Specnuezhenide allevia la nefropatia diabetica nei topi db/db, associata a un miglioramento della funzione renale, all'integrità della barriera intestinale e a una riduzione dell'infiammazione e dello stress ossidativo.
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Articolo di ricerca
Specnuezhenide allevia la nefropatia diabetica nei topi db/db, associata a un miglioramento della funzione renale, all'integrità della barriera intestinale e a una riduzione dell'infiammazione e dello stress ossidativo.
La patogenesi della nefropatia diabetica (DN) è multifattoriale, coinvolgendo infiammazione, stress ossidativo e l'asse intestino-rene. Lo Specnuezhenide è il principale componente attivo del Ligustri Lucidi Fructus e presenta attività antineoplastiche, antiossidanti e antinfiammatorie. Tuttavia, i meccanismi molecolari alla base dei suoi effetti sulla DN devono essere ulteriormente studiati. Questo studio, quindi, mira a indagare i meccanismi molecolari dello Specnuezhenide sulla DN. È stato stabilito un modello murino DN utilizzando topi db/db, e sono stati somministrati Specnuezhenide per 8 settimane. Gli effetti dello Specnuezhenide su questi topi sono stati valutati tramite valutazioni della glicemia sierica e della funzione renale. Le alterazioni istopatologiche sono state valutate utilizzando la colorazione di ematossilina ed eosina. È stato impiegato un saggio immunosorbente legato a enzimi per quantificare i livelli di citochine infiammatorie. La via Nrf2 e le vie A20/NF-κB sono state analizzate tramite western blotting (WB), mentre l'espressione delle proteine della giunzione stretta intestinale è stata valutata utilizzando WB e immunofluorescenza. Le alterazioni del microbiota intestinale sono state esaminate tramite sequenziamento ad alta produttività del rRNA 16S. Rispetto al modello di controllo, Specnuezhenide ha migliorato la funzione renale nei topi db/db, riducendo la glicemia (da 37,13 mmol/L a 28,96 mmol/L), l'azoto ureico nel sangue (da 18,27 mmol/L a 15,15 mmol/L) e le proteine urinarie (da 28,5 mg a 20,41 mg) nel gruppo ad alta dose. Nel frattempo, l'analisi del microbiota intestinale ha mostrato un aumento dell'abbondanza microbica e una diminuzione dei livelli di lipopolisaccaridi dopo la somministrazione di Specnuezhenide. Nel frattempo, Specnuezhenide può aumentare l'espressione delle proteine della giunzione stretta intestinale, migliorando così l'integrità della barriera intestinale. Lo specnuezhenide può aumentare l'espressione di Nrf2 e A20, e ridurre l'espressione di NF-κB. Inoltre, Specnuezhenide può migliorare la lesione funzionale renale regolando al contempo le vie Nrf2 e A20/NF-κB.
Il diabete è una delle principali cause di malattia renale, con l'aumento del numero di pazienti diabetici, la sua prevalenza sta aumentando1. I trattamenti tradizionali per la nefropatia diabetica (DN) hanno dimostrato di rallentare la progressione della malattia renalecronica 2. Tuttavia, rimane necessario individuare farmaci più efficaci per la prevenzione e il trattamento della DN. La patogenesi della DN è multifaccettata e coinvolge infiammazione, stress ossidativo e l'asse intestino-rene1. Con il suo approccio multi-bersaglio, la Medicina Tradizionale Cinese (MTC) ha dimostrato una notevole efficacia nel trattamento delle malattie metaboliche croniche. Inoltre, la crescente ricerca sulla MTC nella prevenzione e nel trattamento della DN ha mostrato risultatipromettenti.
Il diabete mellito è un disturbo metabolico complesso, con l'intestino che svolge un ruolo centrale nella sua fisiopatologia attraverso le interazioni con gli organimetabolici 4. L'interazione tra il microbiota ospite e quello intestinale è cruciale per mantenere l'omeostasi dell'ospite. La compromessa di una struttura microbiota sana può produrre tossine che danneggiano ireni, mentre una pulizia renale compromessa può alterare il metabolismo e la composizionemicrobica 5,6. La barriera intestinale funziona sia come difesa chimica che fisica ed è mantenuta da giunzioni epiteliali strette e da uno strato muco composto damucina 5. Le evidenze suggeriscono una correlazione tra DN e funzione della barrieraintestinale compromessa 7, che consente la traslocazione di tossine e sottoprodotti batterici, come il lipopolisaccaride (LPS), nel flussosanguigno 8,9. La traslocazione LPS attraverso la barriera compromessa può scatenare una disregolazione delle risposte immunitarie adattative e innate e stimolare la produzione di citochinepro-infiammatorie 7,10, portando infine a uno stato infiammatorio cronico caratteristico di DN11,12.
