高同型半胱氨酸血症诱导Cbs+/-小鼠肾损伤的作用机制

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.3084

中国组织工程研究 ›› 2021, Vol. 25 ›› Issue (11): 1728-1732.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.3084

• 组织构建实验造模 experimental modeling in tissue construction • 上一篇下一篇

高同型半胱氨酸血症诱导Cbs^+/-小鼠肾损伤的作用机制

吴凯1，2，3，刘昆1，2，3，谢琳2，3，4，卢冠军2，3，5，马胜超2，3，4，李桂忠2，3，4，曹军1，2，3，揭育祯1，2，3，姜怡邓2，3，4，郝银菊2，3，4

宁夏医科大学，1临床医学院，4基础医学院，宁夏回族自治区银川市 750004；2国家卫生健康委代谢性心血管疾病研究重点实验室，宁夏回族自治区银川市 750004；3宁夏血管损伤与修复研究重点实验室，宁夏回族自治区银川市 750004；5宁夏医科大学总医院，宁夏回族自治区银川市 750004

收稿日期:2020-03-27 修回日期:2020-04-01 接受日期:2020-05-13 出版日期:2021-04-18 发布日期:2020-12-21
通讯作者: 郝银菊，教授，国家卫生健康委代谢性心血管疾病研究重点实验室，宁夏回族自治区银川市 750004；宁夏血管损伤与修复研究重点实验室，宁夏回族自治区银川市 750004；宁夏医科大学基础医学院，宁夏回族自治区银川市 750004
作者简介:吴凯，男，1964年生，宁夏回族自治区银川市人，汉族，1987年宁夏医科大学毕业，副教授，讲师，主要从事同型半胱氨酸对细胞损伤方向的研究。共同第一作者：刘昆，男，1992年生，安徽省太和县人，汉族，2018年滨州医学院毕业，主要从事同型半胱氨酸导致肾脏损伤的研究。
基金资助:
宁夏高等学校科学研究项目(NZY2017122)，项目负责人：郝银菊

Mechanism of hyperhomocysteinemia induced renal injury in Cbs^+/- mice

Wu Kai1, 2, 3, Liu Kun1, 2, 3, Xie Lin2, 3, 4, Lu Guanjun2, 3, 5, Ma Shengchao2, 3, 4, Li Guizhong2, 3, 4, Cao Jun1, 2, 3, Jie Yuzhen1, 2, 3, Jiang Yideng2, 3, 4, Hao Yinju2, 3, 4

1Clinical Medical College of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; 2Key Laboratory of Metabolic Cardiovascular Diseases Research of National Health Commission, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; 3Ningxia Key Laboratory of Vascular Injury and Repair Research, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; 4Basic Medical College of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; 5General Hospital of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China

Received:2020-03-27 Revised:2020-04-01 Accepted:2020-05-13 Online:2021-04-18 Published:2020-12-21
Contact: Hao Yinju, Professor, Key Laboratory of Metabolic Cardiovascular Diseases Research of National Health Commission, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Ningxia Key Laboratory of Vascular Injury and Repair Research, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Basic Medical College of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China
About author:Wu Kai, Associate Professor, Lecturer, Clinical Medical College of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Key Laboratory of Metabolic Cardiovascular Diseases Research of National Health Commission, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Ningxia Key Laboratory of Vascular Injury and Repair Research, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China Liu Kun, Clinical Medical College of Ningxia Medical University, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Key Laboratory of Metabolic Cardiovascular Diseases Research of National Health Commission, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China; Ningxia Key Laboratory of Vascular Injury and Repair Research, Yinchuan 750004, Ningxia Hui Autonomous Region, China Wu Kai and Liu Kun contributed equally to this work.
Supported by:
Ningxia Higher Education Scientific Research Project, No. NZY2017122 (to HYJ)

