《Journal of Diabetes》:Huaier Attenuates Renal Injury in Type 2 Diabetic Nephropathy by Ameliorating Mitochondrial Dysfunction and Inhibiting Tubular Epithelial Cell Apoptosis
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背景:糖尿病肾病(DN)是2型糖尿病的主要微血管并发症,肾小管上皮细胞(RTECs)凋亡在其进展中发挥关键作用。槐耳(Trametes robiniophila Murr.)水提物已显示出肾脏保护作用,但其在DN中的具体分子机制尚待充分阐明。目的:本研究旨在探
背景:糖尿病肾病(DN)是2型糖尿病的主要微血管并发症,肾小管上皮细胞(RTECs)凋亡在其进展中发挥关键作用。槐耳(Trametes robiniophila Murr.)水提物已显示出肾脏保护作用,但其在DN中的具体分子机制尚待充分阐明。目的:本研究旨在探讨槐耳水提物对DN的治疗作用,并利用通路激活剂SKL2001验证其抗凋亡机制是否通过Wnt/β-catenin通路介导。方法:体内实验中,KKAy 2型糖尿病小鼠接受槐耳(5 g/kg/天)治疗12周,以评估肾功能与组织病理学;体外实验中,采用高糖联合棕榈酸(HG + PA)诱导HK-2细胞损伤,并使用Wnt/β-catenin通路激活剂SKL2001确定激活该通路能否消除槐耳的保护作用。结果:生物信息学分析表明,凋亡调控是槐耳改善DN的主要机制。体内实验显示,槐耳降低KKAy小鼠尿白蛋白/肌酐比值(UACR)并改善肾脏组织病理学;TUNEL染色与分子分析证实槐耳显著抑制肾组织内RTECs凋亡。体外实验表明,槐耳显著抑制HG + PA诱导的氧化应激、线粒体功能障碍及RTECs凋亡;值得注意的是,给予SKL2001可有效逆转上述保护作用,导致β-catenin表达升高及凋亡水平升高。结论:槐耳水提物通过抑制Wnt5a/β-catenin信号通路减轻2型糖尿病肾病中RTECs凋亡与肾损伤。
糖尿病肾病(DN)是糖尿病常见的微血管并发症,严重损害患者生活质量,并显著增加终末期肾病(ESRD)和心血管后遗症的风险。现有降糖药、血管紧张素转换酶抑制剂(ACEIs)与血管紧张素II受体拮抗剂(ARBs)等治疗手段疗效有限且常伴不良反应,因此亟需开发具有多靶点调控能力的新型治疗策略。DN的发病与高血糖、氧化应激、炎症反应及凋亡等多因素密切相关。研究焦点已从肾小球损伤扩展至肾小管上皮细胞(RTECs),近端RTECs因高代谢活性与高氧需求对高血糖诱导的氧化应激和炎症环境尤为易感,其异常凋亡驱动肾小管间质纤维化,加速向ESRD进展,故靶向RTECs凋亡是重要治疗策略。传统中医药(TCM)具有多成分、多靶点特性,可通过调节线粒体功能、抑制内质网应激和阻断死亡受体通路干预RTECs凋亡。槐耳(Trametes robiniophila Murr.)为传统记载于《唐本草》的药用真菌,其水提物富含多糖与糖蛋白,具抗炎、抗氧化和肾脏保护作用;以槐耳为主要成分的槐杞黄(HQH)在IgA肾病、原发性肾病综合征及化疗相关肾毒性中显示疗效,且安全性良好,但槐耳在DN中的应用尚待探索。基于此,研究人员通过体内外实验系统研究槐耳对DN的药理作用及机制,为临床转化提供理论依据。
关键技术方法方面,研究人员采用KKAy 2型糖尿病小鼠模型(8周龄雄性,n = 12,购自北京华阜康生物科技股份有限公司),以年龄匹配C57BL/6J雄性小鼠(n = 6)为正常对照,槐耳5 g/kg每日灌胃12周;体外以人肾小管上皮细胞(HK-2)经30 mM葡萄糖24 h后加300 μM棕榈酸6 h建立HG + PA损伤模型,并采用β-catenin激动剂SKL2001(20 μM)进行通路验证;运用网络药理学(TCMSP、GeneCards、OMIM、TTD、STRING、DAVID)筛选靶点与富集通路;结合PAS染色、透射电镜(TEM)、TUNEL染色、Western blot、免疫荧光、流式细胞术、CCK-8、ROS与JC-1检测及ATP与耗氧率(OCR)测定进行评估。
