木犀草素含药血清对高糖诱导肾小球系膜细胞AMPK/SIRT-1/PGC-la信号通路及凋亡的影响
王超超,姜益,赵润英
田上人间(温州市中西医结合医院肾内科•浙江温州325000)
摘要目的:探讨木犀草素(Luteolin)含药血清对高糖诱导下肾小球系膜细胞(GMCs)凋亡及单磷酸腺
昔活■化蛋白激酶(AMPK)/沉默信息调节因子l(SIRTl)/过氧化物酶增殖物激活受体y共激活■因子la
(PGC-la)信号通路的影响。方法:将健康SPF级SD雄性大鼠分为正常组、Luteolin低(50mg/kg)、中
(100mg/kg)、高(200mg/kg)剂量组、罗格列酮阳性组(0.36mg/kg),每组10只,均灌胃给予相应剂量药
物,1次/d,连续7d后,经腹主动脉取血制备含药血清。取SV40MES13型小鼠GMCs将其分为正常组、
高糖模型组、Luteolin含药血清低、中、高剂量组、阳性含药血清组,各组细胞按相应剂量药物处理并培养
24h后,采用四甲基偶氮座蓝(MTT)法及流式细胞仪检测各组GMCs存活率及凋亡率;以蛋白免疫印迹
法(Western Blot)检测各组细胞通路蛋白AMPK/SIRT-1/PGC-la及凋亡相关蛋白脂肪酸合酶(Fas)、B
淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)表达。结果:与正常组相比,模型组GMCs细胞密度、胞质微丝样结构、胞核
颗粒沉积等HE染色病理形态、存活率、Bcl-2蛋白表达均升高(P<0.05),凋亡率、pAMPK/AMPK、SIRT
-1、PGC-la,Fas蛋白表达均降低(P<0.05)。与模型组相比,Luteolin含药血清低、中、高剂量组及阳
性对照组细胞密度、胞质微丝样结构、胞核颗粒沉积等HE染色病理形态、存活率、Bcl-2蛋白表达均降
低(P<0.05),凋亡率、pAMPK/AMPK、SIRT-1、PGC-la,Fas蛋白表达均升高(P<0.05),且Luteolin各
剂量组呈剂量依赖性。阳性对照组与Luteolin含药血清高剂量组相比,上述指标无差异(P>0.05)。结
论:Luteolin血清可能通过激活AMPK/SIRT-1/PGC-la蛋白表达,抑制高糖诱导下GMCs过度增生,促
母字组词进其凋亡。
关键词木犀草素;肾小球系膜细胞;单磷酸腺昔活化蛋白激酶/沉默信息调节因子1/过氧化物酶增殖物激活■受体Y共激活因子la信号通路;凋亡;体外实验
Effects of Serum Containing Luteolin on AMPK/SIRT-1/PGC_la Signal Pathway
and Apoptosis of Mesangial Cells Induced by High Gluco
WANG Chaochao,JIANG Yi,ZHAO Runying
(Nephrology Department,Wenzhou Hospital of Integrated Traditional Chine
and Western Medicine,Wenzhou Zhejiang325000)
ABSTRACT Objective:To investigate the effects of Luteolin contained rum on the high gluco-induced
apoptosis o£glomerular mesangial cells(GMCs)and the signal pathway o£adenosine monophosphate-activated
protein kina(AMPK)/silent information regulator1(SIRT1)/peroxida proliferator-activated receptor gam
ma coactivator la(PGC-la).Methods:Healthy SPF male SD rats were divided into normal group,Luteolin
low(1.2g/kg),medium(2.4g/kg),high(3.6g/kg)do groups and Rosiglitazone positive group(0.36
mg/kg),with10rats in each group,all rats were given the corresponding do of drugs by gavage,once a day,
after7days,blood was taken from abdominal aorta to prepare the rum containing drugs.The GMCs of SV40
MES13mice were divided into normal(control)group(10%normal rum),high gluco model(normal)
group(30mmoL/mL gluco+10%normal rum),Luteolin low(30mmoL/mL gluco+10%low do r
um),medium(30mmoL/mL gluco+10%middle do rum),high(30mmoL/mL gluco+10%high
do rum)do groups,positive containing rum group(30mmoL/mL gluco+10%Rosiglitazone group).
