天津中医药  2025, Vol. 42 Issue (1): 100-107

文章信息

郭金明, 付永涛, 索大伟, 等.
GUO Jinming, FU Yongtao, SUO Dawei, et al.
刺五加注射液通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻糖尿病肾病小鼠肾损伤的研究
Study on Acanthopanax senticosus Injection on alleviating renal injury in diabetic kidney disease mice by inhibiting TLR4/NF-κB signaling pathway
天津中医药, 2025, 42(1): 100-107
Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2025, 42(1): 100-107
http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2025.01.18

文章历史

收稿日期: 2024-09-02
刺五加注射液通过抑制TLR4/NF-κB信号通路减轻糖尿病肾病小鼠肾损伤的研究
郭金明 , 付永涛 , 索大伟 , 江旗琳 , 白敏 , 郑聪聪 , 王莉平     
邯郸市中心医院, 邯郸 056001
摘要:[目的] 研究刺五加注射液(ASI)调控Toll样受体4/核因子-κB(TLR4/NF-κB)信号通路对糖尿病肾病(DKD)小鼠肾损伤的影响。[方法] 采用高脂饮食结合腹腔注射链脲佐菌素的方法构建DKD小鼠动物模型,设正常对照组、模型组、ASI(75 mg/kg)组、ASI(75 mg/kg)+瑞沙托维(TAK-242,TLR4抑制剂,0.5 mg/kg)组和ASI(75 mg/kg)+脂多糖(LPS,TLR4激动剂,10 mg/kg)组,每组10只。持续给药8周后,检测小鼠空腹血糖(FBG)和肾功能指标[24 h尿蛋白量(24 h UTP)、尿酸(UA)、血尿素氮(BUN)和血清肌酐(Scr)],称量体质量、肾脏质量并计算肾脏系数,酶联免疫吸附法(ELISA)检测肾组织炎症因子[白细胞介素(IL)-1β、IL-6、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)]含量,苏木精-伊红(HE)染色法观察肾组织病理改变,马森(Masson)染色和末端标记法(TUNEL)检查肾纤维化和肾细胞凋亡,逆转录实时定量聚合酶链反应(RT-PCR)法检测肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达,蛋白免疫印迹(Western blot)法检测肾组织TLR4、NF-κB p65、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bax)、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)、活化型Caspase-3(Cleaved Caspase-3)蛋白表达。[结果] 与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组小鼠FBG、24 h UTP、UA、BUN、Scr、肾脏质量、肾脏系数、IL-1β、IL-6、TNF-α均显著降低,体质量显著升高(P<0.05);肾组织病理改变、纤维化及肾细胞凋亡状况均明显改善,肾组织损伤评分、胶原容积分数(CVF)及细胞凋亡指数(AI)均显著降低(P<0.05);TLR4、NF-κB p65 mRNA和蛋白表达量显著降低,Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著降低(P<0.05)。TAK-242能够明显增强ASI对DKD小鼠FBG、肾功能、体质量、肾脏系数、肾组织病变、纤维化、细胞凋亡及TLR4/NF-κB信号通路相关mRNA和蛋白表达的作用;LPS则明显逆转ASI对DKD小鼠的上述作用。[结论] ASI具有减轻DKD小鼠肾损伤并改善其肾功能的作用,其机制可能与下调TLR4/NF-κB信号通路,进而抑制炎症、肾纤维化和细胞凋亡有关。
关键词糖尿病肾病    刺五加注射液    肾损伤    TLR4/NF-κB信号通路    炎症    凋亡    

糖尿病肾病(DKD)是糖尿病的一种常见且严重的慢性微血管并发症,以持续蛋白尿为主要临床表现。据统计,约35%~40%的糖尿病患者并发不同程度的DKD,已成为终末期肾病的主要触发因素,全球每年因此致死人数超过4万人[1-2]。DKD病理机制非常复杂,涉及炎症、细胞凋亡、组织纤维化等一系列因素[3-4]。多种信号通路参与介导DKD进程,其中Toll样受体4(TLR4)及其下游靶蛋白核因子-κB(NF-κB)等在炎症、细胞凋亡、组织纤维化等病理过程中扮演着关键角色[5-6]。研究证实,通过药物抑制TLR4/NF-κB信号通路可有效减轻DKD大鼠肾损伤[7-9]

