漆黄素治疗通过抑制CD36/纤维化通路减轻糖尿病加重动脉粥样硬化小鼠的肾损伤

Fisetin treatment alleviates kidney injury in mice with diabetes-exacerbated atherosclerosis through inhibiting CD36/fibrosis pathway.

作者信息Ting-Feng Zou, Zhi-Gang Liu, Pei-Chang Cao, Shi-Hong Zheng, Wen-Tong Guo, Tian-Xiang Wang, Yuan-Li Chen, Ya-Jun Duan, Qing-Shan Li, Chen-Zhong Liao, Zhou-Ling Xie, Ji-Hong Han, Xiao-Xiao Yang
PMID37225845
发布时间2023-10
DOI10.1038/s41401-023-01106-6

实验完整度

包含体内动物模型(STZ诱导的LDLR−/−小鼠)和体外细胞模型(HK-2细胞)两个独立证据层级,并进行了CD36过表达/敲低的功能验证及机制验证。

主要模型

STZ诱导的LDLR−/−小鼠糖尿病动脉粥样硬化模型 HK-2人肾小管上皮细胞系

重点核对

STZ给药剂量为60 mg/kg,连续5天腹腔注射;2天后血糖>16.7 mmol/L视为糖尿病小鼠 HFD饮食添加0.05%胆固醇和5%猪油,fisetin浓度为30 mg/kg体重,处理12周 HK-2细胞用TGFβ (5 ng/mL)处理,fisetin预处理浓度10、20、40 μM,预处理1小时,共处理24小时 CD36 siRNA敲低和pCMV-CD36过表达质粒转染HK-2细胞以验证CD36功能 GW9662(PPARγ抑制剂)和rosiglitazone(PPARγ激动剂)处理验证PPARγ/CD36通路

摘要

糖尿病相关血管并发症包括糖尿病心血管疾病(CVD)、糖尿病肾病(DN)和糖尿病视网膜病变等。DN可促进终末期肾病的进程。另一方面,动脉粥样硬化加速肾脏损害。探索糖尿病加重动脉粥样硬化的机制以及治疗糖尿病加重动脉粥样硬化及其并发症的新药物确实迫在眉睫。本研究探讨了漆黄素(一种来自水果和蔬菜的天然黄酮类化合物)对链脲佐菌素(STZ)诱导的低密度脂蛋白受体缺陷(LDLR−/−)小鼠糖尿病动脉粥样硬化所致肾损伤的治疗作用。通过注射STZ在LDLR−/−小鼠中诱导糖尿病,并给予含漆黄素的高脂饮食(HFD)12周。我们发现漆黄素治疗有效减轻了糖尿病加重的动脉粥样硬化。此外,我们发现漆黄素治疗显著改善了动脉粥样硬化加重的糖尿病肾损伤,表现为调节尿液和血清中尿酸、尿素和肌酐水平,以及改善肾脏的形态学损伤和纤维化。此外,我们发现漆黄素改善肾小球功能是通过减少活性氧(ROS)、晚期糖基化终末产物(AGEs)和炎症细胞因子的产生介导的。此外,漆黄素治疗通过抑制血管内皮生长因子A(VEGFA)、纤连蛋白和胶原蛋白的表达,同时增强基质金属蛋白酶2(MMP2)和MMP9,减少了肾脏中细胞外基质(ECM)的积累,这主要通过失活转化生长因子β(TGFβ)/SMAD家族成员2/3(Smad2/3)通路介导。在体内和体外实验中,我们证明漆黄素对肾纤维化的治疗作用源于抑制CD36表达。总之,我们的结果表明漆黄素是治疗糖尿病和动脉粥样硬化引起的肾损伤的有前景的天然药物。我们揭示漆黄素是CD36的抑制剂,可减少肾纤维化的进展,漆黄素调控的CD36可能是治疗肾纤维化的治疗靶点。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
漆黄素对糖尿病加重动脉粥样硬化所致肾损伤是否具有治疗作用,及其潜在分子机制。
核心机制
漆黄素通过抑制PPARγ/CD36信号通路,进而抑制TGFβ1/Smad2/3通路,减少ECM积累和纤维化;同时通过减少ROS、AGEs和炎症因子,抑制AGEs-AGER-ERK1/2-NF-κB通路。
主要证据
在STZ诱导的LDLR−/−小鼠模型中,漆黄素治疗改善了肾功能指标、组织学损伤和纤维化,并降低了CD36表达;在HK-2细胞中,CD36敲低或过表达验证了CD36在纤维化中的必要性。
研究意义
研究表明漆黄素是CD36的抑制剂,可作为治疗糖尿病和动脉粥样硬化引起的肾损伤(特别是肾纤维化)的潜在天然药物,为基于漆黄素的药物研发提供了见解。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立糖尿病动脉粥样硬化小鼠模型并进行漆黄素干预

