最新研究：代谢组学结合质谱成像揭示黄葵胶囊治疗2型糖尿病肾病的疗效和机制

最新研究：代谢组学结合质谱成像揭示黄葵胶囊治疗2型糖尿病肾病的疗效和机制

糖尿病肾病（Diabetic nephropathy，DN）是微血管病变引起的疾病，是2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM）最早且最常见的并发症。糖尿病肾病是终末期肾病的主要病因，也是2型糖尿病相关死亡率的关键决定因素。目前，2型糖尿病肾病（Type 2 Diabetic Nephropathy, T2DN）的诊断主要依赖于肾脏的组织病理学变化，迫切需要疾病特异性生物标志物以及更安全、有效的治疗方法，以实现2型糖尿病肾病的早期诊断和治疗。

传统中药在治疗T2DN方面具有显著优势，黄葵胶囊（Huangkui capsule, HKC）作为一种中药制剂，源自黄蜀葵花提取物，已被广泛应用于2型糖尿病肾病的治疗。然而，黄葵胶囊在2型糖尿病肾病中的关键代谢途径和治疗靶点仍不清楚，这限制了精准治疗策略的发展。因此，采用系统的科学方法来阐明黄葵胶囊的治疗机制至关重要。

2025年1月，黑龙江中医药大学王喜军教授团队联合中国人民解放军总医院陈香美院士团队在Phytomedicine发表了题目为“Integrated metabolomics and mass spectrometry imaging analysis reveal the efficacy and mechanism of Huangkui capsule on type 2 diabetic nephropathy”的文章。本研究采用db/db小鼠模型评估黄葵胶囊对T2DN的疗效，并研究其调节的核心通路以确定肾脏保护机制。

本研究重点采用高通量超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）和多元分析方法，分析了db/db小鼠的血清和肾脏代谢谱，识别了T2DN的潜在核心生物标志物。利用大气压基质辅助激光解吸/电离质谱成像（AP-SMALDI-MSI）技术定位核心生物标志物和药物活性成分在肾脏组织中的原位空间分布。并结合生化指标、组织病理学、免疫组化、免疫荧光、分子对接和蛋白质免疫印迹实验等技术逐步揭示了黄葵胶囊的治疗效果、作用通路和靶点。

T2DN相关核心生物标志物鉴定和筛选

在第12周对血清样本进行代谢组学分析，以鉴定对照组 1（Con1）和模型组1（Mod1）之间的差异代谢物。共鉴定出26种差异代谢物，与Con1组相比，Mod1组中有12种代谢物上调，14种代谢物下调（图1J）。

图1. T2DN小鼠模型中26种血清代谢物标志物的鉴定

进一步对26种代谢物与12种临床肾损伤指标进行了Spearman等级相关分析，其中12种代谢物与4种以上肾损伤指标密切相关，被确定为潜在的肾损伤核心生物标志物。其中，3-脱氢鞘氨醇、9-顺式视黄酸（9cRA）和视黄醇酯是T2DN的新型潜在生物标志物。此外，对12种潜在核心生物标志物进行ROC曲线分析（图2C）表明所有核心生物标志物的敏感性和特异性均大于0.9，这对早期临床诊断具有重要意义。

图2. T2DN小鼠模型中鉴定出12种潜在的肾损伤核心生物标志物

黄葵胶囊调节视黄醇代谢和鞘脂代谢途径

黄葵胶囊治疗后，所有12种紊乱的核心生物标志物均得到回调，包括DHA、9cRA、3-脱氢鞘氨醇和视黄酯等。使用MetaboAnalyst 5.0对这12种核心生物标志物进行进一步分析表明，黄葵胶囊主要调节鞘脂代谢、视黄醇代谢、甘油磷脂代谢、不饱和脂肪酸生物合成、甘油酯代谢以及牛磺酸和亚牛磺酸代谢。相较于其他四条途径，视黄醇代谢和鞘脂代谢被确定为最关键的途径（图3B、C）。

图3. 视黄醇代谢和鞘脂代谢是两个核心代谢途径

为了探索血清核心生物标志物与肾脏代谢之间的关系，对db/db小鼠的肾组织进行了广泛靶向代谢组学分析（图4A-H）。在肾脏中发现了血清核心生物标志物PI(18:0/18:2(9Z,12Z))、硫酸吲哚酚、DHA、视黄酯、EPA和3-脱氢鞘氨醇，且其水平在黄葵胶囊治疗后发生逆转（图4I）。

作者进一步对对照组（Con）、模型组（Mod）、黄葵胶囊高剂量组（HKH）、达格列净阳性对照组（Dap）小鼠的肾脏切片进行AP SMALDI MSI分析，呈现了核心标志物在肾脏组织内的原位空间分布差异，同时有效验证了黄葵胶囊治疗后代谢物水平发生逆转（图4J）。

图4. MALDI-MSI空间成像显示HKC治疗逆转了肾脏中核心生物标志物的含量

黄葵胶囊治疗机制探索

3-脱氢鞘氨醇、9cRA和视黄酯参与鞘脂和视黄醇代谢，它们的表达主要受上游代谢酶SPT、AOX、ALDH1A、DAGT1和LRAT的调节。从机制上讲，作者推测黄葵胶囊通过改变SPT、AOX、ALDH1A、DAGT1和LRAT的活性，调节视黄醇代谢和鞘脂代谢，增加TGF-β信号转导，抑制Th17细胞发育和神经酰胺合成，从而发挥其治疗作用。

为了进一步探索黄葵胶囊的治疗机制，在中药血清药物化学理论的指导下，作者筛选和鉴定了黄葵胶囊的14种化学成分。利用AP SMALDI MSI技术展示了杨梅素、槲皮素和异鼠李素在靶器官肾脏组织中的原位空间分布（图5A）。进一步通过分子对接和蛋白质印迹实验表明，杨梅素、槲皮素和异鼠李素与上述关键酶具有良好的结合活性，且黄葵胶囊治疗显著增加了ALDH1A1、AOX、LRAT和DGAT1的表达，同时抑制了SPT的表达，其中HKH组效果最佳（图5、图6）。此外，高剂量黄葵胶囊对ALDH1A1、ALDH1A2、AOX、LRAT和 DGAT1蛋白的调节作用优于Dap组。

图5. HKC对T2DN db/db小鼠视黄醇代谢和鞘脂代谢途径中关键蛋白表达的影响

总结

本研究基于2型糖尿病肾病的经典药效学参数验证了黄葵胶囊的保护作用，并将其与阳性药物达格列净的治疗效果进行了比较。鉴定出12种对聚类有显著影响的核心潜在生物标志物，揭示了它们独特的空间分布模式。首次从代谢组学和质谱成像的角度阐明了黄葵胶囊治疗2型糖尿病肾病的疗效和作用机制。

图6. HKC治疗T2DN的分子机制

原文链接：
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0944711325000364?via%3Dihub