摘要/Abstract

摘要：

文题释义：
高同型半胱氨酸血症：同型半胱氨酸是半胱氨酸经蛋氨酸转化而来的一种中间产物，当其代谢异常时会导致体内同型半胱氨酸水平升高，并引起高同型半胱氨酸血症。研究发现，慢性肾脏病的分期越高其高同型半胱氨酸血症的发病率也越高，因此同型半胱氨酸水平对慢性肾脏病的发生、治疗和预防都有重要意义。
足细胞：是一种终末分化细胞，通过足突附着在基底膜上。足细胞是构成肾小球滤过屏障的重要组成部分，同时也参与肾小球基底膜基质的合成；足细胞发生凋亡会导致肾小球滤过功能损伤并促进蛋白尿的发生，最终引起肾脏损伤。

背景：在慢性肾脏病中常常伴有同型半胱氨酸水平升高，导致足细胞凋亡，但是其具体机制还尚未清楚。
目的：探讨高同型半胱氨酸血症诱导Cbs+/-小鼠肾损伤的作用机制。
方法：选取体质量相近的Cbs+/+小鼠(对照组)和Cbs+/-小鼠(模型组)，每组10只，两组小鼠均饲以高蛋氨酸饮食，8周后处死，分离血清，留取肾脏组织。采用全自动生化分析仪检测血清同型半胱氨酸、尿素氮、肌酐水平；糖原染色法及透射电镜观察肾脏损伤情况；TUNEL染色观察肾小球中细胞凋亡情况；Western blot检测Bax、Bcl-2和caspase12的蛋白表达水平。
结果与结论：①与Cbs+/+小鼠比较，Cbs+/-小鼠血清同型半胱氨酸、尿素氮及肌酐水平均明显升高(P < 0.01)；②糖原染色结果显示，Cbs+/+小鼠肾小球基底膜清楚，粗细均匀，而Cbs+/-小鼠肾小球基底膜则呈现不同程度的粗细不均，膜区增宽、基质增厚；③透射电镜显示，Cbs+/+小鼠肾小球基底膜清晰，足突规则，而Cbs+/-小鼠肾小球基底膜局灶性增厚，足突不规则融合；④TUNEL染色结果显示，与Cbs+/+小鼠比较，Cbs+/-小鼠肾小球内凋亡细胞数量明显增加；⑤Western blot检测结果显示，Bax/Bcl-2和caspase12的蛋白水平均升高(P < 0.05)；⑥结果表明：足细胞凋亡在高同型半胱氨酸血症诱导Cbs+/-小鼠肾损伤中发挥着重要的作用。
https://orcid.org/0000-0002-1458-1462 (吴凯) ；https://orcid.org/0000-0002-0938-1378 (刘昆)

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

关键词: 肾损伤, 高同型半胱氨酸血症, 凋亡, 足细胞, 同型半胱氨酸, 尿素氮, 肌酐, 小鼠

Abstract: BACKGROUND: In chronic kidney disease, there is often an increase in the level of homocysteine, which can lead to podocyte apoptosis, but the specific mechanism is not clear.
OBJECTIVE: To investigate the mechanism of hyperhomocysteinemia-induced renal injury in Cbs+/- mice.
METHODS: Cbs+/+ mice (control group) and Cbs+/- mice (model group) with similar body weight were selected, with 10 mice in each group, and were fed with high methionine diet. After 8 weeks, the mice were killed, the serum was separated and the kidney tissue was obtained. The levels of serum homocysteine, urea nitrogen and creatinine were measured by automatic biochemical analyzer. The renal injury was observed by Periodic Acid-Schiff staining and transmission electron microscope. TUNEL staining was used to observe the apoptosis of glomeruli. The protein expression levels of Bax, Bcl-2 and caspase12 were detected by western blot.
RESULTS AND CONCLUSION: Compared with Cbs+/+ mice, the level of serum homocysteine, urea nitrogen and creatinine in Cbs+/- mice were significantly increased (P < 0.01). The Periodic Acid-Schiff staining results showed that the glomerular basement membrane of Cbs+/+ mice was clear and the thickness was uniform, while the Cbs+/- mouse glomerular basement membrane showed varying degrees of uneven thickness, widening of membrane area and thickening of matrix. Under the transmission electron microscope, the glomerular basement membrane of Cbs+/+ mice was clear and the foot process was regular, while the glomerular basement membrane of Cbs+/- mice was locally thickened and the foot process was irregular fusion. TUNEL staining showed that the number of apoptotic cells in glomeruli of Cbs+/- mice was significantly increased compared with Cbs+/+ mice; meanwhile, western blot detection showed that the protein levels of Bax/Bcl-2 and caspase12 were significantly increased (P < 0.05). To conclude, podocyte apoptosis plays an important role in hyperhomocysteinemia-induced renal injury in Cbs+/- mice.

