SnoN對高糖誘導大鼠原代腎小管上皮細胞纖維連接蛋白合成的影響*

劉瑞霞， 郭 兵， 王圓圓， 肖 瑛， 石明雋， 張國忠

(貴陽醫學院病理生理學教研室，貴州貴陽550004)

我們前期研究發現，核轉錄共抑制因子SnoN(Ski－related novel protein N)在糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)腎小管－間質纖維化發病過程中可能起著重要作用[1－3]。但在 DN 發病中，有關SnoN與腎小管－間質纖維化之間存在怎樣的關系，與腎小管－間質纖維化的哪些成份有關，國內外尚未檢索到相關的報道。纖維連接蛋白(fibronectin，FN)是細胞外基質(extracellular matrix，ECM)的主要成份，而ECM的過度沉積是DN腎小管－間質纖維化的基本病理改變。因此，我們通過動態觀察SnoN和FN在高糖培養大鼠原代腎小管上皮細胞(renal tubular epithelial cells，RTECs)中的表達變化;并通過siRNA技術敲低腎小管上皮細胞中SnoN的表達，再觀察FN的表達情況，初步探討SnoN與DN腎小管－間質纖維化發病的關系。

材料和方法

1 材料

1.1 主要試劑 低糖DMEM培養基和胰蛋白酶(HyClone);胎牛血清(fetal bovine serum，FBS)(Gibco);轉鐵蛋白(Sigma);抗 SnoN、SnoN siRNA、siRNA transfection reagent、fluorescein － conjugated control siRNA、siRNA transfection medium、siRNA dilution buffer、SnoA/N(m)－PR和抗上皮性鈣黏蛋白(E－cadherin)(Santa Cruz);抗角蛋白－18(cytokeratin－18，CK－18)、抗 α－平滑肌肌動蛋白(α－smooth muscle actin，α －SMA)、抗 FN、抗 β －actin、DAB、濃縮型SABC－FITC免疫檢測試劑盒、生物素標記羊抗兔IgG和生物素標記羊抗小鼠IgG(博士德);總RNA提取試劑盒、蛋白質marker、2×Taq PCR Master Mix和600 bp DNA marker(天根);PVDF膜和3 mm Whatman濾紙(Millipore);RevertAidTMFirst Strand cDNA SynthesisKit(Fermentas);ECL顯色劑(Pierce)。

1.2 動物 雄性 Sprague－Dawley(SD)大鼠，清潔級，鼠齡20 d，由貴陽醫學院實驗動物中心提供。

2 方法

2.1 大鼠原代RTECs培養 SD大鼠股動脈放血處死后無菌取腎，分離、剪碎腎皮質，80目、100目網篩分離腎小管節段;加入0.25% 胰蛋白酶，37℃水浴消化25 min;不含血清的培養基終止消化，生理鹽水洗3次，離心棄上清;加入含有10%FBS的低糖DMEM培養液，接種于25 cm2培養瓶中，置37℃、5%CO2孵育箱培養。72 h后全量更換培養液，生長近融合時以1∶2傳代，經鑒定為RTECs后繼續培養，實驗采用第3代細胞。

2.2 實驗分組 細胞生長融合至約90%時，換無血清DMEM培養基培養24 h，使細胞生長同步。將細胞分為(1)對照組:DMEM+2%FBS培養;(2)高滲組:19.5 mmol/L D－mannitol+DMEM+2%FBS培養;(3)高糖組:19.5 mmol/L D－glucose+DMEM+2%FBS 培養;每組設 30 min、2 h、12 h、24 h、48 h、72 h和96 h 7個時點進行觀察。

2.3 siRNA轉染及分組 第3代腎小管上皮細胞按2×108/L濃度接種于含10%FBS、無抗生素的低糖DMEM培養液的6孔細胞培養板中，使得在轉染當天細胞達到60% －80%融合;分為:(1)對照組:DMEM(含糖5.5 mmol/L)+2%FBS培養;(2)高糖組:19.5 mmol/L D－glucose+DMEM+2%FBS培養;(3)control siRNA組:轉染 control siRNA，24 h后換為19.5 mmol/L D－glucose+DMEM+2%FBS培養;(4)SnoN siRNA組:轉染SnoN siRNA，24 h后換為19.5 mmol/L D－glucose+DMEM+2%FBS培養。轉染步驟按試劑盒操作說明進行，重復3次實驗。

