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编号:10235194
高糖浓度对人肾小球系膜细胞的作用
http://www.100md.com 《重庆医学》 1999年第6期
     作者:邱红渝 屈燧林 刘晓惠 杨立川

    单位:华西医科大学第一医院肾内科(610041)

    关键词:肾小球系膜细胞;纤维连结蛋白;高糖浓度;糖尿病肾病

    重庆医学990606 摘要 目的 模拟临床上血糖控制不佳出现的糖浓度波动,研究波动性细胞外高糖浓度(FEHG)对肾小球系膜细胞(MsC)增殖及其纤维连接蛋白(Fn)合成的影响。方法 利用四甲基偶氮唑蓝(MTT)比色法和竞争抑制ELISA法动态观察不同葡萄糖浓度及波动性高糖浓度对MsC增殖和FN合成的作用。结果 高糖浓度抑制MsC增殖,此抑制作用和糖浓度成正相关,同时刺激MsC的FN合成增加;FEHG也抑制MsC的增殖,且对FN的合成有较强的刺激作用。结论 细胞外高葡萄糖环境抑制MsC增殖,且呈浓度依赖性;波动性细胞外高葡萄糖环境抑制MsC增殖,且抗增殖作用大于持续性高葡萄糖浓度组;细胞外高葡萄糖环境和波动性细胞外高葡萄糖均增加MsC Fn的合成,其作用机制尚待进一步研究,波动性高糖浓度对MsC的Fn合成的刺激作用可能在治疗不充分的糖尿病(DM)患者出现糖尿病肾病(DN)起重要作用。
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    The Effects of Fluctuating Extracellular High Glucose Concentration on Glomerular Mesangial Cells

    Qiu Hongyu,Qu Suilin,Liu Xiaohui,Yang Lichuan.Nephrology Division,Department of Internal Medicine,the First Affiliated Hospital,WCUMS,Chengdu,Sichuan 610041

    Abstract Objective:In order to observe the effects of hyperglycemia on Mesangial cell(MsC).The effects of fluctuating extracellular high glucose(FEHG) on MsC proliferation and fibronectin (Fn) synthesis were studied. Methods:The Fn level in supernatant of cultured MsC and MsC proliferation were assessed by means of competitive inhibiting ELISA method and MTT colormetric method respectively. Results:High glucose levels inhibited the MsC proliferation and FEHG had the same inhibition effect.the Fn synthesis in FEHG was more higher than that in high glucose level. Conclusion:Fluctuating changes in extracellular glucose concentration may play an important pathological role for FN synthesis of MsC in patients with diabetes mellitus treated inadequatly.
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    KEY WORDS:Mesangial cells Hyperglycemia Fibronectin Diabetic nephropathy.

    糖尿病肾小球硬化症是DM全身性血管病变并发症之一。Mauver等的形态学分析表明系膜扩张和DN严重程度密切有关,DN患者中,肾小球结构显著变化,以肾小球基底膜(GBM)增厚和系膜区扩张为特征,系膜的细胞外基质(ECM)成分如:纤维连接蛋白(Fn),层粘蛋白(In)和胶原明显增加。本研究在于比较不同葡萄糖浓度对MsC的作用,以及波动性和持续性高糖环境对MsC增殖和Fn产生的影响。

    1 材料和方法

    1.1 实验试剂

    PRMI1640培养液购自Gibco公司;无糖RPMI 1640培养基购自Sigma公司;四甲基偶氮唑蓝(MTT),Serra公司;人纤维连结蛋白(Fn),宝丽曼公司;免抗人Fn,Dako公司。
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    1.2 实验方法

    1.2.1 人肾小球系膜细胞的培养和鉴定[1,2]:分离人正常肾组织的肾皮质,剁碎后经140目,80目及200目不锈钢筛过滤,在筛面上收集肾小球,用胶原酶消化,培养液孵育小球块,5~7天后80%以上肾小球贴壁,两周时MsC布满瓶底后进行转种,利用亚培养的第2、第3代细胞进行试验。

    1.2.2 高糖刺激MsC:将培养的第2代MsC悬液转种至24孔培养板,另外转种至3个96孔板中,细胞密度1.95×105/孔。培养48小时,换0.5%-FCS培养液培养24小时,使细胞生长同步化。去除上清,加入含GS刺激液,分五组进行试验。组1:对照组含GS5mmol/L;组2:含GS10mmol/L;组3:含GS20mmol/L;组4:含GS30mmol/L;组5:波动性细胞外高糖组(FEHG),用含5mmol/L GS和30mmol/L GS浓度培养液交替更换。24孔板分别于第1天、4天和6天收集上清,保留于-20℃冰箱待测。96孔板分别于第1天、3天和7天测定细胞增殖。
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    1.2.3 MTT比色法测定MsC增殖[3]:取出96孔板,每孔加入10μl0.05%MTT。在37℃ CO2恒温箱中孵育4~6小时,加入细胞溶解剂(20%SDS~50%DMF),待细胞完全溶解后,放入自动酶标合成仪,选取573nm波长进行测定。

