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编号:10221712
c-Myc c-Fos c-Jun c-H-Ras在糖尿病早期大鼠肾小管和集合管上皮细胞内表达
http://www.100md.com 《川北医学院学报》 1999年第1期
     作者:康 健 羊惠君 李爱冬

    单位:康 健(川北医学院人体解剖学教研室 637000);羊惠君 李爱冬(华西医科大学人体解剖学教研室)

    关键词:糖尿病早期;肾小管和集合管上皮细胞;c-Myc和c-H-Ras;c-Fos和c-Jun

    川北医学院学报/990103提要 为了解c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras是否参与7~140d糠尿病早期大鼠肾小管、集合管上皮细胞两次转换率加速过程,我们设计了本实验。雄性Wistar大鼠60只,四氧嘧啶(alloxan)尾静脉注射(50mg/kg)造糖尿病模型;石蜡包埋肾切片经c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras免疫组化染色。在7~30d、70~140d c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras分别在近端小管、髓襻、远端小管、集合管上皮细胞内表达。c-Myc、c-Fos、c-Jun在糖尿病早期肾小管、集合管上皮细胞内表达呈现延迟性、持续性、区域性和时间性。c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras可能参与调控糖尿病早期肾小管、集合管上皮细胞转换率加速过程。
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    Expression of c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras in the epithelial cells of rat renal and collecting tubulesin the early phase of diabetes mellitus

    Kang Jian et al

    Department of Anatomy

    Abstract OBJECTIVE To show whether or not c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras play a role in the turnover acceleration of renal and collecting tubular epithelial cells in the diabetic (7~140days)rat.MATERIALS AND METHODS 60 male Wistar rats were injected with alloxan(50mg/kg)via the tail vein;the paraffin-embedded sections of kidneys were observed with c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras immunohistochemical staining.RESULTS:c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras were expressed in the epithelial cells of the proximal tubules,the medullary loops,the distal and collecting tubules in 7~30 and 70~140 days,respectively.CONCLUSION:Expression of c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras displayed delayed,sustained,regional and timed properties.c-Myc,c-Fos,c-Jun and c-H-Ras may participate in the process of turnover acceleration of the epithelial cells.
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    Key Words epithelial cell, c-Myc,c-H-Ras,c-Fos, c-Jun,diabtes mellitus,renal tubule,collecting tubule

    c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras分别是原癌基因c-myc、c-fos、c-jun、c-H-ras表达产物,能在转录水平上对细胞进行调控,不仅参与细胞正常生长、增殖、分化及代谢过程,而且异常表达使细胞增殖分化过程失衡导致肿瘤发生。Safirstein发现叶酸介导的肾病和缺血再灌注诱导肾小管坏死中,小管上皮细胞显增生,与原癌基因c-myc、c-fos、c-jun、c-H-ras的激活有关[1]。但Trudel观察到c-myc在多囊肾发病中介导细胞凋亡[2]。Kreisbery发现高糖能诱导培养的系膜细胞迅速、短暂、一过性c-fos和c-jun表达升高,在转录水平参与细胞外基质合成的调节[3]。笔者以往实验发现,140d内糖尿病模型鼠肾小管上皮细胞转换率有两次明显加快,为了解c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras是否参与此过程的调控,设计了本实验。
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    1 材料与方法

    1.1 糖尿病大鼠模型 健康雄性Wistar大鼠(华西医科大学实验动物中心提供),体重200~300g,四氧嘧啶(alloxan)尾静脉注射(50mg/kg)造糖尿病模型,24h后测尿糖、血糖。尿糖(+++)、血糖25mmol/L(正常为6mmol/L以下)以上为模型鼠,分别在7、15、20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140d处死两只模型鼠,以及两只同窝未注射大鼠,共计60只。处死前按30mg/kg苯巴比妥腹腔注射麻醉,4%多聚甲醛经心灌注固定,取出肾,经脱水、透明、包埋后,制7μm厚的连续石蜡切片。