Key words: renal injury, hyperhomocysteinemia, apoptosis, podocyte, homocysteine, urea nitrogen, creatinine, mouse

中图分类号:

吴凯, 刘昆, 谢琳, 卢冠军, 马胜超, 李桂忠, 曹军, 揭育祯, 姜怡邓, 郝银菊. 高同型半胱氨酸血症诱导Cbs^+/-小鼠肾损伤的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(11): 1728-1732.

Wu Kai, Liu Kun, Xie Lin, Lu Guanjun, Ma Shengchao, Li Guizhong, Cao Jun, Jie Yuzhen, Jiang Yideng, Hao Yinju. Mechanism of hyperhomocysteinemia induced renal injury in Cbs^+/- mice[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2021, 25(11): 1728-1732.

图/表（结果） 5

2.1 实验动物数量分析参加实验Cbs+/+小鼠(对照组)和Cbs+/-小鼠(模型组)各20只，饲养过程中有小鼠伤亡，最终每组进入结果分析数量为10只。
2.2 Cbs+/+小鼠和Cbs+/-小鼠血清同型半胱氨酸、尿素氮、肌酐水平见表1和图1。与Cbs+/+组小鼠比较，Cbs+/-组小鼠血清同型半胱氨酸水平升高(P < 0.01)，表明高同型半胱氨酸血症模型复制成功，见图1A；与Cbs+/+组小鼠比较，Cbs+/-组小鼠血清尿素氮、肌酐水平均明显增加(P < 0.01)，提示高同型半胱氨酸血症可以引起Cbs+/-小鼠肾损伤，见图1B，C。

2.3 糖原染色和透射电镜观察小鼠肾小球损伤情况为了明确高同型半胱氨酸血症对肾脏的损伤作用，采用糖原染色(PAS染色)和透射电镜观察肾小球基底膜和足突的形态结构。糖原染色结果显示：Cbs+/+组小鼠肾小球基底膜清晰、粗细均匀，肾小球血管袢薄而清晰，Cbs+/-组小鼠肾小球呈现不同程度的粗细不均，膜区增宽、基质增厚，见图2A。透射电镜结果显示：Cbs+/+组小鼠肾小球上的基底膜清晰，足突规则，而Cbs+/-组小鼠肾小球上的基底膜局灶性增厚，足突不规则融合，见图2B。

2.4 TUNEL染色观察小鼠肾小球内细胞凋亡情况与Cbs+/+组相比，Cbs+/-组肾小球内凋亡细胞明显增加，见图3。

2.5 小鼠肾组织中Bax、Bcl-2和caspase12的蛋白表达与Cbs+/+组小鼠比较，Cbs+/-组小鼠肾组织中Bax/Bcl-2比值明显升高(P < 0.05)，见图4A，同时caspase12的蛋白表达水平明显增高(P < 0.05)，见图4B。

