
研究嘌呤霉素(PAN)致肾小球足细胞损伤中白细胞介素27(IL-27)mRNA和蛋白表达的变化,探讨他克莫司(FK506)在肾小球足细胞损伤中的保护作用机制。
体外培养小鼠肾小球足细胞,分为3组:对照组、PAN组和FK506组。3组足细胞经处理8 h、24 h、48 h后在显微镜下观察细胞形态,应用酶联免疫吸附试验(ELISA)观察IL-27水平的变化,并收集培养的足细胞行实时荧光定量PCR(qPCR)检测IL-27 mRNA表达的变化,采用Western blot检测IL-27蛋白表达的变化。
1.足细胞形态:在各个时间点(8 h、24 h、48 h),PAN组细胞体积较对照组缩小,形态改变;FK506组较PAN组体积偏大并饱满,趋于正常。2.IL-27的水平:在各个时间点(8 h、24 h、48 h),PAN组[(110.00±3.52) ng/L、(302.00±6.23) ng/L、(397.00±8.92) ng/L]均高于对照组[(90.00±5.12) ng/L、(85.00±4.21) ng/L、(88.00±4.20) ng/L],差异均有统计学意义(均P<0.05);FK506组[(96.00±4.17) ng/L、(107.00±4.86) ng/L、(112.00±6.24) ng/L]均低于PAN组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。3.IL-27 mRNA表达量:在各个时间点(8 h、24 h、48 h),PAN组(1.25±0.11、1.57±0.08、1.73±0.13)均高于对照组(1.02±0.02、1.10±0.04、0.96±0.02),差异均有统计学意义(均P<0.05);FK506组8 h时(1.10±0.06)无明显升高,24 h和48 h时(1.21±0.04、1.30±0.09)表达量稍有升高;与PAN组比较,FK506组均低于PAN组,差异均有统计学意义(均P<0.05)。4.IL-27蛋白的表达量:在各个时间点(8 h、24 h、48 h),PAN组(0.94±0.04、1.56±0.07、1.63±0.04)均高于对照组(0.83±0.04、0.85±0.03、0.83±0.05),差异均有统计学意义(均P<0.05);FK506组(0.84±0.05、0.89±0.04、0.91±0.06)与PAN组比较,8 h无明显差异,24 h后IL-27蛋白表达下降,差异有统计学意义(P<0.05),48 h后IL-27蛋白表达下降更为明显,差异有统计学意义(P<0.05)。
IL-27参与肾脏疾病的发病,FK506通过降低IL-27的表达,抑制肾小球足细胞的损伤,为临床应用FK506治疗肾脏病提供一定依据。
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白细胞介素(IL)-27是2002年发现并命名的IL-6/IL-12家族成员[1], IL-27能够调节T淋巴细胞的活化与分化,具有促炎反应和抗炎反应双重作用[2],参与机体多种疾病的病变进程,在治疗肿瘤、感染性疾病等中发挥关键作用[3]。蛋白尿作为临床上评估肾脏疾病疗效的关键指标,同样是儿童肾病综合征(NS)等许多临床肾脏疾病病程进展的重要标志[4]。肾小球足细胞结构和功能的异常是引起蛋白尿的关键因素,因此探讨足细胞受损时IL-27改变对足细胞保护机制的影响尤为重要[5,6]。他克莫司(FK506)能够通过机体的免疫及非免疫途径达到对足细胞受损导致的NS的有效治疗,缓解激素耐药患者的蛋白尿情况[7,8]。冯洁莹等[9]研究表明,FK506对损伤的足细胞有一定保护作用,具体机制仍需进一步研究。2012年版改善全球肾脏病预后组织(KDIGO)指南将钙调神经磷酸酶抑制剂(CNI)列为难治性肾脏病的一线治疗用药[7]。FK506作为一种CNI,不仅对T淋巴细胞的增殖与活化起抑制作用,还可改善足细胞的形态结构[8]。目前FK506已经作为临床上治疗难治性肾病及多种器官移植方面的常用免疫抑制类药物[9]。本研究利用小鼠肾小球足细胞(MPC5)进行实验,研究嘌呤霉素(PAN)致肾小球足细胞受损中IL-27 mRNA和蛋白表达的变化,IL-27参与肾脏病方面的作用机制,探讨FK506在肾小球足细胞损伤中的保护作用机制,为在临床上应用FK506治疗肾脏病提供实验依据。
