下调HIPK2基因表达促进顺铂诱导的肾小管上皮细胞HKC凋亡
2024-08-30
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2017年7月 基础医学与临床 July 2017 第37卷第7期 Basic&Clinical Medicine Vo1.37 No.7 文章编号:1001—6325(2017)07—1031.06 xr31'究论文 下调HIPK2基因表达促进顺铂诱导的肾小管上皮细胞HKC凋亡 李佳壶,吴洁,邱玲 (中国医学科学院北京协和医学院北京协和医院检验科,北京100730) 摘要:目的探讨HIPK2对顺铂诱导的人肾小管上皮细胞(HKC)凋亡的影响。方法构建顺铂诱导的HKC细胞凋 亡模型,实时荧光定量PCR和Western blot检测HIPK2的表达;设计合成2条HIPK2 siRNA干扰片段,通过脂质体 转染HKC细胞,建立HIPK2干扰的细胞株;实时荧光定量PCR和Western blot分别检测HIPK2 mRNA和蛋白的表 达;再用顺铂处理细胞,AnnexinV/PI检测细胞凋亡;Western blot检测Bax表达的影响。结果顺铂呈剂量依赖性诱 导的HKC细胞凋亡过程中,HIPK2 mRNA和蛋白表达水平均明显下调(P<0.05);转染siRNA后可显著降低HIPK2 在HKC细胞内mRNA和蛋白的表达(P<0.05),且HIPK2表达降低后会促进顺铂诱导的HKC细胞凋亡。结论 HIPK2可抑制顺铂诱导的HKC细胞凋亡。 关键词:HIPK2;HKC;凋亡;顺铂 中图分类号:R34 文献标志码:A Down—regulating HIPK2 promotes cisplatin-induced apoptosis of human kidney tubular epithelial cells LI Jia—yao。wU Jie.QIU Ling (Dept.of Clinical Laboratory,Peking Union Medical College Hospital,CAMS&PUMC,Beijing 100730,China) Abstract:0bjective To explore the effect of HIPK2 on apoptosis of human kidney tubular epithelial cells(HKC) induced by cisplatin.Methods Apoptosis of HKC cells was induced by cisplatin and the expression of HIPK2 was detected by RT-qPCR and Western blot.Two HIPK2 siRNAs were designed according to gene sequence of HIPK2 and cell lines with HIPK2 knockdown were established through transfecting the HIPK2 siRNAs into HKC cells by lipo— some.The expression of HIPK2 mRNA and protein was detected by RT-qPCR and Western blot after induced by cis— platin.Then cell apoptosis was detected by Annexin v/PI after the HIPK2一knockdown cells were treated with cispla- tin.Moreover,the expression of pro—apoptotic protein bax was detected by Western blot after HIPK2 was knockdown. Results The expression of HIPK2 mRNA and protein was down—regulated obviously on the process of HKC apoptosis which induced by dose.dependent cisplatin(P<0.05).The transfection of siRNA could signiifcantly reduce the ex— pression of HIPK2 mRNA and protein in HKC(P<0.05),which promotes the HKC cells apoptosis induced by cispl— atin.Conclusions HIPK2 cai1 suppress the HKC cells apoptosis induced by cisplatin. Key words:HIPK2;HKC;apoptosis;cisplatin 顺铂作为一种化疗药物被广泛应用于治疗多种 集、高排泄和高代谢,因此肾脏是顺铂毒副作用的主 肿瘤,其效果呈剂量依赖性,并在肾脏中呈现高聚 要靶器官。