EZH2基因敲除对局灶节段性肾小球硬化小鼠足细胞损伤和JAK2/STAT3信号通路的影响

刘卫英, 隋晓露, 张燕子, 陈继红

刘卫英, 隋晓露, 张燕子, 陈继红. EZH2基因敲除对局灶节段性肾小球硬化小鼠足细胞损伤和JAK2/STAT3信号通路的影响[J]. 实用临床医药杂志, 2022, 26(21): 55-59. DOI: 10.7619/jcmp.20220847
引用本文: 刘卫英, 隋晓露, 张燕子, 陈继红. EZH2基因敲除对局灶节段性肾小球硬化小鼠足细胞损伤和JAK2/STAT3信号通路的影响[J]. 实用临床医药杂志, 2022, 26(21): 55-59. DOI: 10.7619/jcmp.20220847
LIU Weiying, SUI Xiaolu, ZHANG Yanzi, CHEN Jihong. Effect of EZH2 knockout on podocyte injury and JAK2/STAT3 signaling pathway in mice with focal segmental glomerulosclerosis[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2022, 26(21): 55-59. DOI: 10.7619/jcmp.20220847
Citation: LIU Weiying, SUI Xiaolu, ZHANG Yanzi, CHEN Jihong. Effect of EZH2 knockout on podocyte injury and JAK2/STAT3 signaling pathway in mice with focal segmental glomerulosclerosis[J]. Journal of Clinical Medicine in Practice, 2022, 26(21): 55-59. DOI: 10.7619/jcmp.20220847

EZH2基因敲除对局灶节段性肾小球硬化小鼠足细胞损伤和JAK2/STAT3信号通路的影响

基金项目: 广东省深圳市宝安区高层次人才创新项目
详细信息
    通讯作者:

    陈继红, E-mail: chenjihong0606@hotmail.com

  • 中图分类号: R692.3;R363

Effect of EZH2 knockout on podocyte injury and JAK2/STAT3 signaling pathway in mice with focal segmental glomerulosclerosis

  • 摘要:
    目的 

    探讨EZH2基因敲除对局灶节段性肾小球硬化(FSGS)模型小鼠肾脏足细胞损伤和JAK2/STAT3信号通路的影响。

    方法 

    将60只Cas9小鼠随机分为EZH2敲除组和EZH2未敲除组,每组30只。EZH2敲除组小鼠肾静脉注射重组腺病毒(AAV9-sgRNA-EZH2),EZH2未敲除组小鼠肾静脉注射磷酸盐缓冲液(PBS),且2组小鼠均单次尾静脉注射阿霉素,分别建立EZH2敲除FSGS模型和EZH2未敲除FSGS模型。采用苏木素-伊红(HE)染色法观察2组小鼠肾组织病理变化;采用双重免疫荧光染色法观察2组小鼠足细胞nephrin、podocin表达情况;采用TUNEL法检测2组小鼠足细胞凋亡指数;采用免疫印迹(Western blot)法检测2组小鼠肾组织JAK2、STAT3蛋白表达水平。

    结果 

    EZH2未敲除组FSGS小鼠相比,EZH2敲除组FSGS小鼠肾小球病变更严重,足突广泛融合,肾小球基底膜明显增厚,系膜基质增多,毛细血管闭塞。与EZH2未敲除组FSGS小鼠相比,EZH2敲除组FSGS小鼠足细胞nephrin、podocin表达减少,差异有统计学意义(P < 0.01)。EZH2敲除组足细胞凋亡指数为(40.94±2.13)%,高于EZH2未敲除组的(21.23±3.30)%,差异有统计学意义(P < 0.01)。EZH2敲除组FSGS小鼠JAK2、STAT3蛋白表达水平依次为(2.67±0.41)、(2.37±0.53),分别高于EZH2未敲除组的(1.72±0.31)、(1.70±0.48),差异有统计学意义(P < 0.01)。

    结论 

    EZH2基因敲除可能参与JAK2/STAT3信号通路的激活,并加重FSGS小鼠肾脏足细胞损伤。

    Abstract:
    Objective 

    To explore effect of EZH2 knockout on podocyte injury and JAK2/STAT3 signaling pathway in mice model with focal segmental glomerulosclerosis(FSGS).

    Methods 

    Sixty Cas9 mice were randomly divided into EZH2 knockout group(n=30) and the EZH2 non-knockout group (n=30). Mice in EZH2 knockout group were intravenously injected with recombinant adenovirus (AAV9-sgRNA-EZH2), those in the EZH2 non-knockout group were intravenously injected with phosphate buffered solution (PBS). Mice in the two groups were injected with doxorubicin once through tail vein to establish EZH2 knockout FSGS model and EZH2 non-knockout FSGS model, respectively. The renal tissue pathological changes were observed by hematoxylin and eosin (HE) staining. The nephrin and podocin expressions were observed by double immunofluorescence. Podocyte apoptosis index was detected by TUNEL. The JAK2 and STAT3 protein expressions were detected by western blot method.