MPC5在含100 g/L胎牛血清(美国Hyclone公司)的RPMI 1640(美国Gibco公司)培养液中培养,33 ℃50 mL/L二氧化碳(CO2)条件下,诱导足细胞进行增殖;37 ℃条件下诱导足细胞分化,每隔2 d换液,并观察细胞形态及生长状况,待其生长至80%~90%时接种至6孔板中(美国Corning公司)用于后续试验。
实验分为3组:对照组、PAN组和FK506组。对照组:培养液为RPMI 1640培养液;PAN组:培养液为含50 mg/L的PAN(经美国Sigma公司处理)的1640培养液;FK506组:培养液为含5 mg/L的FK506(经美国Sigma公司处理)和50 mg/L的PAN的1640培养液。分别在显微镜下观察不同时间点(8 h、24 h、48 h)肾小球足细胞经上述处理后的细胞形态改变,并收集各时间点足细胞用于后续实验。
将各组细胞从CO2培养箱中取出,将8 h、24 h和48 h各组足细胞分别置倒置显微镜下(德国Zeiss公司)观察其细胞形态及结构变化,记录各组细胞对应的胞体面积、足突形态、数量等资料,采用Image J图像处理软件进行分析。
应用酶联免疫吸附试验(ELISA)检测IL-27水平。IL-27试剂盒购自美国Cloud-Clone Corp公司。按照试剂盒说明进行操作,标准孔设置7孔,孔中分别加入25 μL不同水平的标准品。空白孔中加25 μL标准品稀释液,余孔加待测样品25 μL,将酶标板加上覆膜,然后于室温条件下温育1 h。将液体甩干后加检测溶液A,室温孵育1 h;之后加检测溶液B室温孵育30 min;洗板5次后加入3,3′,5,5′-四甲基联苯胺(TMB)底物室温孵育20 min;加入终止液,放置于450 nm波长处测定吸光度(A)值(ELISA-STAR全自动酶标分析仪购自奥地利Clinibio公司)。依据所测样品A值在曲线上找到对应的IL-27水平。
运用Trizol法进行qPCR实验,按照TaKaRa RNAiso Plus(日本TaKaRa公司)中的操作说明对所收集的足细胞进行总RNA提取,然后采用分光光度计(美国Thermo公司)对以上收集的RNA进行水平测定,收集相应的实验数据资料。依据Prime Script TMRT reagent Kit with DNA Eraser(日本TaKaRa公司)PCR反转录反应试剂盒说明书进行操作,获得各反应物添加剂量后去除DNA并反转录获取细胞总cDNA。在GenBank上查找并获得所需小鼠IL-27的mRNA序列,根据获取序列由上海生物工程有限公司设计并合成相应引物,PCR引物序列如下:IL-27引物序列,正向引物5′-CTGCTTCCTCGCTACCACACTTC-3′,反向引物5′-CTCTTCCTCCTTGTCCTCCTCCTC-3′;将β-actin作为内参,引物序列:正向引物5′-TACCCCCAATGTGTCCGTC-3′,反向引物5′-GCCCAAGATGCCCTTCAGT-3′。qPCR:在总体积为20 μL的PCR反应液中加入2.0 μL cDNA,PCR反应体系中含10.0 μL SYBR Premix Ex Taq(2 ×),正反向引物各1.0 μL,6.0 μL双蒸水。置PCR仪进行qPCR反应。
6孔板中的各组足细胞用冷磷酸盐缓冲液(PBS)漂洗2次,加入150 μL含蛋白酶及磷酸酶抑制剂的放射免疫沉淀分析裂解液(美国Thermo公司),收集置冰上裂解20 min后的足细胞,置于离心机离心10 min(10 000 r/min,离心半径10 cm),取上清,收集所需蛋白,样品总蛋白水平应用BCA(bicinchoninicacid)法进行测定。在上样缓冲液中加入调平后的样品,置100 ℃水浴锅内加热10 min,冷却将其置于-80 ℃条件下冻存。加20 μg总蛋白至孔中,80 V条件下上层胶电泳20 min,之后改为110 V 1.5 h,转膜采用湿转法,300 mA电流下进行,转膜2 h后在室温条件摇床封闭2 h,3次洗膜后将蛋白一抗放置孵育盒中4 ℃摇床过夜,以GAPDH为内参,内参抗体根据说明书操作配置,洗膜后二抗室温摇床孵育1 h,采用Tanon 5200(上海天能科技有限公司)化学发光成像系统曝光,曝光图片应用Image J图像分析软件分析。