2.4 免疫熒光和免疫細胞化學 細胞爬片經4%多聚甲醛固定，0.5%Triton X－100打孔，3%H2O2去除內源性過氧化物酶，血清封閉后，分別加入抗CK－18(1∶100)，E － cadherin(1∶200)，FN(1∶50)和SnoN(1∶300)抗體，4℃孵育過夜。免疫熒光細胞化學加入生物素化Ⅱ抗(1∶100)，37℃孵育40 min;滴加 SABC －FITCⅢ抗(1∶100)，37 ℃孵育30 min，LEICA DMLS熒光顯微鏡觀察并采集圖像。免疫細胞化學加入生物素化Ⅱ抗(即用型)，室溫下孵育40 min;滴DAB顯色。PBS代替Ⅰ抗，作陰性對照。

2.5 Western blotting 加裂解液裂解細胞，離心取上清，BCA法測蛋白濃度。加樣緩沖液變性蛋白，上樣，經SDS－PAGE垂直凝膠電泳后，電轉移至聚偏二氟乙烯 (polyvinylidene difuoride，PVDF)膜。5%脫脂奶粉室溫封閉2 h，含0.05%Tween 20的TBS(TBST)沖洗后，用特異性抗體進行孵育，Ⅰ抗濃度如下:SnoN(1∶400)、FN(1∶100)、CK －18(1∶200)、E －cadherin(1∶200)、α － SMA(1∶100)和 β － actin(1∶400);4℃過夜。經TBST沖洗后加入辣根過氧化物酶標記的Ⅱ抗，室溫孵育90 min。TBST沖洗，ECL顯影曝光，Bio－Rad凝膠成像系統進行圖像采集，Quantity One 4.6軟件分析各陽性條帶的積分灰度值，設內參照β－actin，計算各目標蛋白的相對表達量。

2.6 RT－PCR 采用Trizol試劑盒提取細胞RNA，瓊脂糖凝膠電泳鑒定RNA的完整性，核酸蛋白儀測定RNA的濃度和純度。取3 μg逆轉錄合成cDNA，進行半定量PCR反應。PCR引物序列:SnoN(500 bp)上游引物5’－GAAAACCTCCAGTCTAAGTTCTCCTTAGTT－3'，下游引物 5’－ATGAAGCTGGTCTGAAGTACACCTTGAACA－3';相應 β－actin(306 bp)上游引物 5'－TGGCATTGTGATGGACTC －3'，下游引物 5'－CCGATAGTGATGACCTGAC－3'。FN(255 bp)上游引物 5'－GGACACTATGCGGGTCACTT－3'，下游引物 5'－TCAAAACCAGTTGGGGAGTC －3';相應β－actin(490 bp)上游引物5'－GAAATCGTGCGTGACATTAAG －3'，下游引物 5'－CTAGAAGCATTTGCGGTGGA－3'。PCR產物經1.5%瓊脂糖凝膠電泳，Bio－Rad凝膠成像系統掃描，Quantity One 4.6軟件分析各條帶積分吸光度值，mRNA的相對表達量用目標mRNA/β－actin的積分吸光度值表示。

3 統計學處理

結 果

1 大鼠原代RTECs的鑒定

倒置顯微鏡下可見，體外培養的原代RTECs長勢良好，第3 d即形成明顯集落，形態呈典型的多邊鵝卵石樣，見圖1。用上皮細胞的標志性蛋白E－cadherin和CK－18及間質細胞的標志性蛋白α－SMA對實驗所用3代細胞進行鑒定。免疫熒光和Western blotting結果均顯示，3代細胞E－cadherin和CK－18蛋白表達陽性，見圖2，且幾乎看不到α－SMA蛋白表達，見圖3，說明培養細胞為大鼠原代RTECs。

Figure 1.The third day of primary culture(×400).圖1 原代培養第3 d

Figure 2.Expressions of E －cadherin and CK －18 in primary cultured RTECs(SABC，×400).NC:negative control.圖2 E－cadherin和CK－18在原代培養RTECs中的表達

Figure 3.Expressions of E －cadherin，CK －18 and α －SMA in primary cultured RTECs.圖3 E－cadherin、CK－18和α－SMA在原代培養RTECs中的表達

2 不同處理組RTECs中SnoN蛋白表達

用高糖及甘露醇刺激大鼠原代RTECs 30 min－96 h，免疫熒光細胞化學和Western blotting檢測SnoN蛋白表達。結果顯示，RTECs胞漿和胞核均有SnoN表達，見圖4;高糖刺激2 h SnoN蛋白表達減少(P＜0.05)，且呈時間依賴性;甘露醇刺激72 h出現SnoN蛋白表達減少，但仍顯著高于高糖組(P＜0.01)，見圖5。