Ligustri Lucidi Fructus è utilizzato clinicamente per il trattamento della nefropatia diabetica (DN)13, con lo Specnuezhenide identificato come componente attivochiave 14. Lo specnuezhenide, un glicoside secoiridoideunico 15, presenta proprietà antinfiammatorie, antiossidanti eimmunomodulatrici 16,17,18,19. Il topo db/db è un modello di DN spontaneo di tipo 2 ben consolidato che riproduce caratteristiche chiave della DN umana, inclusa iperglicemia persistente, albuminuria e espansione della matricemesangiale 20. Uno studio precedente ha riportato che Specnuezhenide esercitava effetti renoprotettivi nei ratti DN21; tuttavia, i meccanismi molecolari rimangono in gran parte inesplorati. In particolare, lo Specnuezhenide ha una bassa biodisponibilità orale (circa 1,93%)22, il che rende difficile spiegare i suoi effetti farmacologici esclusivamente tramite assorbimento diretto. Evidenze emergenti suggeriscono che lo Specnuezhenide può essere metabolizzato rapidamente dalla microbiota intestinale e la sua attività farmacologica potrebbe essere mediata da vie dipendenti dalla microbiotaintestinale 19. Sulla base di queste considerazioni, è stato ipotizzato che Specnuezhenide alleviasca la DN modulando il microbiota intestinale e le vie infiammatorie e ossidative dello stress a valle. Per testare questa ipotesi, abbiamo valutato gli effetti dipendenti dalla dose dello Specnuezhenide nei topi db/db, selezionando le dosi basandoci su esperimenti preliminari e studi farmacologici precedenti.
Pertanto, questo studio ha mirato a valutare il potenziale impatto e il meccanismo dello Specnuezhenide nel contesto della DN, con particolare attenzione alla sua capacità di mitigare l'infiammazione renale e lo stress ossidativo tramite l'asse intestino-rene. Questo studio contribuisce a chiarire i meccanismi con cui lo Specnuezhenide contribuisce alla prevenzione e al trattamento della DN.
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Il Comitato Etico dell'Università di Medicina Cinese di Shanxi ha approvato questo studio (2022DW167). I reagenti e le attrezzature utilizzate sono elencati nella Tabella dei Materiali.
Esperimenti con animali
I maschi di topi db/db, di età compresa tra 8 e 9 settimane, sono stati ottenuti da una fonte commerciale. I topi sono stati ospitati nella stanza animali a livello SPF del Centro di Gestione Sperimentale dell'Università di Medicina Cinese dello Shanxi e mantenuti a un'umidità stabile del 55% ± 5% e in un ambiente confortevole di 25 °C ± 1 °C, con un ciclo luce/buio di 12/12 ore e accesso ad libitum a cibo e acqua. Prima dell'esperimento, tutti i topi erano acclimatati per 7 giorni. Endpoint umani: I topi che mostravano una perdita di >20% di peso corporeo, uno stato moribundo o l'incapacità di raggiungere cibo/acqua sono stati soppressi in modo umano prima dell'endpoint programmato. Eutanasia: Tutti i topi sono stati eutanasiati tramite iniezione intraperitoneale di pentobarbital sodico, seguita da una lussazione cervicale, seguendo protocolli istituzionalmente approvati.
