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小鼠肾脏缺血再灌注期间乙醛脱氢酶2表达的变化解析

2021-09-19 来源:步旅网
・46・生垡墨宣整焦苤查垫!垒生!旦蔓i!鲞整!塑壁些』哑翌!墅望k堕!』塑坚!婴垫!垒!y丛≥Z!盥垒!●实验研究●小鼠肾脏缺血再灌注期间乙醛脱氢酶2表达的变化和安梁茜子袁清洪善娟陈昌庆李树欣张大伟蔡明【摘要】目的探讨缺血再灌注(氓)期间小鼠肾组织乙醛脱氢酶2(√,曲H'2)表达的变化。方法采用雄性C57BL/6J小鼠夹闭双侧肾蒂的方法建立小鼠肾脏珉损伤模型,肾蒂夹闭时间为30min。采用随机数字表法将小鼠分为7组:假手术组、缺血再灌注1h、3h、6h、12h、24h及72h组,每组8只小鼠。分别于假手术后1d及再灌注后1、3、6、12、24及72h获取各组小鼠肾脏,采用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(Real-timePER)法检测肾组织ALDH-2mRNA的表达,采用蛋白质印迹法检测肾组织√6曲H二2蛋白的表达。结果小鼠肾脏氓后肾组织ALDH一2mRNA的水平迅速升高,至再灌注后3h时达到峰值,与假手术组比较,氓3h组和IR6h组均显著升高(P<o.001);小鼠肾脏承后肾组织ALDH-2蛋白表达逐渐降低,至再灌注后3h降至最低,之后逐渐升高,至再灌注后24h达到峰值,与假手术组比较,各m组肾组织J蛆DH一2蛋白表达的差异均有统计学意义(Pd0.01)。结论肾脏m后ALDH-2在转录和蛋白水平的表达均有显著改变;IR过程对肾脏AL—DH一2的表达产生影响,并间接影响其对肾脏m后致伤效应的调控作用。【关键词】小鼠;肾脏;缺血再灌注;乙醛脱氢酶2基金项目:国家自然科学基金(81200547,81470043)Expressioncha啤sofIddehydedehydrogenase2duringrenaliselmnia-relmffusioninmiceHeAn’,LiangXizi,YuanQing,HongShanjuan,ChenChangqing,LiShuxin,ZhangDazoei,CaiMing.‘OrganTransplantInstitute,the309thHospitalofPLA,Beijing100091,ChinaCorrespondingauthor:Cai施行g,Email:caiming@medmail.com.cnToobservetheexpressionchangeofaidehydedehydrogenase2(ALDH~[Abstract]Objective2)inrenaltissuesofmiceunderischemia-reperfusion(Ⅱt)injury.MethodMaleC57BL/6JmiceIRinjurymodelwasestablishbyclippingbilateralren8lpediclesforinto7groupsbyusingtherandomnumbertablemethod:control30min.Fifty-sixmiceweredividedgroup,andIR1h,3h,6h,12h,24hand72hgroups.KidneysinIR1h,3h,6h,12h,24hand72hgroupswereharvestedateachtimepoint。andthoseinthecontrolgroupwereharvestedat24hofshamoperation.TotalmRNAexpressionlevelsofALDH一2inthekidneysweredetectedbyreal-timePER.WestemblottingwasusedtodetecttheALDH一2proteinexpression.ResultThemRNAexpressionlevelsofAUDH一2wereincreasedrightafterIRandreachedthepeakat3}LTheexpressionlevelsofAU)H