全 文 :人参皂苷 Rg1对转化生长因子β1诱导的
肾小管上皮细胞转分化的影响
谢席胜1,刘衡川2,李会娟1,樊均明3
(1四川大学 华西医院 肾脏科,四川 成都 610041;
2四川大学 华西公共卫生学院 医学检验教研室,四川 成都 610041;
3四川大学 华西医院 人类疾病生物治疗国家重点实验室,四川 成都 610041)
[摘要] 目的:探讨人参皂苷Rg1(Rg1)对转化生长因子β1(TGFβ1)诱导的肾小管上皮细胞转分化(TEMT)
的作用及对细胞外基质(ECM)的影响。方法:将体外培养的正常大鼠肾小管上皮细胞(NRK52E)分为空白对照
组,10mg·L-1TGFβ1刺激组及不同剂量的Rg1干预组(10,20,40mg·L
-1)。应用形态学、免疫组化技术、酶联免
疫吸附法、荧光定量PCR,Western蛋白印迹等观察Rg1对TGFβ1诱导的NRK52E细胞转分化的作用及对ECM主要
成分胶原Ⅰ(ColⅠ)和纤维粘连蛋白(FN)的影响。结果:与空白对照组相比,NRK52E培养3d后,TGFβ1刺激组
细胞形态学发生明显改变。免疫组织化学和Western蛋白印迹结果显示αSMA的表达显著增加而Ecadherin的表
达明显减少(P<005);RTPCR结果示αSMA,ColⅠ和 FN的 mRNA表达明显增高(P<005);细胞培养上清液
ColⅠ和FN的含量也显著增加(P<005);与TGFβ1刺激组相比,各Rg1干预组均不同程度的改善了 TGFβ1刺激
的细胞形态学改变;有效抑制了αSMA的表达,部分恢复了 Ecadherin的下调(P<005);ColⅠ和 FN的含量亦
明显减少(P<005)。结论:TGFβ1可以诱导大鼠TEMT,刺激ECM成分ColⅠ和FN的升高。Rg1呈剂量依赖性地
明显地抑制TGFβ1刺激的NRK52E细胞的转分化和ECM的增加。
[关键词] 人参皂苷Rg1;转分化;肌成纤维细胞,转化生长因子β1;细胞外基质
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)17213606
[收稿日期] 20071020
[通讯作者] 樊均明,Tel:(028)81812221,Fax:(028)855019
63,Email:junmingfan@163com
肾小管/间质纤维化是各种肾脏疾病导致终末
期肾病的共同通路[1]。细胞外基质(extraceluar
matrix,ECM)在肾间质的积聚是肾小管/间质纤维
化的主要特征。研究表明肾小管上皮细胞———肌成
纤维细胞转分化(tubularpithelialmyofibroblasttrans
diferentiation,TEMT)可能在肾间质纤维化发病机
制中起了重要作用[24]。有效地预防、抑制,甚至逆
转分化的发生已成为研究的热点。笔者前期的研究
证实转化生长因子β1(transforminggrowthfactorβ1,
TGFβ1)参与了这一过程并在其中起着十分关键的
作用[5];同时对三七总皂苷(panaxnotoginseng,
PNS)的研究结果发现,PNS能抑制肾小管上皮细胞
转分化,有效改善肾脏纤维化[67]。人参皂苷 Rg1
(ginsenosideRg1,Rg1)是 PNS的主要有效单体成
分[8],研究证实无论是口服还是静脉注射,Rg1在肾
脏均有较高的分布[8]。另外,还有实验证实 Rg1可
通过抑制血小板活性,改善肾血流量等作用减轻肾
炎导致的蛋白尿和肾功能的下降,改善肾脏病理损
害[9]。因此,Rg1对肾脏的保护作用值得进一步地
深入研究。本实验拟在上述实验的基础上,从细胞
水平研究 Rg1对 TGFβ1诱导的大鼠 TEMT及 ECM
主要成分胶原(colagenI,ColⅠ)和纤维粘连蛋白
(fibronectin,FN)的影响。为临床防治肾小管/间质
病变寻求新的治疗方法。
1 材料
11 细胞
大鼠肾小管上皮细胞株NRK52E来源于ameri
cantypeculturecolection(ATCC),由澳大利亚
Monash医学中心肾内科实验室提供,本实验所用细
胞株为第36代。
12 药物
Rg1为白色晶体,可溶于水,纯度>980%,购自
云南植物药业有限公司。
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13 试剂与仪器
兔抗大鼠 α平滑肌肌动蛋白(αsmoothmuscle
