应用PCR芯片筛查人重度肾积水组织的
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地兰塑,型:堑,奠!:!
+445’
应用PCR芯片筛查人重度肾积水组织的纤维化相关基因
姚颐1
张杰2‘
叶达夫1
谭大清1
彭建平1
factor-tt,
【摘要】目的探讨纤维化相关基因,特别是与转化生长因子母(transforming
growth
TGF—B)信号通路相关的基因在人重度积水肾与正常肾组织中的差异表达变化。方法(bone
收集临床重
度肾积水新鲜标本12例,正常肾组织标本6例,分别提取总RNA并纯化。选择TGF—B/骨形成蛋白
morphogenetie
protein,BMP)信号通路PCR一芯片,采用比较阈值法(AACt法)
比较两组基
因的差异表达。以表达差异(即上调或下凋)大于2倍的基因为有意义的差异基因。结果共筛查出表达具有显著性差异的基因49个,包括TGF.B超家族成员基因及其受体、TGF.B信号通路靶分子和相关调控分子等等。其中上调25个,包括BMP3、I型胶原仅l链(Col-Ia1)、Nodal、GSC、胰岛素样生长因子I(insulin—like
growthfactor
1,IGFl)等;下调24个,包括Leftyl(1eft-fightdetermination
bindingendothelial
factor
1)、BMP7、BMP2和骨形成蛋白内皮结合调节因子(BMPregulator,BMPER)等。结
论证明了Nodal、GSC和IGFI等是促进肾纤维化改变的重要因子,并推测Leftyl与BMP家族的部分成员,包括BMP2—3、BMF7和BMPER等,在调控终末期肾积水纤维化改变中占有重要地位。
【关键词】肾积水;肾纤维化;基因芯片;功能基因组学
PCR-microarrayanalysisoffibrosis—associategeneexpressioninextensive
fibroticrenaltissueresultingfromhydronephrosis
TANDa—ang,PENGChina
YAOYi,ZHANG
m,YEDa.凡,
Jian一只昭Department
Toinvestigate
0fUrology,RenminH∞pitalofWulumUniversity,Wulmn430060,
【Abstract】Objective
dmnephrosis.Methods
normalrenal
thefibrosis-associatedgenes,especiallythosemmsforminggro讲h
inthetissueofextensivefibretiekidneyresulting
facto卜B(TGF一13)associated,expressionfrom∞vereby-
Compared12extensivefibmtiekidneysresulting
were
from跎Dverehydronephrosiswith6h∞pitalfromAug.2005
to
ti¥¥u船usingPCRarray.Allsamples
collectedfrom
our
Dec.
2006.ThedataweretreatedwithA△Ctmethod.When2AACt≤0.5or≥2.thedi自fereIlcenificant.Resultsofwhich,25werereceptorsof
Atotalof49differential
w髂consideredsig-
out.
genesexpressedinthefibroticrenaltissueswe陀screened
down-resuhle‘t.Thedifferential
up—regulated
superfamily
and24were
genesincludedmembersand
moleculeof
TGF—B
and
bonemorphogenetie
protein(BMP)family,targetTGF-9
or
BMPsignalpathwayandseveralregulators.Conclusions
to
Throu#investigating
we
a
withPCRarray,Wecertifi—
eated
thepositiveeffectofNodal,GSCandIGFIroleinrenalfibrosis,whileBMPfamily
renalfibrosis.AndLeftylworkin
supposethat
TGF-B曲a
s∞-
伽dary
and
functionalgenomeintheresulatinsof
renalfibrosis.