The cells in each group were cultured with corresponding do of drugs for24hours,the survival rate and apopto
sis rate o£GMCs in each group were detected by MTT method and flow cytometry;and Western Blot was ud to
____________________________________detect the expressions of AMPK/SIRT-1/PGC-la,
基金项目:浙江省温州市科研项目(Y20190734)apoptosis associated protein fatty acid syntheta(FAS)
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and B-lymphoma-2gene(Bcl-2).Results:Compared with the control group,the GMCs cell density,cytoplasmic microfilament like structure,nuclear particle deposition and other HE staining pathological morphology, survival rate,Bcl-2protein expression in the model group were all incread(P<0.05),the apoptotic rate, the protein expressions of p-AMPK/AMPK,SIRT-1,PGC-la and Fas were all decread(P<0.05). Compared with the model group,the cell density,cytoplasmic microfilament like s
tructure,nuclear particle deposition and other HE staining pathological morphology,survival rate,Bcl-2protein expression in the low,medium and high do Luteolin contained rum groups and the positive control group were all decread(P< 0.05),the apoptotic rate,the protein expressions of p-AMPK/AMPK,SIRT-1,PGC-lot and Fas were all incread(P<0.05),and Luteolin contained rum groups showed do-dependent.There was no difference between the positive control group and high do Luteolin contained rum group(P>0.05).Conclusions: Luteolin contained rum may inhibit the excessive proliferation of high gluco-induced GMCss and promote its apoptosis by activating the expressions of AMPK/SIRT-1/PGC-la protein.
Key words Luteolin contained rum;glomerular mesangial cells;adenosine monophosphate-activated pro-t&n kina/silent information regulator1/peroxida proliferator-activated receptor gamma coacti
vator la signal pathway;apoptosis;in vitro
糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)发生率及死亡率逐年升高,严重影响患者的生命健康门V。
肾小球系膜细胞(glomerular mesangial cells, GMCs)增殖、细胞外基质沉积、基底膜增厚并导致肾小球硬化是DN发病的主要病理过程,探究GMCs 增殖和凋亡机理,是预防和治疗DN的关键27。单磷酸