评估漆黄素对STZ诱导的糖尿病及动脉粥样硬化相关肾损伤的保护作用。

雄性LDLR−/−小鼠随机分为对照组和STZ组,STZ组腹腔注射STZ(60 mg/kg,连续5天),对照组注射柠檬酸缓冲液。STZ注射2天后,血糖>16.7 mmol/L的小鼠分为STZ和STZ+漆黄素组。对照组和STZ组喂食改良HFD,STZ+漆黄素组喂食含漆黄素(30 mg/kg体重)的HFD,持续12周。

2

评估肾功能指标和组织学损伤

检测漆黄素对糖尿病小鼠肾功能和肾脏形态学损伤的改善作用。

收集小鼠尿液和血液,用自动生化分析仪测定血清和尿液中的尿酸、肌酐、尿素、葡萄糖水平。肾脏组织进行H&E染色、PAS染色和DHE染色,测定肾小球面积、肾小球硬化评分和ROS水平。

3

检测肾脏纤维化相关蛋白表达

分析漆黄素对ECM积累和纤维化标志物的影响。

通过免疫组化、免疫荧光和Western blot检测肾脏中胶原蛋白(COL1A1、COL1A2、Collagen III、COL4A1/3)、纤连蛋白、MMP2、MMP9、VEGFA、WT1等蛋白的表达。

4

验证炎症和氧化应激通路

探讨漆黄素是否通过调节ROS、AGEs和炎症因子发挥保护作用。

通过qRT-PCR检测AGER和NF-κB mRNA水平,Western blot检测AGES、IL-1β、p-ERK1/2、ERK1/2、TNF-α、NF-κB蛋白表达,免疫荧光染色检测VCAM-1、IL-6、TNF-α等。

5

验证TGFβ/Smad通路和CD36表达

探究漆黄素抑制纤维化的分子机制,是否涉及TGFβ/Smad和CD36通路。

通过免疫组化、免疫荧光和Western blot检测TGFβ1、TGFβR2、p-Smad2/3、Smad2/3、CTGF、PPARγ、CD36的表达。发现STZ增强这些蛋白表达,漆黄素逆转。