【Keywords】hydronephresis;renal
fibrosis;genechip;functionalgenomics
梗阻性肾积水常导致肾纤维化的发生。延缓或逆转这一过程,是外科医师在解除积水前后都应重视
关系如何,尚未得出满意的答案。本文即通过基因芯片筛查,试图从基因表达的差异谱中找到突破。1
与方法1.1材料
选取武汉大学人民医院泌尿外科2005年10月~2007年8月因重度积水导致肾脏无功能而手
的问题。迄今已发现,与肾纤维化有关的信号通路有
数十条之多,肾纤维化的分子机制正日益清晰。但是
哪一条(或几条)通路是最为关键的,各通路之间的
DOI:10.3760/ema.j.itan.1673-4203.2009.07.06
基金项目:高等学校博士学科点专项科研基金资助项目(No.20060486054)
作者单位:1430060湖北,武汉大学人民医院泌尿外科;2430070
术切除的。肾组织标本12例、因肾癌行肾切除的癌旁
正常肾组织标本6例,-70℃保存。经病理学检查,
所有肾积水组织均呈现弥漫性纤维化,所有癌旁组织
均为结构完整、形态正常的肾组织。核素肾动态显像
湖北.武汉大学生命科学院病毒学国家重点实验室
通讯作者:张杰,Email:zhangjie888@shut.嗍提示,所有积水肾脏的肾小球滤过率(GFR)为
・446’
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(18.7士3.5)mL/min,分肾功能为(7.844-1.4)%。根据本组芯片筛查结果,12例积水肾组织中表达一致性较好的基因有89个。按照我们的
,与正常对照比较表达差异具有统计学意义的基因有49
抒Pr曲lerⅢPCR芯片购于美国SuperArray,含
1
13个TGF—B/BMP通路相关基因(No.APHS旬35A)。
TRIZOL试剂购于Invitrogen。RNe嬲y8MinEluteTM纯个。其中显著性上调25个,主要有BMP3、C01.I仅1、
Nodal、GSC、IGFl等;显著性下调24个,主要有Left.yl、BMP7、BMP2和BMPER等。部分数据详见表1和表2(其中2出。值越高提示该基因在积水肾组织中上调程度越大,反之则提示下调越明显)。3讨论
随着人类基因组DNA测序的完成,功能基因组学(functionalgenomics)成为基因研究的主流。它利用结构基因组(structuralgenome)提供的信息,在基因组或系统水平上全面分析基因的功能,使生物学研究从对单一基因/蛋白的研究转向对多个基因/蛋白同时进行系统的研究。众所周知,肾积水.纤维化是一个多基因、多细胞因子、多信号通道共同参与的复杂病理过程。要了解其发生机制,以基因芯片为代表功能基因组学技术可能是解决问题的重要手段。
该方法能在同一条件下一次性筛检众多基因的差异表达,具有高通量、高并行性、高效率、上样量相对少等优点,目前在肿瘤、遗传性和感染性疾病的研究中已有较为广泛的应用【2J。我们之所以选用TGF.t3/BMP信号通路芯片,主要因为:(1)这两条通路在器官纤维化的过程中占有至关重要的地位;(2)从较为主要的通道人手,初步探索终末期肾积水组织中纤
化试剂盒购于Qiagen,甲醛上样染液购于Ambion,其
他试剂均购于华美生物。反应平台为ABI1.2方法
1.2.1总RNA的提取与纯化取80mg组织样品,
Prism
7700高通量荧光PCR系统(AppliedBiosystems)。
用Tfizol一步法提取总RNA,参照RNeasy8
MinEh.
telM试剂盒说明书进行纯化,所得总RNA和mRNA经紫外分光光度计和琼脂糖凝胶电泳进行质量分析。1.2.2实时定量PCR将总RNA混合液25斗L加到芯片上对应的孔中,小心密封芯片并置于冰上。实时定量PCR程序设置完后,将加好样的芯片置于ABI
Prism
7700高通量荧光PCR系统进行反应,
反应
体系中荧光信号强度(Ct)。
1.2.3结果分析采用比较阈值法(AACt法)…,将
两组中每个基因的表达记为ACt(ACt=平均Ct一管家基因平均ct)。每个基因表达的组间差异记为AACt(AACt=ACt(组H)一ACt(组N))。其中N为正常对照组,H为积水组,通过计算2址。比较两组基因的表达差异。当某2址。值≤0.5(下调)或I>2(上调)时,认为该基因在两组间表达的差异有统计学意义。2结果
表1
部分在重度积水肾组织中表达显著性上调的基因
表2部分在重度积水肾组织中表达显著性下调的基因
ACt
基因名称(缩写)
H组
Bonemorphogeneficprotein
2.△△ct
N组
7.465.2612.458.087.3912.314.9312.2713.785.849.5614.339.4210.2
O.050.07O.090.16O.17O.17O.20.22O.22O.29O.290.330.34O.40.41O.44
2(BMP2)1(Ue兀TYl)
11.869.0215.9510.729.9814.847.22
Left.ri【ghtdeterminationfactorBMPbindingendothelial
regulator(BMPER)
1A(CDKNlA)receptorⅢ(TGFBR3)
Cyclin—dependentkinaseinhibitorTransforminggrowthfactor,betaBonemorphogeneticproteinTGFB.induced
5(BMP5)
factor(TGIF)
6(BMP6)
l'eceptorⅡ(TGFBR2)
1(STAT)
Bonemorphogeneticprotein
14.4415.957.6211.3515.9510.96
Transforminggrowthfactor,beta
Sisn丑ltransducerandactivatoroftranscriptionBone
