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高糖、胰岛素对肾小球系膜细胞GLUT
4
、P21 表达
及细胞骨架蛋白F-actin 的影响
1
黄颂敏
2
，唐万欣，柳飞，付平，周莉，刘芳
四川大学华西医院肾内科
摘 要：目的 探讨高糖、胰岛素对肾小球系膜细胞（GMC）GLUT
4
、P21 表达及细胞骨架蛋白F-actin 的
影响，进一步研究上述因子在糖尿病肾病发生发展中的重要作用。方法 将培养的鼠 1097 系膜细胞分为
8 组：正常对照组，生理浓度胰岛素组（10
-9
M），低浓度胰岛素组（10
-8
M），高浓度胰岛素组（10
-6
M），高
糖组（30mM），甘露醇组，高糖加高浓度胰岛素组，高糖加生理浓度胰岛素组。采用RT-PCR法检测GLUT4 mRNA、
P21 mRNA含量， rhodamine-phalloidin染色，激光共聚焦显微镜观察F-actin形态并测定荧光强度。流
式细胞仪测各组GMC大小。结果 1、正常系膜细胞可检测到GLUT4 mRNA、P21 mRNA。2、高糖组GLUT4 mRNA
表达明显下降，P
21
mRNA表达明显增加；不同浓度胰岛素刺激GMC中GLUT4 mRNA表达存在浓度—效应关系；
P
21
mRNA表达越高，细胞前向角度散射光（FSC）越强，GMC体积越大。
3、高糖组F-actin荧光强度明显下降，不同浓度胰岛素与F-actin荧光强度存在浓度-效应关系。4、GLUT4
mRNA表达与F-actin荧光强度变化呈同向关系，相关系数为 0.786（p<0.05）。结论 1、高糖刺激导致GMC
肥大，P
21
表达上调和GLUT4 表达下调均参与这一过程。GLUT4、P
21
在GMC表达变化参与了DN早期GMC肥大—
肾小球肥大的发生。2、高糖可抑制GLUT4 mRNA表达及促进F-actin解聚，胰岛素有一定拮抗作用，且呈
剂量依赖性。3、GLUT4 、P21、F-actin是糖尿病肾病发生发展中的重要因子。
关键词：糖尿病肾病；葡萄糖转运蛋白 4；纤维状肌动蛋白；P21
糖尿病肾病（Diabetic Nephropathy, DN）是主要的微血管并发症之一，是导致糖尿病患者死亡的重
要原因。DN发病机制尚未完全阐明，一般认为是多因素共同作用的结果，其中高血糖的毒性作用是最重
要的因素之一。近年来，在血糖稳定中起着关键作用的胰岛素反应性葡萄糖转运蛋白 4（Glucose Transporter
4, GLUT4）正受到人们的重视，葡萄糖转运的信号传导成为目前研究的热点。已有研究证实肾小球系膜
细胞、入球小动脉平滑肌细胞，肾小管髓袢升支粗段上皮细胞中均有GLUT4 表达
[1]
，GLUT
4
在DN的发生
发展中扮演什么角色，目前尚无人研究。当胰岛素与细胞膜受体结合后，将产生一系列的信号，刺激细
胞浆中含GLUT4 的囊泡易位至细胞膜从而完成葡萄糖的转运。已有研究发现PI3K及cbl/CAP是两条引起
GLUT
4
易位、葡萄糖转运的重要信号传导途径
[2,3]
。这两条信号传导途径最终要通过细胞骨架的基础蛋白
——纤维状肌动蛋白（F-actin）作用触发GLUT4 囊泡易位
[4]
。DN早期即出现肾小球肥大，其中系膜细胞
肥大起着重要作用，已经证实各种因素对细胞生长的影响最终发生在细胞周期水平
[5]
。细胞周期调控依赖
于一系列细胞周期调控蛋白，其中P
21
是已知的最具广泛活性的细胞周期蛋白依赖性激酶抑制剂，P
21
与系
膜细胞肥大的关系也是目前研究的热点。因此，我们设想，在高血糖的环境下，DN的发生可能与肾小球
系膜细膜GLUT4 表达下调、F-actin影响GluT4 易位从而导致GLUT4 稳定血糖的机制失调，以及P
21
表达增
加导致系膜细胞肥大。
本研究拟用高糖和不同浓度胰岛素刺激体外培养的系膜细胞，测定其 GLU4mRNA、P21mRNA、
F-actin 的表达及变化，从细胞分子水平进一步探讨 DN 的发生与发展，从而为防治 DN 寻找新的理论依
据。
材料和方法
1．肾小球系膜细胞培养、鉴定：大鼠 1097 系膜细胞株由中山医科大学肾脏病实验室馈赠。系膜细胞培
养、传代，取第 4 代细胞进行形态学鉴定，实验用 5-7 代。
2 实验分组：将系膜细胞分为 8 组（表 1）每组设 3 复孔。
3 细胞内总 RNA 提取:用 Trizol 试剂（宝生生物公司）提取各组细胞总 RNA，紫外分光光度计（Beckman
1
本课题受到教育部博士点重点基金项目资助，编号 20020610078。
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