溫海濱,覃 勛,蒙如慶,唐峰年,韋 喆,譚 寧
(1.河池市人民醫(yī)院腎內(nèi)科,廣西547000;2.桂林醫(yī)學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,廣西桂林541001)
烏司他丁對(duì)氧化損傷腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)作用研究
溫海濱1,覃 勛1,蒙如慶1,唐峰年1,韋 喆1,譚 寧2
(1.河池市人民醫(yī)院腎內(nèi)科,廣西547000;2.桂林醫(yī)學(xué)院科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心,廣西桂林541001)
目的探討烏司他丁對(duì)氧化損傷后腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)作用。方法將腎小管上皮NRK52E細(xì)胞隨機(jī)分為八組,即N組:正常對(duì)照組,H組:500 μmol/L過(guò)氧化氫(H2O2),A組:100 U/mL烏司他丁,B組:200 U/mL烏司他丁,C組:400 U/mL烏司他丁,D組:500 μmol/L H2O2、100 U/mL烏司他丁,E組:500 μmol/L H2O2、200 U/mL烏司他丁,F(xiàn)組:500 μmol/L H2O2、400 U/mL烏司他丁。檢測(cè)細(xì)胞中超氧化物歧化酶(SOD)活力和丙二醛(MDA)含量,觀察細(xì)胞氧化損傷情況,以CCK-8法檢測(cè)細(xì)胞的增殖活性,以流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡,以反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)Caspase-3基因的表達(dá)。結(jié)果H組細(xì)胞凋亡率明顯高于N、A、B、C組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);E、F組凋亡率明顯低于H組,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);H組SOD活力較其他各組明顯降低,MDA含量較其他各組明顯升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與N組比較,H組Caspase-3 mRNA的表達(dá)明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與H組比較,A、B組Caspase-3 mRNA的表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。結(jié)論烏司他丁能顯著抗氧化,抑制細(xì)胞凋亡,烏司他丁預(yù)處理對(duì)H2O2誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷有保護(hù)作用,其作用機(jī)制可能與其可下調(diào)Caspase-3表達(dá)有關(guān)。
過(guò)氧化氫;創(chuàng)傷和損傷;上皮細(xì)胞;腎小管;烏司他??;氧化應(yīng)激
急性腎損傷(AKI)是目前臨床住院患者常見(jiàn)并發(fā)癥,其中腎小管的缺血再灌注損傷是主要的病理生理表現(xiàn),腎小管上皮細(xì)胞凋亡與氧化應(yīng)激損傷在AKI病理生理過(guò)程中的作用逐漸受到關(guān)注[1]。過(guò)氧化氫(H2O2)用于建立細(xì)胞氧化損傷的應(yīng)激模型已得到廣泛應(yīng)用,如應(yīng)用在血管內(nèi)皮細(xì)胞和心肌細(xì)胞[2-3]。烏司他丁是一種新型酶抑制劑,可抑制多種蛋白酶活性、穩(wěn)定溶酶體膜、清除氧自由基、抑制炎癥介質(zhì)釋放,可保護(hù)危重癥患者的腎功能[4],但其具體機(jī)制尚未明確。本研究利用H2O2刺激腎小管上皮NRK52E細(xì)胞,模擬氧化應(yīng)激損傷模型,以模擬體內(nèi)缺血再灌注導(dǎo)致大量氧自由基損傷,然后通過(guò)觀察烏司他丁對(duì)氧化損傷的腎小管上皮細(xì)胞的保護(hù)作用,初步探討其對(duì)腎小管缺血再灌注損傷的保護(hù)作用機(jī)制。
1.1 材料
1.1.1 主要材料 NRK52E細(xì)胞株(中科院上海細(xì)胞庫(kù)),DMEM培養(yǎng)液、小牛血清(Gibicol公司),CCK-8試劑盒(大連寶生物有限公司),反轉(zhuǎn)錄聚合酶鏈反應(yīng)(RT-PCR)反應(yīng)體系(Promega公司),超氧化物歧化酶(SOD)、丙二醛(MDA)試劑盒(南京建成生物科技有限公司),Caspase-3 mRNA引物(上海賽百盛生物技術(shù)有限責(zé)任公司合成),烏司他?。◤V東天普生化藥物股份有限公司)等。
