分享自:

津力达通过肠道菌群依赖性产生吡哆胺靶向肾脏 AGEs/RAGE 和 TGF-β 通路改善糖尿病肾病

期刊:PhytomedicineDOI:10.1016/j.phymed.2025.157744

本文属于类型a,即单一原创研究论文。以下是根据该文档生成的学术报告。

一、研究作者、机构与发表信息

本研究由Yongjie Meng、Yunlong Hou、Runtao Zhang等多位学者共同完成,通讯作者为Mengnan Li和Huailin Gao。研究团队主要来自河北中医药大学、河北医科大学、络病理论创新转化全国重点实验室以及河北以岭医院。该论文发表于期刊 *Phytomedicine*,文章编号为157744,于2025年12月26日在线发表,预计收录于2026年第150卷。

二、研究背景

糖尿病肾脏疾病(diabetic kidney disease, DKD)是慢性肾脏病和终末期肾病的主要病因。尽管钠-葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂、胰高血糖素样肽-1受体激动剂等治疗手段已取得一定进展,但临床中仍存在较高的残余风险。近年来的证据表明,肠道菌群失调可通过代谢产物介导的肾损伤促进DKD进展。津力达(Jinlida, JLD)是一种已在临床验证具有抗糖尿病活性的中药复方,但其是否通过调节肠道菌群发挥肾脏保护作用尚不清楚。维生素B6代谢物吡哆胺(pyridoxamine, PM)具有清除活性羰基、抑制晚期糖基化终末产物(advanced glycation end-products, AGEs)形成的作用,被认为具有肾脏保护潜力,但肠道菌群是否以及如何调控PM代谢进而影响DKD进展尚未阐明。因此,本研究旨在探讨JLD是否通过调节肠道菌群和维生素B6代谢来缓解DKD,并阐明其关键代谢物PM的肾脏保护机制。

三、研究流程与方法

本研究包含多个相互关联的实验环节。首先,为评估JLD的菌群依赖性效应,研究者使用抗生素诱导的假无菌小鼠模型,并设置了对照组、模型组、JLD低剂量组、JLD高剂量组以及JLD高剂量联合抗生素组。研究对象为4周龄雄性db/db小鼠及其对照db/m小鼠,每组8只。db/db小鼠经高蛋白饮食诱导6周建立DKD模型后,分别给予相应干预12周。抗生素混合物包括氨苄西林、新霉素、万古霉素和甲硝唑,通过饮水给予。干预期间监测体重、随机血糖、尿白蛋白/肌酐比值、血肌酐和尿素氮等指标,并进行了肾脏组织病理学染色。为进一步验证菌群的作用,研究者进行了粪菌移植(fecal microbiota transplantation, FMT)实验。供体为接受JLD高剂量治疗的db/db小鼠,受体为DKD模型小鼠,每组8只,隔日灌胃粪菌悬液8周,评估肾功能和肾脏病理变化。

在机制探索方面,研究者对对照组、模型组和JLD高剂量组的粪便样本进行了宏基因组测序和非靶向代谢组学分析。宏基因组测序采用Illumina NovaSeq 6000平台,通过fastp过滤、Bowtie2比对宿主序列、MEGAHIT组装、MetaGeneMark预测编码序列等流程进行生物信息学分析。非靶向代谢组学采用超高效液相色谱-串联质谱技术,通过XCMS处理原始数据并基于HMDB和KEGG数据库进行注释。同时,利用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)对肾脏组织和细菌培养上清中的PM进行定量。研究者还使用Spearman相关性分析探讨了差异微生物类群与代谢物之间的关联。

基于多组学结果,研究者筛选出关键功能菌种Paramuribaculum intestinale,并在体外厌氧条件下培养该菌株,观察JLD对其生长和PM产量的影响。通过牛血清白蛋白-甲基乙二醛糖化模型,评估了该菌条件培养基对AGEs形成的抑制作用。此外,研究者还进行了PM直接补充实验,设置对照组、模型组和PM组(400 mg/kg/天),干预12周,评估PM对DKD的体内保护作用。在细胞层面,使用小鼠肾足细胞和小鼠系膜细胞,以甲基乙二醛诱导糖化应激损伤模型,通过Western blot、实时定量PCR、免疫荧光、TUNEL染色、CCK-8实验和NF-κB荧光素酶报告基因等方法,深入解析PM和JLD对AGEs-RAGE-NF-κB/AP-1及TGF-β/Smad2信号通路的影响。研究还采用了RAGE基因敲低实验和网络药理学分析等内容。

四、主要研究结果

抗生素干预实验表明,JLD高剂量显著降低了db/db小鼠的尿白蛋白/肌酐比值、随机血糖、血肌酐和尿素氮水平,改善了肾小球系膜基质扩张和胶原沉积。然而,联合抗生素后JLD的上述保护作用被明显削弱,提示JLD的疗效至少部分依赖于完整的肠道菌群。FMT实验进一步证实了这一结论。接受JLD高剂量供体粪菌的受体小鼠,其尿白蛋白/肌酐比值显著下降,血肌酐和尿素氮降低,肾间质I型胶原沉积减少,足细胞裂隙膜蛋白nephrin表达部分恢复。