actin,αSMA)多克隆抗体(武汉博士德);兔抗大
鼠上皮细胞钙粘蛋白(Ecadherin)多克隆抗体(San
taCruz);生物素标记羊抗兔IgG(北京中杉);ELISA
试剂盒(上海森雄);Trizol(美国,BRC);RNA提取
试剂盒(QIAGEN);反转录试剂(立陶宛 MBI);
dNTP(Promega);人重组 TGFβ1(R&D公司);West
ern印迹设备(美国,BioRAD);DNAEngineOpticon
TM实时荧光定量 PCR仪(美国,MJResearch公司);
奥林巴斯203B型倒置显微镜。引物及探针由上海
生工生物工程公司合成。引物及探针序列见表1。
表1 RealTimeRTPCR引物、TaqMan探针序列及引物间片段长度
基因 引物序列 探针序列 长度
ColI 5′TGGCGCTTCAGGTCCAAT3′5′TGTTCCAGGCAATCCACGAG3′ 5′CCAGCTTCCCCATCATCTCC3′ 142bp
FN 5′CCATTGCAAATCGCTGCCAT3′5′AACATTTCTCAGCTATTGGCTT3′ 5′CTCATGTGGCCTCCTCCAC3′ 153bp
αSMA 5′GTTCGAAACCTTCAATGTTCCT3′5′CAGTGCATAGCCCTCGTAGAT3′ 5′CCATTCAAGCTGTGCTCTCGCT3′ 145bp
GAPDH 5′CCTCAAGATTGTCAGCAAT3′5′CCATCCACAGTCTTCTGAGT3′ 5′ACCACAGTCCATGCCATCAC3′ 143bp
2 方法
21 分组和干预措施
空白对照组仅加入含血清的 DMEM培养;TGF
β1刺激组在培养液中加入10mg·L
-1TGFβ1;Rg1
干预组在 TGFβ110mg·L
-1基础上分别加入终浓
度10,20,40mg·L-1的 Rg1。每组设3个复孔,按
照实验要求培养不同时间。
22 观察细胞形态学
将细胞以每孔 1×105个/mL密度接种于装有
无菌盖玻片的6孔板中,每孔2mL,按上述分组方
案分组、干预。37℃,5%CO2孵箱中培养。3d后于
倒置相差显微镜下观察细胞形态。
23 免疫组织化学技术检测 αSMA和 Ecadherin
表达
细胞按上述方式培养3d后,PBS洗涤3次每
次3min,冷丙酮固定细胞爬片15min,PBS洗涤2
次,03%H2O2甲醇溶液室温处理细胞爬片15min,
PBS洗3min,重复3次,以正常封闭用羊血清封闭
细胞爬片。加兔抗大鼠 αSMA或 Ecadherin多克
隆抗体(1∶100)孵育,4℃过夜。加 HRP标记羊抗
兔IgG,37℃,30min。DAB显色,苏木素衬染,经二
甲苯透明后中性树胶封片。在光镜下观察细胞爬片
αSMA或Ecadherin染色情况。每张细胞爬片随机
取3个视野,计算每个视野1000个细胞中阳性细
胞所占百分数,并取平均值。
24 Western杂交方法检测 αSMA和 Ecadherin
蛋白水平
按分子克隆实验指南的方法进行裂解、抽提细
胞总蛋白,采用BCA法定量蛋白浓度。所得蛋白于
SDS聚丙烯酰胺凝胶中电泳,电转至 PVDF膜。5%
脱脂牛奶封闭4℃过夜,加兔抗大鼠 αSMA或 E
cadherin多克隆抗体(分别为1∶500),37℃ 2h;洗
膜3次,每次 10min;加 HRP标记羊抗兔 IgG(1∶
20000),37℃ 1h,洗膜;ECL放射自显影。显影结
果使用Quantityone软件进行吸光度(A)分析,结果
用βactin校正。
25 实时荧光定量PCR法检测各组αSMA,ColⅠ
和FNmRNA水平
将Trizol法提取的细胞 RNA用紫外分光光度
计测定浓度后,取 2μg总 RNA进行逆转录反应。
采用DNAEngineOpticonTM实时荧光定量PCR仪以
30μL反应体系进行PCR扩增。扩增条件为:94℃
2min后,进行40个循环:94℃ 30s,60℃ 30s(监
测荧光信号);反应完成后于16℃保存。采用GAP
DH为内参照。参考文献[10]方法做结果分析。
26 ELISA法测定细胞培养上清液中 ColⅠ和 FN
的含量
取出留存的已培养3d的细胞培养上清液,在
包被反应条每孔加入不同浓度标准品或待测标本
100μL,空白对照孔中加入稀释液100μL,37℃孵
育90min。弃去反应孔内液体,用洗涤液洗涤各孔
5次,拍干后每孔加酶标抗体75μL,37℃孵育15~