-2mRNAinIR3hgroupandIR6hgroupweresignificantlyhigherthanincontr01ofALDH-2proteinbegantodeclineafterIRandreachedaexpressionwasgroupsgroup(P<0.001).Theatexpressionminimum3h,thenALDH-2proteininIRincreasedandreacheditspeakat24wassignificantlylowerthaninah(P<0.01).TheALDH一2expressioncontrolgroup(P<0.01orP<0.001).ConclusionTheexpressionofALDH一2hasanimpactonremarkablechangeafterkidneyIR,suggestingthattheprocessofIRhasALDH一2expression,andindirectlyaffectsthefunctionofregulationofALDH一2inkidneyIRinjury.[Keywords]Mice;Kidney;Ischemia-reperfusion;Aldehydedehydrogenase2Fundprogram:NationalNaturalScienceFoundationofChim(81200547,81470043)DOI:10.3760/cn№j.issrL0254-1785.2016.叭.011作者单位:100091北京,怒放军第三。九医院器官移植研究所(和安、袁清、陈昌庆、李树欣、张大伟、蔡明);021900上海,上海交通大学医学院附属第九人民医院北院病理科(梁茜子);100084北京,清华大学免疫学研究所(洪善娟)肾脏缺血再灌注(IR)损伤是导致组织损伤和肾功能衰竭的重要原因,目前仍缺乏有效的治疗方法‘1|。乙醛脱氢酶2(ALDH一2)是一种线粒体酶,在通信作者:蔡明,Email:caiming@medmaiL∞mcn万方数据生堡墨宣整蕉盘查垫!!生!旦箜i!鲞筮!塑堡h堕』Q垡塑!!!垒!P!!坐!』!翌坚!!z!Q!!!y!!:!!!丛垒!‘47‘肾组织中广泛表达。我们的前期研究证实,生理剂量乙醇预处理可以减轻小鼠肾脏的IR损伤,而ALDH一2是其中的关键作用酶[2]。然而,肾脏IR是否会影响ALDH-2的表达仍不明确。因此我们采用小鼠肾脏IR模型,检测了肾IR期间ALDH一2在转录和蛋白水平的表达变化,为进一步探索ALDH一2的调控机制提供实验依据。材料与方法一、实验动物、试剂与仪器1.实验动物:清洁级雄性C57BL/6J小鼠,鼠龄8~10周,体重20~25g,购自北京维通利华实验动物技术有限公司,分笼饲养于我院器官移植研究所动物房,小鼠的饲养和实验均严格遵照中华人民共和国科学技术部颁发的《关于善待实验动物的指导性意见》。2.主要试剂和仪器:抗GAPDH及抗ALDH一2抗体均购自英国Abcam公司;蛋白浓度测定试剂盒购自美国ThermoScientific公司;引物合成由Invitrogen公司完成。CFX96型荧光定量基因扩增仪为美国Bio-Rad公司产品;ND2000C型紫外可见分光光度计为美国ThermoScientific公司产品;UniversalHoodⅡ型凝胶成像分析系统为美国Bio-Rad公司产品。二、实验分组及小鼠肾脏IR损伤模型的建立1.分组:取56只C57BL/6J小鼠,采用随机数字表法将小鼠分为7组:假手术组、缺血再灌注1h、3h、6h、12h、24h、72h组(即IRlh组、IR3h组、IR6h组、IRl2h组、IR24h组和IR72h组),每组8只小鼠。2.小鼠肾脏UR损伤模型的建立:取C57BL/6J小鼠,术前禁食12h,经腹腔注射戊巴比妥钠50mg/kg麻醉后,腹部皮肤碘酒消毒,腹部正中切口,进入腹腔,术中保护输尿管,分离左右肾蒂,无损伤微型动脉夹迅速阻断左右肾蒂,可见肾脏由鲜红变紫黑色,表示夹闭成功。阻断肾蒂30rain后去除动脉夹,恢复血流灌注,可见肾脏迅速由紫黑色变为鲜红,恢复原来颜色。