宏基因组分析显示,DKD模型组肠道菌群的Shannon和Simpson指数显著降低,而JLD干预恢复了菌群多样性。主坐标分析表明JLD组的菌群结构趋向对照组。模型组厚壁菌门/拟杆菌门比值升高,JLD干预使其趋向正常。代谢组学分析发现,JLD显著上调了维生素B6代谢通路,烟酰胺、吡哆醇和4-吡哆酸水平均显著升高。靶向定量证实JLD增加了肾脏组织中PM含量。宏基因组功能分析显示,JLD显著提高了维生素B6从头合成途径关键酶基因pdxJ、pdxB、dxs和dxr的相对丰度,但对维生素B6活化和转化相关基因无显著影响,提示JLD通过增强菌群维生素B6生物合成能力而非后续转化来促进PM积累。

来源追踪分析确定Paramuribaculum intestinale为核心功能菌种。体外培养实验显示,JLD显著促进该菌生长并提高PM产量,其条件培养基可有效抑制AGEs形成。加入碱性磷酸酶抑制剂阻断内源性PM产生后,AGEs清除效果部分减弱,证明PM是核心效应分子。在体内PM补充实验中,PM显著降低了DKD小鼠的尿白蛋白/肌酐比值、血肌酐和尿素氮,减少了肾脏甲基乙二醛和AGEs的积累,并恢复了podocin表达。机制上,PM抑制了磷酸化p65和磷酸化c-Jun的表达,下调了促炎细胞因子和AP-1靶基因的mRNA水平,同时抑制了Smad2磷酸化和α-平滑肌肌动蛋白的表达。在体外实验中,PM抑制了足细胞中甲基乙二醛诱导的NF-κB p65核转位和NF-κB报告基因活性,与RAGE抑制剂FPS-ZM1联合使用时具有叠加抑制效应。RAGE基因敲低显著抑制了甲基乙二醛诱导的NF-κB活化和下游炎症因子的表达。此外,外源性AGEs补充可部分逆转PM的抗炎和抗纤维化作用,但JLD在AGEs持续存在条件下仍保留部分抗氧化、抗凋亡和抗增殖活性。

五、结论与意义

本研究首次证实JLD通过重塑肠道菌群并增强其维生素B6从头合成能力,促进PM的肠道菌群依赖性生成。肠道来源的PM进入循环后作为效应分子作用于肾脏,通过清除甲基乙二醛、抑制AGEs-RAGE轴及其下游NF-κB/AP-1炎症通路和TGF-β/Smad2纤维化通路,发挥肾脏保护作用。同时,JLD中的小檗碱、白藜芦醇等成分可直接干预TGF-β/Smad纤维化过程。该研究揭示了PM作为一种微生物来源代谢物在DKD中的治疗潜力,为DKD治疗提供了一种新的代谢导向策略。研究还首次提出了“RAGE-AP-1轴”作为潜在干预靶点,拓展了对AGEs-RAGE信号网络的理解。此外,JLD作为“生态系统调节剂”的多组分、多靶点、多通路作用模式,体现了中药复方在慢性疾病干预中的独特优势。

六、研究亮点

本研究的亮点在于:第一,首次将JLD的肾脏保护作用与肠道菌群-维生素B6-PM代谢轴联系起来,并通过抗生素干预和粪菌移植实验在体内验证了因果关系;第二,综合运用宏基因组学和非靶向代谢组学,系统描绘了JLD对肠道菌群结构和维生素B6代谢功能的调控网络;第三,通过体外功能验证确定了Paramuribaculum intestinale为关键功能菌种,并证明PM是其核心效应代谢物;第四,在机制上同时关注了NF-κB和AP-1两条平行信号通路的协同抑制,提出了“RAGE-AP-1轴”的新概念。研究还通过AGEs补充实验区分了PM依赖和PM非依赖的保护机制,展示了中药复方多层次调控的复杂性。

七、其他有价值的内容

研究团队此前建立的JLD超高效液相色谱指纹图谱为药物质量一致性提供了保证,鉴定出丹参素钠、葛根素、丹酚酸B、淫羊藿苷、人参皂苷Rb1等多种标志性成分。此外,通过网络药理学分析,研究者预测小檗碱和白藜芦醇可直接靶向TGF-β/Smad通路中的关键节点。研究也指出了自身局限性,包括尚未在体内通过粪菌移植实验直接验证Paramuribaculum intestinale的必要性,以及db/db模型无法完全模拟人类DKD的复杂性。未来将计划在更贴近临床病理特征的动物模型中进一步验证,并收集DKD患者样本评估临床相关性。

上述解读依据用户上传的学术文献,如有不准确或可能侵权之处请联系本站站长:admin@fmread.com