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赵艳龙 (赵艳龙.)

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目的:
肾缺血再灌注损伤 (ischemia reperfusion injury,IRI)与急性肾损伤、移植肾功能延迟恢复、急慢性排斥和慢性肾脏病、移植肾肾病等疾病的发病密切相关,仍缺乏有效的干预措施。DNA甲基化是基因表观修饰方式之一,参与基因表达调控,与IgA肾病、慢性肾脏病的纤维化进展、糖尿病肾病等关系密切。但是肾IRI与DNA甲基化的关系、抑制DNA甲基化对肾IRI的影响、肾IRI过程中DNA甲基化的模式及筛选差异甲基化基因等未见报道,本研究首次探讨DNA甲基化在肾IRI中的作用及机制,为相关疾病诊断、治疗及预后判断提供新方向或新措施,减低相关疾病的发病率和病死率。
方法:
1. 雄性C57BL/6小鼠行肾IRI模型,24h和7d后获取肾脏,矢状面剖开分别用于H&E染色(检测病理变化,确定模型成功)和PCR(检测肾脏甲基化相关酶表达变化);不同剂量的DNA甲基转移酶抑制剂5-脱氧杂氮胞苷(5-aza-2′-deoxycytidine, DAC)处理近端肾小管上皮细胞系HK-2,MTT法检测细胞活力;再用正常、低剂量DAC预处理C57BL/6小鼠3d,其后行肾IRI模型,继续干预,共6d,造模后2d和5d生化分析仪检测肾功能,观察肾功变化。PCNA免疫荧光分析肾小管细胞增殖;H&E染色判断肾组织病理学变化、Tunel染色检测肾小管上皮细胞凋亡、免疫组织化学检测炎细胞浸润、流式细胞仪分析肾组织调节性T细胞(Treg)表达变化及巨噬细胞表型特征;CD25单抗清除小鼠体内Treg,进一步明确DAC作用机制。
2. 雄性C57BL/6小鼠肾IRI造模后24h和7d获取肾组织,矢状面剖开,一半用于H&E染色判断肾组织病理学变化,确保模型成功;另一半肾组织经DNA提取、酶切、重亚硫酸盐转化、PCR扩增等构建测序文库后测序,即应用简化代表性重亚硫酸盐测序技术(reduced representation bisulfite sequencing, RRBS)检测正常肾组织、肾IRI后24h和7d肾组织全基因组甲基化差异,筛选不同甲基化基因,用焦磷酸测序及PCR选择性的进行甲基化验证及分析与基因表达的关系。
3. 应用免疫组织化学、激光共聚焦检测雄性C57BL/6小鼠肾IRI后甲基化修饰Ccr9基因在正常及IRI肾脏的表达和定位研究;同时用PCR、免疫组化检测CCR9配体CCL25表达变化;体外脂多糖(LPS)刺激HK-2细胞,模拟炎症环境,观察CCR9表达变化;最后用CCL25抗体拮抗IRI肾模型中CCR9/CCL25相互作用,生化分析仪检测肾功、H&E染色检测病理变化、Tunel染色检测肾小管上皮细胞凋亡、免疫组化分析肾小管上皮细胞的增殖,PCR分析肾脏促炎因子的变化,分析拮抗CCR9/CCL25通路的相互作用对肾IRI的作用和机理。
结果:
1. 与假手术组比较,肾IRI后24h甲基化转移酶Dnmt3b表达增加,去甲基化酶Tet1和Tet1表达降低,7d后又恢复至正常水平。较高剂量DAC影响HK-2细胞活力、增殖,小于250nM未见明显影响。常规剂量及低剂量DAC在IRI后2d肾功均明显改善,但5d时常规剂量组肾功无进一步改善,PCNA染色提示其明显影响肾小管上皮细胞增殖,而低剂量组则无明显影响。低剂量的DAC对肾IRI具有保护作用,可以改善肾功、病理损伤,减低肾小管上皮细胞凋亡,抑制肾组织炎细胞浸润,增加肾组织Treg表达,促进巨噬细胞向抑制免疫反应的M2型转化,CD25单抗减低了低剂量DAC的肾IRI保护作用。
2. 肾IRI后24h和7d全基因组甲基化测序的各组总体CpG10数据(测序覆盖度≥10的数据)及每组基因不同区域CpG10数据比较,无明显的差异,每组2个样本间甲基化水平均具有很高的相关性,提示测序数据可靠、一致性好。与假手术组比较,肾IRI后24h和7d的总CpG甲基化、启动子区CpG甲基化、CpG岛甲基化、外显子、内含子甲基化水平均明显减低;且分别有200个、191个基因表现出启动子区甲基化状态(differentially methylated promoter, DMPs)改变。24h后DMPs基因的GO功能聚类分析提示与细胞代谢、微管定位、线粒体功能、细胞骨架依赖的胞内转运、氧化还原等过程相关。应用焦磷酸测序确认了肾IRI中五个基因2700049A03Rik、Ccr9、Fgd2、Pfkfb3和Sdc4启动子存在甲基化改变。实时荧光定量PCR发现基因2700049A03Rik启动子甲基化与其在IRI肾脏中表达呈明显的负相关。
3. 基因Ccr9在正常及IRI肾脏均有表达,包括肾小球、肾小管,且肾IRI后表达增加,激光共聚焦显微镜检查确认其与肾小管上皮细胞共定位,其配体CCL25在肾IRI后明显表达;体外脂多糖模拟的炎症环境刺激HK-2细胞可以进一步增加CCR9表达,肾IRI小鼠模型的抗CCL25治疗,可以改善肾功能、减低病理损伤,同时也减低炎症反应及肾小管上皮细胞凋亡,还可促进肾小管上皮细胞的增殖,对肾IRI具有保护作用。
结论:
1. DNA甲基化参与肾IRI过程,低剂量DNA甲基转移酶抑制剂(DAC)具有肾IRI保护作用,其机制与增加肾组织Treg表达、促进巨噬细胞向M2型转化相关;
2. 肾IRI下调了全基因组范围内总体甲基化水平,基因启动子表现出不同的甲基化模式,基因启动子的甲基化修饰调整了肾IRI基因的表达;
3. CCR9/CCL25途径参与肾IRI病变过程,抗CCL25治疗可以减低肾IRI炎症反应,对肾IRI有保护作用。

Keyword:

5-脱氧杂氮胞苷 CCR9 DNA甲基化 缺血再灌注损伤 肾脏

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  • [ 1 ] 西安交通大学医学部

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Basic Info :

Degree: 医学博士

Mentor: 田普训

Student No.:

Year: 2017

Language: Chinese

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