morphogeneticproteinreceptor,typeIA(BMPRIA)
GrowthdifferentiationfactorBonemorphogeneticprotein
5(GDF5)7(BMP'/)
1(TGFBRl)
TransforminggrowthfactorbetareceptorSMAD,mother8againstDPPhomologSMAD,mothersagainstDPPhomolog
11.518.246.5l
1(SMADI)2(SMAD2)
6.蟪
5.32
维化相关基因的表达,为进一步开展更多通路的筛检提供基础。
本研究结果提示:(1)Nodal【3]、GSC[4]、IGF”1等与TGF一13信号通路相关的基因,在重度积水肾组织中显著上调,证明了它们对肾纤维化的促进作用。其中前3者的上调更为明显,而TGF一13(包括TGFBl、
处理的UUO肾中,巨噬细胞浸润减少了55%一j75%,IV型胶原和Q.SMA的表达亦明显减弱。本结果显示,重度积水后的肾纤维化改变伴随着BMP7基因的下调(降低为原来的34.4%),从相反的方向(果
_因)证明了BMP'/对纤维化的负调节作用。此外也
有文献报道,BMP2在体内不仅能抑制小管细胞增生,还可抑制系膜细胞增生,而BMP4与囊性纤维化的病理改变有关¨0I。那么如何解释它们在肾纤维化过程中的作用?从功能基因组学的角度我们推测,这是因为它们在整个纤维化过程中各司其责,既有促纤维化作用的成员(上调基因)又有抗纤维化作用的成员(下调基因),形成了一个彼此联系又相互影响的功能基因组,和其他基因组(如:TGF一[3/Smads、Nod—al、Lefly等)一起共同参与调节肾脏胶原蛋白的产生和降解,维持着肾脏细胞外基质(主要是胶原蛋白)的“稳态(Homeostasis)”【7J,一旦由于肾积水等外界因素的干预刺激了促纤维化基因的表达,这种稳态即被打破,接下来就会发生肾纤维化等一系列的病变。
综上所述,功能基因组学着眼于全局,从整体上“横向”、“逆向”地研究和分析组织中各基因的作用和功能。虽然肾积水在不同的发展阶段,其病理生理变化以及基因、蛋白等的表达会有不同,与终末期肾脏广泛纤维化的情况可能存在差异,但后者基本可反映整个病变的规律。通过本实验我们不仅证明了
TGFB2、TGFB3)作为“最强的纤维化诱导因子”旧o,其
上调幅度则相对较小。由此我们可以推测:当肾积水-肾纤维化进展至终末期(广泛纤维化)时,TGF—B不再是诱导/参与病变的主要因子,而是由Nodal、IGF等因子代之以继续发挥其致纤维化的作用。同理,由于Leftyl基因在重度积水肾组织中极低表达(-
13.55倍),结合文献一],我们也预测Lefiyl对纤维化
病变具有抑制作用,但以上结论均需进一步实验证明。(2)BMP家族及其受体的基因表达增减各异。如表1、2所示,表达显著上调的有BMP3~4、GDF7,显著下调的有BMP2、BMP5~7、GDF5—6;其受体表达上调的有BMPRI
B、BMPR
II、ACVRLl,显著下调
的有BMPRIA、ACVRLl。参照文献,BMP家族中报道最多的是BMP7对肾纤维化(因_÷果)的抑制作用。Morrissey等哺1用BMP7治疗单侧输尿管梗阻(uuo)大鼠模型,发现治疗组梗阻解除后,GFR较对照组恢复明显加快,小管问质纤维化和小管细胞萎缩、凋亡程度明显降低。Hruska等一1也发现BMP7
鱼匾处拄堂盘盍至坚生2旦筮堑鲞筮!朗
Nodal、GSC和IGFl等是促进肾纤维化改变的重要因
子,并提出了Leftyl和BMP家族的部分成员,如BMP2—3、BMP7和BMPER等,可能也参与调控终末期肾积水纤维化改变的假设。当然,以上结论只有经过进一步研究证实,方可为今后更有效的防治肾纤维化提供更加科学、完整的依据。
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sI把Imm
organizer
免疫组化方法观察乙肝病毒感染肝星状细胞的研究
马雪梅1
【摘要】
王字2+
赵宏颖3
目的研究HBV能否体外感染LX-2细胞,以期为阐明慢性乙肝的致病机制提供新的
实验依据。方法体外培养LX-2细胞细胞数目达到106/培养瓶时,用HBV感染者的血清进行感染,HBVDNA终浓度分别为104、105、106、lO7拷贝/InL,同一浓度的感染时间均为24、48和72h。按照观察时间点收取细胞,免疫组织化学法(DAB显色)测定HBV在细胞内是否表达乙肝表面抗原(HB.sAg)和乙肝核心抗原(HBcAg)。结果用免疫组化方法标记HBsAg和HBcAg时,LX-2细胞中未发现阳性颗粒;HepG2.2.15细胞中有少量棕黄色颗粒,位于胞质中;慢性乙肝患者肝组织中可见大量棕黄色颗粒。结论在体外培养中HBV不能感染LX-2细胞和进行抗原表达。
【关键词】乙型肝炎病毒;肝星状细胞;感染;复制
Immunohistochemistrystudymanhepaticstellatecells
gery,BeijingFriendshipHospitalAffiliated
on
theinfectivityofhepatitisBviruses
on
hu・
MA髓圮.Mei,WANGYu。ZttAOHong-Yir曙DepartmentofGeneralSur-
to
CapitalMedical
wastO
University,Boijing100050,ChinswhetherHBV
can
【Abstract】The
trationsfrom0.01
purposeofthisstudy
observeinfectHSC讥vitro.LX-2
at
edls。
thehumanactivatedHSCcellline.wereincubatedwith
to
humansenlmcontainingHBVDNA
final
concen.
