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黄柏通过抑制AGEs-RAGE通路发挥肾保护作用

期刊:chemistry & biodiversityDOI:10.1002/cbdv.202502413

本文报告了一项关于中药黄柏(Cortex Phellodendri, CP)对糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy, DN)保护作用及其机制的原始研究。该研究由广东药科大学广东省中医药局数字质量评价重点实验室及国家中医药管理局中药质量工程技术研究中心的李澳、邓超凡、吴华泽、曾晨月、高宇欣、王志权、马红岩和唐丹等人完成,通讯作者为马红岩和唐丹。论文发表于 Chemistry & Biodiversity 期刊,2026年,卷23,文章编号e02413。

一、研究背景与目的

糖尿病肾病是糖尿病最主要的微血管并发症之一,也是慢性肾脏病(Chronic Kidney Disease, CKD)和终末期肾病(End-Stage Renal Disease, ESRD)发展的重要因素。全球约有5.89亿成年人患有糖尿病,预计到2050年将达到8.53亿,其中约20%–40%的患者会发展为糖尿病肾病,2型糖尿病被认为是主要危险因素。目前治疗DN的手段包括胰岛素、SGLT2抑制剂、血管紧张素转换酶抑制剂和GLP-1激动剂等,但这些疗法只能在一定程度上延缓疾病进展,无法完全阻止肾功能恶化。因此,寻找更为有效且安全的干预策略具有重要的临床意义。近年来,研究者所在团队发现AGEs/RAGE信号通路是多种中药复方改善糖尿病并发症的共同靶点,例如补阳还五汤可通过调节该通路缓解糖尿病周围神经病变,大柴胡汤和黄连解毒汤则通过作用于AGEs/RAGE轴及其下游AKT、Nrf2通路治疗DN。黄柏为芸香科植物黄皮树(Phellodendron chinense Schneid.)的干燥树皮,具有清热燥湿、泻火除蒸、解毒疗疮的功效,临床应用历史达两千年。其主要化学成分包括生物碱、酚酸、柠檬苦素、甾醇和挥发油等,具有抗菌、抗真菌、降压、抗肿瘤和降血糖等多种药理作用。其中小檗碱通过激活Nrf2通路抑制氧化应激和铁死亡,显著降低血糖和血脂,延缓DN进展;而黄柏提取物在链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠中也表现出降低血糖、改善肾功能指标的效果。然而,黄柏治疗DN的具体作用机制尚不完全清楚。本研究旨在通过高脂饮食联合链脲佐菌素建立2型糖尿病小鼠模型,评价黄柏的肾脏保护作用,并利用超高效液相色谱-高分辨串联质谱(UPLC-HRMS/MS)表征其化学成分,结合网络药理学和蛋白印迹分析,阐明黄柏干预DN的分子机制。