    Results 

    Compared with mice in the EZH2 non-knockout group, the mice had more serious glomerular pathological changes, widely fused foot processes, significantly thickened glomerular basement membrane, increased mesangial matrix and blocked capillaries. Compared with FSGS mice in the EZH2 non-knockout group, the expressions of nephrin and podocin in podocytes of FSGS mice in the EZH2 knockout group were decreased (P < 0.01). The apoptosis index of podocytic cells in the EZH2 knockout group was (40.94±2.13)%, which was higher than (21.23±3.30)% in the EZH2 non-knockout group (P < 0.01). The protein expression levels of JAK2 and STAT3 in the EZH2 knockout group were (2.67±0.41) and (2.37±0.53) respectively, which were higher than (1.72±0.31) and (1.70±0.48) in the EZH2 non-knockout group (P < 0.01).

    Conclusion 

    EZH2 gene knockout may be involved in the activation of JAK2/STAT3 signaling pathway and aggravate renal podocyte injury in FSGS mice.

  • 患者, 男, 77岁,因“发现血肌酐升高3年余”于2023年8月17日入院。患者2020年9月25日因头昏乏力,伴有活动后心慌、气短住院。血常规: 白细胞3.87×109/L, 红细胞2.00×1012/L, 血红蛋白61 g/L; 肾功能: 肌酐245.7 μmol/L; 尿常规: 尿蛋白; 24 h尿蛋白定量: 4.944 g; β2-微球蛋白: 10.87 mg/L; 免疫球蛋白测定全套: IgA 0.62 g/L、IgE 432 IU/mL、补体C3 0.464 g/L、IgG 6.46 g/L、补体C4 0.238 g/L、IgM 7.24 g/L; 血清游离轻链κ 184.25 mg/L、游离轻链λ 58.4 mg/L、游离轻链κ/λ 3.155; 血免疫固定电泳: 在y区可见一条单克隆IgMκ成分; 骨髓活检: C5-CD10-小淋巴细胞淋巴瘤侵犯骨髓; 骨髓镜检: ①粒系、红系增生受抑; ②巨球蛋白血症可能,浆细胞样淋巴细胞占21.0%。流式细胞学检查: 单克隆B淋巴细胞占有核细胞17.62%。免疫分型: CD20(+), CD5(-)、CD10(-)、CD23(-)。符合C5-CD10-小淋巴细胞淋巴瘤表型。基因 MYD88L265P 突变阳性。肾脏B型超声: 双肾大小、形态正常,双侧肾段动脉阻力指数增高,双肾实质回声稍增强。肠镜示: (横结肠)管状腺瘤伴部分腺体低级别上皮内瘤变。患者肌酐升高,建议行肾穿刺活检,患者及家属拒绝。2020年10月10日腹壁活检示上皮下见成熟脂肪组织。华氏巨球蛋白血症(WM)诊断明确。于2020年10月8日、11月13日予以DRC方案化疗: 地塞米松片20 mg(第1天口服)+ 利妥昔单抗800 mg(第1天静脉滴注)+环磷酰胺片200 mg(第1~5天口服)。因患者出现化疗后相关胃肠道不良反应, 11月13日化疗予环磷酰胺片减量至150 mg。2021年2月23日因乏力、水肿再次入院,复查血肌酐374 μmol/L, 血红蛋白71 g/L, 尿蛋白, 24 h尿蛋白定量2.45 g, IgM 10.9 g/L; 免疫分型: CD138(+)、CD20(+)、CD5(-)、CD10(-)、CD23(-), CD138+细胞胞浆内轻链: κ: 60.7%、λ: 32.1%。浆细胞约占0.03%, 淋巴细胞比例无偏高, B细胞表达未见明显异常; 骨髓镜检: 粒系增生为主,红系巨核细胞偏低; 未见异常淋巴细胞,成熟浆细胞占2%。肾活检: 光镜下全片见10个肾小球球性硬化(45.5%), 未见节段硬化、球囊粘连、新月体形成。未硬化肾小球中-重度系膜细胞增生及系膜基质增多,个别肾小球节段系膜溶解,毛细血管袢开放受压,外周袢可见弥漫双轨形成,弥漫内皮下、节段毛细血管腔PAS阳性物质沉积,部分毛细血管腔闭塞。PASM、Masson染色: 系膜区、内皮下、节段毛细血管腔见大量嗜复红物沉积,基底膜增厚,弥漫双轨形成。刚果红染色: 阴性。免疫荧光见4个肾小球; lgM()、C3()沿系膜区、节段血管腔块状沉积。电镜见肾小球节段袢基底膜内疏松层增宽,系膜区、毛细血管袢基底膜内皮下、部分袢腔内可见电子致密物沉积,高倍镜下为管状结晶样特殊结构的物质。结论: 膜增生性肾小球肾炎样改变(冷球蛋白性肾小球肾炎可能)。2022—2023年患者因皮下软组织感染、肺部感染多次入院,查血肌酐呈进行性升高趋势,血肌酐最高达1 036.4 μmol/L, 临时行连续性肾脏替代治疗(CRRT), 建议患者长期肾脏替代治疗,患者及家属拒绝,后续予保肾等对症治疗。2023年3月17日因乏力、水肿再次入院。复查血肌酐557.9 μmol/L, 血红蛋白50 g/L, 尿蛋白, IgM 6.79 g/L; 免疫分型: 淋巴细胞比例无偏高, B细胞比例大致正常范围,轻链以κ为主; 骨髓活检: 红系增生为主,粒系巨核细胞可见; 镜检: ①粒红巨三系增生; ②未见异常淋巴细胞,成熟浆细胞占3%。全身骨类PET: 全身弥散成像示多发肋骨、颈、胸、腰椎及骨盆骨质多发弥散受限信号。予对症治疗后出院,针对巨球蛋白血症予奥布替尼口服。

