Спекуэженид облегчает диабетическую нефропатию у мышей с db/db, связанную с улучшением функции почек, целостностью кишечного барьера, снижением воспаления и окислительного стресса.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Исследовательская статья
Спекуэженид облегчает диабетическую нефропатию у мышей с db/db, связанную с улучшением функции почек, целостностью кишечного барьера, снижением воспаления и окислительного стресса.
Патогенез диабетической нефропатии (ДН) многофакторен, включая воспаление, окислительный стресс и ось кишечника–почек. Specnuezhenide является основным активным компонентом Ligustri Lucidi Fructus и обладает противонеопластическими, антиоксидантными и противовоспалительными свойствами. Однако молекулярные механизмы, лежащие в основе его воздействия на ДНК, требуют дальнейшего изучения. Целью этого исследования является изучение молекулярных механизмов Specnuezhenide на DN. Была установлена модель мышей DN с использованием мышей db/db, и им вводили Specnuezhenide в течение 8 недель. Влияние спекуэженида на этих мышей оценивалось с помощью анализов глюкозы и функции почек в сыворотке. Гистопатологические изменения оценивались с помощью окрашивания гематоксилином и эозином. Для количественного определения уровня воспалительных цитокинов был использован иммуносорбентный анализ с ферментами. Пути Nrf2 и A20/NF-κB анализировались с помощью вестерн-блоттинга (WB), а экспрессия белков узких соединений кишечника оценивалась с помощью WB и иммунофлуоресценции. Изменения в микробиоте кишечника изучались с помощью высокопроизводительного секвенирования 16S рРНК. По сравнению с модельной контрольной группой, Specnuezhenide улучшил функцию почек у мышей дб/дб, снизив уровень глюкозы в крови (с 37,13 ммоль/л до 28,96 ммоль/л), азот мочевины в крови (с 18,27 ммоль/л до 15,15 ммоль/л) и белок мочи (с 28,5 мг до 20,41 мг) в группе с высокими дозами. Тем временем анализ микробиоты кишечника показал увеличение количества микроорганизмов и снижение уровня липополисахаридов после введения Спекуэженида. В то же время Specnuezhenide может повышать экспрессию белков тугих соединений кишечника, тем самым усиливая целостность кишечного барьера. Спекуэженид может повышать экспрессию Nrf2 и A20, а также снижать экспрессию NF-κB. Кроме того, Specnuezhenide может смягчать функциональные повреждения почек, регулируя пути Nrf2 и A20/NF-κB.
Диабет является одной из основных причин заболеваний почек; с ростом числа пациентов с диабетом его распространённостьрастёт 1. Традиционные методы лечения диабетической нефропатии (ДН) показали замедление прогрессирования хронической болезнипочек 2. Тем не менее, остаётся необходимость выявить более эффективные препараты для профилактики и лечения ДН. Патогенез DN многогранен и включает воспаление, окислительный стресс и оськишечник-почка 1. Благодаря многоцелевому подходу традиционная китайская медицина (ТКМ) продемонстрировала выдающуюся эффективность в лечении хронических метаболических заболеваний. Кроме того, растущие исследования ТКМ в профилактике и лечении ДН показали многообнадеживающиерезультаты 3.
Сахарный диабет — это сложное метаболическое расстройство, при котором кишечник играет центральную роль в его патофизиологии через взаимодействие с метаболическимиорганами 4. Взаимодействие между хозяином и микробиотой кишечника имеет решающее значение для поддержания гомеостаза хозяина. Нарушение здоровой структуры микробиоты может привести к образованию токсинов, повреждающих почки2, тогда как нарушение клиренса почек может изменить метаболизм и составмикроорганизмов 5,6. Кишечный барьер функционирует как химическая, так и физическая защита и поддерживается эпителиальными герметичными соединениями и слизиным слоем, состоящим изслизи-5. Данные указывают на корреляцию между DN и нарушенной функцией кишечногобарьера 7, что позволяет транслокации токсинов и бактериальных побочных продуктов, таких как липополисахарид (ЛПС), вкровоток 8,9. Транслокация ЛПС через ослабленный барьер может вызвать нарушение адаптивных и врожденных иммунных ответов и стимулировать выработку провоспалительныхцитокинов 7,10, что в конечном итоге приводит к хроническому воспалительному состоянию, характерному для DN11,12.