刺五加注射液(ASI)是中药刺五加经水醇法提取精制而成的一种中药注射剂,有效成分包括刺五加苷B、刺五加苷E、刺五加酚、异嗪皮啶、咖啡酸、紫丁香苷等,目前主要用于缺血性脑血管病及冠心病心绞痛等疾病的治疗。随着药理学研究的深入,发现ASI具有较好的抗炎、抗凋亡、抗纤维化等作用[10-11]。有研究报道ASI对糖尿病大鼠血管内皮具有保护作用[12],刺五加提取物对糖尿病小鼠糖脂代谢具有改善作用[13]。并且,ASI对肾缺血再灌注大鼠肾损伤具有抑制作用,其机制与抑制TLR4/NF-κB信号通路而减轻炎症反应有关[10]。该研究通过构建DKD小鼠动物模型,探讨ASI对DKD小鼠肾损伤的影响及其机制,以期为DKD临床治疗提供新的思路。

1 材料与方法 1.1 材料 1.1.1 实验动物

通过河北医科大学[实验动物公共服务平台,许可证号:SCXK(冀)2020-001]购买SPF级雄性C57BL/6J品系小鼠55只,体质量15~18 g,饲养于室温23~25 ℃、湿度50%~60%、空气流动性好的动物房,进食饮水不限。该研究获得河北省邯郸市中心医院伦理委员会批准[伦理批号:HDZXLL(K)2023-011]。

1.1.2 主要药品与试剂

ASI(批号2201A017)购自黑龙江乌苏里江制药有限公司;瑞沙托维(TAK-242,TLR4抑制剂,货号IR0580)、脂多糖(LPS,TLR4激动剂,货号IL2020)、尿蛋白量(UTP,货号BC5650)、尿酸(UA,BC1360)、血尿素氮(BUN,BC1530)、血清肌酐(Scr,BC4910)试剂盒购自北京索莱宝公司;链脲佐菌素(货号ST1668)、TRIzol试剂(货号R0016)、白细胞介素-1β(IL-1β,货号PI301)、白细胞介素-6(IL-6,货号PI326)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α,货号PT512)试剂盒购自上海碧云天公司;苏木精-伊红(HE,货号D006-1-4)、马森(Masson,货号D026-1-3)、末端标记法(TUNEL,货号G001-1-2)染色试剂盒、一步法逆转录实时定量聚合酶链反应(RT-PCR)试剂盒(货号N116)、RIPA裂解液(货号W062-1-1)、二奎磷甲酸(BCA,货号A045-4-2)、增强化学发光试剂(ECL、货号W028-2-1)购自南京建成生物工程研究所;TLR4(货号AF7017)、NF-κB p65(货号AF5006)、B细胞淋巴瘤-2(Bcl-2,货号AF6139)、Bcl-2相关X蛋白(Bax,货号AF0120)、半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3,货号AF6311)、活化型Caspase-3(Cleaved Caspase-3,货号AF7022)、甘油醛-3-磷酸脱氢酶(GAPDH,货号AF0911)抗体和IgG二抗(货号S0001)购自美国Affinity公司;高脂饲料(60.65%脂肪+21.21%碳水化合物+18.14%蛋白质)购自北京华阜康有限公司。

1.2 方法 1.2.1 分组与模型制备

随机取55只实验小鼠中45只,参照Shen等[14]报道的方法构建DKD动物模型:高脂饲料喂养6周后腹腔注射链脲佐菌素50 mg/kg,分别于24 h后和72 h后通过动物血糖仪(Contour TS型,德国拜耳公司)检测空腹血糖(FBG)水平均≥11.1 mmol/L则说明糖尿病模型制备成功(44只成功),继续高脂饲料喂养8周后,按照试剂盒操作说明,通过分光光度计(721型,上海分析仪器厂)测定24 h UTP≥30 mg则说明DKD动物模型制备成功[15](40只成功),将40只成模小鼠随机分为模型组、ASI组、ASI+TAK-242组和ASI+LPS组,每组10只。剩余10只小鼠设为正常对照组。ASI组腹腔注射ASI 75 mg/kg(相当于人临床剂量),ASI+TAK-242组腹腔注射ASI 75 mg/kg和TAK-242 0.5 mg/kg[16],ASI+LPS组腹腔注射ASI 75 mg/kg和LPS 10 mg/kg[17],正常对照组和模型组腹腔注射0.9%氯化钠溶液,各组均1次/d给药,疗程8周。