6

体外细胞实验验证PPARγ/CD36通路

在HK-2细胞中验证漆黄素对TGFβ诱导纤维化的抑制作用及PPARγ/CD36通路参与。

HK-2细胞用TGFβ处理,并用漆黄素、GW9662或rosiglitazone共处理。利用siRNA敲低CD36或过表达CD36,检测纤维化相关蛋白表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
漆黄素MedChemExpressHY-N0182
链脲佐菌素MedChemExpressHY-13753
GW9662MedChemExpressHY-16578
罗格列酮MedChemExpressHY-17386
人重组TGFβ蛋白Sino Biological10804-H08H-B
二氢乙锭Yeasen50102ES02
兔抗VEGFA抗体Proteintech19003-1-AP
兔抗HSP90抗体Proteintech13171-1-AP
兔抗α-SMA抗体Proteintech8008-1-RR
兔抗TGFβ1抗体Proteintech21898-1-AP
兔抗PPARγ抗体Proteintech16643-1-AP
兔抗CD36抗体Proteintech18836-1-AP
兔抗IL-6抗体Proteintech21865-1-AP
兔抗α-微管蛋白抗体Proteintech11224-1-AP
兔抗TNF-α抗体Proteintech26405-1-AP
兔抗MMP2抗体Santa Cruzsc-10736
兔抗COL1A2抗体Santa Cruzsc-28654
小鼠抗纤连蛋白抗体Santa Cruzsc-8422
Wilms瘤1抗体Santa Cruzsc-7385
TGFβR2抗体Santa Cruzsc-17799
山羊抗MMP9抗体Santa Cruzsc-6840
COL4A1/3抗体Santa Cruzsc-9301
p-Smad2/3抗体Santa Cruzsc-11769
Smad2/3抗体Santa Cruzsc-6033
CTGF抗体Santa Cruzsc-14940
兔抗胶原蛋白III抗体Affinity BiosciencesAF5457
兔抗AGEs抗体BIOSSbs-1158R
兔抗VCAM-1抗体AbclonalA0279
兔抗IL-1β抗体AbclonalA16288
兔抗NF-κB抗体AbclonalA2547
兔抗p-ERK1/2抗体AbclonalAP0472
兔抗ERK1/2抗体AbclonalA16686
兔抗COL1A1抗体AbclonalA16891
小鼠抗GAPDH抗体AbclonalAC033
生物素标记二抗ZSGB-BioSAP-9100
DMEM/F12培养基Biological Industries--
胎牛血清AusGeneX--
青霉素和链霉素Hyclone--
高效转染试剂BIOMIGA--
RNApure试剂Beijing Zonman Biotechology--
逆转录试剂盒Vazyme--
SYBR绿色PCR主混合物Yeasen--
血糖仪ONETUCH--
自动生化分析仪HitachiModel 7020
徕卡显微镜Leica--
形态学测量软件(IP Lab)Scanalytics--
GraphPad Prism软件(版本8.0)GraphPad8.0

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型建立
LDLR−/−小鼠的性别、年龄、来源;STZ的剂量、给药途径、给药天数;血糖阈值界定糖尿病;饮食成分(HFD中胆固醇和猪油的比例)
阅读提示:Materials and methods: Animals
药物处理
fisetin的剂量(30 mg/kg体重)、给药方式(混入HFD)、处理时间(12周)
阅读提示:Materials and methods: Animals
细胞培养与处理
HK-2细胞的来源、培养条件;TGFβ的处理浓度和时间;fisetin的预处理浓度和时间;GW9662和rosiglitazone的浓度
阅读提示:Materials and methods: Cell culture; Figure 5 legend
转染实验
CD36 siRNA和pCMV-CD36质粒的浓度、转染时间;转染试剂的名称和用量;细胞融合度
阅读提示:Materials and methods: CD36 overexpression or knockdown
生化指标检测
血清和尿液样本的采集时间点(第6周、第12周);检测指标(尿酸、肌酐、尿素、葡萄糖);生化分析仪型号
阅读提示:Materials and methods: Determination of serum and urine biochemical indicators; Table 2
组织学分析
肾脏切片的厚度(5 μm);染色方法(H&E、PAS、DHE);肾小球面积、硬化评分的量化标准;免疫组化和免疫荧光的抗原修复条件、抗体孵育时间
阅读提示:Materials and methods: H&E, PAS and DHE staining; Immunofluorescent and immunohistochemical staining
蛋白和基因表达检测
Western blot的抗体、稀释比例(文中未明确说明);qRT-PCR的引物序列(Table 1);内参基因(GAPDH)
阅读提示:Materials and methods: Western blot and quantitative real time-PCR (qRT-PCR); Table 1