应用SPSS 18.0统计学软件进行数据处理,计量资料采用
±s表示,2组间比较采用t检验,多组间比较采用单因素方差分析,P<0.05为差异有统计学意义。
在显微镜下分别观察8 h、24 h、48 h对照组足细胞,体积饱满,细胞核明显,细胞足突伸出较长,细胞间连接较为密切。与对照组比较,PAN组在8 h时可见足细胞体积缩小(t=30.418,P<0.01),足突回缩;在24 h时胞体体积缩小(t=80.124,P<0.01)及足突回缩加剧,细胞间空隙增大;48 h时足细胞胞体体积(t=83.437,P<0.01)及足突改变最大,细胞间空隙最大。FK506组在8 h、24 h、48 h时足细胞胞体明显大于PAN组,差异均有统计学意义(t=-3.325、-3.439、-4.015,均P<0.05);与对照组比较无明显差异,足突明显,细胞间连接较紧密,足突明显,相邻细胞较密切(表1,图1)。


注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus

对照组、PAN组和FK506组各时间点小鼠肾小球足细胞胞体面积变化(×100 μm2,
±s)
Changes of mouse glomerular podocyte area at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(×100 μm2,
±s)
对照组、PAN组和FK506组各时间点小鼠肾小球足细胞胞体面积变化(×100 μm2,
±s)
Changes of mouse glomerular podocyte area at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(×100 μm2,
±s)
| 组别 | 8 h | 24 h | 48 h |
|---|---|---|---|
| 对照组 | 8.97±0.28 | 9.73±0.20 | 10.56±0.24 |
| PAN组 | 6.53±0.27 | 2.56±0.07 | 1.49±0.04 |
| FK506组 | 8.04±0.15 | 6.75±0.37 | 5.46±0.36 |
| F值 | 21.616 | 203.177 | 325.466 |
| P值 | 0.002 | <0.01 | <0.01 |
注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus
ELISA结果显示,对照组IL-27的水平在8 h、24 h、48 h无明显改变,差异无统计学意义(P>0.05);PAN组IL-27水平在8 h开始升高,24 h、48 h升高更为明显,差异有统计学意义(P<0.05); PAN组IL-27水平在8 h、24 h、48 h均高于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05)。FK506组IL-27水平与对照组比较8 h无明显变化,24 h、48 h稍有升高,FK506组IL-27水平在8 h、24 h、48 h均低于PAN组,差异有统计学意义(P<0.05);FK506组与对照组比较,IL-27水平8 h无明显差异(P>0.05),而24 h、48 h高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)(表2)。

对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27水平的变化(ng/L,
±s)
Changes of IL-27 concentration at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(ng/L,
±s)
对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27水平的变化(ng/L,
±s)