1.2.2 标本采集与处理

持续给药8周后,通过动物血糖仪(Contour TS型,德国拜耳公司)检测FBG水平。收集24 h尿液并2 500 r/min离心(离心半径10 cm)5 min收集上清液,-20 ℃保存。乙醚吸入麻醉后,摘眼球取血,室温静置待血液凝固后1500 r/min离心(离心半径10 cm)10 min收集血清,-20 ℃保存。称量体质量,颈椎脱臼处死小鼠,取双侧肾脏并称质量,肾脏系数=双侧肾质量/体质量。将左侧肾脏置于福尔马林溶液中固定5 d,右侧肾脏-20 ℃保存。

1.2.3 生化指标检测

取“1.2.2”尿液上清液和血清标本,按照试剂盒说明,通过分光光度计(721型,上海分析仪器厂)测定肾功能指标(24 h UTP、UA、BUN、Scr)。取1/2右侧肾脏,按质量体积比1∶9(g/mL)加入4 ℃预冷生理盐水后研磨匀浆,3 500 r/min离心(离心半径10 cm)10 min收集上清液,按照试剂盒说明,通过酶标仪(MK3型,芬兰雷勃公司)测定肾组织中炎症因子(IL-1β、IL-6、TNF-α)含量。

1.2.4 肾组织病理学改变、纤维化及细胞凋亡状况检查

取左侧肾脏,经脱水浸蜡处理后制备4 μm厚度切片(RM 2264型切片机,德国Leica公司),脱蜡水化处理后,分别按照试剂盒操作说明。1)HE染色,400倍显微镜(BX53型,日本Olympus公司)下观察肾组织病理改变,进行损伤评分[16]:无病变及轻微、轻度、中度、重度病变分别记为0、0.5、1、2、3分;2)Masson染色,400倍显微镜下观察肾组织纤维化状况,通过Image J软件计算胶原容积分数(CVF,蓝色胶原着色面积占视野面积的百分比);3)TUNEL染色,400倍显微镜下观察肾细胞凋亡状况,每张切片随机取5个视野,计数视野内凋亡细胞数和细胞总数,计算凋亡指数(AI,凋亡细胞数占细胞总数的百分比)。

1.2.5 肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达检测

取100 mg右侧肾脏组织,TRIzol法提取总RNA,逆转录生成cDNA,然后以cDNA作为模板行PCR扩增(ABI7500型RT-PCR仪,美国热电公司):95 ℃预变性5 min,60 ℃退火40 s、72 ℃延伸20 s,共循环40次。PCR引物由北京Servicebio公司合成,序列见表 1

表 1 PCR引物序列 Tab. 1 PCR primer sequence
1.2.6 肾组织TLR4、NF-κB p65、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cleaved Caspase-3蛋白表达检测

取100 mg右侧肾脏组织,RIPA法提取总蛋白,BCA法测定总蛋白浓度后沸水浴变性,10%凝胶电泳(28D型电泳仪,北京六一仪器厂)分离蛋白(浓缩胶80 V、30 min,分离胶120 V、60 min)、湿法转膜(Mini Trans-blot型转膜仪,美国Bio-Rad公司,320 mA、120 min)、山羊血清室温封闭60 min后,加一抗TLR4(1∶1 500稀释)、NF-κB p65(1∶1 500稀释)、Bcl-2(1∶1 000稀释)、Bax(1∶1 000稀释)、Caspase-3(1∶1 500稀释)、Cleaved Caspase-3(1∶1 000稀释)、GAPDH(1∶3 000稀释)4 ℃孵育过夜,加二抗(1∶5 000稀释)37 ℃孵育60 min,洗膜后加ECL显色,通过Image J软件计算条带灰度值,与内参GAPDH条带灰度的比值做为目标蛋白半定量结果。

