间隙连接蛋白Connexin43逆转高糖诱导肾小球系膜细胞肥大的作用及信号通路研究

摘要

背景与目的:肾小球肥大是糖尿病肾病的早期病理特征之一,其中系膜细胞肥大最为明显。前期的研究证明细胞间隙连接通讯(Gap junctional intercellularcommunication,GIJC)的主要蛋白connexin43(Cx43)参与介导了高糖诱导的系膜细胞肥大过程,然而其中的分子机制尚未明晰。在细胞内信号网络当中,PTEN通过影响P13K/Akt信号通路也参与了系膜细胞肥大过程的调控。因此,本研究首先建立高糖诱导的系膜细胞肥大体外模型,观察高糖环境造成系膜细胞肥大表型以及对Cx43蛋白表达的影响,同时观察PTEN、P13K/Akt信号蛋白的表达变化。进而通过基因调控的方法研究上调Cx43能否逆转系膜细胞肥大,以及与PTEN、P13K/Akt信号通路的关系,从而揭示Cx43逆转高糖诱导系膜细胞肥大的重要作用及其分子机制。
　　 方法:1)研磨法分离wistar大鼠原代肾小球系膜细胞,培养至第3～10代用于实验；将系膜细胞分为正常糖对照组、渗透压对照组以及高糖培养组培养48h,观察细胞生长状态、测量细胞直径及面积、测定总蛋白/细胞数,并通过流式细胞术前向角散射光(forward scatter,FSC)检测分析细胞体积变化,采用MTT法比较细胞增殖能力变化,使用流式细胞仪检测细胞周期变化；通过RT-PCR对比各组Cx43 mRNA的改变,通过western blot方法明确高糖刺激对Cx43、PTEN以及P13K/Akt分子信号通路的影响；2)测序鉴定pcDNA-Cx43质粒,进行质粒的转化、扩增与大量提取；电穿孔转染法瞬时转染Cx43基因,使用western blot、细胞免疫荧光染色方法鉴定转染效果；3)使用上述实验方法检测在高糖培养下,高表达Cx43细胞生长状态、细胞大小、增殖能力和细胞周期的改变,以及上调Cx43对PTEN、P13K/Akt信号蛋白表达的调控作用。
　　 结果:1)大鼠原代肾小球系膜细胞于7d后第一次传代,生长旺盛,形态稳定,可传至10代以上；高糖培养48h后,光镜下可见细胞体积增大,细胞直径与平面面积均增加,细胞总蛋白/细胞数增高,FSC平均强度增强,增殖能力减弱,处于G0/G1期的细胞比例明显增大,S期细胞比例减小,Cx43 mRNA和蛋白质表达量均下降,PTEN表达减少,P13K表达增加,Akt磷酸化增加,与正常对照组和渗透压对照组的差异具有统计学意义；2)测序鉴定结果显示pcDNA-Cx43质粒成功携带Cx43 mRNA基因片段；通过电穿孔转染法能够实现系膜细胞持续48h以上高表达Cx43蛋白质,并且分布于细胞膜的Cx43蛋白荧光强度和数量明显增加。3)高表达Cx43的系膜细胞在高糖培养下体积增大不明显,增殖能力受抑制较轻,细胞周期受高糖影响不明显；同时,通过对信号蛋白的检测,与对照组相比,Cx43转染的细胞PTEN蛋白水平受高糖抑制的程度减弱[(13.91±11.96)％,比未转染组(41.58±16.22)％和空质粒转染组(39.92±22.21)％,P<0.05],P13K蛋白水平升高程度减弱[(211±27)％,比未转染组(319±75)％和空质粒转染组(328±27)％,P<0.05],pAkt增加的程度减弱[(99±29)％,比未转染组(537±266)％和空质粒转染组(452±126)％,P<0.051。
　　 结论:本研究显示高糖培养可造成PTEN表达减少,P13K表达增加,Akt磷酸化增加,导致P13K/Akt信号转导通路激活,结果引起细胞增殖能力下降,细胞周期停滞,蛋白质合成增多,最终造成系膜细胞肥大。Cx43表达上调能够阻断高糖对PTEN的抑制以及对P13K/Akt信号通路的激活,最终逆转系膜细胞肥大。这一结果揭示了Cx43调控高糖诱导系膜细胞肥大的部分分子机制,为深入认识糖尿病肾病的发病机制、从调控细胞间通讯逆转早期糖尿病肾病提供了依据。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

第一章 引言

第一节 糖尿病肾病与系膜细胞肥大

第二节 细胞间隙连接通讯与Connexin43

第三节 本课题的研究内容

第二章 高糖诱导系膜细胞肥大模型的建立以及对Connexin43表达和PI3K/Akt信号通路的影响

第一节 实验材料

第二节 实验方法

第三节 实验结果

第四节 讨论

第五节 小结

第三章 上调Connexin43对系膜细胞肥大表型及PI3K/Akt信号通路的影响

第一节 实验材料

第二节 实验方法

第三节 实验结果

第四节 讨论

第五节 小结

第四章 结论

参考文献

文献综述

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果