Changes of IL-27 concentration at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(ng/L,
±s)
| 组别 | 8 h | 24 h | 48 h |
|---|---|---|---|
| 对照组 | 90.00±5.12 | 85.00±4.21 | 88.00±4.20 |
| PAN组 | 110.00±3.52 | 302.00±6.23 | 397.00±8.92 |
| FK506组 | 96.00±4.17 | 107.00±4.86 | 112.00±6.24 |
| F值 | 7.526 | 56.010 | 139.322 |
| P值 | 0.061 | <0.01 | <0.01 |
注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus
对照组正常足细胞IL-27 mRNA表达量在8 h、24 h和48 h无明显改变,差异无统计学意义(P>0.05);PAN组IL-27 mRNA表达量在8 h开始升高,24 h、48 h升高更为明显,其中48 h mRNA表达量最高。PAN组IL-27 mRNA表达量在8 h、24 h、48 h均高于对照组,差异均有统计学意义(均P<0.05);FK506组8 h时IL-27 mRNA表达量与对照组相比无明显变化,24 h和48 h时IL-27 mRNA表达量稍有升高。与PAN组相比,FK506组IL-27 mRNA表达量在各个时间点均低于PAN组,差异均有统计学意义(均P<0.05)(表3,图2)。


注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus

对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27 mRNA表达的变化(
±s)
Changes of IL-27 mRNA expression at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(
±s)
对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27 mRNA表达的变化(
±s)
Changes of IL-27 mRNA expression at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(
±s)
| 组别 | 8 h | 24 h | 48 h |
|---|---|---|---|
| 对照组 | 1.02±0.02 | 1.10±0.04 | 0.96±0.02 |
| PAN组 | 1.25±0.11 | 1.57±0.08 | 1.73±0.13 |
| FK506组 | 1.10±0.06 | 1.21±0.04 | 1.30±0.09 |
| F值 | 6.526 | 8.013 | 11.320 |
| P值 | 0.015 | <0.01 | <0.01 |
注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus
对照组足细胞IL-27蛋白的表达量在8 h、24 h和48 h均较低。与对照组比较,PAN组IL-27蛋白表达在8 h、24 h和48 h明显增加,差异均有统计学意义(t=-15.361、-12.443、-6.924,均P<0.01)。与PAN组相比,FK506组IL-27蛋白表达在8 h无明显差异,24 h后IL-27蛋白表达下降,差异有统计学意义(t=3.712,P<0.05),48 h后IL-27蛋白表达下降更为明显,差异有统计学意义(t=13.154,P<0.01)(表4,图3)。


注:PAN:嘌呤霉素;FK506:他克莫司
PAN:Puromycinonucleoside;FK506:Tacrolimus

对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27蛋白表达的变化(
±s)
