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克美田口、Atsushi冈田克也曾Hamamoto驾,Rei班次、孝宏小林,Ryosuke安藤,Keiichi Tozawa, Bing高,Kenjiro Kohri,孝宏Yasui, ”微分作用的过氧物酶体Proliferator-Activated受体-α和受体γ在Hyperoxaluric啮齿动物肾晶体形成”,PPAR研究, 卷。2016年, 文章的ID9605890, 11 页面, 2016年。 https://doi.org/10.1155/2016/9605890
微分作用的过氧物酶体Proliferator-Activated受体-α和受体γ在Hyperoxaluric啮齿动物肾晶体形成
文摘
过氧物酶体proliferator-activated受体(PPARs)及相关炎症和氧化分子表达hyperoxaluric啮齿动物模型中进行了探讨在活的有机体内PPAR激动剂预防肾晶体形成的效果。PPAR表达式检查在鼠标hyperoxaluria肾结石模型由每日腹腔乙醛酸注入。PPAR的治疗效果α受体激动剂非诺贝特和PPARγ受体激动剂吡格列酮也评估1%乙烯glycol-induced hyperoxaluria的大鼠模型。晶体形成、炎症、细胞损伤、细胞凋亡和氧化应激相比vehicle-treated控制。定量逆转录-聚合酶链反应表明PPARα和PPARγ分别表达减少和增加,在晶体形成hyperoxaluric肾脏。此外,PPARα本地化的近端和远端肾小管细胞的细胞质,而PPARγ积累在近端小管细胞的细胞核。此外,肾在pioglitazone-treated晶体形成明显减少普遍老鼠但fenofibrate-treated高和非诺贝特/ pioglitazone-cotreated组相比,控制,从而表明吡格列酮,但不是非诺贝特,显著降低细胞炎症、氧化应激和细胞凋亡。总的来说,结果表明,PPARγ抑制肾晶体形成通过其抗氧化和抗炎作用;然而,PPAR的renotoxicityα可能会引起反效果。
1。介绍
肾结石疾病患病率,复发率接近10%和50%,分别为(1),与发展阶段肾脏疾病和心血管疾病2,3]。最近的研究表明,肥胖、炎症和氧化应激相关特征类似于代谢综合征(大都会)加强肾脏疾病(4]。此外,证据显示,肥胖,体重增加,高热量饮食肾结石形成的风险增加(1.5 - -2.0倍5]。估计每年在美国治疗肾结石的成本将上升大约1.2倍到46亿美元在2030年因人口的大都会发病率的增加(6];因此,需要一种新型预防治疗减少潜在的经济和医疗保健系统的负担。
肾结石是假设从水晶nidi形式,成长,骨料,随后堵塞管腔(7]。许多研究在hyperoxaluric鼠和乙二醇(EG)引起的小鼠模型8,9)和乙醛酸(气态氧)政府表明,肾晶体形成增强氧化应激产生的ROS和促炎趋化因子和细胞因子(7,10]。此外,各种adipocytokines-such的表达白细胞介素- 6 (il - 6)、单核细胞趋化蛋白1 (MCP-1)和脂联素(APN)促进晶体形成的升降OPN表达,同事的草酸钙(草酸钙)石矩阵在大都会11]。
虽然他汀类药物和PPAR激动剂通常用于治疗MetS-related疾病,目前还没有治疗设计目标肾晶体形成的分子机制。PPARs在细胞核内的受体,产生过氧物酶体增殖,控制基因表达有关碳氢化合物,脂类,蛋白质代谢,促进细胞分化[12]。更具体地说,PPARα调节脂质代谢,针对脂肪酸和酰coa,从而充当血脂异常的保护因素,而PPARγ增加组织胰岛素敏感性和糖尿病药物的目标。值得注意的是,这两个PPARα和PPARγ受体激动剂据说展览renoprotective函数通过其抗炎和氧化作用[13,14];然而,一些研究已经发表,PPAR激动剂显示微分对氧化应激和肾功能的影响(15,16]。