    2023年8月17日患者因血肌酐持续升高3年余入院,入院时患者有全身乏力,活动后胸闷气促,食纳睡眠不佳,小便量少。既往有“高血压”病史10年余; 既往3年前胃肠镜+病理提示有“中度慢性浅表性胃炎(Hp阳性)、横结肠管状腺瘤”,予抗Hp治疗,未行手术治疗。入院体检: 心肺未见异常,腹软,全腹无压痛、无反跳痛, Murphy征阴性,肝肾区无叩痛,双下肢轻度水肿。辅助检查: 血常规: 红细胞1.64×1012/L, 血红蛋白53 g/L; 尿常规: 尿蛋白; 血生化: 尿素28.63 mmol/L, 肌酐656.0 μmol/L, 白蛋白30.1 g/L, 钙1.73 mmol/L, 磷1.93 mmol/L; 24 h尿蛋白定量1.70 g; 血清电泳发现IgM-κ型单克隆M蛋白条带; 抗链球菌溶血素O、类风湿因子、抗中性粒细胞抗体、抗肾小球基底膜抗体未见明显异常。痰细菌培养: 皮氏不动杆菌4+; 肾脏彩超: 双肾实质回声增强,左肾囊肿。胸部CT提示右肺炎症、少量积液; 纵隔及双侧腋窝多枚淋巴结影。予临时深静脉置管后血液透析、抗感染等治疗,待病情稳定后行左上肢动静脉造瘘术,待内瘘成熟后至当地医院规律血液透析。

    WM是一种与IgM相关的淋巴浆细胞性淋巴瘤,约占非霍奇金淋巴瘤的2%, 常见于老年白种人。WM是一种罕见的、无法治愈的癌症,其发病特点具有遗传易感性和家族聚集性,其病程特点具有异质性[1-2]

    骨髓中存在与克隆淋巴浆细胞相关的IgM单克隆蛋白≥10%即可诊断,超过90%的患者可检测到MYD88中的L265P突变, 30%患者可检测到CXCR4突变,且表达CD20[3]。利用MYD88突变与否可将WM患者区分为2种群体,缺乏MYD88突变的患者在组织学上与MYD88突变的患者相似,但骨髓受累程度和血清IgM水平明显降低。与MYD88类似, CXCR4中体细胞突变的存在影响WM的疾病发展,携带CXCR4突变的患者淋巴病变发生率明显降低,而未携带CXCR4突变的患者骨髓受累程度和血清IgM水平升高,伴或不伴有高黏质血症风险的升高。有研究[3-4]发现MYD88和CXCR4双突变患者骨髓肿瘤负荷最高,血清IgM水平最高,发病时症状最多; 无MYD88突变的患者死亡风险较高, CXCR4 WHIM突变与生存预后无关; 因此, MYD88和CXCR4联合突变可以更准确地提示临床预后。本例患者初次就诊时检测到MYD88中的L265P基因突变阳性,血清IgM 7.24 g/L, 骨髓中见小淋巴细胞淋巴瘤侵犯; 浆细胞样淋巴细胞占21.0%; 流式细胞学检查: 单克隆B淋巴细胞占有核细胞17.62%。免疫分型CD20(+), CD5(-)、CD10(-)、CD23(-)。符合C5-CD10-小淋巴细胞淋巴瘤表型,且以除外其他已知类型的淋巴瘤,WM诊断明确。