参考文献

[1] ZHOU YF, GUAN YF. Hyperhomocysteinemia and kidney diseases. Sheng Li Xue Bao. 2018;70(6):607-611.
[2] LONG Y, NIE J. Homocysteine in Renal Injury. Kidney Dis (Basel). 2016; 2(2):80-87.
[3] 张璞璞,袁吉祥,姚成立,等.高同型半胱氨酸血症及其所致动脉粥样硬化动物模型的复制[J].中国组织工程研究,2012,16(7): 1233-1236.
[4] SHI W, ZHOU Y, WANG H, et al. Synergistic interaction of hypertension and hyperhomocysteinemia on chronic kidney disease: Findings from the National Health and Nutrition Examination Survey 1999-2006. J Clin Hypertens (Greenwich). 2019;21(10):1567-1577.
[5] JI A, PAN C, WANG H, et al. Prevalence and Associated Risk Factors of Chronic Kidney Disease in an Elderly Population from Eastern China. Int J Environ Res Public Health. 2019;16(22):4383.
[6] RACHUBIK P, PIWKOWSKA A. The role of vasodilator-stimulated phosphoprotein in podocyte functioning. Cell Biol Int. 2019;43(10): 1092-1101.
[7] 丁宁,郭凤英,谢琳,等.miR-30a 在同型半胱氨酸致足细胞凋亡中的作用[J].广东医学,2019;40(6):762-766.
[8] YE Z, WANG C, ZHANG Q, et al. Prevalence of Homocysteine-Related Hypertension in Patients With Chronic Kidney Disease. J Clin Hypertens (Greenwich). 2017;19(2):151-160.
[9] SONG XF, REN H, ANDREASEN A, et al. Expression of Bcl-2 and Bax in mouse renal tubules during kidney development. PLoS One. 2012; 7(2):e32771.
[10] LEE JK, KANG S, WANG X, et al. HAP1 loss confers l-asparaginase resistance in ALL by downregulating the calpain-1-Bid-caspase-3/12 pathway. Blood. 2019;133(20):2222-2232.
[11] 田年秀,王晓磊,王涛,等.芪卫颗粒含药血清通过caspase12途径减轻高糖环境下肾足细胞损伤的机制研究[J].中华中医药杂志, 2018,33(5):1858-1862.
[12] SHANG K, LI H, LUO X. Cerebral venous sinus thrombosis due to hyperhomocysteinemia with cystathionine-β-synthase (CBS) gene mutation: A case report. Medicine (Baltimore). 2019;98(6):e14349.
[13] LOBB I, SONKE E, ABOALSAMH G, et al. Hydrogen sulphide and the kidney: important roles in renal physiology and pathogenesis and treatment of kidney injury and disease. Nitric Oxide. 2015;46:55-65.
[14] 孙玉真,陈立侠,蔡梅,等.慢性肾功能不全患者血清同型半胱氨酸和白细胞介素6的变化及意义[J].实用医学杂志,2008,24(16): 2811-2812．
[15] PERNA AF, INGROSSO D, SATTA E, et al. Metabolic consequences of hyperhomocysteinemia in uremia. Am J Kidney Dis. 2001;38(4 Suppl 1): S85-590.
[16] YE Z, ZHANG Q, LI Y, et al. High Prevalence of Hyperhomocysteinemia and Its Association with Target Organ Damage in Chinese Patients with Chronic Kidney Disease. Nutrients. 2016;8(10):645.