因此,我们试图评估在活的有机体内PPAR的功效α/γ受体激动剂在预防肾晶体形成和调查的变化表达PPARs和其他炎症和氧化应激相关分子hyperoxaluric动物模型。
2。材料和方法
2.1。动物的过程
所有试验程序进行根据美国国立卫生研究院的指导的护理和使用实验动物,和程序批准的动物保健和使用委员会的医学院,名古屋大学医学科学研究生院的城市。
雄性C57BL / 6 j小鼠从查尔斯河购买日本(日本横滨)。老鼠与标准粮(毫克当量,包含1.01克/ 100克钙,磷0.78克/ 100克,和0.21克/ 100克镁;东方酵母有限公司、日本东京),可以免费获得水。基于我们以前的报告(17],8-week-old小鼠接受每天腹腔注射80毫克/公斤气态氧;肾脏提取天0、3、6、9、12 (每组)检查晶体形成和PPAR基因表达。
八周大的雄性老鼠Sprague-Dawley(日本SLC Inc .、静冈市、日本)被分成五组(/组)来评估PPAR的影响α和PPARγ受体激动剂、非诺贝特(FF)、吡格列酮(PGZ),分别。动物能获得标准粮(CE-2,包含1.06克/ 100克钙,磷0.99克/ 100克,和0.34克/ 100克镁;克丽日本公司,日本东京)在整个实验过程。动物是不及时治疗(对照组)或接受1%如(如集团),如1%和30毫克/公斤FF(如+α组),如1%和10毫克/公斤PGZ(如+γ集团),或1%如和30毫克/公斤FF和10毫克/公斤PGZ(如+αγ组)。FF和PGZ管理通过胃管如前所述[18,19]。血液和24小时尿液样本收集和肾部分14天(每组)。血和尿生化分析LSI Medience公司,日本东京。手动测量尿pH值和卷。尿草酸浓度进行了分析使用化学发光分析仪(fom - 110 a;Hokuto电工公司(日本东京)。
2.2。观察肾草酸钙晶体
晶体形成的提取肾脏检查Pizzolato染色和偏振光光缩微摄影。横截面(4 -μm)沾oxalate-containing水晶皮佐拉朵干这一行根据先前所描述的方法检测(20.]。晶体形成在nonstained定性评估肾脏部分利用偏振光光缩微摄影和定量评估使用图像专业+(位于马里兰州Rockville媒体控制论,Inc .)。
2.3。免疫组织化学的PPARs、炎症性和氧化应激相关基因
PPARα和PPARγ表达的免疫组织化学染色分析4μ米小鼠肾脏的横截面。Anti-mouse PPARα兔多克隆抗体(Abcam Inc .,剑桥,MA)和anti-mouse PPARγ兔单克隆抗体(细胞信号技术,Inc .,丹弗斯,MA)被用作主要的抗体浓度的5μ和1.5克/毫升μ分别g / mL。免疫反应性检测使用Histofine简单的染色工具兔免疫球蛋白(Nichirei生物科学公司,东京,日本)。
免疫组织化学进行了OPN、MCP-1 ED1,比例导引和SOD1。Anti-rat OPN兔多克隆抗体(群马县IBL有限公司,日本),Anti-rat MCP-1兔多克隆抗体(罗福斯生物制品有限公司,利特尔顿有限公司),Anti-rat ED1鼠单克隆抗体(BMA生物医学,8月初,瑞士),Anti-rat APN兔多克隆抗体,和Anti-rat SOD1山羊多克隆抗体(圣克鲁斯生物技术公司,圣克鲁斯,CA)被用作主要的抗体浓度的20倍μ10 g / mL,μ10 g / mL,μg / mL, 1μg / mL,和2μ分别g / mL。免疫反应性检测使用Histofine简单的染色工具兔子和老鼠免疫球蛋白(Nichirei Biosciences Inc .)根据制造商的指示。
2.4。定量逆转录-聚合酶链反应