1.3 统计学方法

运用SPSS 20.0软件进行数据统计分析,计量资料以均数±标准差(x±s)表示,多组间比较采用单因素方差分析,两组间比较采用LSD-t检验(方差齐)或Dunnett’s T3检验(方差不齐),P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果 2.1 ASI对DKD小鼠FBG水平和肾功能指标的影响

与正常对照组相比,模型组小鼠FBG、24 h UTP、UA、BUN、Scr均显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组FBG、24 h UTP、UA、BUN、Scr显著降低(P<0.05);ASI+LPS组FBG、24 h UTP、Scr显著降低(P<0.05),UA、BUN差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组FBG、24 h UTP、UA、BUN、Scr显著降低,ASI+LPS组FBG、24 h UTP、UA、BUN、Scr显著升高(P<0.05)。见表 2

表 2 ASI对DKD小鼠FBG水平和肾功能指标的影响(x±s Tab. 2 Effect of ASI on FBG level and renal function indexes in DKD mice(x±s)
2.2 ASI对DKD小鼠体质量、肾脏质量、肾脏系数的影响

与正常对照组相比,模型组小鼠体质量显著降低,肾脏质量、肾脏系数显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组体质量显著升高,肾脏质量、肾脏系数显著降低(P<0.05);ASI+LPS组肾脏系数显著降低(P<0.05),体质量、肾脏质量差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组体质量显著升高,肾脏质量、肾脏系数显著降低(P<0.05);ASI+LPS组体质量显著降低,肾脏质量、肾脏系数显著升高(P<0.05)。见表 3

表 3 ASI对DKD小鼠体质量、肾脏质量、肾脏系数的影响(x±s Tab. 3 Effect of ASI on body mass, renal mass and renal index in DKD mice(x±s)
2.3 ASI对DKD小鼠肾组织炎症因子含量的影响

与正常对照组相比,模型组小鼠肾组织IL-1β、IL-6、TNF-α含量显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组IL-1β、IL-6、TNF-α含量显著降低(P<0.05);ASI+LPS组IL-1β含量显著降低(P<0.05),IL-6、TNF-α含量差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组IL-1β、IL-6、TNF-α含量显著降低(P<0.05);ASI+LPS组IL-1β、IL-6、TNF-α含量显著升高(P<0.05)。见表 4

表 4 ASI对DKD小鼠肾组织炎症因子含量的影响(x±s Tab. 4 Effect of ASI on the content of inflammatory factors in renal tissue of DKD mice(x±s)
2.4 ASI对DKD小鼠肾组织病理改变的影响

正常对照组小鼠肾小球、肾小管等形态正常,结构完整,基底膜和系膜未见增生或扩张。模型组可见肾单元结构紊乱,肾小球肥大,肾小管细胞肿胀或空泡样变,肾间质大量炎性细胞浸润,基底膜增生,系膜扩张等病理改变。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组肾组织病变明显改善。与ASI组相比,ASI+TAK-242组肾组织病变明显改善,ASI+LPS组肾组织病变明显加重。肾损伤评分:与正常对照组相比,模型组小鼠损伤评分显著升高(P<0.05);与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组损伤评分显著降低(P<0.05),ASI+LPS组损伤评分差异无统计学意义(P>0.05);与ASI组相比,ASI+TAK-242组损伤评分显著降低,ASI+LPS组损伤评分显著升高(P<0.05)。见图 1表 5

图 1 ASI对DKD小鼠肾组织病理改变的影响(HE染色,×400) Fig. 1 Effect of ASI on pathological changes of renal tissue in DKD mice(HE staining, ×400)
表 5 ASI对DKD小鼠肾损伤评分、CVF、AI的影响(x±s Tab. 5 Effect of ASI on renal injury score, CVF, AI in DKD mice(x±s)
2.5 ASI对DKD小鼠肾组织肾纤维化的影响