Changes of IL-27 protein expression at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(
±s)
对照组、PAN组和FK506组各时间点IL-27蛋白表达的变化(
±s)
Changes of IL-27 protein expression at each time point in the control group,PAN group and FK506 group(
±s)
| 组别 | 8 h | 24 h | 48 h |
|---|---|---|---|
| 对照组 | 0.83±0.04 | 0.85±0.03 | 0.83±0.05 |
| PAN组 | 0.94±0.04 | 1.56±0.07 | 1.63±0.04 |
| FK506组 | 0.84±0.05 | 0.89±0.04 | 0.91±0.06 |
| F值 | 8.412 | 13.157 | 17.432 |
| P值 | 0.020 | <0.01 | <0.01 |
IL-27可归类于IL-6/IL-12家族,其作为细胞因子可通过不同的信号通路对自身免疫性疾病、炎症及肿瘤等多种疾病的病程进展方面起一定作用。随着人们对炎症性疾病认识的不断加深,发现炎症因子在许多疾病中均发挥不同的作用[11]。其中IL-27在很多临床上炎症性疾病中作用随着病例增多使得人们对其认识的不断加深,IL-27不仅能增强1型辅助性T淋巴细胞(Th)的增殖分化,对炎症疾病有某种程度的促进作用,同时还能抑制Th1、Th2细胞的增殖分化,因此在炎症性疾病中也具有抗炎作用,其对炎症性疾病的调节机制较为复杂。IL-27具有抗炎和促炎2种作用,可以在抗感染、抗肿瘤、免疫等相关性疾病发挥着至关重要作用。IL-27这种细胞因子影响调节较广,不仅可以调节Th1和Th2之间的平衡,还能调节下游相应的信号活化,从而发挥不同的抗炎或促炎作用,在不同的自身免疫性疾病的病程进展中发挥相应作用。IL-27可以调节T淋巴细胞增殖及转化,增强T淋巴细胞向Th1增殖分化及增加γ干扰素(INF-γ)、肿瘤坏死因子α(TNF-α)和IL-12的分泌量,还能够减少其他类如Th2和Th17等细胞的增殖转化。同时IL-27还能够对CD4+T淋巴细胞的负性调节起增强作用,也可以通过上调Th2细胞、调节性T淋巴细胞(Treg)增加IL-10的产生,起到抑制炎症作用,所以IL-27同时具备增加炎症和抑制炎症的2种特性。此外,在机体固有免疫中,单核细胞源性的IL-1、TNF-α、IL-18和IL-12可在IL-27诱导的情况下产生,并且可进一步诱导肥大细胞产生相应的IL-1和TNF-α[12]。
IL-27不仅在类风湿性关节炎[13]、支气管哮喘[14]、肿瘤[15]、自身免疫性疾病[16]、免疫缺陷病[17]等发挥重要作用,近年来发现在肾脏病方面IL-27也有重要影响,在肾脏疾病进展中发挥一定作用。陈明春等[18]研究发现,在患有系统性红斑狼疮(SLE)且伴狼疮性肾炎患者的血清中IL-27水平高于对照组,肾炎组患者血清IL-27水平高于非肾炎组患者,据此推测IL-27可能参与SLE的发病,可能与狼疮性肾炎的发生有关。Lee等[19]和Vijayan等[20]研究证明IL-27特异性促进CD20、CD38、CD10、CD95等的依赖性分化及扩增B淋巴细胞作用,表明发病时SLE患者的IL-27表达显著高于未发病时SLE患者和健康人;未发病时SLE患者和健康人IL-27水平无明显改变,表明IL-27的升高可能与活动期SLE的炎症反应相关,可用于SLE活动期的临床方面的检测。Sugiyama等[21]研究发现IL-27表达的改变对小鼠的自身免疫反应和继发性肾小球肾炎的疾病进程产生影响。该临床试验证明可以针对IL-27对细胞反应方向来开发各种相应疾病的新疗法。IL-27受体在新月体肾炎中的双相作用表现为肾源性免疫反应的早期发展中,使得干扰素的产生减少,减少早期免疫反应,随着疾病病程的进展,IL-27的表达量增加,该因子从对组织细胞炎症的较少作用转为一定的促进作用,转化为肾脏起到损伤作用。由此可推断IL-27表达量在肾脏疾病时发生改变,IL-27还可能参与了疾病的病程进展。