[17] YI F, LI PL. Mechanisms of homocysteine-induced glomerular injury and sclerosis. Am J Nephrol. 2008;28(2):254-264.
[18] 商慧,孙源博,李桂芹.同型半胱氨酸在慢性肾脏病患者肾损伤作用机制的研究进展[J].慢性病学杂志,2018,19(1):38-41..
[19] YIN J, NI B, LIAO WG, et al. Hypoxia-induced apoptosis of mouse spermatocytes is mediated by HIF-1α through a death receptor pathway and a mitochondrial pathway. J Cell Physiol. 2018;233(2): 1146-1155.
[20] YAO C, CAO X, FU Z, et al. Boschniakia Rossica Polysaccharide Triggers Laryngeal Carcinoma Cell Apoptosis by Regulating Expression of Bcl-2, Caspase-3, and P53. Med Sci Monit. 2017;23:2059-2064.
[21] ZHENG H, LAN J, LI J, et al. Therapeutic effect of berberine on renal ischemia-reperfusion injury in rats and its effect on Bax and Bcl-2. Exp Ther Med. 2018;16(3):2008-2012.
[22] 秦琦,李文杰,王有雪,等.益气养阴通络法对急性心肌梗死大鼠心肌细胞凋亡Bax、Bcl-2、caspase3 表达的影响[J].中华中医药学刊, 2019,37(6):1392-1395.
[23] EREKAT NS, STOKER TB, GREENLAND JC. Apoptosis and its Role in Parkinson’s Disease//Parkinson’s Disease: Pathogenesis and Clinical Aspects [Internet]. Brisbane (AU): Codon Publications, 2018.
[24] LARSEN BD, SØRENSEN CS. The caspase-activated DNase: apoptosis and beyond. FEBS J. 2017;284(8):1160-1170.
[25] 张方新,康朋,王起腾,等.腰椎肥厚黄韧带中细胞凋亡及凋亡因子caspase-3、fas、p53的表达[J].中国组织工程研究,2020,24(8): 1195-1199.
[26] ROGERS C, ERKES DA, NARDONE A, et al. Gasdermin pores permeabilize mitochondria to augment caspase-3 activation during apoptosis and inflammasome activation. Nat Commun. 2019;10(1):1689.
[27] LI XF, ZHANG Z, CHEN ZK, et al. Piezo1 protein induces the apoptosis of human osteoarthritis‑derived chondrocytes by activating caspase‑12, the signaling marker of ER stress. Int J Mol Med. 2018;42(6):3640.
[28] WANG Q, YUAN X, CHEN Y, et al. Endoplasmic Reticulum Stress Mediated MDRV p10.8 Protein-Induced Cell Cycle Arrest and Apoptosis Through the PERK/eIF2α Pathway. Front Microbiol. 2018;9:1327.
[29] 张利平,孟燕,元小冬,等.内质网应激及介导细胞凋亡信号转导研究进展[J].生物医学工程与临床,2018,22(2):214-220.
[30] LU J, ZHENG Y, YANG J, et al. Resveratrol alleviates inflammatory injury and enhances the apoptosis of fibroblast‑like synoviocytes via mitochondrial dysfunction and ER stress in rats with adjuvant arthritis. Mol Med Rep. 2019;20(1):463-472.