20min。每孔加入终止液50μL。在酶标仪上450
nm处,以空白对照孔调零,直接测定各孔 ColⅠ和
FN的A值。
27 统计学方法
采用SPSS130统计软件,计量资料用 珋x±s表
示,同组干预前后均数比较采用配对t检验,两组以
上均数比较采用单因素方差分析。P<005表示差
异有显著性。
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3 结果
31 对细胞形态学的影响
相差显微镜观察细胞形态学发现,空白对照组
NRK52E细胞在六孔培养板的玻片上生长3d后,
形成融合的单层细胞,倒置相差显微镜下呈方形或
多角形,具有典型的上皮细胞铺路石样形态学特征。
TGFβ110mg·L
-1刺激组细胞在培养3d后,融合的
NRK52E细胞发生明显的形态学改变,表现为成纤维
细胞样外观:细胞拉长、肥大,呈长梭形,丧失其铺路
石样生长方式。同时加入TGFβ110mg·L
-1及Rg1
10,20,40mg·L-1培养3d后,各组细胞受TGFβ1的
刺激而出现的形态学改变有不同程度的改善,并呈剂
量依赖性。Rg140mg·L
-1组光镜下多数细胞保持
正常上皮细胞形态,仅少数发生形态变化(图1)。
a空白对照组;bTGFβ110mg·L-1刺激组;cRg140mg·L-1干预组
图1 相差显微镜下各组细胞形态学变化(×200)
32 对细胞表型转化标志物 αSMA和 Ecadherin
的影响
321 αSMA和 Ecadherin的表达 空白对照组
NRK52E细胞 αSMA表达极少,而 Ecadherin有丰
富的表达;经 TGFβ110mg·L
-1诱导后 αSMA阳
性的细胞明显增加,而Ecadherin的表达明显减弱。
经过不同剂量的 Rg1(10,20,40mg·L
-1)干预后,
αSMA表达显著减少,Ecadherin的表达得到部分
恢复(表2)。
322 αSMA和Ecadherin的表达 Western杂交
表2 免疫组织化学半定量分析αSMA和Ecadherin的表达(珋x±s,n=4)
组别 αSMA/% Ecadherin/%
空白对照 20±082 7275±732
TGFβ110mg·L-1 635±3881) 95±1961)
TGFβ110mg·L-1+Rg110mg·L-1 3925±4272) 215±1912)
TGFβ110mg·L-1+Rg120mg·L-1 2575±1702) 3175±3302)
TGFβ110mg·L-1+Rg140mg·L-1 180±1642) 51±3842)
注:与空白对照组比较1)P<005;与TGFβ110mg·L-1组比较2)P<005(表3,4同)
显示,经 TGFβ110mg·L
-1诱导后在 24h时 α
SMA就有明显的表达,至72h达最高峰,随后有所
下降,但至120h时仍有较高的表达;经 TGFβ110
mg·L-1诱导后Ecadherin的表达与αSMA的表达
相反。72,96h时其表达受到明显抑制,到120h时
有所恢复。在72h时经过不同剂量的Rg1(10,20,
40mg·L-1)干预后,αSMA表达显著减少,Ecad
herin的表达得到明显改善(图2,3)。
323 αSMA的表达 实时荧光定量 PCR法检测
αSMA的表达显示:经 TGFβ110mg·L
-1诱导6h
后αSMA基因的表达较之对照组上升了130倍,
并随着时间延长逐渐继续上升,至48h达最高峰,
较之对照组上升 1467倍,至 72h开始下降,
图2 Western蛋白印迹检测TGFβ110mg·L
-1对
αSMA和Ecadherin的作用
但与对照组相比仍有较高的表达;在48h时经过
不同剂量的 Rg1 (10,20,40mg·L
-1)干预后,
αSMA表达显著下调并呈剂量依赖性 (表3)。
33 对细胞外基质的影响
331 ColⅠ和FN的表达 实时荧光定量PCR法
检测ColⅠ和FN的表达显示:经TGFβ110mg·L
-1
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Ecadherin(124×103);αSMA(42×103);βactin(46×103)
图3 Western蛋白印迹检测Rg1对αSMA和
Ecadherin的作用
诱导6h后 ColⅠ和 FN基因的表达较之对照组分