10
copies/celland
core
harvestedafter24,48and72hours.HepatitisBsurfaceantigen
byImmunohistochemistry
(HBsAg)andhepatitisBantigen(HBcAg)weredetectedand
dyed
byDAB.By
andHB—foundin
Immunohistochemistry,nopositiveparticlesinLX-2cells,afewofdarkbrown
particles(HBsAg
particles
HBV
werecan
e/g)werefoundincytoplasmnucleoliofHepG2.2.15cells,alotofdarkbrown
liverbiopsiesofpatientswithchronic
hepatitis
B./n
vuro.there懈Boevidencethat
infectand
唧嘲8
antigensinLX-2cells.
Bvirus;hepaticste]]ate
【Keywords】hepatitis
cell;infection;replication
旦匪盐型生盘盘型业圭卫上苤至■£簦三塑—二——且堕型巫生卫业丝』曼竖罂L———————血k垫堕。些L堑—竖L・505
图I:结直肠癌肝转移组织免疫组织化学染色结果
A:正常肝细胞在654-i染色下呈弱阳性染色。B:正常肝细胞在(/62%染色下也呈弱阳性,但染色较6544稍淡。c:654一l
在癌组织边缘的肝细胞染色明显加深。癌巢之间可见到散在的Tp阳性的问质细胞。D:IC6-203和654—1的TP用性细胞分布基本一致,但鞍654-1染色浅淡。
雕醚.羲辫溅鬻
图2:结直肠癌肝转移组织免疫组织化学染色结果
A:转移癌细胞基本为TP(654—1)阴性,阳性细胞为癌巢周围、或者癌巢与癌巢之间的间质细胞。B:1C6-203染色具有和654-
I同样的阳性细胞分布,但染色颜色稍饯。C:654—1阳性的巨噬细胞围绕在癌巢的周围。D:分布在癌巢之间的IC6-203染色阳性巨噬细胞。TP阳性细胞比较大,形态多样,细胞内可见到颗粒状物质。E、F:仅2份标本发现2种抗体染色下阳性的癌细胞。
≥鞴黼鬣澜鬻豳黼
图3:绪直肠癌肝转移组织免疫组织化学
注释:图1~图3见
:结直肠癌肝转移组织中胸昔
磷酸化酶表达(P440)
染色结果A:CD68阳性巨噬细胞呈铁锈色,主要分布于癌巢与癌
巢之间的间质组织中。B、C在相问部位,654-I和IC6—203染色阳性细胞的分布形态、部位几乎完全一致,中央与周围的癌巢为TP阴性。
解酗站麓鲮篡.
毋:。
囤I
i雾鬻塾
x
蝴澳
15细胞免疫组化照片20×
、.B,1:i、’一!k
LX-2细胞免疫组化照片20
囤2
HepG2
2
A为HBsAg染色,细胞中没有见到棕黄色颗粒。B为HBcAg染色,在细胞中没有棕黄色颗粒。C是未加一抗的空白对照,细胞中没有棕黄色颗粒。
D为HBsAg染色,少量细胞内有棕黄色颗粒。
E为HBcAg染色.少量细胞内有棕黄色颗粒;这些颗粒位于胞浆和核内。
F是未加抗的空白对照,来见阳性颗粒。
因而,在Ⅱ{细胞中,免疫组织化学染色没有发现阳性颗粒
结果为阴性。
、%、}
滋
、
注释:图1一图3见原文:免疫组化方法观察乙肝病
毒感染肝星状细胞的研究(p448)
,
。.
.
H
0
x
图3慢性乙型肝炎肝组织免疫组化照片20
G为HBsAg染色.肝细胞内有大量棕黄色颗粒。H为HBeAg染色,肝细胞内有较多的棕黄色颗粒。1是未加抗的空白对照,未见阳性颗粒。