术中小鼠置于反馈式数控温床,通过直肠温度计控制加热系统,维持缺血期间体温在36℃~37℃之间。术后分两层缝合腹部切口。为维持小鼠体液平衡,术后皮下注射预热(37℃)的生理盐水500“l。术后给与红外暖灯照射辅助苏醒。假手术组小鼠分离肾蒂后不阻断肾蒂血流,待30万方数据rain后分层缝合腹部切口,关闭腹腔。三、各组检测样本的采集及检测项目1.样本采集:假手术组小鼠于术后1d后处死小鼠,各IR组分别于再灌注后各时间点处死小鼠,经各组小鼠腹主静脉取血,并获取各组小鼠的双侧肾脏。取各组小鼠双肾,左肾经100g/L甲醛固定后,石蜡包埋;右肾取出后迅速放入液氮中,继而矢状纵行剖开,然后分别置于一80℃冰箱中冻存,待后续检测。2.ALDH一2mRNA的检测:采用实时荧光定量逆转录聚合酶链反应(Real—timePCR)法进行测定。取出冻存的各组部分肾组织,采用Trizol法提取组织总RNA,紫外分光光度计检测提取的RNA浓度。引物序列的设计见表1。cDNA的合成转录参照M-MLV逆转录试剂盒操作程序进行。反应体系20肚l,反应条件:95℃3rain预变性,95℃10S变性,60℃20S退火,72℃15S延伸,共进行39个循环,最后一个循环后72℃10rain总延伸。选择HouskeepgeneGAPDH作为内参,对目的基因进行均一化。目的基因相对表达量的计算采用2一姗法[3],将假手术组样本内目的基因表达水平设为1,对各IR组样本内目的基因的表达水平进行标准化。△CT2CT,Target—CT.GAPDH;AACT2ACT。氓x—Cl幽。表1ALDH一2mRNA的实时荧光定量逆转录聚合酶链反应引物序列基因引物序列(5’-3’)ALDH一2上游:GTGTAACCCATAAccCCcAAGA下游:CACCAGCAGACEL玎CAAGCGAPDH上游:GTGTAACCCATAACCCCcAAGA下游:CACCAGCAGACW_ETCAAGC3.ALDH一2蛋白水平的检测:采用蛋白质印迹法进行检测。取一80℃冻存的各组小鼠右肾组织各约50mg,加入适量磷酸盐缓冲液(PBS)匀浆,12000×g离心15min,去上清液,加入适量RIPA裂解液(康为世纪公司产品)及蛋白酶抑制剂混合物(Roche公司产品),于4℃下静置30min,每10rain振荡1次;12000×g离心15rain后取上清液,采用BCA法测定各组的蛋白浓度,调整样本浓度一致,上样量30肚g。十二烷基硫酸钠一聚丙烯酰胺凝胶电泳(SD睁PAGE)分离蛋白,浓缩胶电压80V,分离胶电压120V,电泳2h。湿式转・48・生堡置宣整焦盘查呈!!垒生!旦筮!Z鲞筮!塑盟迪』盟些!!塑!巳!塑!!』垫坚!型垫!鱼!yQ!:!Z!塑垒!膜装置将蛋白转至PVDF膜,含50g/L脱脂奶粉闭,室温振摇1h,于4℃下加入一抗(抗ALDH一2抗体,1:1000稀释),孵育过夜;用PBST洗膜4次,每次15min;于室温下加入二抗(辣根过氧化2渐下降。与假手术组相比,IR1h组、IR3h组、IR6达量均显著减少,差异均有统计学意义(P<0.01);IR24的三羟甲基氨基甲烷一HCI-吐温20溶液(TBST)封h组、IRl2h组小鼠肾组织ALDH一2蛋白的相对表h组和IR72h组小鼠肾组织ALDH:2蛋白的相对表达量均显著增加,差异均有统计学意义(P<物酶标记的山羊抗兔IgG,Abcam公司产品,1:0.001,图2、3)。000稀释)孵育1h,PBST洗膜4次,每次15ALDH2min。混合等体积A液和B液,将显色剂滴加到PVDF膜正面,于凝胶成像分析仪上进行检测。以GAPDH作为内参照,通过计算目标蛋白与糯’睁‘F_赫_q假手术组136122472GAPDHGm,DH的灰度比值进行半定量分析。四、统计学分析所有数据用GraphpadPrism软件(5.0版)进行统计处理,实验数据以均数±标准差(互±s)表示。两组数据的比较采用Student’St检验或Mann-Whitney检验(均为双尾),P<0.05为差异有统计学意义。结果再灌注时间O)图2各组小鼠ALDH一2蛋白的表达一、肾组织ALDH-2mRNA表达的变化小鼠肾脏IR后1h,ALDH-2mRNA的表达无琴}I-III__图3各组小鼠ALDH-2蛋白的相对表达量明显变化,再灌注后3h时迅速升高并达到顶峰,随后逐渐下降,至再灌注后24h时恢复到正常水平。