    1.2 免疫组化染色 切片经脱蜡、水化后,用0.03%甲醇-过氧化氢处理5min,再经0.1%胰蛋白酶消化5min。用Santa Cruz公司生产的单克隆抗c-H-Ras血清(1:200),单克隆抗c-Myc血清(1:200),多克隆抗c-Fos血清(1:200),多克隆抗c-Jun血清(1:200)为一抗孵育切片过夜(4℃);生物素标记的抗鼠(兔)IgG血清(Vector 公司)孵育2h(室温);DAB-H2O2成色;苏木素背景染色,光镜观察。
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    2 结果

    2.1 c-Myc免疫组化染色 对照组大鼠肾近曲小管、髓襻、远曲小管、髓质集合管上皮细胞c-Myc免疫组化染色阳性。实验组大鼠,在30d、80~110d近曲小管上皮细胞c-Myc染色阳性,在20d、70~110d远曲小管上皮细胞c-Myc染色阳性,在7~30d、70~140d髓质集合管、髓襻以及小管腔内c-Myc染色阳性细胞见图1。

    图1 c-Myc染色阳性细胞在糖尿病模型鼠肾中的分布。A 92d近曲小管上皮细胞(↑),×400;B 92d远曲小管上皮细胞(↑),×200;C 130d集合管上皮细胞(↑),×400;D 130d髓襻上皮细胞(↑),×1000。 2.2 c-Fos免疫组化染色 对照组大鼠肾近曲小管、髓襻。远曲小管、髓质集合管上皮细胞c-Fos染色阴性。实验组大鼠肾近曲小管上皮细胞在90~140d c-Fos染色阳性,远曲小管上皮细胞在20d、90~140d c-Fos染色阳性,髓质集合管、髓襻上皮细胞在20d、70~140d c-Fos染色阳性见图2。
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    图2 c-Fos染色阳性细胞在糖尿病模型鼠肾中的分布。A 130d曲小管上皮细胞(↑),×400;B 130d远曲小管上皮细胞(↑),×400;C 21d集合管上皮细胞(↑),×400;D 21d髓襻上皮细胞(↑),×1000。

    2.3 c-Jun免疫组化染色 对照组大鼠肾近曲小管和远曲小管上皮细胞c-Jun染色阴性,髓质集合管和髓襻上皮细胞c-Jun染色阳性。实验组大鼠肾近曲小管、远曲小管上皮细胞在7~20d 、70~140d c-Jun 染色阳性,髓质集合管、髓襻上皮细胞在7~30d、70~140d c-Jun染色阳性见图3。

    图3 c-Jun染色阳性细胞在糖尿病模型鼠肾中的分布,×400。A 130d曲小管上皮细胞(↑);B 130d远曲小管上皮细胞(↑);C 21d集合管上皮细胞(↑);D 21d髓襻上皮细胞(↑)。
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    2.4 c-H-Ras免疫组化染色 对照组大鼠肾近曲小管、髓襻、远曲小管、髓质集合管上皮细胞c-H-Ras染色阳性。实验组大鼠肾近曲小管远曲小管上皮细胞在7~20d、70~140d c-H-Ras染色阳性,在7~30d、70~140d髓质集合管、髓襻以及小管腔内上皮细胞c-H-Ras染色阳性细胞见图4。

    图4 c-H-Ras染色阳性细胞在糖尿病模型鼠肾中的分布,×400。A 130d近曲小管上皮细胞(↑);B 130d远曲小管上皮细胞(↑);C 21d集合管上皮细胞(↑);D 21d髓襻上皮细胞(↑)。

    3 讨论

    3.1 四种基因表达的变化 c-myc、c-fos、c-jun也被归为即刻早期基因(immediate early genes,IEGs),现认为IEGs是一类参与细胞增殖、分裂、生长、分化和细胞信号识别与传递等过程,广泛存在于原核和真核细胞的高度保守基因。这类编码关键性调控蛋白的基因,常在细胞遇到刺激时,不依赖蛋白质合成即早期、瞬间被诱导表达[4]。从实验中我们可以看到,IEGs在糖尿病早期大鼠肾内有表达,而且变化明显。这一点再一次证明高糖对肾小管、集合管上皮细胞是有刺激的,并可能引起某种损害或功能改变。
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    以往观察到近曲小管上皮细胞转换率的变化没有其它部分小管上皮细胞的明显,此次也发现近曲小管上皮细胞四种基因表达变化存在着相同现象。但因全部的小分子蛋白质在近曲小管重吸收,近曲小管上皮细胞的损伤在肾疾病最初的病理改变中有着重要作用,笔者推测:在糖尿病早期肾小球滤过率加快的情况下,即使轻微的近曲小管上皮细胞损害也会导致微蛋白尿的发生。