引言

材料方法

1.1 设计动物学实验。
1.2 时间及地点实验于2018年12月至2020年1月在银川市国家卫生健康委代谢性心血管疾病研究重点实验室完成。
1.3 材料
1.3.1 实验主要试剂和仪器 Bax、Bcl-2、caspase12抗体(Abcam，美国)；β-actin抗体(中山金桥，中国)；全蛋白提取试剂盒(南京凯基，中国)；TUNEL染色试剂盒(Roche，美国)；山羊抗小鼠、山羊抗兔二抗(中山金桥，中国)；BS110S型精密天平(Sartorius，德国)；5415D型微量台式离心机(Eppendorf公司，德国)；制冰机(AF10 SCOTSMAN，美国)；Milli-QA10型纯水仪(MILLIPORE，美国)；电泳仪、电转仪、凝胶成像仪(Bio-rad，美国)；透射电子显微镜(JEOL，日本)；电子显微镜(Leica公司，德国)。
1.3.2 实验动物 20只SPF级雄性杂合子Cbs+/-小鼠购自美国Jackson实验室，8周龄，体质量25-30 g，实验动物合格证号：SCXK(京)2016-0006，在宁夏医科大学实验动物中心饲养繁殖。20只Cbs+/+小鼠，8周龄，体质量25-30 g，由宁夏医科大学动物实验中心提供。
1.4 实验方法
1.4.1 实验动物喂养选取体质量相近的Cbs+/+(对照组)和Cbs+/-(模型组)小鼠各10只，给予2%高蛋氨酸饮食。将小鼠分笼饲养于SPF级环境内，室内温度控制在(25±2)℃，相对湿度60%左右，明暗交替各12 h，动物饲养笼具、饮水瓶定期消毒，所用垫料高压灭菌，饲养房内定期紫外灯消毒并自由摄食和饮水，喂养8周后进行后续实验。
1.4.2 血清生物化学指标检测取标本前小鼠禁食12 h，称质量后眼球摘除取血，室温静止后分离血清，采用全自动生化分析仪测定同型半胱氨酸、尿素氮、肌酐水平。
1.4.3 透射电镜观察肾脏组织超微结构分离肾脏，快速剥去表面的包膜，取肾皮质放入戊二醛固定液中固定30 min，取出固定的肾组织，将肾皮质进行修块，然后4 ℃条件下在戊二醛固定液中继续固定4 h，1%锇酸固定2 h，体积分数为30%，50%，70%，90%，100%梯度乙醇逐级脱水，环氧树脂浸透4 h，树脂包埋，置于60 ℃烤箱聚合12 h，聚合物块经超薄切片机半薄切片，光镜定位，修块，80 nm超薄切片，柠檬酸铅-醋酸铀双染色，干燥后透射电镜下观察。
1.4.4 PAS染色观察肾脏组织结构改变肾组织用40 g/L多聚甲醛固定，常规脱水包埋，石蜡切片用二甲苯脱蜡15 min，重复进行2次；经体积分数为100%，90%，70%，50%，30%梯度乙醇顺序依次浸洗，然后用自来水冲洗4 min，再用蒸馏水浸洗2次；置于过碘酸溶液中，室温放置7 min，自来水冲洗1次，再用蒸馏水浸洗2次；然后放入schiff试剂中，置于室温阴暗处浸染20 min，自来水冲洗5 min；置于苏木精染色液中2 min，自来水冲洗15 min，更换双蒸水清洗，使其返蓝，体积分数为30%，50%，70%，90%，100%梯度乙醇逐级脱水，二甲苯透明，中性树胶封固；最后在光学显微镜下观察拍照。
1.4.5 TUNEL染色观察肾小球内细胞凋亡情况取出石蜡切片，经二甲苯脱蜡15 min，重复进行2次，然后经体积分数为100%，90%，70%，50%，30%梯度乙醇顺序依次浸洗；PBS漂洗3次后37 ℃条件下Proteinase K工作液封闭处理组织30 min；PBS漂洗3次，然后在玻片上滴加50 μL TUNEL反应混合液(处理组用50 μL TdT+450 μL荧光素标记的dUTP液混匀；阴性对照组仅加50 μL荧光素标记的dUTP液；阳性对照组先加入100 μL DNaseⅠ，室温条件下反应10 min，后面步骤同处理组)封闭标本，避光条件下放入湿盒中37 ℃反应1 h；PBS漂洗后滴加1滴PBS在激光共聚焦显微镜下观察凋亡细胞(激发光波长为450-500 nm，检测波长为515-565 nm)；滴加50 μL converter-POD在标本上，放入湿盒中37 ℃反应30 min；经DAB染色，苏木精复染，梯度乙醇脱水，二甲苯透明，中性树胶封固；最后结合凋亡细胞形态特征在激光共聚焦显微镜下观察，进行拍照取片。
1.4.6 Western blot检测肾组织Bax、Bcl-2及caspase12的蛋白表达根据全蛋白提取试剂盒说明书提取小鼠肾组织蛋白，加入蛋白上样缓冲液煮沸变性5 min。每组取30 μg总蛋白进行SDS-PAGE凝胶电泳，15 V恒压转膜75 min，5%脱脂牛奶室温封闭2 h，PBST洗膜3次，每次10 min，分别加入Bax、Bcl-2、caspase12、β-actin抗体(1∶1 000)，4 ℃摇床过夜；使用辣根过氧化物酶标记的二抗(1∶5 000)室温孵育2 h，PBST洗膜3次，每次10 min；在凝胶成像分析仪上成像分析，以β-actin为内参，计算Bax、Bcl-2、caspase12与β-actin内参灰度值的比值，进行统计分析。
1.5 主要观察指标 ①各组小鼠血清中同型半胱氨酸、尿素氮、肌酐水平；②各组小鼠肾脏组织的电镜、光镜下结构变化；③各组小鼠肾组织中Bax、Bcl-2及caspase12的蛋白表达。
1.6 统计学分析实验结果均为计量资料，用Prism 5.0统计软件进行统计学分析，结果以x±s表示，两样本均数间比较采用t检验，P < 0.05为差异有显著性意义。