3 FN蛋白和mRNA在不同處理組RTECs中的表達

免疫細胞化學染色結果顯示，FN蛋白在RTECs中主要表達于細胞質，見圖6。

Western blotting結果表明，與正常糖對照組相比，高糖培養原代RTECs 30 min FN蛋白表達即顯著增多，持續至高糖培養96 h;高滲培養12 h出現FN蛋白表達增多，但仍顯著低于高糖組，見圖7。

Figure 4.Expression of SnoN protein in primary cultured RTECs after incubated with normal－glucose，mannitol and high－glucose medium(SABC，×400).NC:negative control;C:control;MO:mannitol;HG:high glucose.圖4 不同條件培養原代RTECs中SnoN蛋白表達

Figure 5.Expression of SnoN protein in primary cultured RTECs after incubated with normal－glucose，mannitol and high－glucose medium at different time points.*P ＜ 0.05，＊＊P ＜0.01 vs control;##P ＜0.01 vs mannitol.圖5 SnoN蛋白在不同處理組原代RTECs中的表達

Figure 6.Expression of FN protein in primary cultured RTECs after incubated with different conditions(SABC，×400).NC:negative control;C:control;MO:mannitol;HG:high glucose.圖6 不同條件培養原代RTECs中FN蛋白表達

RT－PCR結果顯示:高糖培養原代RTECs 30 min即能促進FN mRNA表達，并隨高糖培養時間延長，FN mRNA表達持續增多;高滲處理2 h出現FN mRNA表達增多，但從24 h起各時點仍顯著少于高糖培養組，見圖8。

Figure 7.Expression of FN protein in primary cultured RTECs after incubated with normal－glucose，mannitol and high－glucose medium at different time points.＊＊P ＜ 0.01 vs control;##P ＜0.01 vs mannitol.圖7 FN蛋白在不同處理組原代RTECs中的表達

Figure 8.Expression of FN mRNA in primary cultured RTECs after incubated with normal－glucose，mannitol and high－glucose medium at different time points.*P ＜0.05，＊＊P ＜0.01 vs control;#P ＜0.05，##P ＜0.01 vs mannitol.圖8 FN mRNA在不同處理組原代RTECs中的表達

4 siRNA 轉染效率檢測

轉染綠色熒光標記control siRNA的腎小管上皮細胞內可見綠色熒光表達，并位于細胞核位置，提示siRNA已轉染至細胞內，見圖9。

RTECs轉染 control siRNA和 SnoN siRNA后，control siRNA轉染組SnoN蛋白和mRNA與未轉染RTECs相比差異無顯著;與未轉染 RTECs相比，SnoN siRNA轉染組SnoN蛋白和mRNA水平分別下降48.63%和54.41%，見圖10。

5 轉染SnoN siRNA對高糖培養RTECs SnoN蛋白表達的影響

RTECs成功轉染SnoN siRNA后給予高糖條件培養，分別于培養30 min、2 h、12 h、24 h 和 48 h 收集細胞蛋白，Western blotting檢測各時點SnoN蛋白的表達。結果顯示，隨高糖培養時間延長SnoN蛋白表達減少，至48 h時幾乎檢測不到SnoN蛋白表達，見圖11。

Figure 9.Fluorescein－conjugated control siRNA was used to transfect the primary cultured RTECs.圖9 轉染fluorescein conjugated control siRNA的原代RTECs

Figure 10.The protein(A)and mRNA(B)levels of SnoN in RTECs transfected by SnoN siRNA.±s.n=3.＊＊P＜0.01 vs control.圖10 腎小管上皮細胞轉染SnoN siRNA后SnoN蛋白(A)和mRNA(B)表達水平

Figure 11.Expression of SnoN protein in RTECs transfected by SnoN siRNA as incubated with high glucose.±s.n=3.＊＊P ＜0.01 vs control group.圖11 高糖培養轉染SnoN siRNA RTECs中SnoN蛋白的表達

6 SnoN siRNA轉染對高糖培養RTECs FN蛋白表達的影響

Western blotting結果表明，高糖顯著上調RTECs中FN蛋白表達，轉染SnoN siRNA后高糖誘導的FN蛋白表達進一步增多，與單純高糖培養相比增加68.53%，見圖12。

討 論

Figure 12.Expression of FN protein in RTECs transfected by SnoN siRNA as incubated with high glucose.±s.n=3.＊＊P ＜ 0.01 vs control;#P ＜ 0.05 vs high glucose.圖12 高糖培養轉染SnoN siRNA RTECs中FN蛋白的表達