Ligustri Lucidi Fructus клинически используется для лечения диабетической нефропатии (DN)13, при этом Specnuezhenide определяется как ключевой активныйкомпонент 14. Спекуэженид, уникальный секоиридоид-гликозид-15, обладает противовоспалительными, антиоксидантными и иммуномодуляторнымисвойствами 16,17,18,19. Мышь db/db — это хорошо известная спонтанная модель DN типа 2, которая повторяет ключевые черты человеческого DN, включая персистированную гипергликемию, альбуминурию и расширение мезангиальнойматриксы 20. В предыдущем исследовании сообщалось, что Specnuezhenide оказывал ренопротекторные эффекты у крыс с DN21; однако молекулярные механизмы остаются в значительной степени неизученными. В частности, Specnuezhenide обладает низкой пероральной биодоступностью (примерно 1,93%)22, что затрудняет объяснение его фармакологического эффекта исключительно прямым всасыванием. Новые данные свидетельствуют о том, что Specnuezhenide может быстро метаболизироваться микробиотой кишечника, а его фармакологическая активность может опосредоваться через пути, зависящие от микробиотыкишечника 19. Исходя из этих соображений, было выдвинуто предположение, что Specnuezhenide облегчает DN, модулируя микробиоту кишечника и пути воспалительного и окислительного стресса. Для проверки этой гипотезы мы оценили дозозависимые эффекты Specnuezhenide у мышей db/db, выбирая дозы на основе предварительных экспериментов и фармакологических исследований.
Поэтому целью данного исследования было оценить потенциальное воздействие и механизм применения Specnuezhenide в контексте DN, с акцентом на его способность смягчать воспаление почек и окислительный стресс через ось кишечник–почка. Данное исследование способствует прояснению механизмов, с помощью которых спекуэженид вносит вклад в профилактику и лечение ДН.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Этический комитет Шаньсийского университета китайской медицины одобрил это исследование (2022DW167). Реагенты и используемое оборудование перечислены в Таблице материалов.
Эксперименты на животных
Самцов мышей db/db возрастом 8–9 недель были взяты из коммерческого источника. Мыши содержались в комнате для животных с уровнем SPF в Центре экспериментального менеджмента Университета китайской медицины Шаньси и поддерживались при стабильной влажности 55% ± 5% и комфортной среде 25 °C ± 1 °C с циклом света и темноты 12/12 часов и имплементированным доступом к еде и воде. До эксперимента все мыши акклиматизировались в течение 7 дней. Гуманные конечные показатели: мыши с потерей >20% веса, состоянием умирающей или неспособностью добраться до еды и воды, были гуманно эвтаназированы до запланированного окончания срока. Эвтаназия: Все мыши были эвтаназированы путём внутрибрюшнической инъекции пентобарбитала натрия, затем вывиха шейки матки, согласно утверждённым институционально протоколам.
