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Effects of exogenous epidermal growth factor (EGF) on growth inhibition induced by aristolochic acid I (AA-I) in renal proximal tubular epithelial cells

外源性表皮生长因子对马兜铃酸-Ⅰ所致细胞增殖抑制作用的影响



全 文 :外源性表皮生长因子对马兜铃酸Ⅰ所致
细胞增殖抑制作用的影响
周 娜,杨 莉,唐嘉薇,李晓玫
(北京大学 第一医院 肾内科,北京大学 肾脏病研究所,卫生部肾脏疾病重点实验室,北京 100034)
[摘要] 目的:探讨加入外源性表皮生长因子(EGF)能否改善马兜铃酸Ⅰ(AAⅠ)引起的细胞增殖抑制作
用。方法:以体外培养的人近端肾小管上皮细胞系(HK2)为研究对象,在正常培养组(对照组)、AAⅠ(10mg·
L-1)刺激组(AA组)和不同时机加入EGF处理组之间比较各项指标变化;用倒置显微镜对细胞形态进行观察;台
盼蓝染色后细胞计数法观察细胞增殖反应;流式细胞仪分析细胞周期变化情况。结果:与对照组相比,AAⅠ对细
胞的毒性作用呈浓度和时间依赖性增强,AAⅠ(10mg·L-1)刺激24,48h后对存活细胞的细胞周期分析可见G0/
G1期细胞比例分别减少314%和874%,而G2/M期细胞比例逐渐增高达对照的132倍和373倍(均P<005)。
EGF(20μg·L-1)刺激24h后细胞数达对照组的136倍(P<005),细胞周期中G0/G1期细胞比例减少97%,S
和G2/M期细胞比例分别增高29%和67%,表明 EGF具有促进细胞周期的作用。与 AAⅠ组相比,无论预先
(preEGF)、同时(EGF)或刺激后(postEGF)加入 EGF,AAⅠ所致的细胞增殖抑制现象并没有得到改善,也未能明
显改善其导致的细胞周期异常。结论:AAⅠ(10mg·L-1)能够显著抑制损伤后存活HK2细胞的增殖,使细胞周
期阻滞于G2/M期;外源性EGF(20μg·L
-1)能够明显促进正常细胞增殖,但不同时机加入 EGF均不能改善 AA
Ⅰ所致的细胞增殖抑制作用。
[关键词] 马兜铃酸Ⅰ;肾小管上皮细胞;表皮生长因子;细胞周期
[中图分类号]R285.5 [文献标识码]A [文章编号]10015302(2008)19222205
[收稿日期] 20071020
[通讯作者] 李晓玫,Email:xiaomeil@medmail.com.cn
  马兜铃酸肾病(AAN)是指由于服用含有AA的
药物所引起的急、慢性肾小管间质病变。以往研究
已证实马兜铃酸肾毒性首先并主要累及肾小管上皮
细胞,其急性病变特点主要表现为肾小管上皮的严
重坏死、脱落,甚至裸基底膜形成,同时伴有早期出
现的肾间质纤维化[1]。在通常情况下,肾小管上皮
细胞受到毒物损伤后具有非常强的自身修复能力,
损伤较轻或未损伤的肾小管上皮细胞可以启动细胞
周期,迅速进入增殖活跃状态,通过细胞再生及结构
重建使肾小管的完整性得以恢复,但急性AAN患者
的损伤肾小管与一般药物引起的急性肾小管坏死时
的细胞反应[23]有显著不同,在急性损伤后存在着再
生修复不良现象。而本课题组前期的一项研究曾发
现[4],急性AAN病人肾活检标本中,肾小管上皮细
胞EGF的表达显著低于抗生素致急性肾小管坏死
的病例,由于EGF可能是肾小管上皮细胞再生修复
过程中作用最强、并且与修复机制关系最密切的促
增生多肽生长因子[56],其表达低下很可能是 AAN
患者肾小管上皮急性损伤后修复不良的原因。因
此,推测在适当时机补充外源性EGF有可能通过促
进损伤后残存细胞的增殖而改善肾小管上皮的修
复,进而对AAN患者的肾脏损伤具有治疗作用。本
研究以体外培养的人近端肾小管上皮细胞为研究对
象,探讨在不同时机加入外源性EGF是否能够改善
马兜铃酸Ⅰ(AAⅠ)引起的细胞增殖抑制作用,旨
在对AAN的治疗干预提供新的线索。
1 材料与方法
1.1 细胞、药物与试剂
人近端肾小管上皮细胞系(HK2)购自美国
ATCC公司。马兜铃酸Ⅰ(纯度100%)购自中国药品
生物制品检定所。表皮生长因子(EGF)购自