正常对照组小鼠肾间质、肾小球等部位可见少量、丝状、均匀分布的胶原纤维。模型组肾间质区可见大量胶原沉积、呈片状,肾小球和肾小管等部位胶原沉积量也明显增多。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组肾纤维化状况明显改善。与ASI组相比,ASI+TAK-242组纤维化状况明显改善,ASI+LPS组纤维化状况明显加重。肾组织CVF结果:与正常对照组相比,模型组CVF显著升高(P<0.05);与模型组相比,ASI组、ASI+TAK-242组和ASI+LPS组CVF显著降低(P<0.05);与ASI组相比,ASI+TAK-242组CVF显著降低,ASI+LPS组CVF显著升高(P<0.05)。见图 2表 5

图 2 ASI对DKD小鼠肾组织肾纤维化的影响(Masson染色,×400) Fig. 2 Effect of ASI on renal fibrosis in renal tissue of DKD mice(Masson staining, ×400)
2.6 ASI对DKD小鼠肾细胞凋亡的影响

与正常对照组相比,模型组肾细胞AI显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组AI显著降低(P<0.05);ASI+LPS组AI差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组AI显著降低,ASI+LPS组AI显著升高(P<0.05)。见图 3表 5

图 3 ASI对DKD小鼠肾细胞凋亡的影响(TUNEL染色,×400) Fig. 3 Effect of ASI on apoptosis of renal cells in DKD mice(TUNEL staining, ×400)
2.7 ASI对DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达的影响

与正常对照组相比,模型组肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达显著降低(P<0.05);ASI+LPS组NF-κB p65 mRNA表达显著降低(P<0.05),TLR4 mRNA表达差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达显著降低,ASI+LPS组肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达显著升高(P<0.05)。见表 6

表 6 ASI对DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA表达的影响(x±s Tab. 6 Effect of ASI on the expression of TLR4, NF-κB p65 mRNA in renal tissue of DKD mice(x±s)
2.8 ASI对DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cleaved Caspase-3蛋白表达的影响

与正常对照组相比,模型组肾组织TLR4、NF-κB p65蛋白表达和Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著升高(P<0.05)。与模型组相比,ASI组和ASI+TAK-242组TLR4、NF-κB p65蛋白表达和Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著降低(P<0.05);ASI+LPS组NF-κB p65蛋白表达和Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著降低(P<0.05),TLR4蛋白表达差异无统计学意义(P>0.05)。与ASI组相比,ASI+TAK-242组TLR4、NF-κB p65蛋白表达和Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著降低,ASI+LPS组TLR4、NF-κB p65蛋白表达和Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值显著升高(P<0.05)。见图 4表 7表 8

注:A,正常对照组;B,模型组;C,ASI组;D,ASI+TAK-242组;E,ASI+LPS组。 图 4 ASI对DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cleaved Caspase-3蛋白表达的影响 Fig. 4 Effect of ASI on the expression of TLR4, NF-κB p65, Bcl-2, Bax, Caspase-3, Cleaved Caspase-3 proteins in renal tissue of DKD mice
表 7 ASI对DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cleaved Caspase-3蛋白表达的影响(x±s Tab. 7 Effect of ASI on the expression of TLR4、NF-κB p65、Bcl-2、Bax、Caspase-3、Cleaved Caspase-3 proteins in renal tissue of DKD mice(x±s)
表 8 ASI对DKD小鼠肾组织Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3表达比值的影响(x±s Tab. 8 Effect of ASI on the expression ratio of Bax/Bcl-2, Cleaved Caspase-3/Caspase-3 in renal tissue of DKD mice(x±s)
3 讨论

