论文摘要
研究背景:生物体在其遗传背景基础与外界生存环境因素共同作用下,随时序年龄的进展逐渐步入衰老。生物体由器官组成,器官生存在机体内环境中;同一个体青年和老年时期,其内环境血流动力学、血液生化成分、及多种体液因子悬殊,青年内环境会逐步老化,成为老年内环境,而生存其中的器官的基因背景是终生不变的,我们推测:在肾脏器官,类似于机体衰老,机体内环境改变引起的基因调控异常是肾脏衰老的主要原因。内环境因素对肾脏衰老的全面影响未有研究报道。目的:本文设计在基因背景相同的纯系青年和老年Fisher-344大鼠中进行肾脏互相移植,在不发生免疫排斥情况下,仅是移植肾脏生存的机体内环境变得“年轻”或“衰老”了,观察在新的内环境中肾脏的形态和功能学改变,老年环境是否促进了青年肾脏的衰老,青年环境是否能够逆转老年肾脏的衰老,及这种改变的全基因表达谱,分析内环境因素对肾脏衰老进程中基因表达的影响。方法:将4月龄青年和16月龄老年雄性Fisher-344大鼠按照随机分组设计的原则分为青年假手术组、老年假手术组、青年肾脏互相移植组、老年肾脏互相移植组、青年肾脏移植到老年组、老年肾脏移植到青年组。进行左肾原位移植,不切除右侧肾脏,移植3个月后,核素99mTc-DTPA肾动态显像法测定大鼠分肾肾小球滤过率;每月监测大鼠血压、体重变化;组织切片分析肾脏病理改变,衰老标志物β-半乳糖苷酶染色;Westernblot检测sirt-1蛋白质表达;基因芯片检测肾脏全基因组表达情况。结果:青年与老年Fisher-344大鼠肾脏互相移植3个月后,受体大鼠的体重、血压、血生化没有明显改变（P＞0.05）;移植肾的重量、肾功能没有明显改变（P＞0.05）,肾脏病理中肾小球硬化指数在同龄组内没有显著差异（P＞0.05）,移植后肾小管间质积分同龄组内移植组与假手术组有显著差异（P＜0.05）。青年肾脏移植到老年组肾小球硬化指数、肾小管间质积分、SA-β-gal染色阳性率较青年与青年之间肾脏移植组都略有增加（0.059±0.004 vs 0.054±0.008:0.30±0.05 vs 0.23±0.08;0.16±0.09 vs0.15±0.07）;而老年肾脏移植到青年组肾小球硬化指数、小管间质积分、SA-β-gal染色阳性率较老年与老年之间肾脏移植组都略有下降（0.31±0.022 vs 0.325±0.02;0.87±0.11 vs 0.97±0.17;1.13±0.25 vs 1.22±0.48）,但均没有统计学差异。肾脏移植后sirt-1蛋白质表达均显著下调（P＜0.05）,但老年肾脏移植到青年环境后Sirt-1表达下调较移植到老年环境下调略有减少,没有统计学差异。7月龄青年与19月龄老年Fisher-344大鼠肾脏表达差异基因548个,其中上调36个,下调512个（Ratio＞2）,多为细胞组分、细胞维持、增殖、粘附以及能量代谢、分泌、转运相关基因;青年内环境对老年肾脏的影响（老年肾脏移植到青年鼠）是680个基因表达上调,574个表达下调;老年内环境对青年肾脏的影响（青年肾脏移植到老年鼠）是127个基因表达上调,365个表达下调;青年环境与老年环境的作用通路相似,都集中在能量代谢、ECM、增殖、凋亡等途径,但调节作用相反。结论:本研究建立了良好的研究机体内环境因素对肾脏器官衰老影响机制的大鼠模型,发现移植了新的年轻或衰老肾脏的受体大鼠的生命体征,以及生化指标都没有明显的改变,移植到新环境的肾脏在形态学和功能学上也没有明显的变化,但青年肾脏进入老年环境后可能有向衰老表型改变的微弱趋势,老年肾脏进入青年环境后可能有向青年表型改变的微弱趋势。经过基因芯片表达谱分析,发现内环境对肾脏衰老的影响主要集中在能量代谢、ECM、增殖分化、凋亡等通路,老年环境促进青年肾脏中相关通路基因表达趋向于老年肾脏表达类型,而青年环境则促进老年肾脏相关通路基因表达趋向于青年肾脏表达类型。本研究在基因水平证实了内环境因素对肾脏衰老相关基因表达的调控。为了解肾脏衰老进程中的生物学事件及本质提供了新的全面的基因表达谱数据,对寻找肾脏衰老进程中的关键影响因素和分子标志具有指导意义。
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