顺铂导致的肾损伤主要由于顺铂诱导肾 收稿日期:2017.03.22 修回日期:2017—04—24 { 通信作者(corresponding author):lingqiubj@aliyun.COB 1032 基础医学与临床 Basic&Chnical Medicine 小管上皮细胞凋亡导致的急性或慢性肾损伤¨ 。 HIPK2(同源结构域相互作用蛋白激酶2,homeodomain— interacting protein kinase 2)是一种丝/苏氨酸蛋白激 酶,可通过磷酸化传录因子参与基因转录调控,在细 6孔细胞培养板中,过夜培养后用Lipofectamine 2000脂质体介导将siRNA一1,siRNA一2及无关阴性 对照NC分别转染至HKC细胞中,详细步骤见试剂 说明书。转染细胞于37 cC、5%CO 孵育箱中培 养,24 h后收集细胞,检测HIPK2 mRNA和蛋白表 达,或者转染24 h后向每组分别加入终浓度0、2和 10 p ̄mol/L顺铂。 胞分裂增殖与凋亡等信号转导途径中均发挥重要作 用 ]。近期有研究报道HIPK2是肾脏纤维化的关 键调节因子 J,然而HIPK2是否在肾损伤中起作用 仍不清楚,且目前HIPK2对顺铂诱导肾小管上皮细 1.2.3 RT—qPCR检测HIPK2及BAX的表达水平: 胞凋亡的影响尚未有文献报道。前期研究通过基因 表达谱芯片分析发现,顺铂处理HKC细胞会引起 HIPK2基因表达下调,说明HIPK2可能在顺铂诱导的 HKC细胞凋亡过程中发挥作用。本研究通过在HKC 细胞中利用siRNA沉默HIPK2基因表达,来探讨 HIPK2在顺铂诱导的HKC细胞凋亡过程中的影响。 1材料与方法 1.1材料 1.1.1试剂:Hyclone PBS、DMEM—F12和胰蛋白酶 (Thermo公司);Trizol Reagent、Lipofectamine 2000 Reagent(Invitrogen hfe公司);PrimeScript RT Reagent Kit(TaKaRa公司);HIPK2抗体、GAPDH 抗体(Abcam公司);BAX抗体(Santa Cruz公司); Annixin V.FITC/PI试剂(万类生物公司);胎牛血清 (Gibco公司);顺铂(Hospira Australia Pty Ltd)。 1.1.2 细胞及细胞培养:人肾小管上皮细胞系 (HKC)(北京协和医院肾内科提供),用含10%胎牛 血清的DMEM—F12培养液于含5%CO,、37 oC恒温 孵育箱中培养。 1.1.3针对HIPK2的靶向小干扰RNA合成:靶向 HIPK2的特异性干扰片段siRNA一1(5 一GCUCACGG AAGCCAUUAUATY一3 )、siRNA一2(5 一GCGGACCACA cAAccuAAuTT一3 )、及无关阴性对照siRNA (negative control siRNA,NC,5 一UUCUCCGAACGUG UCACGUTT一3 )(均由吉玛公司合成)。 1.2方法 1.2.1不同浓度顺铂处理HKC细胞:取对数增殖 期HKC细胞接种至6孔细胞培养板,第2天分别用 0、2和10 Ixmol/L顺铂处理细胞,24 h后收集细胞, 分别提取RNA和蛋白待检测。 1.2.2 Lipofectamine 2000 Reagent介导的siRNA 转染及药物诱导:取对数增殖期的HKC细胞接种于 顺铂作用24 h后,严格按照Trizol试剂盒说明书抽 提细胞总RNA,定量后反转录成cDNA备用。 HIPK2、BAX及内参GAPDH引物经GeneBank检 索,利用Primer5.0软件设计,由天一辉远公司合 成。HIPK2上下游引物:5 一CCCGTGTACGAAGGT ATGGC 3 .5'-AGTTGGAACTCGGCTCTAqqqTC-3 ; BAX上下游引物:5 一cTCGACAGTAACATCGAGC TG.3 .5 一CACTCGCAAAAAGACCTCTCG一3 ;GAPDH 上下游引物:5 一GGTCACCAGGGCTGC1] A一3 , 5 一GAGGGATCTCGCTCCTGGA.3 。每个实验重复 3次。 1.2.4 Western blot检测蛋白表达:提取细胞总蛋 白,BCA试剂盒测定蛋白浓度,经聚丙烯酰胺凝胶 电泳后,将胶上的蛋白电转至聚偏氟乙烯(polyvinyl— idene fluoride,PVDF)膜,5%牛奶封闭1 h,一抗4℃ 过夜,二抗室温1 h,放射自显影。采用Image J图像 分析系统进行各条带平均吸光度值(A)分析,以目 的条带的A值与内参GAPDH条带 值的比值表示 目的蛋白的相对表达量。 1.2.5 Annexin V/PI检测HKC细胞凋亡水平:用 0.25%的胰蛋白酶消化HKC细胞,离心收集细胞, PBS洗2次,加入200 txL结合缓冲液,混匀后加入 2 L FITC—Annexin V,混匀,再加入2 txL PI,避光反 应15~30 min,流式细胞仪检测。 1.3统计学分析 采用SPSS 16.0统计软件进行数据分析,计量 资料比较采用t检验或秩和检验结果以均数±标准 差(Y+s)表示。 