中医药具有自己独特的理论体系,以辨证论治、整体调治为基本理念,在慢性病防治方面具有独到的优势。DKD在中医学中没有对应的病名,据中医古籍记载及其症状可归属“肾劳”“下消”“水肿”等范畴,其主要病机在于“脾肾亏虚、气阴两虚、痰湿血瘀”,当以补肾健脾、益气养阴、活血化瘀为基本疗法。刺五加(又名坎拐棒子、老虎潦、一百针)属于五加科灌木植物,取其干燥根茎入药,性温味辛,归脾、肾、心经,具有益气健脾、补肾安神等功效。ASI是以中药刺五加提取物作为有效成分的一种已上市的中药注射剂。本研究发现,DKD小鼠肾功能监测指标24 h UTP、UA、BUN、Scr及肾脏质量、肾脏系数明显升高,肾组织呈现肾单元结构紊乱、肾小球肥大、肾小管细胞肿胀或空泡样变、炎性细胞浸润、基底膜增生、系膜扩张以及肾间质、肾小球纤维化等病理学改变,与任宇晴等[15]和刘五梅等[18]报道一致。但有部分文献[19-21]报道DKD小鼠肾小球萎缩,这可能与造模方法不同以及疾病严重程度存在差异有关。经ASI治疗可改善DKD小鼠肾功能、降低肾脏质量和肾脏系数,减轻肾组织病变及肾纤维化、显著降低肾损伤评分和CVF,说明ASI具有减轻DKD小鼠肾损伤并改善其肾功能的作用。

越来越多的研究表明炎症反应和细胞凋亡是促进DKD进展的关键因素。持续高血糖将破坏肾小管、肾小球上皮细胞结构,刺激巨噬细胞等向肾小管、肾小球上皮聚集并释放IL-1β、IL-6、TNF-α等炎性因子,促进炎症细胞浸润,导致炎症损伤[22]。Rayego-Mateos等[23]报道DKD所致肾脏肥大、滤过率升高等病变与炎症反应密切相关。持续高糖可诱导肾细胞凋亡,可能与脂肪酸聚集、炎症反应、氧化应激等因素有关[24]。Bcl-2家族蛋白通过调节线粒体膜通透性影响细胞凋亡,其中Bax能够改变线粒体膜电位、上调膜孔道通透性而使细胞色素C(Cyt C)异常释放进入细胞质,Cyt C可剪切活化Caspase-3而触发细胞凋亡;Bcl-2蛋白与Bax具有氨基酸同源性,Bcl-2与Bax能够结合形成无活性的异型二聚体,当Bax过表达时可形成同型二聚体而促进细胞凋亡[25]。Yang等[26]报道通过抑制炎症和细胞凋亡可有效减轻DKD大鼠肾损伤。ASI具有良好的抗炎和抗凋亡活性,本研究发现,经ASI治疗可降低DKD小鼠肾组织IL-1β、IL-6、TNF-α含量和肾细胞凋亡率,降低Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值,说明ASI具有抑制DKD小鼠炎症反应和肾细胞凋亡的作用。

TLR4是高度保守的跨膜分子识别受体TLRs家族成员之一,在机体各类细胞中广泛存在,在先天性免疫应答反应中发挥着关键作用。TLR4由胞外结构域、跨膜结构域和胞内结构域3部分组成,LPS等病原分子可以识别并结合胞外结构域,通过跨膜结构域将信号传递至细胞内,进而促进下游蛋白NF-κB表达与活化,NF-κB核转位后p65亚基与p65亚基N端Rel同源区与DNA特定位点结合,诱导IL-6、TNF-α等促炎因子转录表达,从而加重炎症损伤[27]。并且,NF-κB p65核转位后可上调Bax表达并下调Bcl-2表达,从而表现出促凋亡作用[28]。Qi等[29]报道高糖持续刺激可上调TLR4表达,诱导肾小球上皮细胞NF-κB活化而促进IL-6、TNF-α等炎症因子分泌。Jialal等[30]研究发现,敲除TLR4基因的DKD模型小鼠炎症反应和肾小管、肾小球上皮细胞损伤明显减轻。研究结果显示,经ASI治疗可显著降低DKD小鼠肾组织TLR4、NF-κB p65 mRNA和蛋白表达,显著降低Bax/Bcl-2、Cleaved Caspase-3/Caspase-3蛋白表达比值,说明ASI对DKD小鼠炎症反应和细胞凋亡的抑制作用可能与其下调TLR4/NF-κB信号通路有关。为了进一步阐明上述机制,该实验设置了ASI+TAK-242组和ASI+LPS组,结果显示,TAK-242能够明显增强ASI对DKD小鼠FBG、肾功能、体质量、肾脏系数、肾组织病变、纤维化、肾细胞凋亡及TLR4/NF-κB信号通路相关mRNA和蛋白表达的作用;LPS则明显逆转ASI对DKD小鼠的上述作用。从而进一步明确了ASI对DKD小鼠炎症和肾细胞凋亡的抑制作用与其下调TLR4/NF-κB信号通路有关。