    1.2.4 竞争抑制ELISA法测定Fn[4,5],用包被缓冲液将人Fn配成一定浓度,以100μl的量包被聚苯乙烯多孔板,37℃4小时后放4℃冰箱保存。将标准品Fn稀释成不同浓度梯度。待测上清液按1∶2浓度稀释,将标准品和待测上清液分别取100μl加入另一板中,再加入100μl免抗人Fn与之反应,37℃下孵育2小时,取100μl上述预反应液加入预先包被人Fn的板中,洗板,加入羊抗免IgG联酶血清辣根过氧化酶,每孔100μl,37℃下放置1小时,加入底物液,用1%SDS终止反应。在EL213e读数器上测波长630/490nm的OD值。根据计算机优选工作曲线资料作出标准曲线;并据其所选定的方程算出Fn的含量。
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    1.3 统计学处理

    细胞增殖和Fn的含量均以X±S表示,组间比较用t检验。

    2 结 果

    2.1 高糖浓度对MsC增殖的影响

    2.1.1 测定不同浓度GS对MsC增殖的OD值的影响(表1)时发现:第2天时,MsC增殖在各组间均无显著差异(P>0.05)。第3天,开始出现糖浓度增高,细胞增殖受抑,且30mmol/L GS与对照组比较有显著性差异(P<0.05)。第7天,20mmol/L GS组,30mmol/L GS组,FEHG组与对照组比较,均抑制MsC增殖,后两组和对照组有显著性差异(t=2.464、5.901,P<0.05)。

    2.1.2 高糖环境的抗MsC增殖呈剂量依赖关系。

, http://www.100md.com     2.1.3 持续性高糖浓度(20mmol/L GS和30mmol/L GS组)与FEHG组比较,后者抑制作用显著增强(t=3.234、3.987,P<0.05)

    表1 不同浓度GS对MsC增殖的影响(OD值,X±S) 组别

    d

    1

    n=6

    2

    n=6

    3

    n=6

    4

    n=6
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    FEHG

    n=6

    2

    0.457±0.040

    0.357±0.0015

    0.473±0.051

    0.467±0.0055

    0.457±0.15

    3

    0.697±0.025

    0.583±0.035

    0.563±0.038
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    0.550±0.017*

    0.560±0.049

    7

    1.157±0.061

    1.083±0.061

    1.073±0.068

    1.050±0.068*△

    0.943±0.015*

    注:组1(对照组)含GS 5mmol/L,组2含GS 10mmol/L,组3含GS 20mmol/L,组4含GS 30mmol/L,*与对照组比较P<0.05;△与FEHG组比较P<0.05
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    2.2 高糖浓度对上清液中Fn产生的影响

    测定不同浓度GS对MsC产生Fn的影响(表2)时显示:高糖环境明显刺激MsC Fn的产生。于第1天,第2天和4天高糖浓度组已经开始出现Fn含量增高,但尚无统计学意义(P>0.05)。第6天时,30mol/L GS组和FEHG组Fn的含量显著增加,且与对照组比较有统计学意义(t=2.78、3.107,P<0.05)。持续性高糖浓度组(20mol/L GS组和30mol/L GS组)与FEHG组比较,前者Fn的含量低于后者,其差异尚无统计学意义(t=1.571、2.0765,P>0.05)。