    通常无症状的WM患者无需治疗,但需要终身检测,其进展为症状性疾病的独立预测因子包括IgM水平大于4 500 mg/dL, 骨髓浸润70%或以上淋巴浆细胞性淋巴瘤, β2微球蛋白>4 mg/L或更高,白蛋白<3.5 g/dL[5]。若出现并发症如中重度周围神经病变、淀粉样蛋白沉积、冷凝集素溶血性贫血和Ⅱ型混合冷球蛋白血症等,则需治疗。治疗方案主要是基于利妥昔单抗的联合化疗,如利妥昔单抗联合环磷酰胺和地塞米松。年龄、血红蛋白水平、血小板计数、β2微球蛋白、乳酸脱氢酶和IgM浓度等因素都会影响患者的预后[6]。此外,最新的研究[7]发现,基线18F-FDG PET/CT中病灶糖酵解总量(TLG)和代谢肿瘤体积(MTV) 2个代谢指标是预测WM患者无进展生存期和下一次治疗时间的独立预后因素。根据修订后的WM国际预后评分系统,本例患者处于极高风险,中位生存期2.9年[8]

    WM可以多年保持惰性,且很少影响肾脏,与多发性骨髓瘤相比, WM相关肾脏损害中肾小球内损伤占主导地位,临床上可表现为轻度蛋白尿和镜下血尿[9-10]。WM可能通过以下几种机制影响肾脏: 恶性淋巴样浆细胞对肾间质的直接浸润致肾小管病变; 单克隆IgM和轻链沉积致肾小球的相关病变; 免疫介导的细胞反应; 大量的单克隆IgM增加血液黏度,致使肾小球毛细血管袢形成微血栓等。一项大型回顾性肾活检研究表明,WM相关肾脏疾病15年累积发病率为5.1%, 进展为终末期肾病的患者不到3%。但WM患者的肾脏病变种类繁多, VOS J M等[11]研究了1 391例WM患者,其中44例有肾脏疾病,活检证实与WM相关。其分析的WM肾脏病理类型中, 25%为肾脏淀粉样变性, 23%为单克隆IgM沉积病/冷球蛋白血症,18%淋巴瘤细胞浸润,轻链沉积病和轻链管型肾病各占9%, 2%为结晶贮积性肾病,其他少见的可能与WM有关包括血栓性微血管病(7%)、微小病变性肾病(5%)和膜性肾病(2%)。VOS J M等还发现44例患者的中位总生存期为11.5年,短于其余未累及肾脏的WM患者16年以上的中位生存期,治疗后肾功能稳定或改善的患者生存期更长。因此建议在WM患者的病程中监测肾脏疾病,对于不明原因的肾功能下降的患者考虑肾活检,以便有针对性的调整患者的治疗方案[12]。第10届华氏巨球蛋白血症国际研讨会的共识治疗建议,烷化药物(苯达莫司汀、环磷酰胺)和蛋白酶体抑制剂(硼替佐米、卡非佐米、伊唑唑米),无论是与利妥昔单抗联合,还是BTK抑制剂(伊鲁替尼),单独或与利妥昔单抗联合,都是有症状的WM患者一线治疗选择[13]