1.1.2 分組 設(shè)空白對(duì)照組,參照作者前期實(shí)驗(yàn)[5]及文獻(xiàn)[6],使用H2O2濃度為500 μmol/L,烏司他丁濃度分別制備為100、200、400 U/mL進(jìn)行干預(yù)。共分為八組,即N組∶正常對(duì)照組,H組∶500μmol/LH2O2,A組∶100 U/mL烏司他丁,B組∶200 U/mL烏司他丁,C組∶400 U/mL烏司他丁,D組∶500 μmol/L H2O2、100 U/mL烏司他丁,E組∶500 μmol/L H2O2、200 U/mL烏司他丁,F(xiàn)組∶500 μmol/L H2O2、400 U/mL烏司他丁。
1.2 方法
1.2.1 細(xì)胞培養(yǎng) NRK52E細(xì)胞復(fù)蘇后置于DMEM培養(yǎng)液(含10%小牛血清、100 U/mL青霉素、100 μg/mL鏈霉素)中,在37℃、5%CO2培養(yǎng)箱中傳代培養(yǎng)。每2~3天消化傳代。細(xì)胞生長(zhǎng)至40%~50%時(shí),去培養(yǎng)基,同步18h后加入不同實(shí)驗(yàn)組藥物繼續(xù)培養(yǎng)。
1.2.2 CCK-8法檢測(cè)細(xì)胞增殖活性 調(diào)整對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的NRK52E細(xì)胞以5 000個(gè)/孔接種于96孔板,置于CO2培養(yǎng)箱培養(yǎng)24 h,細(xì)胞貼壁后,按照單用烏司他丁組(A、B、C組)及烏司他丁干預(yù)H2O2組 (D、E、F組)加藥,并繼續(xù)培養(yǎng)48 h后加入CCK-8試劑,連續(xù)培養(yǎng)2 h后取細(xì)胞的離心上清液在450 nm處測(cè)吸光度值,并據(jù)此繪制生長(zhǎng)曲線。
1.2.3 流式細(xì)胞術(shù)檢測(cè)細(xì)胞凋亡率 按細(xì)胞凋亡檢測(cè)試劑盒說(shuō)明書(shū)的檢測(cè)方法操作。按照1.1.2項(xiàng)各實(shí)驗(yàn)組劑量分別給藥,調(diào)整細(xì)胞為每毫升1×105~1×106后使用流式細(xì)胞儀檢測(cè)細(xì)胞凋亡率,重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次,用Multicycle DNA軟件分析凋亡細(xì)胞。
1.2.4 SOD測(cè)定 按照1.1.2項(xiàng)各實(shí)驗(yàn)組劑量分別給藥后按試劑盒說(shuō)明書(shū)操作步驟,將試劑盒內(nèi)的試劑配制好后使用550 nm、1 cm光徑,雙蒸水調(diào)零、比色,計(jì)算光密度(OD)值,計(jì)算SOD活力。
1.2.5 MDA測(cè)定 按照1.1.2項(xiàng)各實(shí)驗(yàn)組劑量分別給藥,MDA與硫代巴比妥酸(TBA)反應(yīng)生成紅棕色的三甲川(3,5,5-三甲基惡唑-2,4-二酮),其最大吸收波長(zhǎng)為532 nm。吸取離心的上清液2 mL(N組加2 mL蒸餾水),加入2mL0.6%TBA溶液,混勻物于沸水浴上反應(yīng)15min,迅速冷卻后再離心。取上清液測(cè)定532 nm的吸光度。計(jì)算MDA含量。
1.2.6 RT-PCR檢測(cè)Caspase-3 mRNA水平 將N、H、A、B組細(xì)胞培養(yǎng)24 h后提取細(xì)胞總RNA,RNA以10 μL體系逆轉(zhuǎn)錄合成cDNA后稀釋30倍。Caspase-3 mRNA引物序列正義鏈∶5′-TGACCGAGGCTACATTCAGATGACACC-3′,反義鏈∶5′-CAAGAGAG TTGGGCTGACCAGAAACAC-3′,擴(kuò)增產(chǎn)物為365 bp;β-actin擴(kuò)增產(chǎn)物為243 bp。擴(kuò)增后產(chǎn)物用瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)并與β-action比較,然后計(jì)算相對(duì)表達(dá)水平。
1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)處理 應(yīng)用SPSS19.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,計(jì)量資料以±s表示,并進(jìn)行方差分析,PCR檢測(cè)結(jié)果利用凝膠圖像處理系統(tǒng)檢測(cè)條帶灰度值。P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