    表2 不同浓度GS对MsC产生Fn(X±S)的影响 组别

    d

    1

    n=6
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    2

    n=6

    3

    n=6

    4

    n=6

    FEHG

    n=6

    1

    0.259±0.221

    0.183±0.134

    0.346±0.256

    0.369±0.264
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    0.510±0.389

    2

    0.432±0.200

    0.517±0.199

    0.428±0.245

    0.336±0.319

    0.297±0.292

    4

    0.233±0.163

    0.258±0.253

    0.25±0.187

    0.367±0.239
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    0.422±0.219

    6

    0.124±0.054

    0.144±0.025

    0.193±0.060

    0.283±0.132*△

    0.337±0.159*

    注:分组同表1,*与对照组比较P<0.05;△与FEHG组比较P>0.05

    3 讨 论

    本研究比较了不同葡萄糖浓度对培养的人MsC的作用,并比较了间歇性高葡萄糖浓度和持续性高葡萄糖浓度环境对培养的MsC作用的差异。显示了高糖浓度可抑制细胞增殖,同时增加ECM的Fn含量。
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    既往体外培养MsC增殖测定,多采用3H-TdR掺入法,该法反映细胞DNA的合成。本研究中,采用MTT比色法测定体外培养MsC的增殖,Mosmann[3]研究表明,MTT比色法,3H-7dR渗入法对细胞增殖的测定并无多大差异,且MTT法具有迅速、简便、干扰因素少的优点。采用MTT比色法测定高糖环境对体外培养MsC增殖的效应,证实了高糖环境的抗MsC增殖作用,并且证实了糖浓度愈高,抗增殖作用愈强。高糖环境抗细胞增殖的机制可能如下[4、6]:(1)抑制MsC有丝分裂因子,如细胞自分泌的转化生长因子-β(TGF-β),MsC在高糖环境中培养48小时和72小时后,可导致MsC TGF-β mRNA增高,此内源性TGF-β可抑制细胞增殖;(2)激活蛋白激酶C(PKC)而抑制细胞增殖;(3)细胞外基质蛋白的非酶糖基化也可能参与MsC抗增殖作用。本研究中,观察到高糖环境中MsC产生Fn的含量明显增加,这与Nahman等[11、4]的研究结果一致,他们同时证实了高糖可增加Fn的mRNA水平,且不依赖于细胞增殖状态。高糖环境刺激体外培养MsC合成Fn增加的机制何在?研究表明,某些细胞因子可上调Fn基因,这些因子包括γ-干扰素(γ-IFN),血小板衍化生长因子(PDGF),白介素-6(IL-6)和TGF-β[6~8]。在高糖环境中,PKC的激活对MsC Fn和积聚起重要作用。Kreisberg等[9]认为高糖浓度通过激活PKC并增加Fn基因上的从cAMP反应成分(CRE)刺激其基因表达。波动性高糖浓度对MsC增殖和Fn产生的作用机制尚不明了。持续性暴露于高糖环境的MsC可能产生某些适应性变化,而波动性高糖环境可能改变这种适应机制,其作用机制尚不清楚。然而有实验表明葡萄糖诱导Fn基因表达的上调作用可持续至周围环境糖浓度恢复正常后数日[10]
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    本研究结果临床意义在于,治疗不当的DM患者其平均血糖和糖化血红蛋白浓度显著高于正常,易于出现血糖浓度的大幅度波动,有利于DN的发生。改善治疗效果宜联系到降低血糖的波动性。本研究设计出的波动性高糖模型,可能对临床设计新的治疗方案以减少DM并发症的发生有所裨益。

    参考文献

    1 谌贻璞,等.肾小球系膜细胞培养.北京医科大学学报,1989,21(4):335

    2 Striker GE,Striker LJ.Biology of diseases;Glomerular cell culture.Lab Invest,1985,53:122

    3 Mosmann T.Tapped colorimetric assay for cellular growth and survival:Application to proliferation and cytotoxicity assays.J Immun Meghods,1983,63:5
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    4 Nahman NS,loonhart,Cosio FG,et al.Effects of high glucose on cellular proliferation and fibronectin production by cultured human mesangial cells.Kidney Int,1992,41:396

    5 Cosio GF,Bakaltz AP.Abnormal plasma fibronectin levels in patients with proteinuria.J Lab Clin Med,1984,104:867

    6 Wolf G,sharmak,chen Y,et al.High glucose induced proliferation in mesangial cells is reversed by cutlcrine TGF-β.Kidney Int,1992,42:647
, 百拇医药
    7 Gzaja MJ,Weiner FR,Eghbali M,et al.Differential effects of gamma-interferon on collagen and fibronectin gene expression.J Biol chem,1987,262:13348

    8 Lanser ME,Brown GE.Stimulation of rat hepatocyte fibronectin production by monocyte-conditioned medium is due to interleukin-b.J Exp Med,1989,170:1781

    9 Kreisbery JI,Kreisbory SH.High glucose activates protein kinase C and Stimulates fibronectin gene expression by enhancing a cAMP response esement.Kidney Int,1995,48(51):S3

    10 Roy S,Sals R,Caglivero E.Overexpression of fibronectin induced by diabetes or high glucose:phenomenon with memory.Proc Nat Acad Sci USA,1990,87:404

    11 Nahman NS,leonhan K,Cosio FG.Effects of high glucose concentration on human mesangial fibronectin production(abstract) Kidney Int,1990,37:221, http://www.100md.com