    3.2 IEGs表达特点 有作者发现IEGs的表达存在三种模式:①.快速的一过性表达。②.延迟和持续上调。③.连续的组织特异性表达,还发现c-fos的连续表达是细胞应激的一种表现[5]。在实验中观察到,IEGs在肾脏中的表达呈现出延迟性和持续性特点。有作者报导,诱导c-fos表达的刺激必须有足够的强度和持续时间[6],证明c-fos表达的诱导存在刺激阈值。推测:高糖对肾小管、集合管上皮细胞的作用较弱,当在细胞内积累达到一定强度,才能诱导IEGs的表达。由于IEGs各成员的刺激阈不同,在肾内表达也呈现出时间的差异。
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    Joannidis提出,皮质比髓质血供丰富,抗损伤的能力比髓质强,c-fos表达部位与损伤部位一致,在低氧状态下,c-Fos常在髓质表达[4]。笔者观察到在高糖的慢性作用下,髓质肾小管、集合管上皮细胞的损伤较皮质严重,IEGs表达也强,这种区域性差异是组织受损易感性不同所确定。

    3.3 四种基因产物的作用 c-Myc是一种转录因子,能推进细胞周期,促使细胞转化,抑制细胞分化,有调节细胞增殖的作用。c-Fos和c-Jun能迅速在核内形成异源二聚体,与DNA高度特异性结合,刺激与增殖有关的基因表达,参与细胞增殖调控过程。c-H-Ras是细胞有丝分裂信号传导通路中心成分,主要使细胞离开G0期,由G1期向S期过渡[7],尤其和c-Myc共同作用可以诱导细胞S期[8]。但也有学者发现,c-myc、c-fos、c-H-Ras也可启动细胞凋亡途径,介导细胞凋亡[9、10]。本实验观察到,肾小管、集合管上皮细胞在7~140d,发生两次凋亡与增殖加速。在凋亡与增殖加速期间,c-Myc、c-Fos、c-Jun、c-H-Ras出现不同程度的表达,说明四种基因的表达与上皮细胞的凋亡与增殖加速过程有关,但本实验结果不能判断它们究竟介导了细胞增殖还是细胞凋亡。
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    参考文献

    [1] Safirstein R.Gene expression in nephrotoxic and ischemic acute renal failure.J Am Soc Nephrol.1994;4:1387~1395

    [2] Trudel M,Lanoix J,Barisoni L,et al.C-myc-induced apoptosks in polycystic kidney disease is Bc1-2 and p53 independent.J Exp Med.1997;186(11):1873~1884

    [3] Kreisberg JI,Radnik RA ,Ayo SH,et al.High glucose elevates c-fos and c-jun transcripts and proteins in mesangial cell cultures.Kidney Int.1994;46:105~112
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    [4] Joannidis M,Cantley LG,Spokes K,et al.Modulation of c-fos and egr,lexpression in the isolated perfused kidney by agents that alter tubular work.Kidney Int.1997;53:130~139

    [5] Morgan JI and Curran T.Immediate-early genes:ten years on.Trends Neuroscil.1995;18:66~67

    [6] 陈运才,于恩华,许鹿希.即早基因表达与惊厥.解剖学进展,1996;2(2):112~117

    [7] Peeper DS,Upton TM,Ladha MH,et al.Ras signalling linked to the cell-cycle machinery by the retinoblastoma protein.Nature.1997;386(13):177~181
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    [8] Leone G,Degregori J,Sears R,et `l.Mey and Ras collaborate in inducing accumulation of active cyclin E/Cdk2 and E2F.Nature.1997;387(22):422~426

    [9] 黄行许,扑英杰,霍霞.c-Myc和细胞凋亡,细胞生物学杂志,1998;20(1):9~12

    [10] Zeh AK,Viciana PR,Ulrich E,et al.Suppression of c-Myc-induced apoptosis by Ras signalling throygh PI(3)K and PKB.Nature.1997;385(6):544~548

    (收稿日期:1999-01-13), 百拇医药