脂肪型脂肪酸结合蛋白通过内质网应激诱导系膜细胞凋亡的分子机制

发布时间：2017-09-04 15:47

  本文关键词：脂肪型脂肪酸结合蛋白通过内质网应激诱导系膜细胞凋亡的分子机制

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【摘要】：目的:糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)作为糖尿病最常见的的并发症,其发病率和致死率逐渐增加,并成为导致终末期肾病的主要原因。肾小球的病理改变首先是基底膜增厚、系膜细胞增生、细胞外基质增加,随之系膜细胞凋亡、肾小球阶段性硬化、肾小球滤过率下降,最终导致肾功能衰竭。系膜细胞的凋亡及细胞外基质的增加在DN的进程中起着重要作用。高血糖及其代谢产物最初被认为是加重糖尿病肾病进程的主要因素。但随着研究的深入,脂质在非脂肪细胞中异位聚集并影响细胞功能导致细胞凋亡即所谓的“脂毒性”进入人们的视野。但其导致细胞凋亡的分子机制尚不完全清楚。脂肪型脂肪酸结合蛋白(adipocyte fatty acid binding protein,FABP4,ap2),是脂肪酸结合蛋白家族中最具特征性的成员,参与游离脂肪酸(free fatty acid,FFA)和其他亲脂性物质的转运,在调节炎症、胰岛素抵抗、代谢性疾病中起着重要作用。内质网(endoplasmic reticulum,ER)是脂质合成、Ca~(2+)储存和蛋白质折叠与成熟的重要场所。它参与内源性细胞凋亡途径。内质网的稳态一旦被打乱,就会导致非折叠蛋白的聚集以及内质网应激(endoplasmic reticulum strss,ERS)或未折叠蛋白反应(unfolded protein response,UPR),持续的ERS最终导致细胞凋亡。已知内质网是感受与脂质代谢相关应激的重要靶细胞器,高浓度FFAs通过ERS可以引起包括胰岛β细胞和肝细胞在内的多种细胞凋亡,即“脂性凋亡”,但分子机制尚不清楚。我们的前期试验已首次证实人肾小球系膜细胞正常时可表达FABP4,高糖和高FFAs可诱导其FABP4表达上调、发生ERS,细胞凋亡增加。由此推测FABP4参与FFAs诱导ERS及ERS相关凋亡通路。据此,本研究在前期研究的基础上,在细胞学水平拟通过抑制FABP4表达,观察高糖和高FFAs诱导的ERS及ERS相关凋亡通路的变化,探讨FABP4的作用。实验分为两部分:1 RNA干扰技术敲低人肾系膜细胞(Human Mesangial Cell,HMC)的FABP4,比较敲低前后高糖和FFA诱导的ERS及ERS相关凋亡指标在蛋白和mRNA水平的表达变化,探究FABP4、FFA、ERS在细胞凋亡中的作用;2 PPAR-γ激动剂吡格列酮干预HMC,在蛋白和mRNA水平比较干预前后高糖和FFA诱导FABP4、ERS及ERS相关凋亡指标表达变化,进一步明确FABP4、FFA、ERS在细胞凋亡中的上下游关系。方法:1 RNA干扰技术敲低HMC的FABP4,比较敲低前后高糖和FFA诱导的ERS及ERS相关凋亡指标在蛋白和mRNA水平的表达变化(1)实验分组:HMC细胞随机分为高糖(HG)、高油酸(OA)、高棕榈酸(PA)三种刺激组。每种刺激组均对应正常对照组(Control,Ctrl)、空质粒组(nontargeting control,NCsi)、质粒敲低组(FABP4 si RNA,FABP4si)、刺激加质粒敲低组(Stimuli+FABP4 si RNA)、刺激组(Stimuli)五组。(2)应用Western Blot以及Real-Time PCR观察HG、OA和PA刺激对HMC FABP4蛋白和mRNA、内质网应激相关蛋白和mRNA、凋亡相关蛋白和mRNA的表达变化。(3)用RNA干扰技术敲低FABP4,观察敲低前后三种刺激对HMC的内质网应激相关蛋白和mRNA、凋亡相关蛋白和mRNA的表达变化。2 PPAR-γ激动剂吡格列酮干预HMC,在蛋白和mRNA水平比较干预前后高糖和FFA诱导FABP4、ERS及ERS相关凋亡指标表达变化(1)实验分组:HMC细胞随机分为高糖(HG)、高油酸(OA)、高棕榈酸(PA)三种刺激组。每种刺激组均对应正常对照组(Control,Ctrl)、0.5%DMSO组、刺激加吡格列酮干预组(Stimuli+Pi)、刺激组(Stimuli)四组。(2)应用Western Blot以及Real-Time PCR检测HG、OA和PA刺激对HMC FABP4蛋白和mRNA、内质网应激相关蛋白和mRNA、凋亡相关蛋白和mRNA的表达变化。(3)用吡格列酮进行干预,观察干预前后三种刺激对HMC的FABP4蛋白和mRNA、内质网应激相关蛋白和mRNA、凋亡相关蛋白和mRNA的表达变化。