皮细胞凋亡情况及冬虫夏草对其的干预作用 目的：观察自发性高血压大鼠（SHR）肾脏Klotho的表达和肾小管上皮细胞凋亡情况以及冬虫夏草对其的影响，探讨Klotho基因在高血压肾损害肾小管上皮细胞凋亡中的作用，以及冬虫夏草肾保护作用的相关机制。 方法：20只22周龄雄性SHR随机分为4组（5只/组）：高血压模型组（SHR组），冬虫夏草组（CS组，CS5g/kg/d灌胃），氯沙坦组（Los组，Los50mg/kg/d灌胃），冬虫夏草＋氯沙坦组（CS+Los组，CS5g/kg/d+Los50mg/kg/d联合灌胃）；22周龄雄性Wistar-Kyoto大鼠（WKY组）6只作为对照组，共喂养8周。检测各组大鼠体重、尾动脉收缩压、24小时尿蛋白定量（Upro）、尿N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶（NAG酶）、血尿素氮（BUN）、血肌酐（Scr）。采用HE及Masson染色方法观察肾脏病理改变；原位缺口末端标记法（TUNEL法）检测肾小管上皮细胞凋亡；免疫组织化学法检测Klotho蛋白表达；RT-PCR检测Klotho、p53和p21mRNA表达；WesternBlot检测Klotho、p53、p21和活性caspase-3蛋白表达。 结果： 1.实验第8周（30周龄），SHR组大鼠的收缩压、Upro、尿NAG酶、BUN和Scr均明显高于WKY组，并出现肾脏小动脉管壁增厚及玻璃样变，肾小管上皮细胞空泡及颗粒变性，肾小管间质炎性细胞浸润，部分肾小球毛细血管缺血性皱缩、硬化等高血压肾损害的病理特征；经冬虫夏草或/和氯沙坦干预后，SHR的Upro、尿NAG酶、BUN和Scr均较未干预组降低，高血压引起的肾脏病理损害减轻（P<0.05或P<0.01）；冬虫夏草对血压变化无明显影响（P>0.05）。 2.Klotho蛋白主要表达于肾小管上皮细胞胞浆及胞核中，且以远曲小管上皮细胞为主。SHR组大鼠肾脏KlothomRNA及蛋白表达较WKY组明显下调，同时p53和p21表达上调，活性caspase-3蛋白表达上调，肾小管上皮细胞凋亡率增加（13.316％±0.645％vs0.810％±0.115％，P<0.01）；经冬虫夏草或/和氯沙坦干预后，KlothomRNA及蛋白表达上调，p53、p21和活性caspase-3表达下调，肾小管上皮细胞凋亡率降低（分别下降为7.559％±0.520％、7.928％±0.370％和7.373％±0.363％，P<0.01）。而各干预组间以上各项观察指标的差异无统计学意义（P>0.05）。 结论： 1.AngⅡ可使NRK-52E中Klotho基因的表达下调，同时使p53和p21的表达上调，活化caspase-3，从而诱导肾小管上皮细胞凋亡过程，这可能是其在高血压肾损害肾小管细胞凋亡中的作用机制之一。 2.冬虫夏草提取液可拮抗AngⅡ诱导的肾小管上皮细胞凋亡，其抗凋亡作用可能与增加肾小管上皮细胞Klotho基因的表达，抑制p53/p21凋亡通路和caspase-3的激活有关。 3.SHR模型鼠出现肾间质损伤的同时，肾脏Klotho基因的表达明显下调，p53和p21的表达上调，活性caspase-3表达上调，肾小管上皮细胞凋亡率增加。 4.冬虫夏草制剂在使SHR肾间质损伤减轻的同时，可上调肾脏Klotho基因的表达，抑制p53、p21的表达和caspase-3的活化，降低肾小管上皮细胞凋亡率，且其肾保护作用并非通过血压的下降而实现。

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文摘

英文文摘

论文说明：缩略词

声明

前 言

第一章血管紧张素Ⅱ对NRK-52E中Klotho表达和凋亡的影响及冬虫夏草对其的干预作用

第一节 血管紧张素Ⅱ对NRK-52E中Klotho表达和凋亡的影响

1前言

2材料与方法

3结果

第二节 冬虫夏草提取液对血管紧张素Ⅱ干预的NRK-52E中Klotho表达和细胞凋亡的影响

1前言

2材料与方法

3结果

讨论

小结

第二章自发性高血压模型鼠肾脏Klotho的表达和肾小管上皮细胞凋亡情况及冬虫夏草对其的干预作用

1前言

2材料与方法

3结果

讨论

小结

全文总结及结论

参考文献

综述 Klotho基因与肾脏疾病

致谢

攻读学位期间主要研究成果