Effects and mechanisms of calycosin-preconditioned bone marrow derived mesenchymal stem cells on alleviating podocyte injury in mice model with chronic kidney disease

ผลและกลไกของเซลล์ต้นกำเนิดชนิดมีเซนไคม์จากไขกระดูกที่ผ่านการกระตุ้นด้วยคาไลโคซินมาก่อนต่อการบรรเทาการบาดเจ็บของเซลล์โพโดไซต์ในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำให้เกิดโรคไตเรื้อรัง

Name: Hu, Qiongdan

ThaSH: Kidneys -- Diseases

ThaSH: Bone marrow

Abstract: Background: Chronic kidney disease (CKD) is a global public health problem with high morbidity and limited effective cures. B-cell translocation gene 2 (Btg2), belonging to the anti-proliferation gene family, is a suppressor gene whose mutation promotes lung and prostate cancer by inducing epithelial-mesenchymal transition (EMT) of the tumor cells. However, the role of Btg2 in CKD and whether it affects the EMT of kidney cells has not been reported. Bone marrow-derived mesenchymal stem cells (MSCs) show podocyte protective effects in CKD. Calycosin (CA), a phytoestrogen, is isolated from Astragalus membranaceus with a kidney-tonifying effect. It has been reported that CA preconditioning can enhance the protective effect of MSCs on renal fibrosis in unilateral ureteral occlusion (UUO) mice. However, the protective effect and underlying mechanism of CA-pretreated MSCs (MSCsCA) on podocytes in Adriamycin (ADR) induced focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) mice remain unclear. Objectives: To explore the role of Btg2 in FSGS and whether it affects the podocytes’ EMT. Additionally, to investigate whether CA could enhance the podocyte protection of MSCs in FSGS induced by ADR in vivo and in vitro, and its potential mechanism related to Btg2. Methods: C57BL/6 mice or MPC5 cells were treated with ADR to detect the expression changes of Btg2 in FSGS. Podocyte-specific Btg2 knockout mice and Btg2-knockout or overexpressed MPC5 cells were used to explore the mechanism by which Btg2 affects podocyte EMT in FSGS. ADR was used to induce FSGS mice in vivo, and MSCs, CA, or MSCsCA were administrated to mice models for treatment, respectively. In vitro, ADR was used to stimulate MPC5 to induce injury, and the supernatant from MSCs, CA, or MSCsCA treated cells were collected to observe the protective effects on podocytes. The protective effect and possible mechanism of treatments on podocytes were observed by western blotting, immunohistochemistry, immunofluorescence staining, RT-PCR, Tunel staining, immunofluorescence staining, etc. Furthermore, we overexpressed Btg2 which is involved in cell apoptosis to evaluate whether MSCsCA mediated podocyte’s protective effect is associated with Btg2 inhibition in MPC5. Results: Btg2 promotes podocyte-mesenchymal transition in ADR-induced FSGS. In animal models, Btg2 was markedly upregulated by podocytes and correlated with progressive renal injury. Podocyte-specific deletion of Btg2 protected against the onset of proteinuria and glomerulosclerosis in ADR-treated mice along with inhibition of EMT markers such as α-SMA and vimentin while restoring epithelial marker E-cadherin. In cultured MPC5 podocytes, overexpression of Btg2 largely promoted ADR-induced EMT and fibrosis, which was blocked by disrupted Btg2. CA-pretreated MSCs enhanced the protective effect of MSCs against podocyte injury and the ability to inhibit podocyte EMT and apoptosis in ADR-induced FSGS mice and MPC5. The expression of Btg2 was up-regulated in ADR-induced FSGS mice and MPC5 and reversed after MSCsCA treatment, more significantly than MSCs or CA alone. When Btg2 was overexpressed in MPC5, MSCsCA could not fulfill its potential to inhibit podocyte EMT and apoptosis. Conclusion: Btg2 is pathogenic in FSGS and promotes podocyte EMT.CA-pretreated MSCs enhanced the protection of MSCs against ADR-induced podocyte EMT and apoptosis. The underlying mechanism may be related to MSCsCA targeted inhibition of the Btg2 in podocytes.