结果:1第一部分(1)HG、OA和PA刺激对HMC FABP4蛋白和mRNA表达的影响:三种刺激明显上调HMC FABP4蛋白和mRNA的表达;(2)HG、OA和PA刺激对ERS和ERS相关凋亡指标的影响:三种刺激在蛋白水平显著上调GRP78、p-IRE1a、p-PERK、ATF6和CHOP、Cleaved Caspase3、Cleaved Caspase12的表达,在mRNA水平明显上调GRP78、IRE1a、PERK、ATF6和CHOP;(3)RNA干扰技术对HMC中FABP4表达量的影响:FABP4si组FABP4蛋白表达量显著低于Control组;(4)用RNA干扰技术敲低FABP4,观察敲低前后三种刺激对HMC的内质网应激相关蛋白和mRNA、凋亡相关蛋白和mRNA的表达变化:与单纯刺激组相比,FABP4敲低后HG、OA和PA刺激导致的GRP78、p-IRE1a、p-PERK、ATF6 ERS相关蛋白以及CHOP、Cleaved Caspase3、Caspase12凋亡相关蛋白蛋白表达量以及HG、OA和PA刺激导致的GRP78、IRE1a、PERK、ATF6 ERS相关蛋白以及凋亡相关蛋白CHOP的mRNA水平显著下降;(5)空质粒对HMC FABP4、ERS和ERS相关凋亡指标的影响:空质粒组HMC FABP4、ERS和ERS相关凋亡相关蛋白和mRNA表达量与正常对照组相比无统计学差异。2第二部分(1)用吡格列酮进行干预,观察干预前后HG、OA和PA刺激对HMC的FABP4蛋白和mRNA表达的影响:吡格列酮明显下调HG和OA刺激诱导的HMC FABP4蛋白和mRNA的表达,但吡格列酮干预前后PA刺激组FABP4表达量均高于正常对照组;(2)观察吡格列酮干预前后HG、OA和PA刺激对HMC的ERS相关蛋白和凋亡相关蛋白表达的影响:吡格列酮显著下调HG和OA刺激诱导的HMC ERS相关蛋白GRP78、p-IRE1a、p-PERK、ATF6的表达,同时也明显下调HG和OA刺激诱导的CHOP、Cleaved Caspase3细胞凋亡相关蛋白的表达;但吡格列酮干预不能下调PA刺激组GRP78、p-IRE1a、p-PERK、ATF6和CHOP、Cleaved Caspase3的高表达;(3)观察吡格列酮干预前后HG、OA和PA刺激对HMC的ERS相关基因和凋亡相关基因表达的影响:吡格列酮明显下调HG和OA刺激诱导的HMC ERS相关基因GRP78、IRE1a、PERK、ATF6的表达,同时明显下调HG和OA刺激诱导的CHOP细胞凋亡相关基因的表达;但吡格列酮干预不能下调PA刺激的GRP78、IRE1a、PERK、ATF6和CHOP mRNA的高表达。结论:1 HG、OA和PA可以在蛋白和mRNA水平上调人系膜细胞中的FABP4和内质网应激相关指标及内质网应激相关凋亡指标水平。证明FFA和高糖可以诱导FABP4表达,激活内质网应激及相关凋亡途径。2 抑制FABP4表达可以在蛋白和mRNA水平下调HG、OA和PA诱导的内质网应激相关指标及凋亡相关指标的高表达。证明FABP4介导高糖和FFA诱导的内质网应激,FABP4在内质网应激的上游。3 PPAR-γ激动剂吡格列酮可以下调OA、HG干预FABP4高表达,进而减轻OA、HG诱导内质网应激及凋亡。吡格列酮无法下调PA干预的FABP4的表达,因而也不能缓解PA干预的内质网应激及凋亡。进一步证明OA和高糖诱导的内质网应激和内质网应激相关凋亡途径是通过FABP4来完成。但PPAR-γ和FABP4与饱和脂肪酸之间的关系尚需深入研究。
【关键词】：脂肪型脂肪酸结合蛋白 内质网应激 凋亡 游离脂肪酸 人肾小球系膜细胞 吡格列酮
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R587.2;R692.9
【目录】：

• 中文摘要4-8
• 英文摘要8-13
• 英文缩写13-14
• 第一部分 FABP4在游离脂肪酸介导的内质网应激和细胞凋亡中的作用14-45
• 前言14-16
• 材料与方法16-26
• 结果26-28
• 附图28-37
• 讨论37-39
• 小结39-40
• 参考文献40-45
• 第二部分 吡格列酮通过FABP4抑制高糖/高脂诱导的系膜细胞凋亡45-72
• 前言45-47
• 材料与方法47-56
• 结果56-58
• 附图58-66
• 讨论66-68
• 小结68-69
• 参考文献69-72
• 结论72-73
• 综述 RNA干扰技术-MicroRNA73-87
• 参考文献80-87
• 致谢87-88
• 个人简历88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前3条

1 张茜;肖新华;;microRNA与糖尿病发生发展机制的关系[J];中国糖尿病杂志;2014年06期

2 夏元平;王立花;樊燕蓉;;细胞凋亡与内质网应激机制[J];药学与临床研究;2010年03期

3 郭志云;茆灿泉;熊莉丽;辛洪波;;p53直接调控microRNA及其靶基因的高通量筛选[J];生物化学与生物物理进展;2009年09期

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本文编号：792449