2 结果 2.1顺铂处理的HKC细胞中HIPK2表达下调 与对照组相比,用不同浓度(2、10和50 ̄xmol/L) 的顺铂诱导HKC细胞后,HIPK2基因mRNA表达 李仕矗 卜凋HIPK2基冈表达促进顺铂诱导的肾小篱卜皮细胞HKC捌 广 1033 水平均下调(P<0.05),儿 顺铂浓度 剂量依赖性 ( 1)..此外,随着顺铂浓度的增高,HIPK2蛋闩表 达水平也逐渐F降(罔2) ! : ! : ! : cisplatha <0.0 l conlpal’( (1 with contro[gl’oup 图l 不同浓度顺铂对HKC细胞HIPK2 mRNA 表达的影响 Fig l Effects of diferent cisplatin concentration on expression of HIPK2 mRNA in HKC (i ,n=3) ku 1]O HIPI(2 A 【 1B <0.01(・‘)mpared with 0 pmml/1 cont rol group 图2 Western blot检测不同浓度顺铂诱导HKC 细胞24 h后HIPK2蛋白表达水平的影响 Fig 2 Effects of different cisplatin concentrations on expression of HlPK2 protein in HKC by Western blot( ,n=3) 2.2 siRNA下调HKC细胞中I|口【PK2的表达 针对HIPK2没计2条 同siRNA,转染HKC细 胞24 h后, j对照组(siRNA negaIire contro1) f比, siRNA一1和siRNA一2组ttlPK2 tuRNA和 表达;l} 均 著降低(,j<0.05),}I‘siRNA一2抑制效果高于 siRNA 1(图3,4)、 2 O I.siRNA negative control )up;2.siRNA—l grou1); 3.siRNA一2 grollt): P<0.0l COIllpa1’‘ t1 wilh siRNA negative control gl’(ILIp 图3 实时荧光定量PCR检测siRNA对HKC 细胞HIPK2 mRNA表达的影响 Fig 3 Effects of HIPK2 siRNA on expression of H1PK2 mRNA in HKC by real-time PCR( ±s,n=3) kb 2 3 1l0 IIIl】K2 GAPDH 2 3 1.siRNA negaliv ̄-control gl‘()lip:2.siRNA—I gl’outl; 3.siRNA一2 group: <0.0 1(‘(mq)at‘ed wilh siRNA g— alive control gt‘l1Llp 图4 Western blot检测siRNA对HKC细胞HIPK2 蛋白表达的影响 Fig 4 Effects of HIPK2 siRNA on expression of HIPK2 protein in HKC by Western blot ( 。n=3) 1034 基础医学与临床 Basic&Clinical Medicine 均显著增加(P<0.05)(图5)。Z 相关蛋白Bax表达的影响 【_.《趸∞ 2.3干扰HIPK2对顺铂诱导的HKC细胞凋亡的 影响 2.4干扰HIPK2对顺铂诱导的HKC细胞中凋亡 未加入顺铂时(0 txmol/L),阴性对照NC、 siRNA一1、siRNA.2各组中早期凋亡细胞所占比例 分别为7.2%、11.9%和19.5%,与阴性对照NC相 比,siRNA.1和siRNA一2组中细胞凋亡增加(P< 0.05);当加人2或10 ̄mol/L顺铂时,阴性对照、 siRNA.1和siRNA一2各组中早期凋亡细胞比例增 加,2 ̄mol/L时分别为9.3%、16.7%和17.3%, 10 Ixmol/L时分别为10.9%、17.7%和21.7%。与 将siRNA.1和siRNA一2两条干扰序列转入 HKC细胞后,HIPK2蛋白表达水平降低,同时Bax 蛋白表达明显上升;当加入2或10 p ̄mol/L顺铂时, HIPK2蛋白表达水平进~步降低,相应的Bax蛋白 表达进一步增高(图6)。 3讨论 HIPK2是一种重要的转录辅助调节蛋白 ,可 NC组相比,siRNA一1和siRNA.2组中细胞凋亡比例 2 ttlnoI,L Q2-UL 0.4% 10 tuno1/L 0.2-UR 6.1%. Q2一UR 3.50/0 - ,。 Q2-UL 2 7% Q2一UL 2.2% ‘ Q2-UR . . 、 ::--. l ‘ .i ,: 、 ・・ ^. + +. Q2‘LR 7.2% Q2一LL 82.O% Q2-LR 9.3% Q2。LR l0.9% 1O 1O0 1O lO Q2一UL 1.2% - Q2一UR 6 5% ●- 0Q2-UL 0 7% Q2-UR l2 2% Q2-UL l O% Q2一UR 4.8% . 慧‘’ : ==勰一 ’ 。, 蒋 !|_・ ’ ‘t .