金属硫蛋白缺乏可加重链脲佐菌素诱导的糖尿病小鼠的糖尿病肾病
2024年03月21日 270人阅读
氧化应激和炎症在糖尿病并发症,包括糖尿病肾病中起重要作用。金属硫蛋白(MT)在糖尿病肾近端小管上皮细胞中作为抗氧化剂被诱导;然而,MT在肾功能中的作用尚不清楚。因此,我们研究MT缺乏是否通过氧化应激和炎症加速糖尿病肾病。注射链脲佐菌素诱导MT-t缺失小鼠(MT X/X)和MT-t/MT-t小鼠发生糖尿病。测量尿白蛋白排泄、组织学变化、活性氧(ROS)标志物和肾脏炎症。小鼠近端小管上皮细胞(mProx24)被用来进一步阐明MT在高糖条件下的作用。与糖尿病MT相比,糖尿病MT X/X小鼠的糖尿病肾病参数、ROS和炎症标志物加速,尽管血糖水平相当。MT缺乏加速了糖尿病肾间质纤维化和巨噬细胞向间质浸润。电镜显示糖尿病MTX/X小鼠近端小管上皮细胞线粒体形态异常。体外研究表明,在高糖条件下培养的mProx24细胞中,小干扰RNA敲低MT可增强线粒体ROS的产生和炎症相关基因的表达。本研究结果表明,MT可能在糖尿病肾病中保护肾脏免受高糖诱导的ROS和随后的炎症作用中发挥关键作用。糖尿病肾病;炎症;金属硫蛋白;氧化应激;糖尿病肾病是终末期肾脏疾病的主要原因,也是心血管疾病的独立危险因素(10,25)。糖尿病肾病的发生和发展有多种机制,包括遗传和血流动力学因素、氧化应激、大量研究表明,高血糖与活性氧(ROS)的生成增强有关,氧化应激与糖尿病肾病的发生有关(6,7)。新出现的证据也表明,炎症途径在糖尿病肾病的发病机制中起着至关重要的作用(20,26)。因此,氧化应激和炎症的调节可能是糖尿病肾病的主要治疗靶点。金属硫蛋白(MT)是一种细胞内金属结合蛋白,其特点是低分子质量(6-7kda),高半胱氨酸含量(61-62个氨基酸中的20个),没有芳香或组氨酸残基(30)。虽然已经鉴定了四种同种异构体,但MT-1和-2(MT-1/-2)作为主要同种异构体广泛分布于全身(30)。MT在重金属解毒和必需金属稳态中起重要作用(24)。此外,MT具有强大的抗氧化功能,是一种保护细胞和组织免受氧化应激的适应性蛋白(2,9)。先前的研究报道了MT对帕金森病小鼠模型的神经保护作用(5,17,18)。我们最近证实MT主要在肾近端小管上皮细胞中表达,高糖诱导的氧化应激可增强糖尿病肾脏中MT的表达(21)。这些结果表明,MT通过代偿上调来保护肾脏免受糖尿病引起的氧化应激的影响;然而,MT在糖尿病肾病发病机制中的作用仍然知之甚少。因此,本研究旨在研究MT在糖尿病条件下保护肾脏免受高糖诱导的氧化应激的作用,使用MT缺乏(MT X/X)和MT/X小鼠。我们还使用正常或高糖条件下培养的小鼠近端小管上皮(mProx24)细胞来确定小干扰RNA(siRNA)敲低MT是否会诱导线粒体ROS,从而导致炎症。
材料和方法
实验性的协议。雄性纯合子MT-1/2敲除小鼠(MT实验性的协议。雄性纯合子MT-1/2敲除小鼠(MT X/X)来自Jackson Laboratory(Bar Harbor,ME)。 MT X/X小鼠在129/Sv遗传背景下饲养,因此129/ Sv小鼠被用作野生型对照(MT/Sv)。所有程序均按照冈山大学医学院动物实验指南、日本政府动物保护和管理法(第105号)和日本政府动物饲养和安全通报(第6号)进行。8周大的小鼠分为四组:1)非糖尿病 MT/MT小鼠(ND-WT;N (7);2)链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病MT (DM-WT);N (7);3)非糖尿病MTX/X小鼠(ND-KO;N (7);4)糖尿病MTX/X小鼠(DM-KO;n<e:1>7).糖尿病被诱导并证实如先前报道(15)。所有的老鼠都可以免费获得标准的饮食和自来水。小鼠在诱导糖尿病后12周被安乐死。取下肾脏,称重,用10%福尔马林固定,进行周期性酸-甲基苯丙胺银(PAM)和马松三色染色。剩余组织的部分被嵌入最佳切割温度化合物(Sakura Finetechnical,东京,日本),并立即在丙酮中冷冻,在干冰上冷却。