与假手术组比较,IR3h组和IR6h组肾脏ALDH一2mRNA的表达均显著升高,差异均有统计学意义(Pd0.001,图1)。50讨论肾脏IR损伤包括早期对细胞的直接损伤,以及随后启动的炎症反应所造成的继发损伤[4]。IR过程产生的大量活性氧造成的细胞氧化应激损伤就是重要的早期信号[5]。脂质过氧化是氧化应激反应的重要部分,产生具有高度活性的毒性醛类代谢物,如4一羟基壬烯醛(4一HNE)和丙二醛(MDA)e6|。这些醛类代谢物可扩散并攻击远处靶点,造成酶活性丧失,抑制DNA、RNA及蛋白合成,在肾脏IR中发挥关键致伤作用。ALDH一2是线粒体内经典的糖36122472髫40懈蚕30《Z笔20吞10一《0假手术组l再灌注时间∞图1各组小鼠J虹,DH.2mRNA的表达酵解蛋白之一,它可将乙醛转化为乙酸,对4一HNE、MDA等也有清除作用。ALDH-2在肝脏、脑、肾脏、心脏等器官高表达,其活性比其他同工酶强约100倍。研究发现,ALDH-2可以通过清除醛类代谢物在心脏‘7|、脑[83及小肠[91的IR损伤过程中发挥保护作用。我们的前期研究证实,ALDH-2在抗肾脏IR所致氧化应激中发挥关键作用。本实验中,我们采用小鼠肾脏IR模型,首次分二、各组小鼠肾组织ALDH-2蛋白的表达小鼠肾脏IR后1h,ALDH2蛋白的表达迅速减少,并于再灌注后3h时降至最低,随后逐渐升高,再灌注后12h时ALDH2蛋白的表达水平仍明显低于假手术组,至再灌注后24h时达到顶峰后逐万方数据主堡墨宣整焦盘查!!!鱼至!旦箜!!鲞筮!塑Q迪』Q堡塑!!塑!巳!塑!!』!坠坚!型呈!!!!y!!:!!!丛!:!・49・析了IR后ALDH一2在转录及蛋白水平的表达变化。结果表明,在转录水平,ALDH-2mRNA在IR后迅速升高,再灌注后3h时达到峰值,随后逐渐下降;而在蛋白表达水平,肾脏IR后ALDH-2的表达先逐渐降低,在再灌注后3h时降至最低,其后逐渐升高,再灌注后24h达峰后逐渐下降。ALDH一2蛋白降低的具体机制并不明确。Chen等[10]曾在心脏IR损伤的研究中发现,IR后早期大量醛类代谢物的堆积可能造成心肌细胞线粒体功能障碍,这可能与IR后ALDH2蛋白表达的下调有关。Hill等[11]认为醛类物质浓度过高时,一方面其本身可通过生成加合物的形式直接作用于蛋白质等生物分子;另一方面可激活细胞自噬作用,导致蛋白的降解。ALDH2mRNA的上调表达正与其蛋白下调时间相符,提示可能存在反馈性的刺激。另一方面,作为一种关键的醛类分解酶,ALDH一2表达受到多条信号通路的精确调控,其中转录后调控也可能影响ALDH2的表达。Li等[12]在小鼠心脏缺血模型的研究中发现抑制miR-28可以提高ALDH一2的表达并改善心脏IR损伤。Fan等[13]也在小鼠心脏IR模型中观察到miR-34a会下调AL—DH一2表达,从而加重心肌细胞凋亡。肾脏IR后多种miRNA的表达发生变化,这些miRNA的表达改变也可能对ALDH2的表达产生影响。本实验首次检测了ALDH一2在小鼠肾脏IR后的表达变化,将为深入研究改善肾脏IR损伤及其调控机制提供理论依据。参考文献[13CornellLD,SmithRN,ColvinRB.Kidneytransplantation:mechanismsofrejectionandacceptafice[J].AnnuRevPathol,2008,3:189—220.[2]YuanQ,HongS,HanS,eta1.Preconditioningwithphysiologicallevelsofethanolprotectkidneyagainstischemia/reperfusioninjurybymodulatingoxidativestress[J].PLoS万方数据One,2011,6(10):e25811.DDI:10.1371/journal.pone.0025811.[3]LivakKJ,SchmittgenTD.Analysisofrelativegeneexpressiondatausingreal—timequantitativePCRandthe2(一DeltaDeltac(T))Method[J-].Methods,2001,25(4):402-408.