肾组织的总RNA提取使用RNeasy Midi设备(试剂盒、希尔登,德国)根据制造商的指示。所有样本反向转录成RNA cDNA使用高容量cDNA逆转录工具包(应用生物系统公司,培育城市,CA)。TaqMan基因表达分析和厘清dye-labeled TaqMan MGB探针得到以下信使rna序列:Spp1(Rn00681031编码OPN),Ccl2(编码MCP-1 Rn00580555),Cd68(编码ED1 Rn01495634),Adipoq(Rn00595250_m1、编码的APN),Sod1(编码SOD1 Rn00566938),Ppara(Rn00566193_m1和Mm00440939_m1编码PPARα),Pparg(Rn00440945_m1和Mm01184322_m1编码PPARγ)。快速反应是使用TaqMan执行®通用PCR反应混合液(4352042;应用生物系统公司)和一个7500快速实时PCR系统(应用生物系统公司)。每个基因的表达是标准化的β内部控制肌动蛋白(Actb;Mm00607939_s1或Rn00667869_m1)。修正表达式为每个样本归一化到0天平均值(老鼠研究)或治疗控制研究(老鼠)。
2.5。西方墨点法
蛋白质提取由声波降解法分离12.5%十二烷基硫酸钠聚丙烯酰胺凝胶(sds - page)和转移到immobilon-H聚乙二烯二氟化物(PVDF)膜(微孔)。与Tris-buffered阻塞后盐水(pH值7.5)渐变20包含5%脱脂奶,细胞膜与anti-PPAR孵化α兔抗体(Abcam) anti-PPARγ兔兔抗体(细胞信号技术),anti-caspase-3抗体(细胞信号技术)和anti-caspase-9鼠标抗体(细胞信号技术)其次是辣根peroxidase-conjugated二级抗体(通用电气医疗集团,皮斯卡塔韦,新泽西,美国)。化学发光信号可视化使用ECL免疫印迹检测试剂和扫描使用LAS4000分析仪(通用电气医疗集团)。
2.6。评价细胞凋亡
TUNEL分析进行检测凋亡原位肾小管细胞通过细胞死亡检测工具(罗氏应用科学,印第安纳波利斯)。TUNEL-positive细胞数的数量在20个不同领域下的每个部分×400放大。
2.7。统计分析
所有数据都表示为平均值±标准错误。统计分析使用双向方差分析比较三个或更多的团体,或Mann-Whitney测试比较两组。所有统计分析使用统计分析系统,版本9.1 (SAS研究所Inc .卡里,NC)。值< 0.05被认为是具有统计学意义。
3所示。结果
3.1。肾草酸钙晶体沉积和PPAR表达Hyperoxaluric老鼠
澄清PPAR的角色α和PPARγ肾结石形成,我们首先检查了他们的表达式使用hyperoxaluric石头模型小鼠。肾水晶矿床被发现后3天的气态氧管理,6天,达到顶峰,白天消失(图121(一)),与先前的报告相一致12]。PPARγ信使rna GOX-treated小鼠肾组织表达分析显示记录的增加表达6天,这是PPAR低直接对比α观察6天(图1 (b))。
(一)
(b)
(c)
此外,草酸钙存款被Pizzolato染色是本地化intratubular空间鼠标corticomedullary结的肾脏。强大的PPARα染色观察细胞质的近端和远端小管,尤其是在第0天控制,而PPARγ近端小管细胞中检测出核,但不是在管状细胞影响草酸钙晶体(图1 (c))。
3.2。观察肾草酸钙晶体Hyperoxaluric老鼠PPAR激动剂处理
Intratubular草酸钙晶体沉积发达corticomedullary损伤的大鼠肾脏14天后如政府被Pizzolato染色(图2(一个))。值得注意的是,更大的肾水晶如+存款观察α和EG +αγ组织和少量EG +被发现γ组和对照组。没有发现显著差异在水晶存款利率之间如+α和EG +αγ组(图2 (b))。
(一)
(b)
3.3。物理、血清和尿变量
如+的体重α和EG +αγ组明显低于控制,如组,而体重+γ组低于对照组,但没有不同的组。此外,如肾脏重量,如+α,如+αγ组显著高于控制,而这些都是如+显著降低γ组相比,如组(表1)。