Мышь db/db — это генетически спонтанная диабетическая модель (не индуцированная). Успех модели был подтверждён в возрасте 9 недель путём измерения уровня глюкозы натощак (≥16 ммоль/л) и микроальбумина мочи (положительный). Все мыши db/db соответствовали критериям, и ни одно животное не было исключено. После успешного установления модели DN у мышей db/db мыши случайным образом распределялись по группам с использованием компьютерно сгенерированной случайной последовательности. Исследователь, проводивший эксперименты, был ослеплен к групповому распределению. В каждой клетке была только одна группа обработки, чтобы избежать перекрёстного загрязнения. Мыши были случайным образом разделены на четыре группы (n = 10 на группу): модельную контрольную группу (MC), ирбесартан-группа (Irb), группа с низкими дозами Specnuezhenide (Spe-L) и группа с высокими дозами Specnuezhenide (Spe-H), при этом мыши с db/m (n = 10) использовались в качестве нормальной контрольной (NC) группы. Группы NC и MC получили дистиллированную воду. В отличие от этого, группы Irb, Spe-L и Spe-H получали ежедневную пероральную дозу 43,75 мг/кг ирбесартана, 57 мг/кг спекнуэженида и 114 мг/кг спекнуэженида соответственно в течение 8 недель. Дозировка гаважа увеличивалась пропорционально набору массы тела. После 8 недель введения всех мышей уткнули натощак на ночь (12 часов) с свободным доступом к воде перед эвтаназией и сывороткой (центрифугировали при ~1500 x г в течение 15 минут и был собран супернатант), моча (собрана 24-часовая моча в метаболической клетке), фекалии, а также ткани кишечника и почек были собраны сразу после эвтаназии, которые мгновенно замораживались в жидком азоте, и хранится при -80 °C до анализа. После сбора данных для проведения статистического анализа был снят слепой эффект.
Показатели крови и мочи
Уровни в сыворотке LPS, SCr и BUN измерялись согласно инструкциям производителя. Концентрация альбумина в моче за 24 часа была обнаружена согласно инструкции набора. Уровень глюкозы в сыворотке измерялся с помощью автоматического биохимического анализатора.
Обнаружение ELISA
Концентрации TNF-α, IL-6 и IL-1β в сыворотке мышей измерялись с помощью модельного считывателя микропластин 352 согласно инструкциям производителя.
Патологическое наблюдение тканей почек мышей
Кишечные и почечные ткани фиксировались в растворе параформальдегидов 4% в течение 48 часов после мытья, обезвоживания и внедрения парафина. Срезы (толщиной 4 мкм) получались с помощью парафинового микротома. После депарафинизации срезы были окрашены гематоксилином и эозином (HE) и сканированы с помощью цифрового патологоанатомического слайд-сканера.
Секвенирование 16S рРНК
Бактериальная геномная ДНК извлекалась из содержимого кекалий с помощью набора для извлечения ДНК из почвы на основе магнитных шариков согласно протоколу производителя. Концентрация ДНК измерялась с помощью флюорометра.
Гиперпеременная область гена 16S рРНК V3–V4 была амплифицирана с помощью праймеров 338F (5′-CCTACGGGNGGCWGCAG-3′) и 806R (5′-GACTACHVGGGTATCTAATCC-3′). Усиление проводилось с использованием ПЦР-мастер-микса при следующих циклических условиях: начальная денатурация при 95 °C в течение 3 минут; 5 циклов: 95 °C в течение 30 с, 45 °C 30 с и 72 °C 30 с; затем следуют 20 циклов: 95 °C в течение 30 с, 55 °C 30 с и 72 °C 30 с; и финальное удлинение при 72 °C в течение 5 минут. Ампликоны ПЦР впоследствии очищались с помощью магнитных шариков и выбора бусинок по размеру.
Библиотеки строились с использованием адаптеров и индексов Illumina, а секвенирование выполнялось на настольной платформе секвенирования следующего поколения (NGS) (2 × 250 bp парный конец). Исходные считывания собирались с помощью программного обеспечения для секвенирования и слияния чтений с парными концами, фильтровались по качеству и сгруппировались в операционные таксономические единицы (OTU) с помощью 97% сходства с помощью программного обеспечения для анализа последовательностей ампликонов. Химерные последовательности и однотонные OTU были удалены. Таксономия была присвоена BLAST по базе данных RDP (для бактерий) и UNITE (для грибов).
Альфа-разнообразие рассчитывалось с использованием Mothur v3.8.31. Бета-разнообразие оценивалось с помощью анализа главных координат (PCoA) на основе расстояний Брей-Кёртиса с использованием веганского пакета R. Дифференциальный анализ численности был проведён с помощью STAMP v2.1.3 и LEfSe v1.1.0. Функциональное предсказание проводилось с использованием PICRUSt v1.1.4.