其他组织在液氮中快速冷冻,并在X80°C下保存。为探讨STZ对糖尿病肾病的影响,将8周龄MT X/X小鼠分为3组:1)非糖尿病小鼠(ND-K0;N (5);2) stz诱导糖尿病小鼠(DM-K0;N (5);3)甘精胰岛素治疗stz诱导的糖尿病小鼠(DM-KO2glargine;n5).使用甘精胰岛素(Sanofi, Tokyo,Japan)。5:0。腹腔注射8u/体。小鼠在诱导糖尿病后12周被安乐死。取出肾脏,用10%福尔马林固定,进行PAM染色。代谢数据。12周时测量体重、肾脏重量、糖化血红蛋白、血清肌酐和24小时尿白蛋白排泄(UAE)。糖化血红蛋白用高压液相色谱法测定,血清肌酐用酶法测定。收集尿液24h,将每只小鼠单独置于代谢笼中,随意提供食物和水。阿联酋的测量方法如前所述(22)。光学显微镜。切片经PAM和马松三色染色分析。在糖尿病诱导后12周,通过高倍镜检查每只动物皮质中随机选择的10个肾小球(x400)来估计肾小球的大小。使用Lumina Vision软件(Mitani, Tokyo, Japan)测量肾小球簇和间质纤维化的面积。系膜基质指数(mesangial matrix index, MMI)定义为簇毛面积中pam阳性面积,计算公式为:MMI<e:1>(pam阳性面积)/(簇毛面积)。结果表示为平均值↑SE(每m2丛面积;MMI的任意单位)。 lmmunoperoxidase染色。免疫过氧化物酶染色如前所述(22)。简单地说,用低温恒温器切割4米厚的新鲜冷冻切片。使用大鼠抗小鼠单核细胞/巨噬细胞(F4/80)单克隆抗体(Abcam,Cambridge,UK)评估巨噬细胞浸润,然后使用生物素标记的山羊抗大鼠 lgG抗体(Jackson ImmunoResearch Laboratories, West Grove,PA)。使用Vectastain Elite试剂盒(Vector Laboratories, Burlingame, CA)对切片进行亲和素-生物素偶联反应。计数每只动物10个肾小球中f4/80阳性细胞数。每个肾小球和间质组织的平均阳性细胞数(每mm2的数量)用于估计。Immunofluorescent染色。免疫荧光染色如前所述(21)。采用兔抗mt抗体(Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA)和Alexa Fluor 488驴抗兔IgG(Invitrogen, Carlsbad, CA)检测 MT-1/ 2在肾脏中的表达。为了确定MT-1/2是否定位于近端或远端小管上皮细胞,分别用山羊抗水通道蛋白-1(AQP1)抗体(Santa Cruz Biotechnology)或山羊抗tam - horsfall蛋白(THP)抗体(Santa CruzBiotechnology)反染色,然后用Alexa Fluor 594驴抗山羊lgG (Invitrogen)反染色。对于其他免疫荧光染色,抗IV型胶原(Millipore,Temecula, CA),抗纤维连接蛋白(Sigma-Aldrich, St. Louis, MO)和抗4-羟基烯醛(4-HNE;Abcam)被使用。荧光显微镜(BX51;奥林巴斯,东京,日本)。Western blot分析。如前所述进行 Western blotting(15)。简单地说,蛋白质被洗脱,用SDS-PAGE分离,并转移到硝化纤维素膜上。在20 mM Tris·HCl (pH 7)中阻断后。6)含150mm NaCl,0。1% Tween 20和5%(wt/vol)脱脂牛奶,用抗纤维连接蛋白(Sigma-Aldrich)和抗磷酸化nf-b-p65 (Cell Signaling Technology, Danvers, MA)孵育膜。将膜与anti-actin(Abcam)杂交以监测不同车道的等效负载。所有实验至少重复三次。电子显微镜。电镜下的组织准备如前所述(22)。近端小管上皮细胞在x1,500和x4,000显微镜下拍照。肾皮质基因表达的定量分析。治疗