张燕子, 顾凤娟, 隋晓露, 许云鹏, 张艾莎, 谢婷妃, 陈家辉, 陈继红
目的 分析组蛋白H3K27甲基化致足细胞损伤的靶目标信号通路,验证组蛋白H3K27甲基化通过靶目标信号通路致局灶节段性肾小球硬化(focal segmental glomerulosclerosis,FSGS)小鼠足细胞损伤的调控作用,探究组蛋白H3K27甲基化异常修饰致FSGS小鼠足细胞损伤的作用机制。 方法 (1)细胞实验:体外培养原代永生化小鼠肾足细胞MPC5,分为对照组、阿霉素组、阿霉素+GSK?J4(组蛋白去甲基化酶KDM6B抑制剂)组、阿霉素+香豆霉素A1(coumermycin A1,C?A1,JAK2激动剂)组、阿霉素+GSK?J4+C?A1组。采用透射电镜观察足细胞超微结构;免疫荧光检测足细胞组蛋白H3K27三甲基化(H3K27me3)、肾病蛋白Nephrin蛋白表达;获取足细胞的全基因组序列,筛选差异表达基因并行基因本体论(Gene Ontology,GO)及京都基因和基因组数据库(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG)富集分析;实时定量PCR和Western印迹分别检测足细胞JAK2?STAT3信号通路基因和蛋白表达;酶联免疫吸附测定法检测足细胞中白细胞介素6(interleukin 6, IL?6)、单核细胞趋化蛋白1(monocyte chemotactic protein 1,MCP?1)、α平滑肌肌动蛋白(α?smooth muscle actin,α?SMA)及转化生长因子β1(transforming growth factor?β1,TGF?β1)水平。(2)动物实验:建立组蛋白甲基化酶同源序列增强子2(enhancer of zeste homolog 2,EZH2)基因敲除(EZH2podKo)?FSGS(尾静脉注射阿霉素)小鼠模型,分为EZH2ctrl+对照组(n=20)、EZH2ctrl+FSGS组(n=20)、EZH2podKo+对照组(n=30)、EZH2podKo+FSGS组(n=30)。采用HE染色观察肾脏病理学变化;免疫组化检测足细胞组蛋白H3K27me3蛋白表达;实时定量PCR和Western印迹分别检测肾组织中JAK2?STAT3信号通路基因和蛋白表达;酶联免疫吸附测定法检测肾组织IL?6、MCP?1、α?SMA及TGF?β1水平。 结果 (1)细胞实验:阿霉素组细胞核缩小、破裂,细胞质呈空泡状,线粒体和内质网肿胀,提示阿霉素肾病足细胞损伤模型建立成功。与对照组比较,阿霉素组组蛋白H3K27me3蛋白表达水平较低;与阿霉素组比较,阿霉素+GSK?J4组组蛋白H3K27me3蛋白表达水平较高,502个基因表达上调,443个基因表达下调。GO富集分析结果显示,差异富集峰主要在“核糖核蛋白复合体生物发生”“核糖体生物发生”“蛋白质定位到细胞器的建立”等条目,包括“通过JAK?STAT的受体信号通路的调控”“通过JAK?STAT的受体信号通路”等,差异表达基因为Irf1、Tnfrsf1a、Socs1、Notch1、Gadd45a、Hes1及Socs3,参与JAK?STAT信号通路调控。KEGG富集分析结果显示,差异富集峰主要在“肌萎缩侧索硬化症”等通路,差异表达基因为Mcl1、Egfr、Socs1、Cdkn1a、Pdgfa、Socs3,参与JAK?STAT信号通路调控。与阿霉素组比较,阿霉素+GSK?J4组JAK2、STAT3 mRNA和蛋白表达水平,以及下游炎性因子IL?6、MCP?1、α?SMA均较低(均P<0.05),Nephrin蛋白表达水平较高(P<0.05),阿霉素+C?A1组Nephrin蛋白表达水平较低(P<0.05);与阿霉素+GSK?J4组比较,阿霉素+GSK?J4+C?A1组Nephrin蛋白表达水平较低(P<0.05)。(2)动物实验:与EZH2ctrl+FSGS组比较,EZH2podKo+FSGS组肾组织明显损伤,肾小球系膜区基质增生伴团块状均质物质沉积,肾小管上皮细胞凋亡、坏死,足突明显增厚、广泛融合,基底膜塌陷,毛细血管结构受压狭窄。与EZH2ctrl+FSGS组比较,EZH2podKo+FSGS组肾组织组蛋白H3K27me3表达水平较低,JAK2、STAT3 mRNA和蛋白表达水平,以及IL?6、MCP?1、α?SMA、TGF?β1水平均较高(均P<0.05)。 结论 组蛋白H3K27甲基化异常修饰会导致靶基因表达改变、JAK2?STAT3信号通路异常活化,诱导肾足细胞损伤,促使肾小球硬化及肾小管损伤,参与FSGS的发生发展。