Иммунофлуоресцентное окрашивание
После девакации образцы проходили забор антигена с использованием цитрата натрия при высоких температурах в течение 15 минут, после чего следовал 60-минутный блок с 5% BSA. Первичные антитела к окклюдину и клаудин-1 (1:500) затем наносили на подвздошно-кишечные ткани и инкубировали в течение ночи. Впоследствии было проведено вторичное окрашивание антителами в течение 60 минут. После 10-минутного окрашивания DAPI образцы сохранялись с помощью антифлуоресцентного гасящего реагента, а иммунофлуоресцентные изображения получались с помощью автоматизированной флуоресцентной визуализации.
Вестерн блоттинг
Общий белок был извлечен с помощью буфера RIPA и количественно измерен с помощью теста на протеин BCA. Образцы (15 мкл/скважину) загружались на разделяющий гель 8%–12% примерно на 2 часа электрофореза. Белки затем переносились на мембрану PVDF при охлаждении при 100 В в течение 2 часов с использованием системы влажного переноса. После блокировки 5% обезжиренным молоком мембрана инкубировала с первичным антителом ночью при 4 °C. После промывки наносилось подходящее вторичное антитело, и мембрана инкубировала 1 час при комнатной температуре. Наконец, мембраны были разработаны в тёмной комнате с использованием хемилюминесценции ECL и проанализированы с помощью программного обеспечения ImageJ. Для нормализации среднее значение группы NC было установлено в качестве эталонного значения. Исходные данные каждой отдельной выборки из всех экспериментальных групп затем делились на это среднее значение, так что среднее значение группы NC становилось 1, а все остальные значения выражались как fold-change относительно NC.
Статистический анализ
Статистический анализ проводился с использованием программного обеспечения SPSS 26.0, и экспериментальные данные представлены как средние ± SD. Биологические репликаты (n) представляют отдельных мышей в каждой группе (n = 10 для физиологических параметров; n = 3 для Western blot и n = 6 для секвенирования 16S). Из анализа не были исключены животные или образцы. Если выборка соответствовала предположениям нормального распределения и однородности дисперсии, использовался односторонний анализ дисперсии для сравнения нескольких групп. Когда была подтверждена однородность дисперсии, для парных сравнений применялся тест наименее значимой разницы (LSD); в противном случае использовался тест T3 Даннетта. Учитывая исследовательский характер исследования, дополнительная коррекция для множественных сравнений на разных конечных точках не применялась. Статистически значимая разница была отмечена, когда P < 0,05.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Введение спекуэженида снижало уровень глюкозы в крови, улучшало функцию почек и облегчало повреждения почек у мышей с DN
Мыши с моделью DN лечили Specnuezhenide в течение 8 недель после успешного моделирования. Мыши в группе MC демонстрировали заметное повышение уровня глюкозы в сыворотке, тогда как мыши в группе Specnuezhenide были значительно снижены (рисунок 1B). Группа MC демонстрировала значительно повышенные...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
ДН, устойчивое микрососудистое осложнение диабета, характеризуется повышенным выделением альбумина мочи и нарушением функциипочек 24. Альбуминурия — часто используемый ранний клинический индикатор прогрессирования DN25. У пациентов с DN может наблюдаться аномальная функция почек, что подтверждается значительно повышенным уровнем SCr иBUN 26. В этом исследовании группа Specnuezhenide показала заметное снижение альбуми...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторы заявляют, что у них нет известных конкурирующих финансовых интересов или личных отношений, которые могли бы повлиять на работу, описанную в этой статье.
Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (No 81973486 и 82173974), исследовательскими проектами Управления традиционной китайской медицины провинции Шаньси (No 2024ZYYA021) и Дисциплинарным проектом Шаньсийского университета китайской медицины (No 2026XK24).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| 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 |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.