Abstract: หลักการและวัตถุประสงค์: โรคไตเรื้อรัง (CKD) เป็นปัญหาทางสาธารณสุขระดับโลกที่มีการเจ็บป่วยสูงและยังขาดการรักษาที่มีประสิทธิภาพ ยีน B-cell translocation 2 (Btg2) ซึ่งอยู่ในตระกูลยีนที่ต่อต้านการแบ่งตัวของเซลล์ เป็นยีนกดมะเร็ง การกลายพันธุ์ของมันส่งเสริมมะเร็งปอดและมะเร็งต่อมลูกหมากโดยกระตุ้นการเปลี่ยนแปลงของเยื่อบุผิวไปเป็นมีเซนไคม์ (EMT) ของการเกิดเซลล์มะเร็ง อย่างไรก็ตามยังไม่มีรายงานบทบาทของ Btg2 ใน CKD และไม่มีรายงานว่าจะส่งผลต่อ EMT ของเซลล์ไตหรือไม่ เซลล์ต้นกำเนิดมีเซนไคม์ที่ได้จากไขกระดูก (MSCs) แสดงผลการปกป้องโพโดไซต์ใน CKD Calycosin (CA) เป็นไฟโตเอสโตรเจนที่แยกได้จาก Astragalus membranaceus มีสรรพคุณบำรุงไต มีรายงานว่าการนำ MSCs มาเลี้ยงในอาหารที่ผสม CA ล่วงหน้า (MSCsCA) ก่อนจะนำมาใช้ ทำให้ MSCs สามารถป้องกันการเกิดพังผืดที่ไตในหนูที่ถูกอุดท่อไตข้างเดียว (UUO) ได้ดีขึ้น อย่างไรก็ตามผลการป้องกันและกลไกพื้นฐานของ MSCsCA ต่อโพโดไซต์ในหนูที่ถูกเหนี่ยวนำให้เกิดภาวะ focal segmental glomerulosclerosis (FSGS) ด้วย Adriamycin (ADR) ยังไม่ชัดเจน วัตถุประสงค์: เพื่อศึกษาบทบาทของ Btg2 ในการเกิด FSGS และพิจารณาว่า Btg2 มีผลกระทบต่อ EMT ของโพโดไซต์หรือไม่ และเพื่อตรวจสอบว่า CA สามารถเพิ่มความสามารถของ MSCs ในการปกป้องโพโดไซต์ ใน FSGS ที่เกิดจาก ADR ในร่างกาย และ ในหลอดทดลองได้หรือไม่ และศึกษากลไกที่เป็นไปได้ที่เกี่ยวข้องกับ Btg2 วิธีการศึกษา: หนู C57BL/6 หรือเซลล์ MPC5 ได้รับการกระตุ้นด้วย ADR เพื่อตรวจหาการเปลี่ยนแปลงการแสดงออกของ Btg2 ใน FSGS หนูที่มีโพโดไซต์ถูกยับยั้งไม่ให้มีการแสดงออกของ Btg2 และเซลล์ MPC5 ที่ถูกยับยั้งไม่ให้มีการแสดงออกของ Btg2 หรือเซลล์ MPC5 ที่มีการแสดงออกของ Btg2 มากเกินไป ถูกนำมาใช้เพื่อศึกษากลไกที่ Btg2 ส่งผลกระทบต่อกระบวนการ EMT ของโพโดไซต์ใน FSGS นอกจากนี้ยังมีการใช้ ADR เพื่อกระตุ้นให้หนูเกิดภาวะ FSGS ในร่างกาย จากนั้นใช้ MSCs, CA หรือ MSCsCA สำหรับการรักษาตามลำดับ ในหลอดทดลอง ADR ถูกใช้เพื่อกระตุ้น MPC5 ให้เกิดการบาดเจ็บ ของเหลวจากการเลี้ยง MSCs และ MSCs ที่ได้รับการบำบัดด้วย CA หรือ MSCsCA รวมถึง CA ถูกนำมาศึกษาหาผลการปกป้องโพโดไซต์ และกลไกที่เป็นไปได้ในการรักษา ด้วยเทคนิค western blot, อิมมูโนฮิสโตเคมี, การย้อมอิมมูโนฟลูออเรสเซนซ์, RT-PCR, การย้อมสี Tunel นอกจากนี้ ยังมีการเพิ่มการแสดงออก