Il topo db/db è un modello diabetico geneticamente spontaneo (non un modello indotto). Il successo del modello è stato confermato a 9 settimane di età misurando la glicemia a digiuno (≥16 mmol/L) e la microalbumina nelle urine (positiva). Tutti i topi db/db soddisfacevano i criteri e nessun animale è stato escluso. Una volta stabilito con successo il modello DN nei topi db/db, i topi sono stati assegnati casualmente a gruppi utilizzando una sequenza casuale generata al computer. L'investigatore che eseguiva gli esperimenti era cieco all'allocazione dei gruppi. Ogni gabbia ospitava un solo gruppo di trattamento per evitare contaminazioni incrociate. I topi sono stati divisi casualmente in quattro gruppi (n = 10 per gruppo): il gruppo di controllo modello (MC), il gruppo irbesartano (Irb), il gruppo Specnuezhenide a bassa dose (Spe-L) e il gruppo Specnuezhenide ad alta dose (Spe-H), con i topi db/m (n = 10) utilizzati come gruppo di controllo normale (NC). Ai gruppi NC e MC è stata somministrata acqua distillata. Al contrario, i gruppi Irb, Spe-L e Spe-H hanno ricevuto rispettivamente 43,75 mg/kg di Irbesartan, 57 mg/kg di Specnuezhenide e 114 mg/kg di Specnuezhenide, rispettivamente, per 8 settimane. La dose di gavage è stata aumentata in proporzione all'aumento di peso corporeo. Dopo 8 settimane di somministrazione, tutti i topi venivano digiunati durante la notte (12 ore) con libero accesso all'acqua prima dell'eutanasia e il siero (centrifugato a ~1500 x g per 15 minuti e il soprantantante prelevato), urina (raccolta di urina da 24 ore nella gabbia metabolica), feci e tessuti intestinali e renali sono stati prelevati immediatamente dopo l'eutanasia, congelati rapidamente in azoto liquido, e conservata a -80 °C fino all'analisi. Dopo la raccolta dei dati, il blinding veniva interrotto per eseguire un'analisi statistica.
Indicatori di sangue e urina
I livelli sierici di LPS, SCr e BUN sono stati misurati secondo le istruzioni del produttore. La concentrazione di albumina nelle urine a 24 ore è stata rilevata secondo le istruzioni del kit. I livelli di glucosio siero sono stati misurati utilizzando un analizzatore biochimico automatico.
Rilevamento ELISA
Le concentrazioni di TNF-α, IL-6 e IL-1β nel siero del topo sono state misurate utilizzando un lettore di microplacche modello 352 secondo le istruzioni del produttore.
Osservazione patologica dei tessuti renali del topo
I tessuti intestinali e renali sono stati fissati in soluzione di paraformaldeide al 4% per 48 ore prima di lavaggio, disidratazione e infiltrazione della paraffina. Le sezioni (spesse 4 μm) sono state ottenute utilizzando un microtomo di paraffina. Dopo la deparaffinizzazione, le sezioni sono state colorate con ematossilina ed eosina (HE) e scansionate utilizzando uno scanner digitale di vetri patologici.
Sequenziamento del rRNA 16S
Il DNA genomico batterico è stato estratto dal contenuto del cecal utilizzando un kit di estrazione del DNA del suolo a perla magnetica seguendo il protocollo del produttore. La concentrazione di DNA è stata misurata con un fluorometro.
La regione ipervariabile V3–V4 del gene 16S rRNA è stata amplificata utilizzando i primer 338F (5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′) e 806R (5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′). L'amplificazione è stata effettuata con un Master Mix PCR nelle seguenti condizioni di ciclaggio: una denaturazione iniziale a 95 °C per 3 minuti; 5 cicli a 95 °C per 30 s, 45 °C per 30 s e 72 °C per 30 s; seguiti da 20 cicli a 95 °C per 30 secondi, 55 °C per 30 secondi e 72 °C per 30 secondi; e un'estensione finale a 72 °C per 5 minuti. Gli amplicon PCR sono stati successivamente purificati utilizzando perle magnetiche di purificazione del DNA e sfere di selezione di dimensioni.
Le librerie venivano costruite utilizzando adattatori e indici Illumina, e il sequenziamento veniva eseguito su una piattaforma di sequenziamento next-generation (NGS) da banco (2 × 250 bp in coppia). Le letture grezze sono state assemblate utilizzando software di sequenziamento a fine coppia per la lettura e fusione, filtrate per qualità e raggruppate in unità tassonomiche operative (OTU) con una somiglianza del 97% utilizzando software di analisi di sequenze amplicon. Le sequenze chimeriche e le OTU singleton sono state rimesse. La tassonomia è stata assegnata da BLAST rispetto al database RDP (per batteri) e UNITE (per i funghi).