2.1 細(xì)胞增殖情況及生長(zhǎng)曲線 A、B、C組細(xì)胞增殖情況與N組比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。見(jiàn)圖1。與N組比較,H組細(xì)胞增殖情況變化較大,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與H組比較,D組細(xì)胞增殖情況無(wú)明顯變化,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),E、F組變化較大,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)圖2。說(shuō)明200、400 U/mL烏司他丁能抑制H2O2的氧化損傷,而100 U/mL作用不明顯。
圖1 不同濃度烏司他丁組對(duì)NRK52E細(xì)胞生長(zhǎng)的影響
圖2 烏司他丁干預(yù)H2O2各濃度組對(duì)NRK52E細(xì)胞生長(zhǎng)的影響
2.2 各組細(xì)胞凋亡率比較 H組細(xì)胞凋亡率 [(66.30± 1.38)%]較N組[(3.41±1.54)%]顯著增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而烏司他丁預(yù)處理組細(xì)胞凋亡率[A組(3.65±2.43)%、B組(3.97±1.23)%、C組(4.04±1.32)%]較N組無(wú)明顯變化,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。與H組比較,E、F組細(xì)胞凋亡率[(31.30±1.56)%、(21.50±1.63)%]降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);而D組細(xì)胞凋亡率[(66.30±2.37)%]無(wú)明顯變化,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。說(shuō)明200、400 U/mL烏司他丁均可使H2O2誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡率降低,而100 U/mL無(wú)明顯影響。
2.3 SOD測(cè)定結(jié)果 H組SOD活力[(8.73±1.80)U/mL]較N組[(45.63±2.40)U/mL]明顯降低,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而A、B、C組SOD活力[(42.87±2.10)、(40.54 ±2.00)、(40.32±1.90)U/mL]較 N組無(wú)明顯變化,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。D、E、F組SOD活力[(27.73± 2.10)、(35.62±1.90)、(40.43±2.10)U/mL]較H組明顯升高,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說(shuō)明烏司他丁對(duì)SOD活力無(wú)明顯影響,卻能夠拮抗H2O2對(duì)SOD活力的影響。
2.4 MDA測(cè)定結(jié)果 H組MDA含量[(53.42±2.80)nmol/mL]較N組[(8.25±2.30)nmol/mL]明顯升高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),而A、B、C組MDA含量[(8.87±2.10)、(9.04±1.90)、(9.32±1.50)nmol/mL]較N組無(wú)明顯變化,差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。D、E、F組MDA含量[(49.73±2.10)、(38.57±1.80)、(30.53±2.00)nmol/mL]較H組明顯降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。說(shuō)明烏司他丁對(duì)MDA含量無(wú)明顯影響,但可以拮抗H2O2對(duì)MDA含量的影響。
2.5 烏司他丁對(duì)Caspase-3 mRNA水平的影響 隨著烏司他丁濃度的增加,Caspase-3 mRNA的表達(dá)減少。見(jiàn)圖3。與N組比較,H組Caspase-3 mRNA的表達(dá)明顯增高,差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);與H組比較,A、B組Caspase-3 mRNA的表達(dá)降低,差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖4。
圖3 不同處理因素下Caspase-3基因PCR擴(kuò)增產(chǎn)物電泳圖
圖4 不同處理因素下Caspase-3 mRNA表達(dá)結(jié)果
腎臟缺血再灌注損傷是一種常見(jiàn)的臨床病理生理過(guò)程,常導(dǎo)致急性腎功能衰竭。而腎小管上皮細(xì)胞損傷是其主要病理特征。