二、研究流程与方法

研究包括多个环节:首先,采用60%高脂饲料喂养C57BL/6J小鼠6周后,连续5天腹腔注射45 mg/kg链脲佐菌素建立DN模型,以空腹血糖≥11.1 mmol/L为造模成功标准。成功造模的小鼠随机分为模型组、黄柏低剂量组(0.75 g/kg/天)、黄柏高剂量组(3 g/kg/天)和二甲双胍组(400 mg/kg/天),持续给药14周,对照组给予标准饲料和生理盐水。实验期间监测体重和空腹血糖,结束后收集血浆和尿液样本,检测空腹血糖、总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白胆固醇、血尿素氮、血清肌酐以及尿尿素氮、尿肌酐、尿白蛋白/肌酐比值和24小时尿蛋白等生化指标。肾脏组织经H&E、PAS和Masson染色进行组织病理学检查,评估肾小球肥大、糖原沉积和纤维化程度。其次,利用UPLC-Q-Orbitrap HRMS/MS对黄柏提取物进行化学成分分析,共初步鉴定82个代表性成分,包括62个生物碱、14个有机酸和6个其他类化合物。生物碱中以原小檗碱型24个、四氢原小檗碱型14个、阿朴啡型7个、简单苄基异喹啉型9个以及其他类型8个。在小鼠血浆中检测到20个吸收成分,包括5个有机酸、13个生物碱和2个其他类型化合物。第三,基于血浆吸收成分进行网络药理学分析。通过Swiss Target Prediction和SEA数据库获得1138个化合物靶点,从GeneCards数据库检索到1083个DN相关靶点,二者交集得到185个共同靶点。构建蛋白质-蛋白质相互作用网络,识别出GAPDH、TNF、IL-1β、STAT3、PPARG、HIF1A和EGFR等核心靶点。GO功能富集分析显示生物过程主要涉及DNA模板转录的正调控和RNA聚合酶II转录的负调控等155个条目,细胞组分包括神经元胞体和受体复合物等22个条目,分子功能以蛋白酪氨酸激酶活性和蛋白激酶活性为代表共110个条目。KEGG通路富集分析显示前20条通路中包括糖尿病并发症中的AGEs/RAGE信号通路、PI3K/AKT通路和MAPK通路,其中29个共同靶点主要富集于AGEs/RAGE通路。最后,采用Western blot检测肾脏组织中RAGE和GLO-1蛋白表达水平,以验证黄柏对AGEs/RAGE通路的调控作用。

三、主要研究结果

药理实验结果显示,模型组小鼠体重和空腹血糖显著高于对照组,黄柏高、低剂量组干预14周后体重和空腹血糖均显著下降。模型组TG、TC和LDL-C水平较对照组显著升高,黄柏高、低剂量组及二甲双胍组均能显著降低上述血脂指标,其中黄柏低剂量组效果最为明显。肾功能方面,模型组肾脏指数、尿尿素氮、尿肌酐、尿白蛋白/肌酐比值和24小时尿蛋白均显著高于对照组,黄柏干预后上述指标均显著降低,黄柏高剂量组改善最为显著;二甲双胍组多数指标无统计学显著变化。血尿素氮和血清肌酐在模型组显著升高,黄柏治疗可有效降低其水平。组织病理学检查显示,对照组肾小球结构正常,肾小管排列整齐,无炎症细胞浸润、坏死或纤维化;模型组出现肾小球体积增大、系膜基质扩张、肾小管萎缩,PAS染色显示肾小管萎缩、基底膜增厚和大量PAS阳性基质沉积,Masson染色显示细胞排列紊乱和大量胶原沉积。黄柏干预可明显减轻上述病理损伤。Western blot结果显示,与模型组相比,黄柏低剂量组RAGE蛋白水平降低,高剂量组降低更为显著;GLO-1蛋白表达在高剂量组较模型组升高。这些结果表明黄柏通过抑制AGEs/RAGE通路发挥肾脏保护作用。

四、结论与研究价值

本研究证实黄柏能够显著改善2型糖尿病小鼠的糖脂代谢紊乱和肾功能障碍,减轻肾小球肥大、糖原沉积和纤维化等病理损伤,且高剂量组效果更佳。通过UPLC-Q-Orbitrap HRMS/MS鉴定出黄柏中82个化学成分,其中20个成分可在血浆中检测到,为其药效物质基础提供了依据。网络药理学和Western blot验证表明,黄柏主要通过调节AGEs/RAGE信号通路发挥肾脏保护作用,这一发现为黄柏在糖尿病肾病临床治疗中的应用提供了科学基础。本研究的创新点在于整合了血清药物化学、网络药理学和体内药效学验证,较为系统地揭示了黄柏治疗DN的活性成分和潜在机制。然而,研究也存在一定局限性:缺乏细胞或分子层面的直接验证、未进行安全性评价、仅检测了RAGE和GLO-1两个靶点蛋白,且未探讨代谢产物对这些生物标志物的影响。尽管如此,该研究仍为中药黄柏治疗糖尿病肾病提供了有价值的实验证据和机制解释。

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