Invitrogen公司。细胞培养液 DMEM和胎牛血清
(FBS)购自美国 GIBICO公司。台盼蓝、碘化吡啶
(PI)RNA酶及 TritonX100购自美国 Sigma公司。
其他常用试剂均购自国内生物试剂公司。流式细胞
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仪(FACSCalibur,CELLQUEST软件)购自美国BD公
司。
1.2 方法
1.2.1 细胞培养 HK2细胞采用含10%胎牛血
清(FBS)的 DMEM培养基培养,培养条件为 5%
CO2,37℃恒温孵箱。细胞生长至80%融合后,换
用含02%牛血清白蛋白(BSA)的 DMEM培养液
(即G0液)继续培养24h,使细胞处于相对生长静
止状态后,按下述不同实验分组加入刺激物及生长
因子。
1.2.2 细胞处理及实验分组 在上述转入相对静
止期的基础上,实验细胞分为以下3组。对照组:包
括①G0组,即 G0液继续培养48h(作为所有实验
组的阴性对照);②损伤修复对照组,即 AAⅠ(10
mg·L-1)刺激 24h,随后洗去刺激物,再加 10%
FBS。AAⅠ组:又分为①G0液继续培养24h后再
加AAⅠ(10mg·L-1)刺激24h(简称 AA24组)或
②直接给予 AAⅠ刺激48h(简称 AA48组)。EGF
组:根据处理时间的不同又分为①EGF组,即 G0液
继续培养24h后加入 EGF(20μg·L-1)作用24h
(作为EGF刺激的阳性对照);② EGF预处理组(简
称preEGF+AA组),即先给予 EGF(20μg·L-1)
处理24h后再加入 AAⅠ(10mg·L-1)持续培养
24h;③EGF+AA组,G0液继续培养24h后再同时
加入上述浓度的 EGF和 AAⅠ持续培养 24h;④
AAⅠ+EGF后处理组(简称 AA+postEGF组),加
入AAⅠ刺激24h,随后去除培养液,重新加入含
EGF(20μg·L-1)的G0液继续培养24h。实验中
分别根据不同时间选择相应对照组进行比较。
1.2.3 细胞形态观察 采用相差显微镜观察细胞
形态。
1.2.4 台盼蓝染色活细胞计数 常规制备单细胞
悬液,按 1∶9比例加入 04%的台盼蓝染液 3~4
min后将充分混匀的细胞悬液10μL加在细胞计数
板上盖玻片的一侧,静止1~2min,用10×物镜观
察计数板四角大方格中的细胞数。结果以活细胞
数/mL=(4大方格细胞总数 -蓝染细胞数)/4×
104表示。
1.2.5 细胞周期测定 应用025%的胰蛋白酶消
化后收获细胞,经 PBS洗涤1次后以70%乙醇在4
℃条件下固定14h以上。实验时去除固定液,经
PBS洗涤1次后加入1g·L-1的 RNaseA,在37℃
下孵育30min,再加入1g·L-1的 PI室温孵育20
min,最终加入适量 PBS后于流式细胞仪获取
15000个细胞进行检测。
1.2.6 统计学处理 各组实验分别重复3~5次,
结果用 珋x±s表示,多组间比较采用 OneWay
ANOVA检验,采用SPSS130统计软件包进行统计
分析。P<005表示差异有统计学意义。
2 结果
2.1 EGF促进HK2细胞的增殖
如图1所示,5,10,20,40μg·L-1的EGF作用24
h后细胞数分别较对照组增高9%,23%,36%和8%,
在5~20μg·L-1剂量内,随着刺激浓度的增加,活细
胞数量呈上升趋势,在20μg·L-1时细胞数达对照组
的136倍,差异有显著统计学意义(P<005)。
与对照组比P<005(n=4)
图1 EGF对HK2细胞增殖的促进作用
2.2 AAⅠ刺激导致存活HK2细胞减少
如图2所示,以5,10,20,40g·L-1的AAⅠ刺激
HK2细胞24h后,随着AAⅠ刺激浓度的增加,活细
胞计数呈逐渐下降趋势,与对照组相比,在10,20,40
mg·L-1时细胞数分别减少32%,41%和55%,有显
著统计学差异(P<005)。为了把细胞受损伤程度
降到最低,以最大可能的保持细胞对于 EGF的反应
能力,在以下实验中,选择具有显著细胞毒性作用的
最小剂量即10mg·L-1作为AAⅠ的刺激浓度。
与对照组比P<005(n=3)
图2 不同浓度的AAⅠ刺激HK2后细胞计数变化情况