综上所述,ASI具有减轻DKD小鼠肾损伤并改善其肾功能的作用,其机制可能与下调TLR4/NF-κB信号通路,进而抑制炎症、肾纤维化及细胞凋亡有关。肾纤维化是DKD关键病理机制之一,但是ASI对DKD肾纤维化的作用机制尚未明确,需进一步研究。

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Study on Acanthopanax senticosus Injection on alleviating renal injury in diabetic kidney disease mice by inhibiting TLR4/NF-κB signaling pathway
GUO Jinming , FU Yongtao , SUO Dawei , JIANG Qilin , BAI Min , ZHENG Congcong , WANG Liping     
Handan Central Hospital, Handan 056001, China
Abstract: [Objective] To investigate the effect of Acanthopanth senticosus Injection(ASI) regulating toll-like receptor 4/nuclear factor-κB(TLR4/NF-κB) signaling pathway on renal injury in diabetic kidney disease(DKD) mice. [Methods] The DKD mice model was established by high-fat diet combined with intrabitoneal injection of streptozotocin. And set up the normal control group, model group, ASI(75 mg/kg) group, ASI(75 mg/kg)+ressatovi(TAK-242, TLR4 inhibitor, 0.5 mg/kg) group and ASI(75 mg/kg)+lipopolysaccharide(LPS, TLR4 agonist, 10 mg/kg) group, with 10 mice in each group. After continuous administration for 8 weeks, the fasting blood glucose(FBG) and renal function indexes [24 h urinary protein(24 h UTP), uric acid(UA), blood urea nitrogen(BUN), serum creatinine(Scr)] of the mice were detected; the body mass and renal mass were weighed, and the renal index was calculated. The content of inflammatory factors [interleukin-1β(IL-1β), IL-6, tumor necrosis factor-α(TNF-α)] in renal tissue were detected by ELISA. The pathological changes of renal tissue were observed through HE staining. The renal fibrosis and renal cells apoptosis were detected through masson and TUNEL staining. The expression of TLR4, NF-κB p65 mRNA in renal tissue were detected by RT-PCR. The expression of TLR4, NF-κB p65, B-cell lymphoma-2(Bcl-2), Bcl-2 associated X protein(Bax), Caspase-3, Cleaved Caspase-3 proteins were detected by Western blot. [Results] Compared with the model group, the FBG, 24 h UTP, UA, BUN, Scr, renal mass, renal index, IL-1β, IL-6, TNF-α were significantly decreased in ASI group and ASI+TAK-242 group, while the body mass was significantly increased(P<0.05). The pathological changes and fibrosis of renal tissue, apoptosis of renal cells were significantly improved; and the renal tissue injury score, collagen volume fraction(CVF) and apoptosis index(AI) were significantly decreased(P<0.05). The mRNA and protein expressions of TLR4, NF-κB p65 were significantly decreased, and the protein expression ratio of Bax/Bcl-2 and Cleaved Caspase-3/Caspase-3 were significantly decreased(P<0.05). TAK-242 could significantly enhance the effects of ASI on FBG, renal function, body mass, renal coefficient, renal tissue lesion, fibrosis, apoptosis, TLR4/NF-κB signaling pathway related mRNA and protein expression in DKD mice. LPS significantly reversed the above effects of ASI on DKD mice. [Conclusion] ASI can alleviate renal injury and improve renal function in DKD mice, and its mechanism may be related to down-regulating TLR4/NF-κB signaling pathway, thereby inhibiting inflammation, renal fibrosis and apoptosis.
Key words: diabetic kidney disease    Acanthopanth senticosus Injection    renal injury    TLR4/NF-κB signaling pathway    inflammation    apoptosis