TNF-α和IL-1β通过降低肾小球VEGF/eNOS表达水平及改变血流动力学参数促进T2DM大鼠肾足细胞损伤

TNF-α and IL-1β Promote Renal Podocyte Injury in T2DM Rats by Decreasing Glomerular VEGF/eNOS Expression Levels and Altering Hemodynamic Parameters.

作者信息Jufang Wang, Yating Feng, Yan Zhang, Jing Liu, Le Gong, Xiaohong Zhang, Hui Liao
PMID36532651
发布时间2022-12-09
DOI10.2147/JIR.S391473

实验完整度

包含动物模型建立、血清及组织分子表达检测(ELISA、RT-qPCR、Western blot)、组织学分析及血流动力学超声检测,多个独立证据层级且含机制验证。

主要模型

高脂饮食/链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病(DN)大鼠模型 Sprague-Dawley大鼠

重点核对

HFD/STZ诱导的DN大鼠模型,每组6只,雄性,5周龄 STZ剂量35 mg/kg单次腹腔注射 RBG≥16.7 mmol/L确认T2DM Pentobarbitone sodium麻醉剂量35 mg/kg 多普勒超声检测肾动脉血流参数(PSV、EDV、MV、RI、PI)

摘要

目的:糖尿病肾病(DN)是2型糖尿病(T2DM)患者中一种严重的微血管并发症。有证据表明,T2DM阶段血清肿瘤坏死因子-α(TNF-α)和白细胞介素-1β(IL-1β)被认为是DN发展的预后标志物,但尚不清楚它们如何影响肾足细胞相关的nephrin和WT-1表达。在足细胞损伤存在时,肾小球血管内皮生长因子(VEGF)、内皮型一氧化氮合酶(eNOS)和血流动力学参数发生失调。目前的研究旨在通过改变VEGF/eNOS表达和血流动力学参数来阐明TNF-α和IL-1β与足细胞损伤的关系。方法:建立高脂饮食/链脲佐菌素诱导的DN大鼠模型。在糖尿病前期、T2DM期和DN期追踪血清TNF-α和IL-1β水平。在DN期,研究肾TNF-α、IL-1β、VEGF、eNOS、nephrin和WT-1的mRNA和蛋白表达水平。采用彩色多普勒超声技术测量肾血流动力学参数,包括收缩期峰值流速、舒张末期流速和平均流速。结果:与正常对照(CTL)组相比,DN组在糖尿病前期(肥胖、胰岛素抵抗和高脂血症)、T2DM期(高血糖)和DN期(肾功能异常)的血清TNF-α和IL-1β水平均显著升高(均P<0.05)。T2DM期血清TNF-α和IL-1β水平显著高于糖尿病前期(两者P<0.05)。与CTL组相比,DN期肾nephrin、WT-1、TNF-α、IL-1β、eNOS和VEGF表达以及血流动力学参数均分别表现出显著差异(均P<0.05)。结论:血清和肾组织中TNF-α和IL-1β水平升高在降低肾nephrin和WT-1表达水平中发挥重要作用,这可能与前者的影响肾VEGF/eNOS表达和血流参数有关,在DN大鼠中。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TNF-α和IL-1β是否通过影响肾VEGF/eNOS表达及血流动力学参数促进T2DM大鼠肾足细胞损伤?
核心机制
血清和肾组织TNF-α和IL-1β水平升高导致肾VEGF/eNOS表达降低及血流动力学异常,从而减少nephrin和WT-1表达,促进足细胞损伤。
主要证据
在HFD/STZ诱导的DN大鼠模型中,DN组肾nephrin、WT-1、eNOS、VEGF的mRNA和蛋白表达显著降低,TNF-α、IL-1β显著升高,肾血流参数(PSV、EDV、MV)降低,RI和PI升高,且肾脏组织学显示足细胞损伤。
研究意义
研究首次表明,在T2DM和DN阶段持续升高的血清TNF-α和IL-1β通过肾eNOS/VEGF和血流动力学异常促进足细胞损伤,为理解DN发病机制提供新认识。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立DN大鼠模型