[4]OnoM,OkadaH,BollandS,eta1.DeletionofSHIPorSHp-1revealstwodistinctpathwaysforinhibitorysignaling[J].Cell,1997,90(2):293-301.[5]CuevasB,LuY,wattS,eta1.SHP-1regulatesLck-inducedphosphatidylinositol3-kinasephosphorylationandactivity[J].JBiolChem,1999,274(39):27583-27589.[6]麻勇,汪大伟,刘连新,等.小鼠肝脏部分缺血再灌注损伤模型的建立[J].中华消化外科杂志,2013,12(9):703-707.DOI:10.3760/ema.j.issn.1673—9752.2013.09.015.[7]LiuG,WuY,GongS,eta1.Toll-likereceptorsandgraftrejection[J].TransplImmunol,2006,16(1):25—31.[8]LloberasN,TorrasJ,Herrero-FresnedaI,eta1.PostischemicrenaloxidativestressinducesinflammatoryresponsethroughPAFandoxidizedphospholipids.Preventionbyantioxidanttreatment[J].FASEBJ,2002,16(8):908-910.[9]AragnoM,ParolaS,BrignardelloE,eta1.Dehydroepiandrosteronepreventsoxidativeinjuryinducedbytransientisehemia/repedusioninthebrainofdiabeticrats[J].Diabetes,2000,49(11):1924—1931.[10]ChenCH,SunL,Mochly-RosennMitochondrialaldehydedehydrogenaseandcardiacdiseases[J].CardiovaseRes,2010,88(1):51—57.DOI:10.1093/cvr/cvql92.[11]HillBG,HaberzettlP,AhmedY,eta1.Unsaturatedlipidperoxidation-defivedaldehydesactivateautophagyinvascularsmooth-musclecells[J].BiochemJ,2008,410(3):525—534.[12]LiSP,LiuB,SongB,eta1.miR-28promotescardiacischemiabytargetingmitochondrialaldehydedehydrogenase2(ALDH2)inmusmusculuscardiacmyocytes[J].EurRevMedPharmacolSci,2015,19(5):752-758.[13]FanF,SunA,ZhaoH,eta1.MicroRNA-34apromotescardiomyocyteapoptosispostmyocardialinfarctionthroughdown-regulatingaldehydedehydrogenase2I-J].CurrPharmDes,2013,19(27):4865-4873.[14]LorenzenJM.VascularandcirculatingmicroRNAsinrenalischaemia-reperfusioninjury[J].JPhysiol,2015,593(8):1777-1784.DOI:10.1113/JP270318.(收稿El期:2015-11-16)

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