Btg2 ให้มากเกิน ซึ่งเกี่ยวข้องกับการตายของเซลล์เพื่อประเมินว่า MSCsCA มีผลการป้องกันโพโดไซต์นั้นเกี่ยวข้องกับการยับยั้งสัญญาณ Btg2 ใน MPC5 หรือไม่ ผลการทดลอง: Btg2 ส่งเสริมการเกิด podocyte-mesenchymal transition ในแบบจำลองสัตว์ที่เกิดภาวะ FSGS จาก ADR ยีน Btg2 มีการแสดงออกเพิ่มขึ้นอย่างชัดเจนในโพโดไซต์ และสัมพันธ์กับการบาดเจ็บของไต โพโดไซต์ในหนูที่ได้รับการกระตุ้นด้วย ADR และถูกยับยั้งไม่ให้มีการแสดงออกของ Btg2 จะชะลอการพบโปรตีนในปัสสาวะและ glomerulosclerosis พร้อมกับมีการยับยั้งตัวบ่งชี้ EMT เช่น α-SMA และ vimentin ในขณะเดียวกันก็ช่วยรักษา E-cadherin ของเยื่อบุผิวเอาไว้ ในส่วน MPC5 ที่เพาะเลี้ยง พบว่าการแสดงออกที่มากเกินไปของ Btg2 ส่งเสริมการเกิด EMT และพังผืดอันเนื่องมาจากการกระตุ้นด้วย ADR ซึ่งการเกิด EMT และพังผืดจะถูกยับยั้งได้โดยการยับยั้ง Btg2 MSCs ที่ผ่านการบำบัดด้วย CA จะช่วยเพิ่มศักยภาพการป้องกันการบาดเจ็บของโพโดไซต์ และเพิ่มความสามารถในการยับยั้ง EMT ในโพโดไซต์ และยับยั้ง apoptosis ในหนูที่มีภาวะ FSGS จาก ADR และ ใน MPC5 ที่ถูกเหนี่ยวนำโดย ADR การแสดงออกของ Btg2 เพิ่มขึ้นในหนูที่มีภาวะ FSGS และ ใน MPC5 ที่ถูกเหนี่ยวนำโดย ADR และกลับสู่ปกติหลังจากการรักษาด้วย MSCsCA ซึ่งมีนัยสำคัญมากกว่า MSCs หรือ CA เพียงอย่างเดียว เมื่อ Btg2 แสดงออกมากเกินไปใน MPC5 ทำให้ MSCsCA ไม่สามารถบรรลุศักยภาพในการยับยั้งการเกิด EMT และ apoptosis ในโพโดไซต์ สรุป: Btg2 เป็นยีนที่ทำให้เกิดโรค FSGS และส่งเสริมการเกิด EMT ในโพโดไซต์ การบำบัด MSC ด้วย CA ก่อนนำมาใช้ สามารถเพิ่มศักยภาพการป้องกัน EMT ของโพโดไซต์ ที่เกิดจาก ADR และป้องกันการตายของเซลล์แบบ apoptosis ซึ่งกลไกพื้นฐานอาจเกี่ยวข้องกับการยับยั้ง Btg2 ในโพโดไซต์

Chiang Mai University. Library

Address: CHIANG MAI

Email: cmulibref@cmu.ac.th

Name: Fahsai Kantawong

Role: Advisor

Created: 2023

Modified: 2024-01-16

Issued: 2024-01-10

วิทยานิพนธ์/Thesis

application/pdf

eng

DegreeName: Doctor of Philosophy

Level: Doctoral Degree

Descipline: Biomedical Science

Grantor: Chiang Mai University

©copyrights Chiang Mai University

ลำดับที่.	ชื่อแฟ้มข้อมูล	ขนาดแฟ้มข้อมูล	จำนวนเข้าถึง	วัน-เวลาเข้าถึงล่าสุด
1	631155802.pdf	22.31 MB	1	2024-02-29 19:12:24

ใช้เวลา

0.022115 วินาที