讨论

同型半胱氨酸是蛋氨酸代谢的中间产物，其主要的代谢途径之一是在β-胱硫醚合成酶催化下，与丝氨酸缩合成胱硫醚，裂解为α-酮戊二酸和半胱氨酸；当β-胱硫醚合成酶缺乏会引起血中同型半胱氨酸水平升高，并导致高同型半胱氨酸血症的发生[12]。研究发现，高同型半胱氨酸血症是慢性肾损伤的重要危险因素[13-14]，但高同型半胱氨酸血症致肾脏疾病发生、发展的分子机制尚不清楚。研究报道，肾功能正常的人经尿排泄的同型半胱氨酸极少，而慢性肾脏病患者由于其肾小管重吸收同型半胱氨酸减少，导致尿中同型半胱氨酸的浓度增加[15]，同时慢性肾脏病患者的肾小球滤过率减少，导致血清中同型半胱氨酸水平为肾功能正常人群的两三倍，因此血清中同型半胱氨酸水平与肾小球滤过率呈负相关，与肌酐和尿素氮水平呈正相关。该实验给予Cbs+/+小鼠和Cbs+/-小鼠高蛋氨酸饮食，通过检测小鼠血清中的同型半胱氨酸水平，发现Cbs+/-小鼠同型半胱氨酸水平明显增高，提示高同型半胱氨酸血症动物模型复制成功。肾损伤血清生化指标检测结果显示Cbs+/-小鼠血清尿素氮和肌酐水平明显高于Cbs+/+小鼠。有研究报道，高同型半胱氨酸血症对肾损伤的作用主要表现在损伤肾小球基底膜上的足细胞[16-18]；足细胞的主要功能是参与肾小球滤过屏障的构成，对于维持肾小球的功能有着不可替代的作用，各种因素引起足细胞的功能障碍都有可能导致肾脏疾病的发生。该实验选取肾组织皮质部分进行病理切片并制备电镜样品，与Cbs+/+小鼠相比，Cbs+/-小鼠肾小球基底膜增厚和足突融合。以上结果均证实了高同型半胱氨酸血症能够引起Cbs+/-小鼠肾损伤。TUNEL染色结果显示Cbs+/-小鼠肾小球内细胞凋亡显著增加，说明高同型半胱氨酸血症可导致肾小球内细胞凋亡进而加速肾损伤，但是高同型半胱氨酸血症致肾小球内细胞凋亡的分子机制仍然有待研究。
细胞凋亡是一种维持内环境稳定的细胞程序性死亡过程，其主要有Fas与Fas-L介导的死亡受体通路和通过Bcl-2家族调节的线粒体通路2种途径[19-20]，其中Bcl家族成员主要分为抗凋亡蛋白Bcl-2和促凋亡蛋白Bax两类。研究表明，Bax与Bcl-2的比率是决定细胞凋亡的关键因素，当Bax表达水平高时，形成同源二聚体Bax/Bax，促进细胞的凋亡[21-22]；当Bcl-2表达水平高时，形成异源二聚体Bcl-2/Bax，抑制细胞凋亡；因此也有学者将Bcl-2/Bax称作凋亡开关。该实验中，与Cbs+/+小鼠比较，Cbs+/-小鼠肾组织中Bcl-2表达减少，Bax蛋白表达增加，Bax/Bcl-2的比值增大。Caspase是一类一、二级结构相似的半胱氨酸蛋白酶，具有促进细胞因子生成和调节细胞生长、分化的作用，是细胞凋亡过程中一组关键的蛋白酶，也是哺乳动物细胞凋亡的启动者和执行者[23-25]。研究表明，各凋亡途径的信号最终都汇集至级联反应下游的caspase3，完成细胞凋亡的功能[26]；目前研究发现，caspase12作为内质网应激介导途径得以顺利进行的关键蛋白[27-29]，通过caspase12的活化可以带动caspase家族的级联活化反应，最终引起caspase3的活化[30]。在该实验中，Cbs+/-组小鼠肾组织中caspase12的蛋白表达显著增加。综上所述，说明高同型半胱氨酸血症可能是通过调节Bax、Bcl-2及caspase12的表达从而导致肾损伤。
该研究阐述了高同型半胱氨酸血症通过调控凋亡相关蛋白Bax、Bcl-2和caspase12的表达导致Cbs+/-小鼠肾小球内足细胞发生凋亡，继而导致肾脏损伤，为研究肾脏损伤机制建立新的实验基础，同时为慢性肾脏病患者的治疗和预后提供新的研究方向。
中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