隨著對腎間質纖維化機制研究的加深，RTECs在其中的作用日益被重視。目前已證明，RTECs的轉分化、增生及凋亡等均參與了腎間質纖維化過程。因此，研究RTECs形態和功能的異常變化，對闡明腎間質纖維化發病機制有重要作用。當前，國內外對于RTECs的研究大多采用細胞株，但進行生物學研究時，原代培養的RTECs更能反應其在體內的生長特性。本研究參考國內外文獻報道[4，5]，并在本課題組前期培養基礎上加以改進，原代細胞呈明顯的上皮細胞生長特性，E－cadherin和CK－18蛋白表達陽性，且未見 α－SMA蛋白表達，表明大鼠原代RTECs培養成功。

我們用高糖處理原代培養的RTECs，并用相同濃度的甘露醇作為對照，以排除滲透壓的影響。動態觀察結果發現，SnoN和FN蛋白均有表達于腎小管上皮細胞，與正常糖對照組相比，高糖培養2 h起腎小管上皮細胞中SnoN蛋白表達開始減少，且呈時間依賴性，至96h時只有少量表達。我們的體外研究還發現，高糖在降低SnoN蛋白表達的同時能促進FN蛋白和mRNA表達，且對SnoN蛋白和FN表達的影響顯著高于滲透壓對照組。以上結果提示，高糖是引起RTECs SnoN蛋白表達減少的主要原因;隨著SnoN蛋白表達減少，RTECs中FN蛋白和mRNA表達增加。

有關SnoN的研究，目前多集中于其與腫瘤發生的關系上[6－9]，Yang 等[10]研究報道 SnoN 蛋白表達減少在單側輸尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction，UUO)所致腎纖維化的發生中起重要作用。我們前期的研究結果提示，SnoN蛋白表達減少在糖尿病大鼠腎小管－間質纖維化發病過程中可能起著重要作用[1－3]。但無論是在UUO還是DN腎纖維化發病過程中，SnoN蛋白表達減少是通過那些途徑引起腎小管－間質纖維化的，以及其與腎間質纖維化的那些成份有關，目前仍不甚清楚。

本實驗中用fluorescein conjugated control siRNA作為對照，通過熒光顯微鏡觀察到綠色熒光主要分布于細胞核及核周區，初步推斷SnoN siRNA導入細胞，并進入了細胞核。但進入細胞內的SnoN siRNA是否對SnoN基因有抑制作用，還需對轉染細胞進行檢測。本研究通過RT－PCR和Western blotting進行檢測，顯示轉染 SnoN siRNA的 RTECs與正常RTECs相比，SnoN mRNA和蛋白的表達分別下降54.41%和48.63%，而轉染 control siRNA不影響RTECs SnoN mRNA和蛋白表達，說明本實驗siRNA技術對SnoN基因表達抑制的有效性。

用高糖培養轉染SnoN siRNA的原代RTECs，結果發現隨培養時間延長SnoN蛋白表達減少，至高糖培養48h時幾乎檢測不到SnoN蛋白表達，進一步證實了高糖能抑制RTECs SnoN蛋白表達。我們前期研究發現，隨糖尿病大鼠腎組織中SnoN蛋白表達減少，對致纖維化細胞因子轉化生長因子－β1的抑制作用減弱，FN蛋白表達增加，細胞基質沉積增多，腎小管－間質纖維化病變加重[2]。但在DN發生發展中SnoN是否參與了FN表達的調控，以及SnoN表達減少在腎小管－間質纖維化發生發展中的作用是否與FN有關，尚不清楚。本次實驗顯示，與單純高糖培養組相比，高糖誘導的腎小管FN的表達在SnoN siRNA轉染細胞中顯著增多。這些結果說明SnoN表達減少參與了高糖誘導的RTECs中FN合成過程，SnoN表達下調所引起的DN腎小管－間質纖維化與RTECs中FN的表達增多有關。

由于腎小管－間質纖維化的嚴重性與DN預后密切相關，但DN發病機制至今尚未完全闡明，且缺乏有效的治療措施。而本研究發現SnoN蛋白表達減少參與了高糖環境下腎小管－間質纖維化主要成份FN的合成過程，將有助于進一步闡明DN的發病機制，并為藥物開發提供新的靶點。

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[3]劉瑞霞，郭 兵，肖 瑛，等.糖尿病大鼠腎組織Smurf2的表達及其與SnoN蛋白降解的關系[J].中國病理生理雜志，2010，26(9):1734－1737.

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