hHGF基因腎臟電轉染保護大鼠腎缺血損傷

摘要：本研究旨在探討肝細胞生長因子（hepatocyte growth factor, HGF）基因通過腎臟電轉染方法對大鼠腎缺血再灌注損傷（ischemia-reperfusion injury, IRI）的保護作用。通過構建hHGF基因表達載體，并利用威尼德電轉染系統將其導入大鼠腎臟，觀察其對腎功能、組織學改變及細胞凋亡的影響。結果表明，hHGF基因電轉染能有效減輕腎缺血再灌注損傷，為腎保護提供新的策略。

引言

腎缺血再灌注損傷是臨床腎臟移植、腎臟部分切除術及主動脈瘤手術等過程中的常見并發癥，嚴重影響腎臟功能及患者預后。肝細胞生長因子（HGF）作為一種多功能生長因子，具有顯著的抗纖維化、促血管生成及抗凋亡作用，對腎臟具有保護作用。然而，外源性HGF半衰期短，需頻繁給藥，限制了其臨床應用?；蛑委煘榻鉀Q這一問題提供了新思路。

本研究通過構建hHGF基因表達載體，并利用腎臟電轉染技術，將hHGF基因直接導入大鼠腎臟，探討其對腎缺血再灌注損傷的保護作用，旨在為臨床腎保護提供新的策略。

材料與方法

實驗動物

雄性Sprague-Dawley大鼠（體重250-300g）購自某實驗動物中心，飼養于SPF級動物房，自由飲水進食。所有動物實驗均遵循實驗動物倫理委員會指導原則。

質粒構建

采用PCR方法從大鼠肝臟組織中擴增hHGF基因編碼區序列，克隆至pcDNA3.1（+）載體中，構建hHGF基因表達質粒（pcDNA3.1-hHGF）。質粒經測序驗證無誤后，用于后續實驗。

電轉染試劑與設備

采用某試劑公司的電轉染試劑及威尼德電轉染儀進行腎臟電轉染。

實驗分組

將大鼠隨機分為三組：假手術組（Sham組）、缺血再灌注組（IRI組）及hHGF基因電轉染組（hHGF組）。每組10只大鼠。

手術操作

大鼠經腹腔注射麻醉后，行右側腎切除術。Sham組僅暴露左側腎臟，不進行夾閉；IRI組及hHGF組暴露左側腎臟后，用無創動脈夾夾閉左腎動脈45分鐘，松開夾子恢復血流，建立腎缺血再灌注模型。hHGF組在缺血前3天，經腎動脈注射pcDNA3.1-hHGF質粒（50μg/只），并使用威尼德電轉染儀進行腎臟電轉染，參數設置為電壓100V，脈沖長度50ms，脈沖間隔50ms，脈沖次數5次。

標本采集與檢測

再灌注24小時后，腹腔注射過量處死大鼠，采集血液及左側腎臟組織。血液用于檢測血清肌酐（Scr）和尿素氮（BUN）水平；腎臟組織部分用于HE染色觀察組織學改變，部分用于TUNEL染色檢測細胞凋亡，部分用于Western blot檢測HGF蛋白表達。

實驗結果

腎功能檢測

與Sham組相比，IRI組血清Scr和BUN水平顯著升高（P<0.01）；而hHGF組血清Scr和BUN水平較IRI組明顯降低（P<0.05），但仍高于Sham組（P<0.05）。

組織學觀察

HE染色結果顯示，Sham組腎小管結構清晰，上皮細胞完整；IRI組腎小管上皮細胞腫脹、壞死，管腔擴張，間質充血水腫；hHGF組腎小管損傷程度較IRI組減輕，上皮細胞腫脹減輕，管腔擴張程度降低 。

細胞凋亡檢測

TUNEL染色結果顯示，Sham組腎小管上皮細胞未見凋亡細胞；IRI組腎小管上皮細胞凋亡細胞增多；hHGF組腎小管上皮細胞凋亡細胞數量較IRI組減少 。

Western blot檢測

Western blot結果顯示，hHGF組腎臟組織中HGF蛋白表達水平較Sham組和IRI組顯著升高（P<0.01）。

討論

本研究通過構建hHGF基因表達載體，并利用腎臟電轉染技術，成功將hHGF基因導入大鼠腎臟，觀察其對腎缺血再灌注損傷的保護作用。實驗結果顯示，hHGF基因電轉染能有效減輕腎缺血再灌注損傷，改善腎功能，減輕組織學改變及細胞凋亡。

腎臟電轉染作為一種非病毒基因轉移方法，具有操作簡便、高效、安全等優點。本研究采用威尼德電轉染儀進行腎臟電轉染，通過優化電轉染參數，實現了hHGF基因在腎臟組織中的高效表達。Western blot結果顯示，hHGF組腎臟組織中HGF蛋白表達水平顯著升高，證實了hHGF基因成功轉染并表達。

HGF作為一種多功能生長因子，具有顯著的抗纖維化、促血管生成及抗凋亡作用。本研究結果顯示，hHGF基因電轉染能有效減輕腎缺血再灌注損傷，改善腎功能。這可能與HGF促進腎小管上皮細胞增殖、抑制細胞凋亡、減輕炎癥反應及促進血管生成等作用有關。HE染色及TUNEL染色結果進一步證實了hHGF基因對腎缺血再灌注損傷的保護作用。

本研究為腎缺血再灌注損傷的基因治療提供了新的策略。然而，本研究仍存在一些局限性。首先，實驗僅觀察了hHGF基因電轉染對短期腎缺血再灌注損傷的保護作用，未探討其對長期腎功能的影響。其次，實驗未對hHGF基因在腎臟組織中的分布及持續表達時間進行深入研究。未來研究可進一步探討hHGF基因在腎臟組織中的分布特點、持續表達時間及其對長期腎功能的影響，為臨床應用提供更為詳實的實驗依據。

此外，本研究采用的腎臟電轉染方法雖然操作簡便、高效，但仍存在一定的組織損傷風險。未來研究可探索更為安全、高效的基因轉移方法，如超聲微泡介導的基因轉移、納米載體介導的基因轉移等，以提高基因治療的安全性和有效性。

創新與應用前景

本研究創新性地采用腎臟電轉染技術將hHGF基因導入大鼠腎臟，探討其對腎缺血再灌注損傷的保護作用，為腎保護提供了新的策略。hHGF基因電轉染具有操作簡便、高效、安全等優點，有望成為腎缺血再灌注損傷基因治療的新方法。

在臨床應用方面，hHGF基因電轉染可用于腎臟移植、腎臟部分切除術及主動脈瘤手術等過程中的腎保護。通過術前或術中給予hHGF基因電轉染，可有效減輕腎缺血再灌注損傷，改善腎功能，降低術后并發癥發生率，提高患者預后。此外，hHGF基因電轉染還可用于慢性腎臟病、急性腎損傷等疾病的治療，為腎臟疾病的基因治療提供新的思路。

結論

本研究通過構建hHGF基因表達載體，并利用腎臟電轉染技術，成功將hHGF基因導入大鼠腎臟，觀察其對腎缺血再灌注損傷的保護作用。實驗結果顯示，hHGF基因電轉染能有效減輕腎缺血再灌注損傷，改善腎功能，減輕組織學改變及細胞凋亡。本研究為腎缺血再灌注損傷的基因治療提供了新的策略，具有廣闊的臨床應用前景。未來研究可進一步探討hHGF基因在腎臟組織中的分布特點、持續表達時間及其對長期腎功能的影響，為臨床應用提供更為詳實的實驗依據。