    本例患者早期确诊WM时已存在肾功能异常,针对原发病WM给予2个周期的DRC方案化疗。患者化疗后贫血较前改善,复查IgM较前升高,后逐渐降低,最低至6.79 g/L, 第1次复查骨髓镜检提示: 粒系增生为主,红系巨核细胞偏低; 未见异常淋巴细胞,成熟浆细胞占2%; 第2次骨髓镜检提示粒红巨三系增生,未见异常淋巴细胞,成熟浆细胞占3%; 根据第6届WM国际研讨会制定的标准[14], 患者化疗后得到部分血液学缓解。有数据[15]表明血清IgM和骨髓反应之间可能存在差异,嘌呤类似物和单克隆抗体治疗的IgM反应通常很慢,因为这些药物可能选择性地消耗CD20+B细胞成分,而保留CD138+浆细胞成分,这可能是本例患者治疗后血清中持续检测出IgM的原因。但是患者经过2个周期化疗后,复查肾功能未见明显改善,建议其早期行肾活检以确定肾功能下降的原因,但患方拒绝,于2021年2月肾活检示冷球蛋白血症相关膜增生性肾小球肾炎。冷冻蛋白血症性肾小球肾炎是单克隆丙种球蛋白病,特别是WM的一种少见的并发症。冷球蛋白是一种免疫球蛋白,可在低于37 ℃的温度下沉淀并在重新加热时溶解,由免疫复合物介导可诱发肾脏受累的小血管炎。其分为3种亚型: Ⅰ型由分离的单克隆IgM组成,通常与浆细胞恶液质有关; Ⅱ型包括具有类风湿因子阳性的单克隆IgM和多克隆IgG; Ⅲ型包括类风湿因子阳性的多克隆IgG和IgM[16], 而本例患者属于Ⅰ型。一项针对45例患者的单中心研究发现,在Ⅰ型CG患者中,皮肤损伤是最常见的症状(57.8%), 其次是周围神经病变(22.2%)和肾脏受累(15.6%)。29例患者(64.4%)开始治疗, 13例患者(44.8%)选择利妥昔单抗方案, 11例患者(37.9%)选择硼替佐米方案。治疗后临床症状明显改善,临床缓解率为86.2%, 其中临床完全缓解率为34.5%, 实验室缓解率为88.9%, 其中完全缓解率为33.3%, 部分缓解率为55.6%。预期1年总生存率为97.8%[17]。有研究[18]发现,感染是WM患者死亡的主要原因之一。患者2022年11月、2023年1月分别因丹毒、肺部感染入院,均出现了慢性肾衰竭急性加重,患者拒绝了长期肾脏替代治疗,在后续的诊疗过程中,患者肾功能未见明显改善,考虑患者肾功能的进行性下降与反复感染也有关联。

    近2年有报道[19]称, BTK抑制剂对利妥昔单抗难治性WM相关肾损伤有显著疗效。最近有研究发现,奥布替尼作为高选择性第2代BTK抑制剂,安全性良好,用于治疗惰性和侵袭性B细胞淋巴样恶性肿瘤具有良好的疗效[20-21]。本例患者后期的维持治疗方案改为口服奥布替尼,但由于患者自身原因一段时间后停用。此次入院复查肾功能未见明显改善,最终因肾功能衰竭进入长期肾脏替代治疗阶段,考虑奥布替尼对本例肾衰竭患者肾功能逆转疗效不显著。但不可否认的是,曾有利妥昔单抗难治性WM合并冷球蛋白血症相关性肾损害的患者,在接受了伊鲁替尼治疗后摆脱了透析。因此,使用依鲁替尼可能是利妥昔单抗难治性WM伴严重肾损害的替代方案之一。

    目前, WM相关肾损伤的治疗预后仍不是很清楚,没有症状的WM患者通常不需要治疗。出现症状时需要及时治疗,尤其是出现肾脏损害,在积极治疗原发病的同时,定期评估肾功能及早期肾活检非常有必要,评估是否需要肾脏替代治疗,改善患者预后,从而为患者争取更多的生存时间。

  • 图  1   2组FSGS小鼠肾组织光镜表现

    图  2   2组FSGS小鼠肾组织电镜表现

    图  3   2组FSGS小鼠肾组织podocin、podocin表达情况(双重免疫荧光染色法,放大400倍)

    图  4   2组FSGS小鼠足细胞凋亡情况(光镜图,放大400倍)

    图  5   2组FSGS小鼠JAK2、STAT3蛋白免疫印迹图

    表  1   2组FSGS小鼠生化指标水平比较(x±s)

    指标 EZH2未敲除组(n=30) EZH2敲除组(n=30)
    24 h尿蛋白定量/mg 241.87±31.21 386.65±42.30**
    BUN/(mmol/L) 13.08±3.08 19.54±3.22**
    Cr/(μmol/L) 73.50±8.96 96.48±9.32**
    ALT/(U/L) 41.10±3.91 42.59±7.07
    AST/(U/L) 38.35±7.30 40.84±5.41
    BUN: 尿素氮; Cr: 肌酐; ALT: 丙氨酸氨基转移酶; AST: 天门冬氨酸氨基转移酶。与EZH2未敲除组比较, **P < 0.01。
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    表  2   2组FSGS小鼠足细胞JAK2、STAT3蛋白表达水平比较(x±s)

    指标 EZH2未敲除组(n=30) EZH2敲除组(n=30)
    JAK2蛋白 1.72±0.31 2.67±0.41**
    STAT3蛋白 1.70±0.48 2.37±0.53**
    EZH2未敲除组比较, **P < 0.01。
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图(5)  /  表(2)
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-03-16
  • 网络出版日期:  2022-11-17

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