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| 平均值±标准错误(SE)。 与对照组相比,相比之下,如集团。数据的控制,例如,如+γ组通过我们之前的研究(26]。 Cr,肌酐;钙、钙;磷、磷;废话,血糖;TG,甘油三酸酯;TC、总胆固醇;牛,草酸。 |
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血清生化、肌酐和磷含量显著高于+α和EG +αγ老鼠比控制,如同行。无统计差异被发现在五组对血清钙或甘油三酸酯水平,除了如组。此外,血清血糖浓度较低的如+γ和EG +αγ比在其他组,而如+总胆固醇浓度较低α和EG +αγ组。(表1)
尿量和草酸排泄在所有EG-treated组明显走高,而钙排泄是低于对照组。无统计差异被发现在尿pH值在所有治疗组(表或磷排泄1)。
3.4。PPARα和PPARγ表达Hyperoxaluric老鼠
PPARα如mRNA表达较低,如+α,如+γ组比对照组。特别是,PPAR的mRNA表达α是最低的如+α和EG +αγ。PPARγ在所有EG-treated mRNA表达低组比对照组;然而,没有明显差异(图3(一个))。
(一)
(b)
相反,PPARα和PPARγ如+蛋白表达更高α和EG +γ组与其他组相比,分别(图3 (b))。
3.5。Proinflammatory-Related基因表达
巨噬细胞炎性蛋白质OPN、MCP-1 ED1强烈发现corticomedullary地区的如如+α,如+αγ大鼠肾脏(图4(一))。OPN在肾近端小管细胞内小管的一面,而观察MCP-1两肾小管间质细胞在细胞内的空间。ED1-positive细胞局部小和周围间隙空间水晶存款。在专家组+γ集团MCP-1和ED1表达弱时相比,例如,如+α,如+αγ组。
(一)
(b)
在中存在的分析,Spp1和Cd68如中高度表达,如+α,如+αγ组比对照组的表达如+α组明显高于和EG +γ组。Ccl2如+表达式α组显著高于控制和EG +γ组(图4 (b))。
3.6。抗炎和氧化应激基因表达
比例导引和SOD1疣状如演示表达减少,如+α,如+αγ比控制和组织如+γ组,本地化corticomedullary肾小管细胞和髓空间(图5(一个))。
(一)
(b)
中存在,如+ Adipoq和Sod1表达α组明显低于那些在控制和EG +γ组。如+ Adipoq表达式α组也低于如组(图5 (b))。
3.7。评价细胞凋亡
TUNEL-positive细胞中观察到肾近端小管的局部大多围绕着水晶存款和EG-treated肾脏的肾小球(图6(一))。如TUNEL-positive细胞的数量,如+α,如+αγ组显著高于控制和EG +γ组(图6 (b))。
(一)
(b)
(c)
Procaspase-9表达式在专家组和EG +高αγ组,而裂解caspase-9乳沟碎片在EG +高度检测α和EG +αγ相比其他组。此外,如caspase-3表达明显更高,例如+α,如+αγ比其他组(图组6 (c))。
4所示。讨论
PPARs转录因子,调节基因的表达与细胞内脂质和炎症介质的影响。尽管PPARs在肾结石发病的确切作用还未知,我们发现PPARα和PPARγ展览微分hyperoxaluric小鼠和大鼠的影响这一过程。更具体地说,GOX-treated老鼠肾草酸钙晶体口供在天3和6,这减少了9天。有趣的是,这些PPARs不同低PPAR的表达α表达和更高的PPARγ表达在肾晶体的形成。此外,PPARα本地化的管状细胞质内的近端和远端小管和收集管道,而PPARγ在近端小管的核之前报道(21),但不是在crystal-induced受伤的小管。这些发现表明充分的,并可能加剧,PPARα肾小管细胞中表达;然而,PPARγ表达式是专门在小管在正常生理状态下的皮层。此外,草酸钙晶体发展PPAR下降α表达在肾脏但PPAR增加γ表达健康的管状细胞被水晶的存款。