細(xì)胞損傷后機(jī)體內(nèi)H2O2能夠大量釋放羥氧自由基(OH-),而且通過(guò)脂質(zhì)過(guò)氧化反應(yīng)等一系列反應(yīng)導(dǎo)致腎小管上皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的損傷[7]。SOD作為內(nèi)源性氧自由基清除劑的代表之一,對(duì)機(jī)體起保護(hù)作用,其活力高低可在一定程度上反映內(nèi)源性氧自由基的清除活力;MDA作為膜脂質(zhì)降解產(chǎn)生的主要代謝產(chǎn)物,常用來(lái)反映脂質(zhì)過(guò)氧化后的氧自由基對(duì)組織損傷的程度,故檢測(cè)SOD及MDA對(duì)評(píng)估氧化損傷具有重要意義。
烏司他丁是從人尿液中分離純化的蛋白酶抑制劑,屬人體內(nèi)源性抑炎物質(zhì),其前體是肝臟合成的胰蛋白酶抑制劑。有研究發(fā)現(xiàn),烏司他丁對(duì)多種酶,如胰蛋白酶、α-糜蛋白酶等有抑制作用,可抑制多種水解酶的活性、穩(wěn)定溶酶體膜、抑制炎癥介質(zhì)的過(guò)度釋放及改善微循環(huán)和組織灌注[8-9]。有研究證明,烏司他丁對(duì)心肌缺血再灌注損傷有保護(hù)作用,其機(jī)制與清除氧自由基,抑制炎癥介質(zhì)釋放,以及穩(wěn)定細(xì)胞膜及改善微循環(huán)等有關(guān)[10-11]。也有研究證明,烏司他丁具有抗心肌缺血再灌注損傷作用,其機(jī)制可能是通過(guò)下調(diào)IL-6和IL-8介導(dǎo)的炎性反應(yīng)而實(shí)現(xiàn)[12]。而烏司他丁保護(hù)腎功能的作用機(jī)制目前具有多種可能,如與其抗氧化作用、抑制氧自由基生成、清除氧自由基、穩(wěn)定細(xì)胞膜及減輕自由基引起的腎組織損傷和改善細(xì)胞能量代謝有關(guān)。
本研究觀察到氧化損傷后NRK52E細(xì)胞活力明顯下降,而SOD活力減少,MDA增加,證實(shí)氧化應(yīng)激確實(shí)參與了缺氧導(dǎo)致的腎小管上皮細(xì)胞的損傷。并發(fā)現(xiàn)烏司他丁對(duì)氧化應(yīng)激損傷的腎小管上皮細(xì)胞也有直接的保護(hù)作用,其保護(hù)作用可能與烏司他丁通過(guò)清除過(guò)氧化物代謝、提高細(xì)胞抗氧化和抑制其脂質(zhì)過(guò)氧化作用,拮抗H2O2對(duì)SOD活力的影響,減輕細(xì)胞氧化損傷對(duì)缺血再灌注腎小管的損傷,并對(duì)腎小管具有保護(hù)作用。且其保護(hù)效應(yīng)與其濃度具有一定關(guān)系。
以酶原細(xì)胞形式存在于正常細(xì)胞質(zhì)中的Caspase-3,在凋亡早期即被激活,而活化后的Caspase-3以級(jí)聯(lián)方式逐級(jí)放大激活procaspase-2、procaspase-6、procaspase-8、procaspase-10的凋亡信號(hào),從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[13]。本研究發(fā)現(xiàn),H2O2誘導(dǎo)的NRK52E細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷主要表現(xiàn)為細(xì)胞凋亡,預(yù)處理給予烏司他丁培養(yǎng)發(fā)現(xiàn),烏司他丁組與H組比較,可顯著改善細(xì)胞凋亡率,提高細(xì)胞存活率。并發(fā)現(xiàn)烏司他丁使SOD活力增加,MDA含量減低,說(shuō)明烏司他丁可能通過(guò)清除氧自由基發(fā)揮抗氧化作用,并通過(guò)下調(diào)Caspase-3的表達(dá),從而抑制細(xì)胞凋亡、減輕細(xì)胞損傷。
本研究結(jié)果表明,烏司他丁對(duì)氧化損傷的腎小管上皮細(xì)胞具有保護(hù)作用,其機(jī)制可能與其清除氧自由基、減輕自由基引起的腎組織損傷和改善細(xì)胞能量代謝有關(guān);同時(shí)發(fā)現(xiàn),在保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞對(duì)抗氧化損傷誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡過(guò)程中能明顯抑制Caspase-3 mRNA的表達(dá),烏司他丁抑制細(xì)胞凋亡的機(jī)制可能與抑制下調(diào)Caspase-3的表達(dá)有關(guān),并通過(guò)阻斷細(xì)胞的級(jí)聯(lián)凋亡反應(yīng),對(duì)缺氧導(dǎo)致的腎缺血再灌注損傷起保護(hù)作用。其可能機(jī)制能為臨床進(jìn)一步有效治療AKI提供實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)及靶向治療的科學(xué)理論基礎(chǔ)。
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Study on protective effect of ulinastatin on renal tubular epithelial cells oxidative injury