腺昔活化蛋白激酶(adenosine monophosphate -activated protein kina,AMPK)/沉默信息调节因子1(silent information regulator1,SIRT1)/过氧化物酶增殖物激活受体7共激活因子la(peroxida proliferator一activated receptor gamma coactivator1ot, PGC-la)信号通路参与机体氧化应激、炎症反应、细胞增殖、凋亡、自噬等生理过程,近来研究发现此通路也参与DN的发生发展过程[5-7\木犀草素(Luteolin)是从木犀草的茎叶中提取的黄酮类化合物,具有抗炎、抗菌、抗肿瘤及心血管保护等多种生物学效应,大量文献研究发现Luteolin对DN肾损伤具有保护作用E9],但Luteolin保护DN肾损伤的具体分子生物学机制还不明确。本研究通过体外培养小鼠GMCs,探讨高糖诱导条件下,Luteolin含药血清对GMCs凋亡及AMPK/SIRT-1/PGC-la通路的影响,以期为临床治疗DN提供理论依据。
1材料
1.1实验动物及细胞株健康雄性SPF清洁级SD 大鼠,6~7周龄,体质量200-220g,购自于广东省医学实验动物中心,许可证号:SCXK(粤)2018-0002。饲养于本院动物饲养中心,本研究经本院动物伦理委员会批准同意,批号为IACUC-01 (20160917)。SV40MES13型小鼠GMCs:上海康朗生物科技有限公司,货号:KL0194。1.2药物木犀草素(Luteolin):山东临沂艾泽拉斯生物科技有限公司,规格:20mg;罗格列酮钠片:太极集团重庆涪陵制药厂有限公司,规格:4mg/片,批号:15090049o Luteolin及罗格列酮以生理盐水配置为5.00、10.00,20.00g/L及0.036g/L的混悬液,
1.3主要试剂及仪器四甲基偶氮哩蓝(MTT):购自美国Sigma(货号:M2128);HE染色试剂盒:上海生物公司;Trizol试剂盒:北京麦瑞博;AMPK抗体、pAMPK抗体、SIRT_1抗体、PGC-la及凋亡相关蛋白脂肪酸合酶(Fas)抗体)、B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)抗体:美国abeam公司;DMEM高糖培养基:美国Hyclone公司;BCA蛋白定量试剂盒、胰蛋白酶:美国Pierce公司。Verl012全自动酶标检测仪:美国Versamax公司;1659001蛋白电泳仪、Trans-Blot SD半干转膜仪:美国Bio-Rad公司。B5-R3_v3型流式细胞仪:美国贝克曼库尔特公司。
2方法
2.1含药血清制备大鼠50只,随机分为正常组, Luteolin低(50mg/kg)、中(100mg/kg)、高(200mg/kg)剂量组,阳性组(罗格列酮问,0.36mg/kg),每组10只;各组大鼠均以10mL/kg 的剂量灌胃给药,正常组给予等量生理盐水,各组连续给药7d,l次/d。末次给药禁食不禁水12h 后,麻醉大鼠,经腹主动脉取血6mL,静置2h后,在4七条件下3000r/min离心20min,取血清装于5mL青霉素小瓶中,56T灭活、滤过除菌后,置于-80T冰箱保存备用。
2.2GMCs复苏与培养将SV40MES13型GMCs
复苏后,接种于含10%胎牛血清(FBS )的高糖 DMEM 培养基中,置于条件为37 T 、5%CC>2的恒
温培养箱中培养48 h,使细胞融合度达到80%以上 后,进行常规传代、计数。
2.3 实验分组及培养 取GMCs 细胞,以每孔2x 105密度接种于6孔板上,适应性培养24 h 后,按以
下分组并加入药物继续培养。正常组(10%正常组 血清)、高糖模型组(30 moiyL 葡萄糖+ 10%正常组 血清)A Luteolin 含药血清低(30 moL/L 葡萄糖+
10%低剂量组含药血清)、中(30 moL/L 葡萄糖+
10%中剂量组含药血清)、高(30 moL/L 葡萄糖+ 10%高剂量组含药血清)剂量组、阳性含药血清组
(30 moL/L 葡萄糖+ 10%罗格列酮组含药血清);每
组设置6个复孔,置于37 P 、5%C ()2的恒温培养箱 中培养48 h 后,收集细胞,以备后续试验。
情侣句子2.4观察指标及测定2. 4.1 MTT 法测定GMCs 存活率 取对数期细胞,
按2. 3项下各组细胞分组并处理,每组设置6个复 孔,向每个孔中加入20 “L MTT 溶液(5 g /L ),
37 £下孵育1 h 后,加入200 G 二甲基亚砚(DM-
SO )溶液孵育20 min 后,使用自动多孔分光光度计
测量490 nm 的光密度(0D )值。存活率% =实验组
OD 值/空白组OD 值x 100%。
2. 4.2 HE 染色观察细胞形态 取2. 3项下各组细
胞,用40 g/L 多聚甲醛固定10 min 后,HE 染色,并
置于显微镜下观察细胞形态。
2. 4.3流式细胞仪检测GMCs 凋亡率 取2. 3项
下生长24 ,48 h 的各组细胞,用胰蛋白酶消化后,用
Annexin V - FITC 细胞凋亡检测试剂盒及流式细胞
仪检测细胞凋亡率。
2. 4.4 Western Blot 检测 AMPK 、pAMPK 、SIRT - 1、