基于实验大鼠模型的结果,我们发现,这两个PPAR受体激动剂有微分对肾结石形成的影响:PGZ FF减毒和加速EG-induced晶体发展,分别。关于尿矿物排泄,如中观察到没有显著差异,如+α,如+γ,如+αγ组。因为老鼠通常喜欢喝如在水,所有EG-treated组有更高的尿液体积与对照组相比。此外,尿钙排泄在所有EG-treated老鼠低于控制因为肾草酸钙晶体的形成22]。这些结果支持证据PGZ和FF不会干扰尿参数影响肾晶体的发展。
PPARγ受体激动剂,如PGZ、抗炎和抗氧化效果。PGZ治疗基因表达抑制inflammatory-related包括OPN, MCP-1,和ED1 TUNEL-positive凋亡细胞的数量,和caspase-9和caspase-3表达,而这些都是在增加FF-treated老鼠。FF老鼠显示下降比例导引和Sod1表达式,它被认为是抗炎和抗氧化分子。肾结石的形成源于活性氧(ROS)生产,由炎症分子和促进巨噬细胞浸润(23]。一致,代谢紊乱加速通过炎症adipocytokines石发展,阻碍的导引和表达式(24,25]。
一些报告,包括我们之前的研究中,表明PGZ抑制肾晶体形成以及急性肾损伤通过抑制细胞炎症,ROS生产,模型大鼠细胞凋亡(13,26]。从力学上看,FF结合并激活PPARα,从而减少空腹血浆甘油三酯和低密度胆固醇水平。此外,Frazier-Wood和他的同事报道,FF治疗增加血清MCP-1但减少血清APN浓度在人类PPAR的单核苷酸多态性的研究α(27]。
在这项研究中,治疗PPAR激动剂抑制身体对老鼠的体重增加。如和FF治疗大鼠的肾,和FF增加血清肌酐水平,可能的结果FF-induced renotoxicity,特别是在早期的治疗。老年患者,男性性别,血清肌酐高,使用高剂量的FF被认为是高危的不利影响。FF假设减少肾血流量影响的表达通过前列腺素(28]。短距起落和他的同事们坚持认为肾结石发展是由肾血管的流动引起的功能障碍(29日]。我们使用30毫克公斤−1·天−1FF的老鼠,比人类高出10倍剂量的3毫克公斤−1·天−1。除此之外,这些“男性”老鼠已经相对血清肌酐升高和crystal-induced管状细胞损伤。因此,高剂量的不利影响FF和crystal-induced renotoxicity可能会进一步加速水晶矿床形成和肾功能障碍。
尽管有前景的结果,我们的研究是有限的差异肾结石的各种动物模型发展。它有两个主要的局限性。例如,啮齿动物急性和过度肾石模型开发水晶存款相比,人类;然而,相似性intratubular晶体形成的机制使这些模型适合转化研究肾脏疾病。此外,PPAR激动剂的剂量给老鼠在我们的研究中相对高于用于人类;然而,我们的研究结果PPARα和PPARγ肾表达式表明,适当的药应该作进一步的调查。还需要进一步的药物动力学研究来阐明我们的结果的意义。
5。结论
集体,我们建立了微分PPAR受体激动剂对肾脏的影响晶体的形成,PPAR的地方α和PPARγ传达renotoxic和renoprotective效果,分别在hyperoxaluric肾环境。自从PPARα和PPARγ差异表达在肾脏,它是合理的,这两个效应物在肾小管细胞扮演对立角色草酸钙晶体沉积时,应该考虑治疗肾结石患者大都会。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
确认
作者感谢Naomi Kasuga女士,恭子川,Momoko野田佳彦实验援助。这项工作的部分支持由教育部科学研究补助金,文化、体育、科技、日本(15号h04976, 15 k10627, 23249074, 23592374, 23592375, 23791770, 23791774, 22791481, 21791517, 25861443), 21小野大科学研究的医学研究基金会和52大科学研究从三岛Kaiun纪念基金会。
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