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2.3 AAⅠ刺激及给予 EGF后对 HK2细胞形态
的影响
倒置相差显微镜下可见正常的 HK2细胞为多
角形,胞体扁平,核染色质疏松。随着AAⅠ刺激时
间的延长,有较多的细胞死亡脱落,漂浮在培养液上
清中,剩余细胞仍可贴壁生长。单纯给予EGF可使
细胞密度增加,但各组细胞在形态上未见明显差别
(图3)。
图3 AAI刺激及加入EGF后HK2细胞
形态学的变化(×100)
2.4 AAⅠ刺激及加入 EGF后 HK2细胞计数的
变化
从表1可以看出,随着 AAⅠ刺激时间的延长
活细胞数逐渐下降,刺激24,48h组细胞数分别较
对照组下降 32%和 64%(均 P<005);preEGF+
AA和EGF+AA组细胞数分别为AA24组119倍和
099倍,均无显著差异;而 AA+postEGF组细胞数
与AA24组相比又下降了21%(P<005),与AA48组
和损伤修复对照组的细胞数均无显著差异。
表1 AAⅠ刺激HK2细胞及加入表皮生长因子
各组活细胞计数情况(珋x±s,n=3)
组别
相对细胞数
与G0组比值
Pvalue
与G0组相比
Pvalue
与AA24组相比
G0 100    
EGF 136±006 0011  
AA24 068±008 0021  
preEGF+AA 081±008 0048 0131
EGF+AA 067±006 0012 0587
损伤修复对照 046±011 0013 0021
AA48 036±006 0003 0004
AA+postEGF 047±006 0005 0014
  注:以上各组AAⅠ所用剂量均为10mg·L-1,EGF均为20μg
·L-1
2.5 AAⅠ刺激HK2及加入生长因子各组细胞周
期分布的变化
如表2所示,与 G0组相比,EGF组 G0/G1期细
胞比例减少97%,S和G2/M期细胞比例分别增高
29%,67%。与 AA24组相比,preEGF+AA和
EGF+AA组G0/G1期细胞分别减少11%,14%,S期
细胞分别增多10%,14%(P<005),而G2/M期细
胞比例变化不大。AA48组细胞周期变化与损伤修复
对照组相似。与 AA48组相比,AA+postEGF组的细
胞周期分布也无显著差异。
表2 AAⅠ刺激HK2及加入EGF各组的细胞周期分布情况(珋x±s,n=4) %
分组  
细胞周期
G0/G1 S G2/M
G0 7182±294 1138±602 168±516
EGF 6209±717 1429±454 2356±342
AA24 4930±3671) 2914±6631) 2156±860
preEGF+AA 3788±8271) 3887±7161) 2326±697
EGF+AA 3584±5551) 4288±4031) 2124±636
损伤修复对照 528±266 3197±657 6275±569
AA48 908±020 2727±580 6365±475
AA+postEGF 537±260 3517±372 5820±435
  注:①与G0组比1)P<005;②以上各组AAⅠ所用剂量均为10mg·L-1,EGF均为20μg·L-1
3 讨论
在本实验中,细胞计数结果显示随着AAⅠ刺激时
间的延长,细胞数逐渐下降,在24h细胞数较对照组
下降约32%,到48h时存活细胞数仅为正常对照的
36%;细胞周期结果进一步显示,AA组处于G0/G1期
的细胞减少,并且此效应随刺激时间的延长变得更为
显著,AA组G2/M期细胞比例增高,在AA48组G2/M
期比例达到对照组的378倍。这些结果表明AA不
仅有明显的细胞毒性作用,而且其刺激还对残存细胞
具有非常明显的细胞周期阻滞作用。
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为了探讨加入外源性 EGF能否改善马兜铃酸
所致的细胞增殖抑制作用,作者采取预防性处理、同
时处理和治疗性处理的不同时机分别进行了观察。
结果显示:在本实验条件下,尽管给予EGF(20μg·
L-1)刺激24h能够明显促进细胞增殖,预先给予
EGF后再以 AAⅠ刺激的细胞无论细胞数或 DNA