结果部分:其一,槐耳减轻KKAy糖尿病小鼠肾损伤。槐耳治疗降低糖尿病小鼠体重与血糖,恢复肾重/体重比,显著降低UACR与血清肌酐(Scr);PAS染色显示槐耳组仅轻度肾小球增大、系膜增生有限、空泡变性减少;TEM显示槐耳部分逆转肾小球基底膜(GBM)增厚与足突融合,并明显改善肾小管细胞线粒体肿胀与嵴紊乱。其二,槐耳阻止KKAy小鼠肾组织RTECs凋亡。网络药理学预测获得851个DN靶点与76个槐耳靶点,交集得30个潜在靶点,GO分析显示靶点集中于凋亡通路,CytoNCA识别12个核心靶点,其中CASP3、BCL2、GSK3B直接参与凋亡调控;TUNEL染色显示槐耳组凋亡细胞密度显著降低,Western blot显示槐耳逆转Bcl-2/Bax比值下降与cleaved caspase-3升高。其三,槐耳保护HK-2细胞免于HG/PA诱导的细胞与线粒体损伤。CCK-8显示0.5–5 mg/mL槐耳对细胞活力无显著影响,>6 mg/mL则显著降低活力;2、3、4 mg/mL槐耳部分恢复HG/PA损伤细胞的活力;槐耳剂量依赖性抑制ROS蓄积,JC-1染色显示绿色向红色荧光转变,减轻线粒体损伤,并有效逆转ATP耗竭与OCR抑制;Annexin V-FITC/PI染色显示槐耳明显减少凋亡细胞,以4 mg/mL效果最显著,故后续采用4 mg/mL处理24 h。其四,槐耳减轻HG/PA诱导的HK-2细胞凋亡。HG/PA显著升高cleaved caspase 3并降低Bcl-2/Bax比值,槐耳逆转上述改变;流式细胞术证实槐耳逆转HG/PA诱导的凋亡率升高。其五,槐耳调控HG/PA诱导HK-2细胞中的Wnt/β-catenin信号。HG/PA异常上调β-catenin与Wnt5a并抑制p-GSK3β,槐耳有效逆转这些病理改变;免疫荧光显示HG/PA组β-catenin在胞核与胞质强表达,槐耳处理后表达降低且主要定位于胞质。进一步以SKL2001验证,与槐耳组相比,加入SKL2001后β-catenin、Wnt5a及促凋亡标志物(Bax、cleaved caspase-3)再度升高,Bcl-2受抑制,表明激活Wnt/β-catenin信号可部分逆转槐耳的保护作用。
讨论部分指出,DN是重大公共卫生负担,现有疗法疗效有限且副作用明显,亟需多靶点新策略。槐耳含多糖、氨基酸等活性成分,具抗炎、抗氧化等多种生物活性,在肾脏疾病中具治疗潜力:HQH可通过减少高迁移率族蛋白B1(HMGB1)释放与核质转位抑制TLR4/NF-κB通路,改善顺铂诱导的急性肾损伤;槐耳可抑制多种肾病模型中的巨噬细胞浸润,在阿霉素肾病模型中减轻慢性炎症与足细胞损伤,并在IgA肾病与原发性肾病综合征中减轻蛋白尿和血尿、抑制系膜细胞增殖,且不损害化疗药物抗肿瘤疗效。凋亡是DN关键病理机制之一,凋亡细胞蓄积破坏肾脏结构并促进细胞外基质(ECM)沉积、肾小管肥大与系膜扩张,加重肾损伤;高血糖诱导的ROS与活性氮生成加剧肾脏炎症,加速凋亡。高糖环境下RTECs中Bcl-2抗凋亡基因下调,Bax与caspase 3促凋亡基因上调。糖原合成酶激酶-3β(GSK3β)为Wnt/β-catenin通路的负调控因子,抑制β-catenin核转位并促其降解;该通路异常激活参与DN发病,尤其与足细胞损伤、凋亡及蛋白尿相关。本研究显示HG/PA激活HK-2细胞Wnt/β-catenin通路,槐耳显著抑制β-catenin表达及核转位,体内实验亦证实槐耳减轻KKAy小鼠该通路过度激活,从而减轻肾组织损伤与肾小管上皮细胞凋亡。与现有单靶点药物相比,槐耳的多靶点、多通路特性提示其可与现有药物联合应用的潜力。局限性包括:槐耳水提物中微量活性小分子代谢物与糖肽微观结构尚未全面定性与定量;未设ACEIs、ARBs或钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂等标准治疗阳性对照组,限制与一线疗法的直接效力比较;生物利用度、药物相互作用、最佳剂量及动物样本量有限等问题尚待解决,未来需采用高分辨LC–MS/MS代谢组学与蛋白质组学及更大动物队列深入研究。
结论部分译文:本研究表明,槐耳部分通过抑制Wnt/β-catenin通路减轻肾小管上皮细胞凋亡并保护免受DN损伤,体内外结果均支持槐耳的治疗潜力,为槐耳在DN中的应用提供了新证据,并为未来转化研究奠定了基础。