蘑’ ・- ●^ 磷’ : ‘ - Q2・LR 】】.9% Q2-LR l6.7% -Q2-LR l7.7% Q2-UL l 2% Q2一UR 8.O% Q2一UL 0.7% Q2-UR 5 l% Q2・UL O 4% Q2・UR 7.5o/0 :一 . - ’ , . 。 ‘ ,,’. ^ ’ . 壤 : 孑.: : . 。 。 ,.… 簌 唾0 :. . ・ ’ ● ●● ‘ ●● . Q2一LL 71.2% g,2一LR 19.5% Q2-LR 17.3% Q2-LR 21.7% 图5流式细胞计量术检测沉默HIPK2对顺铂诱导HKC细胞凋亡的影响 Fig 5 Effects of sliencing HIPK2 on apoptosis of HKC cells induced by cisplatin by flow cytometry 拿件毒下调HIPK2基L大J表达促进顺铂诱导的肾小臀上皮细胞HKC捌 10 mol/I l035 C siRNA—J RNA一2 HlPK2 BAX 1.5 1.0 ().5 01.tmol/L 2 tunol/L 1 0mnol/L .2 ̄unol/L 1 0 mnol/L cisplathl cisplatin <().0 J(’ompal witl1 negatiw (’(mtl’tII in tl Salll( group 图6干扰HIPK2对顺铂诱导HKC细胞中Bax蛋白表达的影响 Fig 6 Effects of HIPK2 siRNA on expression of Bax protein induced by cisplatin in HKC( ,, 3) 渊控多种转录因子的转录渊控和转录后修饰 , 从而调控细胞的增殖、分化和凋r_等过程“一近 年来HIPK2在肾脏中的作J{j被发现 关注,主要 1和siRNA一2均可有效抑制HKC细胞r HIPK2的 表达,使HKC细胞凋 增加,且f:扰效率更高的 siRNA.2促凋 效应更明 ,表明沉默HIPK2能促 进顺钔引起的HKC细胞凋亡 本结果相一致的 集中在肾脏纤维化 HIPK2可通过捌 p53、 Smad3、Notch和Wingless等通路在肾脏巾发挥促 纤维化和促炎性反应的作用 .、最新研究发现, 抑制HIPK2的表达可放缓肾脏纤维化进程,因此 HIPK2可作为治疗肾脏纤维化的靶点 本研究 足,敲除小鼠ftlPK2基凶会造成小脑功能紊乱导致 行为异常,且小脑浦肯野细胞的凋 增加 , HIPK2促进肿瘤细胞凋亡,但在HKC等正常细胞巾 发挥抑凋亡作J{j,可能足HIPK2在不同环境下发挥 首次发现HIPK2在顺铂诱导的HKC细胞凋 过 程中起到抑制凋亡作用,为HIPK2可能成为预防 功能的机制 同,而导致作用不同且功能有差异 、 Bax是Bc・l-2家族巾最主要的促凋 蛋闩,Bax 药物诱导肾小管坏死的新分子靶点奠定实验 基础 活化可导致线粒体通透性改变,细胞色素c释放, caspase一9前体激活,从而引起凋亡的发生 Bax及 其相关凋亡通路在顺铂引发的。肾毒性中起着至关重 要的作用 。本研究发现HKC细胞中HIPK2的表 达被抑制后,Bax表达水平增加,且在顺铂 导HKC HIPK2在凋 中的作川已有报道但主要集中 在肿瘤方面的研究 HIPK2活化后 磷酸化p53, 激活其下游信号通路,发挥促进肿瘤细胞凋 的作 “ 。下凋HIPK2的表达可减少南紫外线引起 细胞中HIPK2表达水平进一步降低时,Bax的表达 也进一步增高,提示HIPK2可能通过调控bax来抑 制凋亡 的人乳腺癌MCF一7细胞的凋 “ 可见HIPK2在 肿瘤细胞巾主要是促凋亡作片j。本研究首先发现在 111 ̄.¥13诱导的HKC细胞凋亡中,HIPK2的mRNA及 综上所述,本研究为肾毒性药物诱导肾小管上 皮细胞凋亡机制的初步研究,HIPK2表达降低可能 是顺铂诱导HKC细胞凋亡过程中重要的分子事件 、 蛋白表达水平均显著降低,说明HIPK2可能在此凋 亡过程中起作用;针对HIPK2的2条siRNA,siRNA一 1036 基础医学与临床 Basic&Clinical Medicine 2017.37(7) HIPK2可能通过调控Bax的表达来抑制顺铂诱导的 讨,本研究为阐明化疗药物顺铂诱发肾脏毒副作用 的发生机制提供了线索。 HKC细胞凋亡,但具体的过程和机制还有待深入探 参考文献: [1]Ramesh G,Reeves WB.Salicylate reduces cisplatin nephro— toxicity by inhibition of tumor necrosis factor—alpha[J].Kid— ney Int,2004,65:490—499. odomain Interacting Protein Kinase 2 Mitigates Kidney Fibrosis through Inhibition of the TGF—beta1/Smad3 Pathway[J].J Am Soc Nephrol,2017.doi:10.1681/ ASN.2016080841. 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