本研究运用PAN在体外建立肾小球足细胞受损的细胞模型,并运用FK506处理受损的足细胞,观察足细胞形态变化、IL-27水平的变化及IL-27 mRNA和蛋白的表达的变化,探讨FK506对肾小球足细胞受损时的影响情况。随着肾小球足细胞的损伤,足细胞形态发生改变,出现足细胞结构和形态的异常,足细胞胞体逐渐缩小,足突变得回缩,细胞间的排列变得紊乱,细胞存活率下降,推测PAN可使足细胞及裂孔隔膜的损伤加重,致使蛋白尿不断增加,促进肾病病程进展。IL-27水平随着足细胞损伤时间的延长,IL-27水平逐渐增加,通过检测IL-27水平的变化,可以判断肾小球足细胞损伤的情况,通过发现损伤细胞上清液中的IL-27水平能够反映肾小球足细胞损伤活动情况及疾病的严重程度。实验显示,当足细胞受损后IL-27 mRNA和蛋白的表达量随时间延长逐渐升高,8 h轻微上升,24 h明显上升,在48 h表达量达高峰,说明IL-27 mRNA和蛋白的表达在肾小球足细胞损伤中均有升高,本研究推测在足细胞严重受损后,IL-27 mRNA和蛋白早期代偿性增加,随着足细胞损伤的加重,IL-27 mRNA和蛋白表达逐渐上升,48 h达峰值。本研究认为IL-27 mRNA与蛋白表达的变化具有一致性,可能与mRNA转录及蛋白的翻译水平调节机制相关。说明IL-27 mRNA和蛋白的表达异常,推测在肾小球足细胞及裂孔隔膜的损伤加重时,IL-27 mRNA和蛋白均上升,从分子水平证明IL-27参与肾小球足细胞的损伤及病程进展。原平玫等[22]研究发现,细胞因子IL-27的分泌量在患有糖尿病肾病的患者血清中明显高于健康人。随着患病时间的延长,IL-27在机体内的表达水平越高。该研究表明患者外周血IL-27水平与患者的肾功能指标,如血尿素氮及肌酐等存在着正相关关系,且IL-27水平随着该疾病病程加重而升高,推断IL-27对疾病的发生发展发挥一定程度的影响,表明IL-27水平变化可以作为该疾病在临床上评估的一项指标。周培慧和王丽[23]研究发现,顺铂所致急性肾损伤(AKI)中IL-27的表达及检测细胞凋亡的结果显示,顺铂组小鼠血尿素氮、肌酐的表达量随时间延长而逐渐升高,肾脏组织中IL-27的表达水平增加并在顺铂注射48 h时出现峰值,顺铂处理4 h内IL-27表达下降,表明IL-27参与顺铂导致的细胞活力下降,并造成细胞凋亡,提示IL-27在顺铂所致AKI中有一定损伤作用。Zhou等[24]研究发现,重组IL-27在体内和体外均可增加信号转导和转录激活因子3(STAT3)的表达并促进STAT3的磷酸化。研究发现,肾脏缺血再灌注(I/R)损伤早期中IL-27起一定保护作用,其机制为:损伤后肾脏中IL-27的升高导致STAT3的激活,从而导致Bcl-2的上调和Bax的下调,从而减少细胞凋亡。同时在治疗方面,用IL-27治疗可以减轻I/R后的肾脏炎症反应。这些研究表明,随着细胞损伤的增加及时间推移,IL-27的表达量增加,对肾组织的损伤加重。当损伤达到一定程度后可能通过机体调节对炎症起到一定程度的抑制作用,该种改变仍需进一步研究证实。
加入FK506后肾小球足细胞出现形态方面的改善,足细胞形态趋向正常,细胞间连接较密切,细胞存活数量增加,提示FK506具有对足细胞的形态结构保持着有利作用,有利于降低足细胞受损,增加细胞的存活机会。同时,加入FK506后,随着时间的延长,IL-27水平较PAN组逐渐下降,说明通过检测IL-27水平的变化,可以判断加入FK506后,肾小球足细胞损伤恢复的情况。本研究结果显示,加入FK506后,IL-27 mRNA和蛋白的表达量随时间延长逐渐下降,说明在肾小球足细胞损伤后加入FK506,IL-27 mRNA和蛋白的表达较损伤模型均有下降。因此本研究认为,FK506能通过影响IL-27的mRNA和蛋白的表达量,来减少足细胞所受到的损伤,使足细胞形态趋于稳定,从而维持足细胞正常的结构、功能以及生存状况。
综上,IL-27在肾脏病的炎症进展及肾脏损伤方面发挥重要的作用,FK506可通过改善IL-27mRNA的转录及蛋白的翻译,稳定IL-27在体内的表达,从而有效抑制肾小球足细胞的损伤,起到保护肾脏的作用,为肾脏病提供一个新的临床治疗方向。
所有作者均声明不存在利益冲突





















