基于网络药理学研究芪丹地黄颗粒改善糖尿病肾病肾纤维化的作用机制

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[背景]糖尿病肾病(Diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病最常见的并发症之一,发病率逐年升高,威胁人类健康。前期研究发现芪丹地黄颗粒(Qi-Dan-Dihuang Decoction,QDD)在降低DKD尿蛋白、保护肾功能以及延缓肾纤维化方面有较好疗效,但其作用机制尚不明确。[目的]通过网络药理学方法预测QDD延缓DKD肾纤维化的作用机制,并通过动物和细胞实验进行验证,明确QDD改善DKD肾纤维化的具体机制。[方法]1.通过TCMSP、TCMDatabase@Taiwan数据库筛选QDD中的活性成分及作用靶点,GeneCards数据库挖掘DKD肾纤维化相关靶点,进而筛选药物疾病作用靶点;从STRING数据库获取药物疾病作用靶点的PPI网络,通过网络拓扑学属性分析找出关键靶点;对药物疾病作用靶点进行GO功能富集分析和KEGG信号通路富集分析,找到潜在的生物学过程和信号通路。2.对照组(db/m)小鼠和模型组(db/db)小鼠以普通饲料喂养,达格列净组、QDD低剂量组和高剂量组db/db小鼠以50 mg/kg达格列净或2%、4%QDD含药饲料喂养,共干预12周。每周测量小鼠体重,每4周检测小鼠空腹血糖和葡萄糖耐量,第12周时检测24小时尿蛋白(24hU-Pro)、尿白蛋白/肌酐比值(UACR),麻醉后眼眶采血用于检测肾功能和血脂,取肾脏组织进行HE、PAS、Masson染色观察肾脏病理改变,Western Blot检测肾脏中Fibronectin、E-Cadherin、ZO-1、α-SMA、N-Cadherin、Vimentin 和 NF-κB、p-NF-κB、IL-1β、IL-18、p38MAPK、p-p38MAPK、AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR 蛋白表达。3.HK-2和NRK-52E给予高糖刺激48 h,并以10、20、40 mg/LQDD冻干粉干预,MTT检测细胞活力、细胞划痕实验检测细胞迁移能力,Western Blot检测 E-Cadherin、ZO-1、α-SMA、N-Cadherin、Vimentin、NF-κB、p-NF-κB、IL-1[β、IL-18、p38MAPK、p-p38MAPK、AKT、p-AKT、mTOR、p-mTOR 的蛋白表达情况。[结果]1.通过 TCMSP、TCM Database@Taiwan、GeneCards 数据库筛选出 QDD中143种活性成分以及对DKD肾纤维化的潜在治疗靶点161个,PPI网络分析找出30个关键靶点。GO功能和KEGG通路富集分析显示QDD对DKD肾纤维化的作用靶点显著富集的功能和通路与DKD密切相关,如葡萄糖代谢过程、脂质代谢过程、炎症反应、上皮-间充质转化、对细胞迁移的正调控、PI3K-AKT signaling pathway、VEGF signaling pathway、MAPK signaling pathway、mTOR signaling pathway、NF-κB signaling pathway、TGF-β signaling pathway 等。2.与对照组相比,db/db小鼠空腹血糖、葡萄糖耐量、24hU-Pro、UACR和血肌酐(Scr)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(CHO)明显升高、高密度脂蛋白(HDL)明显降低;肾脏出现肾纤维化病理改变;QDD治疗db/db小鼠12周后,24hU-Pro、UACR和Scr、CHO、HDL明显改善,肾脏纤维化病理改变明显改善。与对照组相比,模型组小鼠肾脏中E-Cadherin和ZO-1蛋白表达降低,Fibronectin、α-SMA、N-Cadherin、Vimentin 和 p-NF-κB、IL-1β、IL-18 蛋白表达升高。QDD 能明显升高 db/db 小鼠肾脏 E-Cadherin 和 ZO-1、降低 FN、α-SMA、N-Cadherin、Vimentin和 IL-1β、IL-18、p-p38MAPK、p-AKT、p-mTOR 蛋白水平。3.与正常组相比,高糖组HK-2和NRK-52E细胞迁移上皮细胞能力增加,E-Cadherin 和 ZO-1 蛋白表达降低,N-Cadherin、α-SMA、Vimentin 蛋白表达升高,QDD能明显升高E-Cadherin和ZO-1蛋白表达、降低N-Cadherin、α-SMA、Vimentin蛋白表达。与正常组相比,高糖组HK-2和NRK-52E细胞中p-p38MAPK、p-AKT、p-MTOR、p-NF-κB、IL-1β、IL-18 蛋白表达增加,QDD 干预能明显降低 p-p38、p-AKT、p-mTOR、p-NF-κB、IL-1β、IL-18 蛋白表达。[结论]QDD改善糖尿病小鼠肾功能、尿蛋白和肾纤维化,其机制与通过p38MAPK和AKT/mTOR信号通路调节炎症反应、抑制肾小管上皮细胞EMT相关。
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