高同型半胱氨酸血症诱导Cbs^+/-小鼠肾损伤的作用机制

Mechanism of hyperhomocysteinemia induced renal injury in Cbs^+/- mice

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 5

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	李静, 谢建山, 崔慧林, 曹锡梅, 杨艳萍, 李海荣. 不同毛色小鼠背部皮肤中甘油二酯激酶ζ和蛋白激酶CβⅡ的表达和定位[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1196-1200.
[2]	曾祯, 胡经纬, 李璇, 唐琳梅, 黄志强, 李明星. 超声造影定量分析重度失血性休克再灌注模型大鼠复苏期的肾血流灌注[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1201-1206.
[3]	陈继铭, 吴晓静, 刘田丰, 陈海聪, 黄成硕. 水飞蓟素对四氯化碳致小鼠肝损伤和骨代谢的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1224-1228.
[4]	耿秋东, 葛海雅, 王和鸣, 李楠. 基于网络药理学探讨龟鹿二仙胶治疗骨关节炎的作用及机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(8): 1229-1236.
[5]	史洋洋, 秦英飞, 吴福玲, 何潇, 张雪静. 胎盘间充质干细胞预处理预防小鼠毛细支气管炎[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 991-995.
[6]	裴丽丽, 孙贵才, 王弟. 丹酚酸B抑制骨髓间充质干细胞氧化损伤及促进分化为心肌样细胞[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(7): 1032-1036.
[7]	李时斌, 赖渝, 周毅, 廖建钊, 章晓云, 张璇. 激素性股骨头坏死发病机制及相关信号通路的靶点效应[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(6): 935-941.
[8]	徐银琴, 史红美, 王光义. 通痹方热敷联合针刺治疗对退变椎间盘细胞凋亡相关基因Caspase-3、Bcl-2 mRNA的影响[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 713-718.
[9]	张雯雯, 金颂峰, 赵国梁, 宮丽鸿. 复方中药稳斑汤减少同型半胱氨酸诱导大鼠心肌微血管内皮细胞凋亡的作用机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 723-728.
[10]	刘青, 万碧江. 针刀治疗胶原诱导性关节炎大鼠滑膜组织Bcl-2/Bax的表达[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 729-734.
[11]	谢崇新, 张磊. 保留与不保留残端重建前交叉韧带术后膝关节退变的比较[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(5): 735-740.
[12]	苏丽萍, 路子扬, 刘丽, 张巍, 苏天园, 胡夏韵, 蒲红伟, 韩登峰. 二乙酰吗啡致大鼠小脑颗粒神经元细胞凋亡过程中C-Jun、Cytc和Caspase-9的作用#br#[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3943-3948.
[13]	张立书, 刘安琪, 何小宁, 金岩, 李蓓, 金钫. Alpl基因影响骨髓间充质干细胞治疗溃疡性结肠炎[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(25): 3970-3975.
[14]	左振魁, 韩佳瑞, 计树灵, 贺璐璐. 银杏酮酯预处理减轻辐射所致模型小鼠的急性肠损伤[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3666-3671.
[15]	张亮, 马晓燕, 王佳虹. 肾衰饮调控慢性肾功能衰竭大鼠肾脏细胞凋亡的机制[J]. 中国组织工程研究, 2021, 25(23): 3672-3677.

高同型半胱氨酸血症诱导Cbs+/-小鼠肾损伤的作用机制

Mechanism of hyperhomocysteinemia induced renal injury in Cbs+/- mice

PDF

可视化

引用本文

使用本文

高同型半胱氨酸血症诱导Cbs^+/-小鼠肾损伤的作用机制

Mechanism of hyperhomocysteinemia induced renal injury in Cbs^+/- mice