PI3K-Akt信号通路在氟化钠诱导小鼠肾脏细胞凋亡中的作用

摘要

为探究磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)-蛋白激酶B(Akt)信号通路在氟化钠(Na F)诱导小鼠肾脏细胞凋亡中的作用与机制，本研究选用4周龄ICR小鼠，通过连续42 d灌胃染氟以建立不同剂量Na F诱导的肾脏损伤模型;试验的第21和42天，分别采集肾脏样本，首先进行组织病理学观察，再采用流式细胞术检测不同剂量Na F对肾脏细胞凋亡率的影响，并通过末端脱氧核苷酸转移酶介导的dUTP缺口末端标记(TUNEL)法观测凋亡细胞的数量及分布特征，最后利用实时荧光定量PCR(RT-qPCR)分析PI3K-Akt信号通路及其下游细胞凋亡相关因子的基因表达水平，并采用蛋白质免疫印迹法(Western blot)检测该通路中关键凋亡相关因子的蛋白表达水平。结果:12、24和48 mg/kg Na F处理组小鼠肾脏均出现不同程度的病理变化，如肾小管上皮细胞颗粒变性、空泡变性、坏死以及透明管型形成等，证实Na F诱导的肾脏损伤模型建立成功。当Na F浓度达12 mg/kg以上时，与对照组相比，肾脏细胞凋亡率和凋亡细胞数量显著升高(P<0.05)，并呈剂量和时间依赖性;同时，PI3K-Akt信号通路主要因子PI3K、Akt、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(m TOR)、p70核糖体蛋白S6激酶(p70S6K)及其下游抗凋亡因子B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、B细胞淋巴瘤-超大亚型(Bcl-x L)的mRNA相对表达水平显著下调(P<0.05)，而促凋亡因子半胱天冬酶(caspase)-9、caspase-3、叉头框蛋白O3a(Fox O3a)、Bcl-2相互作用介导细胞死亡因子(Bim)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)和Bcl-2相关死亡启动子(Bad)的mRNA相对表达水平显著上调(P<0.05); Western blot结果进一步显示，PI3K与磷酸化-蛋白激酶B(p-Akt,Ser473)的蛋白相对表达水平极显著降低(P<0.01)，而其下游的剪切型-半胱天冬酶(C-caspase)-9和C-caspase-3的蛋白相对表达水平则极显著升高(P<0.01)。上述研究结果表明，过量Na F可能通过抑制PI3K-Akt信号通路，打破细胞凋亡的调控平衡从而诱导肾脏细胞凋亡，最终导致肾脏组织结构的损伤。本研究初步揭示了Na F通过抑制PI3K-Akt信号通路诱导肾脏细胞凋亡的分子机制，为进一步阐明氟的肾毒性机制提供了新的科学依据，同时也为未来开发靶向该通路的肾脏保护策略奠定了理论基础。

关键词

氟化钠 / 肾脏 / 凋亡 / PI3K-Akt信号通路

基金资助

国家自然科学基金项目(32102631); 河南省高等学校重点科研项目(23A230015); 河南省重点研发与推广专项(252102110034); 河南省自然科学基金(252300423045)