研究揭示黄葵胶囊对糖尿病肾病小鼠肾脏损伤的保护机制

研究揭示黄葵胶囊对糖尿病肾病小鼠肾脏损伤的保护机制

糖尿病肾病（DN）是糖尿病的主要且严重并发症，通常由慢性高血糖引发，并逐步演进。其过程从轻度肾脏炎症逐渐发展至肾纤维化，可能进一步恶化为肾硬化，最终导致终末期肾病（ESRD）。T1DN患者演变为ESRD的几率较高，亦是1型糖尿病（T1D）患者死亡的主要因素之一。

据国际糖尿病联合会数据预测，至2045年，糖尿病患者数量预计将增至13.1亿。在30-40%的糖尿病患者中可观察到DN现象，T1D患者发生DN的终身风险介于25%-70%之间。该状况不仅严重损害患者健康，亦给公共卫生系统带来沉重负担。DN的临床管理主要涉及控制高血糖、高血压和蛋白尿，旨在缓解症状及延缓疾病进展。然而，由于其发病机制复杂，目前治疗方案有限，因此重点在于开发高效且副作用较小的新药。

黄葵胶囊（HKC）是一种传统中药，经证实对治疗慢性肾病（CKD），特别是DN具有显著疗效。过往研究揭示，HKC能够缓解由DN引发的肾脏损伤。然而，其确切的作用机理尚未完全阐明。

日前，一篇名为“Exploring the molecular mechanisms for renoprotective effects of Huangkui capsule on diabetic nephropathy mice by comprehensive serum metabolomics analysis”的论文揭示了HKC在治疗T1DN模型中的潜在分子机制。

图1 论文首页

STZ诱导的小鼠显示出ACR值显著增加

具体实验操作见图2A。结果显示，与对照组相比，模型组的体重显著降低，空腹血糖（FBG）水平升高，饮水量增加（DWI），尿白蛋白肌酐比（KC）显著升高（图2B），表明T1D模型构建成功。在第10周，模型组中的88只小鼠中有66只被确认为T1DN模型。试剂盒结果显示，与对照组相比，模型组的血清样本显示出甘油三酯（TG）和总胆固醇（T-CHO）水平升高，表明氧化应激的发展。

此外，血清肌酐（SCR）和血尿素氮（BUN）水平相较于对照组有所增加（图2C），ACR水平异常升高（图2D），表明肾脏受损。肾脏样本中的肿瘤坏死因子α（TNFα）和血管内皮生长因子A（VEGF-A）水平与对照组存在显著差异，反映出炎症反应。组织学检查（图2F-G）显示，在对照组中，肾小球毛细血管环保持良好，未见明显的系膜细胞（MC）增殖，细胞外基质（ECM）未见增宽，肾间质中无炎症细胞浸润。同时，肾小管上皮细胞排列有序，无间质纤维化和肾小管萎缩（IFTA）或小动脉的透明变性。

相比之下，模型组表现出部分肾小球肥大，MC增殖，肾小球基底膜增厚，系膜基质扩张，还有轻度的肾小球硬化，小动脉的透明变性，肾小管上皮细胞的水肿和变性，肾小管扩张，肾小管腔内的铸型形成，以及间质中散在的局灶性炎症细胞浸润。COL-1免疫荧光染色显示阳性染色增加。这些发现表明模型组在肾脏和免疫功能上存在异常。

图2 STZ诱导的T1DN的实验设计及影响

HKC显著减缓并防止T1DN小鼠肾脏损伤的进展

HKC治疗后，T1DN引起的体重减轻、FBG升高和DWI增加得到缓解，KC显著减少，肾脏肥大得到改善（图3A）。HKC-M和HKC-H显著降低了TG、T-CHO、SCR和BUN水平（图3B）。与Dag相似，HKC-L、HKC-M和HKC-H显著下调了ACR（图3C）、TNFα和VEGF-A（图3D）的表达。热图（图3E）显示HKC-H治疗在多个治疗组中的回归更为明显。

此外，T1DN小鼠肾脏组织的病理分析显示肾脏组织广泛紊乱，所有治疗组治疗后均有改善，病理评分Dag < HKC-H < HKC-M < HKC-L（图3F），随着治疗组剂量的增加，COL-1肾小球的阳性面积比率逐渐减少，肾小管和系膜的阳性强度和面积减少，值得注意的是，HKC-H和模型组表现出非常显著的变化，治疗效果与Dag组相当（图3G）。

图3 不同剂量的HKC对STZ诱导的T1DN的影响

HKC有效调节T1DN血清代谢生物标志物水平

第14周的主成分分析（PCA）表明（图4A），模型组与对照组的样本聚类表现出明显的分离。随着治疗剂量的增加，HKC治疗组的样本聚类逐渐向对照组靠拢。特别是HKC-H组的样本聚类与Dag组的聚类相近，这表明HKC-H在改善由链脲霉素（STZ）诱导的T1DN模型方面具有积极效果。为了更直观地展示数据，研究采用了Z-score标准化方法，并生成了层次聚类热图（图4B）。生物标志物丰度比较（图4C）揭示，在40个T1DN相关的生物标志物中，经HKC-H治疗后，有35个标志物的表达得到了恢复。这其中包括14个高度显著调节的生物标志物和4个显著调节的生物标志物。

对于HKC-M和HKC-L组，分别有36个和33个生物标志物显示出逆转现象。根据剂量-反应关系，HKC治疗组总共能够调节38个生物标志物。此外，Dag能够逆转33个生物标志物。Spearman相关性分析（图4D）进一步表明，次级代谢物与血清肌酐（SCR）、尿白蛋白/肌酐比值（ACR）、肿瘤坏死因子α（TNFα）和血管内皮生长因子A（VEGF-A）之间存在较强的关联。

图4 T1DN小鼠潜在血清生物标志物的多变量统计学分析

Fasn、Cyp2e1、Cyp4a32作为HKC治疗T1DN的潜在靶标

研究还利用STRING和Cytoscape构建蛋白质-蛋白质相互作用（PPI）网络（图5B），进一步揭示了与HKC治疗效果密切相关的关键蛋白Fasn、Cyp2e1和Cyp4a32。基因本体（GO）富集分析揭示了HKC靶标的生物学功能，涵盖了63个生物学过程（BP）、34个分子功能（MF），例如催化活性、离子结合和氧化还原酶活性，以及3个细胞组分（CC）。

在GO富集分析中，通过P值小于0.01的筛选标准，选取了前10个BP、MF和CC术语进行可视化展示（图5C）。结果表明，受HKC影响的调节酶主要涉及花生四烯酸代谢、5-羟色胺能突触和铁死亡代谢过程，这些过程由京都基因与基因组百科全书（KEGG）富集分析所鉴定。通过Spearman相关性分析，将活性成分与受HKC影响的血液代谢生物标志物相关联（图5D）。当与生物标志物强相关的原型成分数量超过20时，这些成分被认为是治疗T1DN的生物活性化合物。

图5 代谢途径分析结果，及相关调控酶

结论

该研究揭示了HKC在T1DN相关肾脏损伤中的作用机制，从内源性代谢物的视角提供了新的分子层面的见解，并为发现HKC潜在治疗靶点指明了新的研究方向。

本文原文来自医学科学网