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目的:高血压和高脂血症是慢性肾脏病(choronic kidney disease,CKD)发生发展的独立危险因素,肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)激活是CKD肾性高血压发生的主要机制之一。研究表明,RAS激活与高脂血症在动脉粥样硬化(atherosclerosis,AS)进展中存在相互作用。然而,脂代谢紊乱与RAS激活在介导肾脏损伤中是否存在相互作用及可能的机制如何,目前尚不清楚。本研究旨在通过体内、外实验,观察脂代谢紊乱与RAS激活在介导肾脏损伤中的作用,并探讨可能的作用机制。
方法:将8周龄雄性载脂蛋白E基因敲除(Apolipoprotein Eknockout, ApoE-/-)小鼠随机分为高脂饮食组(n=8)和普通饮食对照组(n=8),8周后处死小鼠收集血浆标本及肾脏组织标本,观察高脂血症对肾脏局部RAS激活的影响及其在肾损伤中的作用;体外研究,脂质刺激分别观察其对人近端肾小管上皮细胞(Human proximaltubular epithelial cell line,HK-2)和人肾小球系膜细胞(Human mesangial cell,HMC)胞内RAS的表达及其可能的作用机制;血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)刺激分别观察其对HK-2和HMC胞内脂质堆积及脂代谢信号通路的影响。放免法检测动物血浆中循环RAS水平,临床生化法检测血浆脂质谱,HE染色和Masson染色评估肾脏炎症细胞浸润及胞外基质堆积,MTT及流式细胞仪观察细胞生长及增殖情况,油红O染色及化学酶促-比色法观察胞内中脂质积聚情况,免疫组化、免疫荧光染色检测肾脏组织及细胞中蛋白表达,实时定量PCR及Western Blot法检测组织及细胞内RAS成分、上皮-间充质转分化相关因子E-cadherin,α-平滑肌肌动蛋白(α-smoothmuscle actin,α-SMA)和fibronectin、胞外基质、低密度脂蛋白受体(low densitylipoprotein receptor, LDLr)脂代谢信号通路以及雷帕霉素靶蛋白(Mammalian target ofrapamycin, mTOR)信号通路相关因子表达。
结果:1)与对照组比,高脂饮食组小鼠血脂水平明显升高,伴有肾小管间质胞外基质堆积增多。除血浆前肾素水平明显低于对照组外,其它指标,如血浆肾素、血管紧张素Ⅰ及AngⅡ水平两组间无明显差异。进一步研究显示,肾脏局部RAS成分蛋白表达均明显升高,与血脂水平呈正相关,与诱导肾脏细胞EMT呈正相关。2)脂质刺激HK-2、HMC后,胞内RAS成分表达明显增多,提示胞内RAS活化。同时,HK-2 E-cadherin mRNA及蛋白水平较对照组降低,而α-SMA和fibronectin水平较对照组升高,促进HMC增殖,胞外基质表达增加,提示细胞发生功能改变。进一步研究显示,胞内mTOR, S6k1和4EBP1基因的表达及磷酸化状态蛋白水平明显升高,提示mTOR信号通路激活可能参与了脂质刺激的细胞增殖。3)AngⅡ刺激后,HK-2及HMC胞内脂质积聚显著增加。并诱导HK-2发生上皮-间充质转分化,促进HMC增殖,胞外基质表达增加。同时,胞内LDLr,固醇调节元件结合蛋白-2(sterolregulatory element binding protein-2,SREBP-2)及SREBP裂解激活蛋白(SREBPcleavage-activating protein, SCAP)表达升高,激光共聚焦显微镜证实,AngⅡ能够刺激胞内SCAP/SREBP-2从内质网到高尔基体的共转位,进而上调LDLr基因转录,促进细胞增加胆固醇摄入。
结论:脂代谢紊乱可诱导肾固有细胞表型转化,促进肾小管间质纤维化和肾系膜胞外基质分泌,该过程可能与肾脏局部RAS激活有关,其中mTOR信号通路可能在调节相关基因和蛋白表达中发挥了重要作用。另一方面,AngⅡ可通过破坏LDLr负反馈调节增加肾脏固有细胞内胆固醇摄入,促进脂质沉积,进而介导肾小球、肾小管细胞损伤。本研究阐明了肾脏局部RAS激活与脂代谢紊乱在肾脏损伤中的相互作用,为临床早期联合应用RAS抑制剂和调制药物防治慢性肾脏病提供了新的理论依据和思路。