PCC - la 及凋亡相关蛋白Fas 、Bel - 2蛋白表达
取2. 3项下各组细胞,加细胞裂解液,离心分离后,
取上清液提取蛋白,按BCA 试剂盒说明书检测蛋白
浓度,取200憾蛋白进行电泳、转膜后,置于5%的 脱脂奶粉溶液中,37十封闭2 h,加入抗体(AMPK 、
pAMPK 、SIRT - 1、PGC - let, Fas 、Bel - 2、0 - actin
(内参),1: 1 000、1: 1 000、1: 1 000、1: 1 000、1:
1 000J : 1 000,1:
2 000)并于4七冰箱中孵育过夜,
TBST 漂洗3次后,加入1: 1 000的羊抗兔二抗溶
液,室温孵育2 h ,经TBST 再次漂洗3次后,采用增 强化学发光法显色,以凝胶成像仪观察条带并拍
照,并以Image-J 软件分析各组蛋白相对表达。
2.5统计学分析 以SPSS22. 0软件对实邂数据进 行统计分析,计量资料以平均数士标准差G 士 s )表
示,组间比较进行单因素方差分析,进一步两组间 比较行LSD -J 检验,P <0. 05表示差异有统计学
意义。
3结果
3. 1 Luteolin 含药血清对GMCs 存活的影响 见
表1。
表1各组GMCs 存活率检测结果G±s,%)组别n
存活率
正常组6100. 00 土 0. 00模型组
6182. 65 ±10. 10*阳性组
6124. 92 土 11. 13 再#△▲Luteolin 低剂量组
6160. 20 ±12. 09*Luteolin 中剂量组
6142. 92 土 13. 63 再松Luteolin 高剂量组
6
125. 32 土 12. 23 再#△▲
注:与正常组比较,* F <0.05;与模型组比较,#P<0.05;与
Luteolin 低剂量比较,< 0. 05 ;与Luteolin 中剂量组比较,▲ P
<0. 05
3. 2 Luteolin 含药血清对GMCs 形态学的影响 正
常组细胞核形态正常;与正常组相比,模型组细胞 密度增高,胞浆内出现大量微丝样结构,细胞核周
围有大量小颗粒沉积;与模型组组相比,:L uteolin 低、 中、高剂量组细胞密度、胞浆微丝样结构及核周围
小颗粒沉积均有不同程度减弱,且Luteolin 各剂量 组上述现象呈剂量依赖性降低。阳性组细胞变化 与Luteolin 高剂量组相似。见图1。
正常组 模型组 Luteolin 低剂量组Luteolin 中剂量组 Luteolin 高剂量组 阳性组
图1各组细胞HE 染色形态学观察
3.3
Luteolin 含药血清对GMCs 凋亡的影响 见 -2、Fas 相对表达水平的影响 见图1,表3。
表2。
3.5 Luteolin 含药血清对GMCs 凋亡相 关蛋白
3.4 Luteoli n 含药血清对GMCs 凋亡相关蛋白Bel pAMPK/AMPK, SIRT - l.PGC - la
相对表达水平的
影响见图1,表4°
表2各组GMCs 凋亡率检测结果(2±$,%)
注:与正常组比较,*P<0. 05;与模型组比较,#P<0. 05;与
Luteolin 低剂量比较,△_? < 0. 05 ;与Luteolin 中剂量组比较,▲ P <0. 05
组别n 凋亡率
正常组
611.93 ±2. 11模型组67. 05 ±2. 32;*阳性组
632. 62 ±2. 53 ;<=#△▲Luteolin 低剂量组
617. 62 ±2. 99 :«#
Luteolin 中剂量组626. 32 ±2. 13 :«#△
Luteolin 高剂量组
6
33. 02 ±2. 78 ;
<=#△▲
A B
C D
E F
A.正常组;
B.模型组;
C. Luteolin 低剂量组;
D.Luteolin 中剂量组;
E. Luteolin 高剂量组;
F.阳性对照组
图2 各组GMCs Bel -2、F&s 蛋白表达的Western Blot 检测结果
表3 各组GMCs Bel -2、Fas 蛋白表达水平(2 ±$)
组别n Bel -2/p - actin Fas/|3 - actin 正常组
60.26 ±0.12
1.12±0.08模型组6 1.49 ±0.15*0.22 ±0.11*
阳性组
60.62 ±0. 14*#aa
0.81±0.11*#AA Luteolin 低剂量组6 1.08 ±0.12*0.43 ±0.09*Luteolin 中剂量组
60.83±0.H*#A
0.63 ±0.10*#A
Luteolin 高剂量组6
0. 61±0.13*#aa 0.84 ±0. 12*#aa
注:与正常组比较,* P < 0・05 ;与模型组比较,#P < 0.05 ;与Luteolin 低剂
量比较,△兀0.05;与Luteolin 中剂量组比较,AP<0.05PGC-la OM
A B
C D E F
A.正常组;
B.模型组;
C. Luteolin 低剂量组;
D. Luteolin 中剂量组;
城隍庙火烧