建立进行性肾功能衰退的T2DM/DN动物模型,以研究炎症因子在DN发展中的角色。

Sprague-Dawley大鼠喂养高脂饮食8周诱导肥胖、胰岛素抵抗和高脂血症,然后单次腹腔注射35 mg/kg链脲佐菌素(STZ)诱导T2DM,继续高脂饮食4周,最终确认DN。

2

检测血清TNF-α和IL-1β水平

追踪不同疾病阶段(pre-T2DM、T2DM、DN)血清TNF-α和IL-1β的变化。

分别在第4、8、11、13周检测血清TNF-α和IL-1β水平,采用ELISA试剂盒。

3

检测肾组织TNF-α、IL-1β、VEGF、eNOS、nephrin、WT-1表达

比较DN组与对照组肾脏中炎症因子、血管生成因子及足细胞标志物的表达变化。

采用RT-qPCR检测mRNA表达,采用Western blot检测蛋白表达。肾皮质组织用于RNA提取和蛋白提取。

4

检测肾血流动力学参数

评估DN大鼠肾脏血流动力学改变,以反映微血管异常。

采用彩色多普勒超声(RDUS)测量左肾主肾动脉、段动脉和叶间动脉的血流参数。

5

评估肾脏组织学变化

观察肾小球形态学变化,确认足细胞损伤的组织学证据。

肾组织固定、石蜡包埋,切片3 μm,PAS染色,光学显微镜观察,测量肾小球直径和系膜区相对面积。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
链脲佐菌素Sigma--
罗氏ACCU-CHEK Performa血糖仪Roche Diabetes Care GmbH--
AU5800 ISE生化分析仪Beckman Coulter--
24小时尿蛋白和尿肌酐检测试剂盒Jiancheng Bioengineering Company--
TNF-α ELISA试剂盒Meimian Industrial CompanyMM-0132M1
IL-1β ELISA试剂盒Meimian Industrial CompanyMM-0040M1
徕卡切片机Leica--
数字切片扫描仪Motic--
K-Viewer图像分析软件KFMI--
TRIzol试剂Ambion--
RNA逆转录PCR试剂盒Takara--
SYBR Green PCR预混液Applied Biosystems--
Step-One-Plus实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
大鼠nephrin、WT-1、TNF-α、IL-1β、eNOS和VEGF基因PCR引物组SABiosciences--
RIPA裂解液Solarbio Science & Technology--
抗nephrin抗体AbcamAb216341
抗WT-1抗体Proteintech12609-1-AP
抗eNOS抗体Proteintech20116-1-AP
抗TNF-α抗体Biossbs-2081R
抗VEGF抗体Biossbs-1313R
抗IL-1β抗体Cell Signaling Technology#12242
抗GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
HRP标记的二抗(IgG)ProteintechSA00001-2
Quantity One分析系统Bio-Rad--
MyLab 60超声设备Esaote--
4~13 MHz探头(LA523)EsaoteLA523
JA3003精密电子天平----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
动物品系、性别、年龄、数量、饲养条件、高脂饮食能量比、STZ剂量、注射方式、确认T2DM的RBG阈值、高脂饮食时间
阅读提示:Materials and Methods: Animals; Pre-T2DM Confirmation; T2DM Confirmation
血清炎症因子检测
检测时间点、ELISA试剂盒规格、样本重复数
阅读提示:Materials and Methods: Determination of Serum and Renal TNF-α and IL-1β Levels; Figure 3 legend
肾血流动力学检测
麻醉剂量、超声设备型号及探头、测量参数(PSV、EDV、MV)及计算公式(PI、RI)、测量重复次数、动物准备(禁食过夜等)
阅读提示:Materials and Methods: Determination of Renal Hemodynamic Parameters with RDUS; Figure 4 legend
肾组织表达检测
组织取样量、RNA提取试剂、逆转录试剂、PCR引物、SYBR Green预混液、定量方法、蛋白提取方法、抗体稀释度、内参选择
阅读提示:Materials and Methods: Renal mRNA Expression Analysis; Renal Protein Expression Analysis; Figure 6 and 7 legends
肾组织学分析
固定液、切片厚度、染色方法、图像分析软件、测量指标(肾小球直径、系膜区相对面积)、每组图像数量、放大倍数
阅读提示:Materials and Methods: Renal Histological Analysis; Figure 5 legend