La diversità alfa è stata calcolata usando Mothur v3.8.31. La diversità beta è stata valutata tramite analisi principale di coordinate (PCoA) basata sulle distanze di Bray-Curtis utilizzando il pacchetto vegano R. L'analisi differenziale dell'abbondanza è stata effettuata con STAMP v2.1.3 e LEfSe v1.1.0. La previsione funzionale è stata condotta utilizzando PICRUSt v1.1.4.
Colorazione immunofluorescenza
Dopo la deceratura, i campioni hanno subito un prelievo di antigene utilizzando citrato di sodio ad alte temperature per 15 minuti, seguito da un blocco di 60 minuti con BSA al 5%. Gli anticorpi primari per occludin e claudin-1 (1:500) sono stati poi applicati ai tessuti ileali e colonici e incubati durante la notte. Successivamente, è stata eseguita una colorazione secondaria con anticorpi per 60 minuti. Dopo una colorazione DAPI di 10 minuti, i campioni sono stati conservati con un reagente antifluorescenza e le immagini immunofluorescenze sono state acquisite utilizzando un sistema automatico di imaging a fluorescenza.
Western blotting
La proteina totale è stata estratta utilizzando il tampone RIPA e quantificata con un kit di analisi proteica BCA. I campioni (15 μL/pozzo) sono stati caricati su un gel separante dall'8%–12% per circa 2 ore di elettroforesi. Le proteine sono poi state trasferite in una membrana PVDF in condizioni di raffreddamento a 100 V per 2 ore utilizzando un sistema di trasferimento umido. Dopo il blocco con il 5% di latte scremato, la membrana è stata incubata con l'anticorpo primario durante la notte a 4 °C. Dopo i lavaggi, veniva applicato un anticorpo secondario adatto e la membrana veniva incubata per 1 ora a temperatura ambiente. Infine, sono state sviluppate membrane in camera oscura utilizzando la chemiluminescenza ECL e analizzate con il software ImageJ. Per la normalizzazione, il valore medio del gruppo NC è stato impostato come riferimento. I dati grezzi di ogni singolo campione di tutti i gruppi sperimentali venivano poi divisi per questo valore medio, in modo che la media del gruppo NC diventasse 1 e tutti gli altri valori venissero espressi come variazione di pieghe rispetto a NC.
Analisi statistica
L'analisi statistica è stata condotta utilizzando il software SPSS 26.0 e i dati sperimentali sono presentati come media ± SD. Le repliche biologiche (n) rappresentano i singoli topi per gruppo (n = 10 per i parametri fisiologici; n = 3 per Western blot e n = 6 per il sequenziamento 16S). Nessun animale o campione è stato escluso dall'analisi. Se il campione soddisfava le ipotesi di una distribuzione normale e di omogeneità della varianza, veniva utilizzata un'analisi unidirezionale della varianza per confrontare più gruppi. Quando è stata confermata l'omogeneità della varianza, è stato applicato il test della differenza minima significativa (LSD) per i confronti a coppie; altrimenti, fu utilizzato il test T3 di Dunnett. Data la natura esplorativa dello studio, non è stata applicata alcuna correzione aggiuntiva per confronti multipli tra diversi endpoint. Una differenza statisticamente significativa è stata indicata quando P < 0,05.
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La somministrazione di Specnuezhenide ha ridotto i livelli di glucosio nel sangue, migliorato la funzione renale e alleviato il danno renale nei topi con DN
I topi modello DN sono stati trattati con Specnuezhenide per 8 settimane dopo la modellazione di successo. I topi del gruppo MC hanno mostrato aumenti marcati dei livelli di glucosio sierico, mentre quelli del gruppo Specnuezhenide sono stati significativamente diminuiti (
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La DN, una complicanza microvascolare persistente del diabete, è caratterizzata da un'elevata escrezione di albumina urinaria e da una funzione renalecompromessa 24. L'albuminuria è un indicatore clinico precoce frequentemente utilizzato della progressione delDN 25. I pazienti con DN possono mostrare una funzione renale anomala, come dimostrato da un aumento significativo di SCr e livellidi BUN 26. In questo studio, ...
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Gli autori dichiarano di non avere interessi finanziari concorrenti noti o relazioni personali che possano sembrare influenzare il lavoro riportato in questo articolo.
