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温肾健脾汤通过转录组学和代谢组学探究其对糖尿病肾病的肾保护作用机制

期刊:PhytomedicineDOI:10.1016/j.phymed.2025.156446

本文报道了一项关于温肾健脾汤(Wenshen Jianpi Decoction,WSJPD)治疗糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)的原始研究。该研究由宁波市中医院(Ningbo Municipal Hospital of Traditional Chinese Medicine)的研究团队完成,主要作者包括Yingping Deng、Guanghui Zhong、Tinglong Jin等,通讯作者为Xiabo Chen和Xiaodan Cao。论文发表于Phytomedicine期刊第139卷(2025年),文章编号156446,于2025年1月31日在线发表。

糖尿病肾病是糖尿病严重的慢性微血管并发症之一,也是终末期肾病的主要原因。尽管已有钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂、血管紧张素转换酶抑制剂、胰高血糖素样肽-1激动剂等多种治疗手段,但疾病进展的风险仍然存在。温肾健脾汤是由附子、干姜、党参、白术、茯苓、白芍、甘草七味中药组成的传统中药复方,前期临床研究和动物实验均显示其对DN具有保护作用,但其治疗机制尚不明确。本研究旨在通过网络药理学、转录组学和代谢组学的联合应用,系统探讨温肾健脾汤对DN肾脏损伤的保护作用及其潜在分子机制。

研究的工作流程主要包括以下几个环节:首先,研究人员采用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱联用技术(UPLC-Q/TOF-MS)对温肾健脾汤的主要化学成分进行鉴定,共识别出芍药苷、苯甲酰中乌头原碱、白术内酯III、甘草酸等九种活性成分。其次,基于中药系统药理学数据库与分析平台(TCMSP)和多个疾病靶点数据库,开展网络药理学分析,筛选出470个药物与疾病交集靶点,并通过蛋白质-蛋白质相互作用网络和京都基因与基因组百科全书(KEGG)通路富集分析,发现AGE-RAGE信号通路、MAPK信号通路、PI3K-Akt信号通路等可能是温肾健脾汤发挥作用的关键通路。

随后,研究人员通过链脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)诱导建立DN大鼠模型,并将大鼠随机分为正常对照组、模型组、低剂量温肾健脾汤组(7.5 g/kg)、中剂量组(15 g/kg)、高剂量组(30 g/kg)和缬沙坦阳性对照组,每组给予相应药物灌胃8周。检测指标包括血清葡萄糖、总蛋白、尿白蛋白排泄率、尿白蛋白与肌酐比值,以及血清炎症因子白介素-6、干扰素-γ、肿瘤坏死因子-α和氧化应激标志物晚期糖基化终末产物、高级氧化蛋白产物的水平。同时,通过苏木精-伊红染色、过碘酸雪夫染色、马松染色和透射电子显微镜观察肾脏组织病理学改变。结果表明,温肾健脾汤能够显著改善DN大鼠的肾功能,降低炎症因子和氧化应激水平,减轻肾小球肥大、系膜扩张、基底膜增厚、糖原沉积和足细胞损伤。

在机制探索阶段,研究者对正常对照组、DN模型组和温肾健脾汤高剂量组大鼠的肾脏组织进行了转录组测序,共发现模型组较对照组有768个基因上调、773个基因下调;温肾健脾汤组较模型组有159个基因上调、346个基因下调。通过进一步比较分析,发现212个基因在模型组上调而温肾健脾汤组下调,80个基因在模型组下调而温肾健脾汤组上调。KEGG富集分析显示,这些差异基因主要富集于TNF信号通路、NF-κB信号通路、AGE-RAGE信号通路和嘧啶代谢通路。同时,利用超高效液相色谱-串联质谱(UHPLC-MS/MS)对大鼠血清样本进行非靶向代谢组学分析,共鉴定出14种差异代谢物作为候选生物标志物,包括尿苷、生物素、α-酮戊二酸、谷胱甘肽等。代谢通路富集分析表明,精氨酸生物合成、氨基酸生物合成、氨酰-tRNA生物合成、嘧啶代谢、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代谢等通路发生显著改变。

结合转录组和代谢组数据,研究发现温肾健脾汤通过上调尿苷介导的嘧啶代谢通路发挥作用。在DN模型组中,尿苷水平显著降低,而尿苷磷酸化酶1基因表达上调;温肾健脾汤干预后,尿苷水平恢复,尿苷磷酸化酶1表达下降。尿苷作为一种嘧啶核苷,在细胞生化过程中发挥重要作用,具有抗炎活性。此外,转录组数据显示温肾健脾汤能够抑制NF-κB和TNF信号通路中多个关键基因的表达,包括趋化因子配体20、趋化因子配体2、趋化因子配体10、白血病抑制因子、肿瘤坏死因子、B细胞淋巴瘤3等,从而减轻肾脏炎症反应。同时,温肾健脾汤还下调了AGE-RAGE信号通路中与血栓形成和动脉粥样硬化相关的基因(如丝氨酸蛋白酶抑制剂E1、E-选择素、细胞间黏附分子1)以及炎症因子肿瘤坏死因子的表达。实时荧光定量PCR验证了10个关键基因的表达变化,结果与转录组测序一致。

本研究通过网络药理学预测、动物实验验证以及转录组学和代谢组学的系统分析,揭示了温肾健脾汤改善DN肾脏损伤的多靶点、多通路机制。其核心机制包括:上调尿苷介导的嘧啶代谢通路,抑制NF-κB和TNF信号通路介导的炎症反应,以及抑制AGE-RAGE信号通路介导的氧化应激和炎症反应。该研究不仅为温肾健脾汤治疗DN的临床疗效提供了科学依据,也为进一步开发改善DN肾功能的新型复方制剂提供了数据支持。

本研究的亮点在于:第一,首次将网络药理学、转录组学和代谢组学相结合,系统阐明了温肾健脾汤治疗DN的分子机制;第二,发现尿苷及其相关的嘧啶代谢通路是温肾健脾汤发挥肾保护作用的新机制;第三,通过多层次的实验验证(组织病理学、酶联免疫吸附试验、实时荧光定量PCR)确认了关键基因和代谢物的变化,增强了研究结论的可靠性。此外,研究还发现柚皮素等成分可能是温肾健脾汤治疗DN的核心活性成分,为后续药效物质基础研究提供了方向。

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