别上升141,109倍,并随着时间延长逐渐继续
上升,至 72h达最高峰,较之对照组分别上升
1038,734倍。说明肾小管上皮细胞在 TGFβ1
10mg·L-1诱导下,逐渐转变为肌纤维母细胞并获
得了分泌 ECM的能力。在 72h经过不同剂量的
Rg1 (10,20,40mg·L
-1)干预后,ColⅠ和
FNmRNA的表达不同程度地得到下调并呈剂量依
赖性。见表3。
表3 Rg1对αSMA,ColI,FNmRNA表达的作用 (A,珋x±s,n=4)
组别 αSMA ColI FN
空白对照 1 1 1
TGFβ110mg·L-1 1467±8521) 1038±4431) 738±2511)
TGFβ110mg·L-1+Rg110mg·L-1 872±503 436±1812) 238±0862)
TGFβ110mg·L-1+Rg120mg·L-1 672±3332) 238±0862) 2±0842)
TGFβ110mg·L-1+Rg140mg·L-1 282±1772) 218±114 141±008
332 ColⅠ和 FN的含量 ELISA法测定培养细
胞培养上清液中ColⅠ和FN的含量显示:经TGF
β110mg·L
-1诱导72h后,细胞培养上清中 Col
Ⅰ和FN含量明显增加 (P<005)。经过不同剂
量的Rg1 (10,20,40mg·L
-1)干预后,不同程
度地抑制了TGFβ1促ColⅠ和FN增多的作用,并
呈剂量依赖性。见表4。
4 讨论
表4 细胞培养上清液中ColⅠ和FN的含量 (珋x±s,n=4) mg·L-1
组别 ColI FN
空白对照 52513±2570 7398±1885
TGFβ110mg·L-1 30358±416221) 42525±22151)
TGFβ110mg·L-1+Rg110mg·L-1 20705±39872) 25845±22912)
TGFβ110mg·L-1+Rg120mg·L-1 104675±37942) 127±239682)
TGFβ110mg·L-1+Rg140mg·L-1 6453±42272) 8437±1858
肾小管/间质纤维化是各种肾脏疾病导致终末
期肾衰竭的最终共同通路[1]。大量事实证明肾小
管上皮细胞转分化可能是各种进展性肾脏疾病发生
间质纤维化的重要机制之一[24]。在一定的病理条
件下肾小管上皮细胞可发生表型改变,失去表达
Ecadherin等上皮细胞的标记抗原,开始表达肌成
纤维细胞的标记物,如:αSMA等[25]。肾小管上
皮细胞一旦转变为肌成纤维细胞就获得了分泌
ECM的能力,从而导致肾间质纤维化的发生发
展[2]。
在本实验中,将 TGFβ1以10mg·L
-1的终浓
度作用于NRK52E细胞3d后,肾小管上皮细胞发
生了明显的转分化 (细胞形态改变,αSMA表达
增加,失去上皮细胞的标记抗原 Ecadherin等),
这与作者既往研究结果一致[5]。肾间质纤维化的
主要病理变化是ECM过度沉积。ColⅠ和 FN是间
质ECM中的主要成分。本实验观察到:在 TGFβ1
的刺激下ColⅠ和FN的水平无论在基因水平还是
蛋白水平均明显升高,说明肾小管上皮细胞在
TGFβ1诱导下,已转变为肌成纤维细胞并获得了分
泌ECM的能力。
三七为五加科人参属植物 Panaxnotogicseng的
根茎,为传统活血化瘀类中药。根据中医理论,结
缔组织增生性疾病 (包括肝、肾纤维化等)与血瘀
证相关。研究表明三七对此类疾病有独特功效[11]。
PNS是三七的主要成分。本课题组曾经报道 PNS
能明显抑制肾小管上皮细胞转分化,有效改善肾脏
纤维化[56]。但PNS是多成分的皂苷,发挥抗纤维
化作用的成分并不清楚。人参皂苷Rg1是PNS的主
要有效单体成分[8],有研究证实人参皂苷Rg1能改
善心肌和肝脏的纤维化[1213]。本实验发现,Rg1在
10,20,40mg·L-1剂量下依赖性地部分逆转了
TGFβ1刺激后导致的细胞形态学的改变;剂量依赖
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性地使TGFβ1诱导的 NRK52E细胞表形转化的重
要标志αSMA和Ecadherin得以改善。在Rg1的干
预下αSMA水平显著下降,Ecadherin的表达明显
地恢复;同时 Rg1剂量依赖性地降低了 TGFβ1诱
导的细胞外基质主要成分ColⅠ和FN的增加。
综合以上结果,本实验从细胞水平证明了 Rg1