Questa ricerca è stata finanziata dalla National Natural Science Foundation of China (n. 81973486 e 82173974), dai progetti di ricerca dell'Amministrazione della Medicina Tradizionale Cinese della Provincia di Shanxi (n. 2024ZYYA021) e dal Progetto Disciplinare dell'Università di Medicina Cinese di Shanxi (n. 2026XK24).
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Albustix | Guangzhou Huadu Gaoerbo Biotechnology Co., Ltd. | 20211203 | |
| Analytical balance | Beijing Sartorius Instrument System Co., Ltd. | CPA | |
| antibodie A20 | Cell Signalling Technology | 5630s | (1:1000) |
| antibodie Bax | Cell Signalling Technology | 2772s | (1:1000) |
| antibodie Bcl-2 | Cell Signalling Technology | 3498s | (1:1000) |
| antibodie claudin 1 | Abcam | EPR25359-48 | (1:1000) |
| antibodie COX2 | Proteintech Group | 12375-1-AP | (1:2000) |
| antibodie GAPDH | Abcam | EPR16891 | (1:10000) |
| antibodie GCLC | Proteintech Group | 12601-1-AP | (1:10000) |
| antibodie HO-1 | Proteintech Group | 10701-1-AP | (1:10000) |
| antibodie IκBα | Cell Signalling Technology | 4812s | (1:1000) |
| antibodie Myd88 | Abcam | EPR21824 | (1:1000) |
| antibodie NF-κB p65 | Cell Signalling Technology | 8242s | (1:1000) |
| antibodie NLRP3 | Proteintech Group | 68102-1-Ig | (1:5000) |
| antibodie NQO1 | Proteintech Group | 11451-1-AP | (1:5000) |
| antibodie Nrf2 | Proteintech Group | 16396-1-AP | (1:5000) |
| antibodie occludin | Cell Signalling Technology | 91131S | (1:1000) |
| antibodie p-IκBα | Cell Signalling Technology | 2859s | (1:1000) |
| antibodie p-NF-κB p65 | Cell Signalling Technology | 3033s | (1:1000) |
| antibodie TAX1BP1 | Proteintech Group | 14424-1-AP | (1:2000) |
| antibodie TLR4 | GeneTex | GTX75742 | (1:1000) |
| antibodie TRAF6 | Santa Cruz Biotechnology | sc-8409 | (1:1000) |
| antibodie ZO-1 | Proteintech Group | 21773-1-AP | (1:10000) |
| Automatic biochemical analyzer for blood glucose measurement | Biobase Biodusty (Shandong) Co., Ltd. | BK-280 | |
| blood urea nitrogen | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C03-2-1 | |
| Centrifugal machine | Hunan Xiangyi Laboratory Instrument Development Co., Ltd | HI650 | |
| db/db mice (8-9 week-old male) | Changzhou Kavens Laboratory Animal Co., Ltd. | SCXK (Su) 2021-0013 | |
| IL-1β ELISA Kit | Wuhan Fine Biotech Co., Ltd. | EM0109 | |
| IL-6 ELISA Kit | Wuhan Fine Biotech Co., Ltd. | EM1158 | |
| Irbesartan | Zhejiang Huahai Pharmaceutical Co., Ltd. | 0000019353 | |
| LPS | Jiangsu Meimian Industrial Co., Ltd. | MM-0634M1 | |
| microscope | Olympus Corporation | BX53 | |
| microtome | Leica Biosystems Nussloch GmbH | RM 2016 | |
| Organized pizza slicing machine | Wuhan Junjie Electronic Co., Ltd | JK-6 | |
| Paraffin slicing machine | RWD Life Science Co., Ltd. | S710 | |
| Pathological slide scanner | Ningbo Konfoong Bioinformation Tech Co., Ltd. | KFBIO PRO-005 | |
| serum creatinine | Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute | C011-2-1 | |
| Specnuezhenide | National Institutes for Food and Drug Control | 39011-92-2 | purity >98% |
| SPSS statistics 26.0 | |||
| Tissue Embedding Center | Wuhan Junjie Electronic Co., Ltd | JB-P5 | |
| Tissue Processor | Wuhan Junjie Electronic Co., Ltd | JT-12J | |
| TNF-α ELISA Kit | Wuhan Fine Biotech Co., Ltd. | ER1393 | |
| urinary protein | Wuhan Fine Biotech Co., Ltd. | EM0632 |
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