Wen Haibin1,QinXun1,Meng Ruqing1,Tang Fengnian1,Wei Zhe1,Tan Ning2
(1.Hechi Municipal People′s Hospital,Hechi,Guangxi 547000,China;2.Scientific and Experimental Center,Guilin Medical College,Guilin,Guangxi 541001,China)
ObjectiveTo investigate the protective effect and mechanism of ulinastatin on renal tubular epithelial cells oxidative injury.MethodsRenal tubular epithelial cells NRK52E were randomly divided into 8 groups,group N∶normal control group,group H∶500 μmol/L H2O2,group A∶100 U/mL ulinastatin,group B∶200 U/mL ulinastatin,group C∶400 U/mL ulinastatin,group D∶500 μmol/L H2O2+100 U/mL ulinastatin,group E∶500 μmol/L H2O2+200 U/mL ulinastatin and group F∶500 μmol/L H2O2+400 U/mL ulinastatin.The cellular superoxide dismutase(SOD)activity and methane dicarboxylic aldehyde(MDA)level were detected.The cellular oxidative injury situation was observed.The cellular proliferation activity was observed by MTT assay,apop tosis was detected by flow cytometry and the expression of Caspase-3 gene mRNA was detected by RT-PCR.ResultsThe apoptosis rate in the group H was significantly higher that in the group N,A,B and C,the difference was statistically significant(P<0.05);the apoptosis rate in the group E and F were significantly lower than those in the group H,the difference was statistically significant(P<0.05);compared with the other groups,the activity of SOD decreased obviously,and the content of MDA increased apparently,with statistically significant difference(P<0.05);compared with the group H,the expression of Caspase-3 mRNA in group A and B both decreased,with statistically significant difference(P<0.05).ConclusionUlinastatin has significant antioxidation effect and inhibits apoptosis.Ulinastatin pretreatment has a protective effect on H2O2-induced oxidative stress injury in renal tubular epithelial cells and its mechanism may be related to down-regulation of Caspase-3 expression.
Hydrogenperoxide;Woundsandinjuries;Epithelialcells;Kidneytubules;Ulinastatin; Oxidativestress
10.3969/j.issn.1009-5519.2015.13.004
:A
:1009-5519(2015)13-1937-03
∶2015-03-21)
∶溫海濱(1976-),男,廣西河池人,碩士研究生,主治醫(yī)師,主要從事腎臟疾病相關(guān)研究;E-mail∶whbniu@163.com。
∶譚寧(E-mail∶wind146wind@yahoo.com.cn)。