能有效抑制 TGFβ1诱导的 NRK52E细胞表型转化
和细胞外基质的形成。鉴于Rg1与PNS一样能明显
抑制TEMT,降低ECM的增加,因此推论Rg1可能
是PNS抗肾间质纤维化的有效单体成分。本研究
结果为三七治疗肾间质纤维化病变提供了实验依
据。
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GinsenosideRg1inhibittransdiferentiationinratrenaltubularepethelial
celsinducedbyTGFβ1
XIEXisheng1,LIUHengchuan2,LIHuijuan1,FANJunming1,3
(1DepartmentofNephrology,WestChinaHospitalofSichuanUniversity,Chengdu610041,China;
2DepartmentofMedicineTechnology,WestChinaSchoolofPublicHealth,SichuanUniversity,Wuhou,Chengdu610041,China;
3StateKeyLaboratoryofBiotherapyofhumandiease,WestChinaHospital,SichuanUniversity,Chengdu610041,China)
[Abstract] Objective:ToinvestigatetheefectsofginsenosideRg1onthetransdiferentiationofratrenaltubularepethelial
celsinducedbytransforminggrowthfactorβ1 (TGFβ1)Method:Culturednormalratrenaltubularepethelialcels(NRK52E)
weredividedintocontrolgroup,TGFβ1inducedgroupandtreatedwithginsenosideRg1atdiferentconcentration(10,20,40mg·
L-1)groupThemorphologyoftubularepithelialmyofibroblasttransdiferentiationinducedbyTGFβ1wasobservedthroughlightmi
croscopeαSMAandEcadherinproteinexpressionwereassessedbyimmunohistochemistryandwesternblotanalysesαSMA,cola
genIandandfibronectingeneexpressionwereassessedbyrealtimequantitativechainreactionEnzymelinkedimmunosorbentassay
wasusedtoquantitativelydetectcolagenIandfibronectininthesupernatantResult:10mg·L-1TGFβ1couldinducethetransdif
ferentiationoftubularepithelialmyofibroblast,showingfibroblastlikeinmorphology,withsignificantlyenhancedexpressionofαSMA,
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depressedexpressionofEcadherinandincreasedsecretionoffibronectinandcolagenI(P<005)ComparedtoTGFβ1induced
group,ginsenosideRg1partlyabrogatedtheαSMAexpressionandEcadherindepressiontriggeredbyTGFβ1intubularepithelial
celsinadosedependentmanner(P<005)Meanhile,ginsenosideRg1blockedmorphologictransformationoftubularepithelial