E. Luteolin 高剂量组;
F.阳性对照组
图 3 各组 GMCs pAMPK/AMPK.SIRT - 1、PGC -la
蛋白表达的Western Blot 检测结果
4讨论
近年来,随着社会的发展、人民生活水平的提 高,糖尿病患病率也随之升高,并成为继心血管病、
肿瘤之后的第三大非传染性疾病,而DN 是威胁糖尿
表4 各组细胞 pAMPK/AMPK.SIRT -1、PGC -la
蛋白表达水平(%±$)
组别n pAMPK/AMPK SIRT-l/p-actin PGC -la/p-actin 正常组6 1.26±0.12
1.56±0.16
1.35±0.13
模型组
60.25 ±0.15*0.22 ±0.1肿0.32 ±0.15*阳性组非语言交流
60.92 ±0.14:; 1.14 ±0.20^1 1.03 ±0.1垃;
Luteolin 低剂量组
60.47±0.12*
朱莉叶0.51 ±0.17*
0.56±0.14*
Luteolin 中剂量组60.69 ±0.11:#0.84 ±0.18:#0.79 ±0.16:#Luteolin 高剂量组
6
0.94 ±0.13 霞
1.15 ±0.19 議
1.02 ±0.15 議
注:与正常组比校,*P<0.05;与模型组比校,#P<0.05;与Luteolin 低剂量比较,AP
<0.05;与 Luteolin 中剂量组比较,<0.05
病患者生命的主要原因[10'11]o GMCs 异常增生、肥 大等病变是DN 发展的主要病理过程,而高浓度葡 萄糖可促进GMC s 增生、肥大及胞外基质产生和积 聚,并导致肾损伤[3'10]o 体外培养并用高浓度葡萄
糖诱导GMCs 可模拟DN 病理过程少]。本研究发 现,与正常组相比,模型组GMCs 细胞密度增高、细
胞质内微丝样结构增多、细胞核可见小颗粒沉积等
病变,而GMCs 存活率升高、凋亡率下降;提示高糖 诱导下,GMCs 增生严重,凋亡减弱。
文献研究发现Luteolin 对肾脏损伤具有较好的 改善作用,汪海洋口珂等发现Luteolin 可降低单侧输
尿管梗塞性大鼠肾脏炎性和纤维化损伤;w [14]等
发现Luteolin 可降低汞中毒小鼠肾脏损伤;裘儿 杰⑼等发现Luteolin 可减轻试验性DN 大鼠肾脏损
伤;然而Luteolin 保护肾损伤的具体分子机制还不 明确。本研究体外培养并用高浓度葡萄糖诱导
GMCs,探究Luteolin 含药血清对GMCs 增殖及凋亡
的影响,发现,与模型组相比,Luteolin 含药血清低、 中、高剂量组及阳性对照组GMCs 细胞密度降低、胞
质微丝结构及胞核颗粒沉积等减轻,GMC s 存活率 降低、凋亡率升高;表明Luteolin 含药血清可抑制高 糖诱导的GMCs 增殖,促进其凋亡。
SIRT1可调节细胞代谢,参与细胞衰老、凋亡、 DNA 修复等生理过程[切。AMPK 和SIRT1是细胞
内的能量感受器,可调节PGC - la 的活性,参与机 体能量代谢、线粒体功能、细胞凋亡等过程『°如。
大量文献研究发现,AMPK/SIRT - 1/PGC - la 通路
参与肾小球病变过程。张笑栩等发现高糖诱导 的肾小球系膜细胞免疫炎性损伤的分子机制可能
与AMPK 通路活化有关;Shat [18]等发现AMPK 磷酸 化水平降低,可抑制SIRT1活性水平,促进肾小球炎 症反应和增生;Liao 】"]等发现SIRT1活性水平降低 的同时,也可引起PGC - la 水平的降低,并促进线
粒体代谢障碍的发生,而加重肾小球病变。但
AMPK/SIRT - 1/PGC - la 通路在体外培养并用高
浓度葡萄糖诱导GMC s中的作用,还未见报道。本研究发现,与正常组相比,模型组GMC s中pAMPK/ AMPK、SIRT_1、PGC_la蛋白表达均降低。另外凋亡相关蛋白Fas,Bel-2亦参与高糖诱导的GMCs 凋亡过程,齐月亮辺]等研究显示下调Bel-2和上调Fas基因表达,可促进高糖诱导增生的GMCs凋亡。本研究发现,与正常组相比,模型组GMCs中凋亡相关蛋白Fas表达下降、Bcl-2表达升高,提示高糖诱导下,GMC s细胞中pAMPK/AMPK、SIRT-1、PGC-la蛋白表达下降,细胞凋亡减弱;而用L
uteo-lin含药血清培养GMCs细胞后发现,与模型组相比,Luteolin含药血清低、中、高剂量组及阳性对照组pAMPK/AMPK、SIRT-l.PGC-la蛋白表达升高,凋亡相关蛋白Fas表达升高、Bcl_2表达下降;表明Luteolin含药血清可能通过激活AMPK/SIRT-1/ PGC-la蛋白表达,促进高糖条件下GMCs凋亡。
综上所述,Luteolin含药血清可能通过激活AMPK/SIRT-1/PGC-la蛋白表达,抑制高糖诱导下GMCs过度增生,促进其凋亡。为临床Luteolin 治疗DN提供一定的理论依据。
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(收稿日期:2020-06-10)