合成也略高于 AA24组,但其变化并无显著差异,故
其可能仅反映出经 EGF预处理后的细胞反应性改
变,并不能说明EGF对AAⅠ的细胞增殖抑制具有
改善作用。与此结果相似,同时加入 EGF和 AAⅠ
组的细胞数与AA24组相比也没有明显差异,各组细
胞的BrdU掺入率均极低,说明细胞增殖处于受抑
制状态,加入EGF并不能改善 AAⅠ的细胞增殖抑
制作用。细胞周期分析结果显示,preEGF+AA与
EGF+AA组细胞处于 S期的细胞比例略高于 AA24
组,说明EGF虽可能发挥促进细胞进入增殖周期的
作用,但却未能抵抗AAⅠ的作用,最终仍使细胞被
阻滞于G2/M期。此外,在本实验中,作者观察到在
AAⅠ损伤后其细胞周期阻滞作用持续存在,无论
是给予正常培养条件的血清或 EGF,都无法促进损
伤后肾小管上皮细胞的增殖反应,AAⅠ所致的细
胞周期分布、DNA合成及细胞计数的变化均无法逆
转。上述结果表明:低浓度较短时间的 AAⅠ刺激
即可引起细胞的毒性损伤和细胞周期异常,其变化
无法被外源性EGF所逆转。
EGF是一种多肽类促增生细胞因子,在多种细
胞的增殖和分化中起重要作用。它通过与具有酪氨
酸激酶活性的EGF受体结合后,由MAPK通路介导
促进 CyclinD的合成,CyclinD结合并激活 CDK4/
CDK6,使细胞能通过 G1/S限制点;活化的 Cyclin/
CDKs进入细胞核,激活一些转录因子,诱导一些与
细胞
#
殖有关的基因(如myc,fos和jun)转录,进而
导致细胞出现增殖反应[5,1112]。本研究中未能观察
到EGF对 AAI刺激后存活细胞的促增殖作用,其
原因可能是由于EGF与AAI作用于细胞周期的不
同环节,即使 EGF能够促进细胞进入增殖周期,但
细胞在受到AAI的作用后可能出现了DNA损伤或
发生了其他不能修复的损伤,使细胞周期在 G2/M
检验点发生了阻滞,故而无法完成细胞增殖,不能发
挥EGF的促增殖作用。
HGF是一类与 EGF作用十分相似的多肽类生
长因子,国外有学者曾应用外源性 HGF(100μg·
L-1)预处理小鼠的近端小管上皮 mProx24细胞48
h,再加入AA混合物6mg·L-1刺激24h,结果发
现,大剂量 HGF可以通过抑制细胞的凋亡对抗 AA
所引起的细胞数量下降[13]。然而在本实验条件下,
作者并未观察到细胞凋亡现象,且不同时机EGF处
理后细胞数目仍然继续减少,与上述HGF作用的结
果不一致,分析出现不同结果的原因可能与实验所
用细胞种系来源不同以及所用AAⅠ剂量及处理时
间不同相关。除此之外,外源性生长因子对改善
AA所致细胞损伤的作用还可能受到其他因素的影
响,因此,上述生长因子的有效与否还有待于扩大细
胞种系来源和应用剂量范围后进一步研究评价。
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Efectsofexogenousepidermalgrowthfactor(EGF)ongrowthinhibition
inducedbyaristolochicacidI(AAI)inrenalproximaltubularepithelialcels
ZHOUNa,YANGLi,TANGJiawei,LIXiaomei1
(RenalDivision,DepartmentofMedicine,FirstHospitalandInstituteofNephrology,PekingUniversity;
KeyLabofRenalDiseases,MinistryofHealthofChina,Beijing100034,China)
[Abstract] Objective:Thepurposeofthisstudywastoinvestigatetheefectsofexogenousepidermalgrowthfactor(EGF)on
thegrowthinhibitionofrenalproximaltubularepithelialcelinducedbyAAI.Method:Culturedhumanrenalproximaltubular
epithelialcellineHK2wasusedasthesubject.ThechangesofthesurvivedHK2celswereobservedandcomparedamongcontrol,