celsanddecreasedlevelsofcolagenIandfibronectin(P<005)Conclusion:GinsenosideRg1couldinhibitTGFβ1inducedthe
tubularepithelialmyofibroblasttransdiferentiationanddecreasedlevelsofcolagenIandfibronectininNRK52E
[Keywords] ginsenosideRg1;tubularepithelialmyofibroblasttransdiferentiation;transforminggrowthfactorβ1;extracelar
matrix
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20070825
[基金项目] 江苏省高校自然科学基金重点项目(06KJA31024)
[通讯作者] 余书勤,Tel:(025)85891265,Email:yushuqin@
jlonlinecom
姜黄素对大鼠油酸型急性肺损伤的保护作用
朱瑞芳,周 敏,何建林,丁福云,余书勤,绪广林
(南京师范大学 生命科学学院 江苏省医药超分子材料及应用重点实验室
江苏省分子医学生物技术重点实验室,江苏 南京 210046)
[摘要] 目的:研究姜黄素对大鼠油酸型急性肺损伤(ALI)的保护作用,探讨其作用机制。方法:动物随机分
为空白组、模型组、姜黄素组(剂量分别为5,10,20mg·kg-1)、地塞米松组1mg·kg-1。制备大鼠油酸型ALI模
型,以动物肺功能测定仪测定动态肺顺应性(Cdyn)的变化,利用光镜观察肺部组织形态学变化,称重法计算肺指
数及湿/干比(W/D),紫外分光光度法检测肺组织微血管的渗透性和支气管肺泡灌洗液(BALF)中蛋白含量,酶联
免疫吸附法(ELISA)检测BALF中肿瘤坏死因子α(TNFα),白介素6(IL6)和白介素10(IL10)的含量。结果:姜
黄素可明显抑制Cdyn降低,改善大鼠肺功能,降低肺指数及湿/干重比,降低肺渗透性,降低BALF中蛋白及TNFα
(2504±216vs17253±1488,1222±1098,10869±339)ng·L-1,IL6(7636±8833vs20741±1555,
17213±2191,14292±432)ng·L-1的水平,提高 IL10(9890±299vs20844±1630,21843±623,
25270±2058)ng·L-1的含量,减轻肺组织病理学损伤。结论:姜黄素对油酸型ALI具有保护作用,其可能机制
为调节致炎因子与抗炎因子。
[关键词] 姜黄素;急性肺损伤;肺功能;支气管肺泡灌洗液
[中图分类号]R2855 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)17214105
急性肺损伤(acutelunginjury,ALI)是由多种
原因引起的以肺泡毛细血管膜通透性增高为特征的
肺损伤,是临床重症监护病人主要的死亡原因,死亡
率达到30%~50%[13],迄今仍无有效治疗 ALI的
方法和药物。现有研究表明,炎症细胞、肺泡上皮细
胞和成纤维细胞产生的细胞因子扩大和加重了肺损
伤中的炎症反应,细胞因子构成的炎症因子网络在
其中发挥重要的作用[36]。因此,研究 ALI中炎症
因子的表达及相互关系,对更好地了解 ALI发生机
制及药物干预是非常重要的,并可为其治疗和预防
提供新的途径。姜黄素具有抗炎、抗血管生成、抗氧
化、创伤愈合及抗癌等多种生物活性[78],但在 ALI
中研究不多。本实验以油酸制备大鼠 ALI模型,观
察姜黄素对油酸型 ALI的干预作用,探讨其可能的
作用机制。
1 材料
11 动物 清洁级 SD大鼠,雄性,体重180~240
g,东南大学医学院实验动物中心提供,许可证号
SCXK(苏)20070003。饲养温度19~23℃,照明时
间每天12h,大鼠饲养1周后进行实验。
12 药物与试剂 姜黄素,含量 >98%(IL,USA,
794995);地塞米松磷酸钠注射液(浙江仙居制药股
份有限公司,批号 050302)。油 酸 (IL,USA,
·1412·
第33卷第17期
2008年9月
中 国 中 药 杂 志
ChinaJournalofChineseMateriaMedica
Vol.33,Issue 17
September,2008