AAIstimulation,preEGF,togetherEGFandpostEGFgroups.Inthestudy,celularmorphologicassessmentswereperformedwitha
phasecontrastinvertedmicroscope.Celcountingafterstainedwith004% trypanbluewasadoptedtoanalyzecelproliferation.Cel
cyclewasassessedbyflowcytometry.Result:NumberofthesurvivedcelsstimulatedbyAAIfor12,24,48hoursdecreased
gradualyinadoseandtimedependentmanner.At24,48hours,thesurvivedcelsshowedasignificantdisturbanceinthecelcycle
procedure,whichwascharacterizedasdecreasedpercentageofcelsinG0/G1phase,significantincreasedpercentageofcelsinG2/M
phases.ExogenousEGF(20μg·L-1)couldsignificantlypromotetheproliferationofHK2cels,whichshownaincreasedcel
number,accompanieddownregulatedcelsinG0/G1phase,increasedcelsinSandG2/Mphase.ComparedwithAAIgroups,it
failedtoimprovetheinhibitoryefectoncelproliferationandabnormalcelcycleprocedurebyAAI,nomaterEGFwasaddedin
before,atsametimeorafterAAIstimulation.Conclusion:AAI(10g·L-1)hasremarkablegrowthinhibitionefectsonsurvived
RTEC,andcaninduceablockageofG2/M phaseinthecelcycleprocedure.ExogenousEGF(20μg·L
-1)promotethe
proliferationinnormalculturedHK2cel.EGFtreatmentcouldnotimprovetheproliferationinhibitoryefectinducedbyAAI,no
materaddingEGFtoculturesbefore,togetherwithAAIorafterAAIstimulation.
[Keywords] aristolochicacidI;renaltubularepithelialcel;epidermalgrowthfactor;celcycle
[责任编辑 古云侠]
[收稿日期] 20080412
[通讯作者] 崔勋,Tel:(0433)2660584,Email:cuixun@ybueducn
黄芪对心房收缩力及心房钠尿肽分泌的影响
刘 洋1,华树东2,贺永贵2,金元哲2,3,崔 勋2,3
(1.通辽市医院 核医学科,内蒙古 通辽 028000;
2.延边大学 基础医学院 生理学与病理生理学教研部,吉林 延吉 133000;
3.长白山生物功能因子省部共建教育部重点实验室 延边大学,吉林 延吉 133000)
[摘要] 目的:观察黄芪对家兔心房收缩力及心房钠尿肽分泌的影响。方法:采用家兔离体心房灌流模型,处
理0002,00025,0003g·L-1的黄芪水提取液观察家兔心房收缩力及心房钠尿肽分泌的变化,并选择最佳剂量
探讨其作用机制。心房钠尿肽含量的测定采用放射免疫法。结果:3个剂量的黄芪水提取液使离体家兔心房每搏
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