转录组学和蛋白质组学揭示TLPW针刺通过DPP4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴抑制上皮-间质转化从而改善糖尿病肾病模型大鼠的蛋白尿

Transcriptomics and Proteomics Reveal That TLPW Acupuncture Ameliorates Proteinuria in Diabetic Kidney Disease Model Rats by Suppressing Epithelial-to-Mesenchymal Transition via the DPP4/SDF-1α/TGF-β/Smad Signalling Axis.

作者信息Yue Ji, Jiya Sun, Zihao Zhuang, Yunming Xiao, Shipian Li, Zhilong Zhang, Xu Wang, Xinju Li
PMID41069927
发布时间2025-10-01
DOI10.1155/jdr/2379872

实验完整度

包含动物模型、转录组学、蛋白质组学、免疫荧光、Western blot、ELISA等多层级实验,并有AMD3100拮抗剂机制验证。

主要模型

高脂饮食联合STZ诱导的糖尿病肾病SD大鼠模型 肾皮质组织

重点核对

DKD模型建立标准:HFD喂养18周后单次腹腔注射STZ(25 mg/kg),血糖>16.7 mmol/L持续3天,24小时尿蛋白≥30 mg TLPW针刺干预:每日30分钟,持续4周,取穴包括中脘、足三里等 AMD3100拮抗剂:每日腹腔注射1 mg/kg,持续4周 关键检测:24小时尿蛋白、血清肌酐、尿素氮、肾组织病理及DPP4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴蛋白表达

摘要

十只雄性Sprague–Dawley大鼠被随机分配为阴性对照(NC)组,另外50只以高脂饮食(HFD)喂养。喂养18周后,HFD组腹腔注射链脲佐菌素(STZ)以建立DKD模型。HFD组大鼠(24小时尿蛋白排泄率≥30 mg)被随机分为模型(DKD)、调理脾胃针刺(DKD+Acu,针刺30分钟)、AMD3100(DKD+AMD3100,AMD3100腹腔注射)和调理脾胃针刺+AMD3100组(DKD+Acu+AMD3100,AMD3100腹腔注射联合调理脾胃针刺30分钟)。干预持续4周,每周治疗前记录各组大鼠体重和随机血糖水平。干预后(4周时),收集尿液评估尿蛋白-肌酐比值、24小时尿蛋白含量和尿足细胞损伤相关酶水平。取对照组、DKD组和DKD+Acu组各3至5只大鼠的肾皮质组织进行转录组和蛋白质组分析,并收集肾组织用于病理指标和机制分析。与DKD组相比,DKD+Acu组的24小时尿蛋白、24小时尿Spondin 2(SPON2)水平、UACR以及随机血清肌酐、尿素氮和血糖水平显著降低(#p<0.05)。根据转录组2.2.2s和蛋白质组结果,采用免疫荧光或蛋白质印迹法评估足细胞特异性标志物表达水平(nephrin、podocin和CD2AP)、上皮-间质转化(EMT)标志物(desmin、Fsp1和α-SMA)以及DPP-4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴成分;DKD+Acu组中nephrin、podocin和CD2AP表达显著升高(#p<0.05或##p<0.01),而desmin、Fsp1和α-SMA表达显著降低(#p<0.05或##p<0.01)。调理脾胃针刺调节了Dpp-4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴(#p<0.05或##p<0.01),但这种效应被AMD3100减弱(@p<0.05或@@p<0.01)。调理脾胃针刺通过调节DPP-4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴抑制足细胞EMT,减轻足细胞和肾损伤,最终改善DKD模型大鼠的蛋白尿。

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
TLPW针刺是否通过调节DPP4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴抑制足细胞EMT,从而改善DKD大鼠的蛋白尿和肾损伤?
核心机制
TLPW针刺抑制Dpp-4活性,减少SDF-1α降解,进而抑制TGF-β/Smad3信号通路激活,从而抑制足细胞EMT,减轻肾损伤和蛋白尿。
主要证据
动物实验显示TLPW针刺降低24小时尿蛋白、血肌酐、尿素氮,改善肾病理;转录组和蛋白质组分析提示DPP4为核心靶点;Western blot和免疫荧光证实针刺上调足细胞标志物(nephrin、podocin)并下调间质标志物(desmin、α-SMA、Fsp1),且AMD3100逆转针刺效应。
研究意义
本研究为TLPW针刺治疗DKD提供了机制依据,提示其可能成为DKD的补充疗法。

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

DKD大鼠模型建立

建立高脂饮食联合STZ诱导的2型糖尿病肾病大鼠模型,以模拟人类DKD病理特征。

60只雄性SD大鼠随机分为对照组(n=10)和糖尿病组(n=50),糖尿病组喂以高脂饮食18周后单次腹腔注射STZ(25 mg/kg)诱导糖尿病,5周后通过代谢笼收集尿液,以24小时尿蛋白≥30 mg确定为DKD模型。

2

分组与干预

评估TLPW针刺及AMD3100对DKD大鼠的影响,并验证信号轴机制。

DKD大鼠随机分为DKD、DKD+AMD3100、DKD+Acu和DKD+Acu+AMD3100组。DKD+Acu和DKD+Acu+AMD3100组接受TLPW针刺(每日30分钟,共4周);DKD+AMD3100和DKD+Acu+AMD3100组每日腹腔注射AMD3100(1 mg/kg),对照组、DKD和DKD+Acu组注射等量PBS。干预4周后收集样本。

3

生理生化指标检测

评估TLPW针刺对DKD大鼠血糖、血脂和肾功能的影响。

每周测量体重和随机血糖;干预后收集24小时尿液,检测尿蛋白、SPON2、UACR;采集血清检测TC、TG、SCR、BUN,并计算肾指数。

4

肾组织病理学分析

观察TLPW针刺对DKD大鼠肾组织病理改变和足细胞超微结构的影响。

肾组织进行HE、PAS染色,观察肾小球病理变化;透射电镜观察足细胞足突融合、基底膜厚度。

5

转录组学分析

筛选TLPW针刺治疗DKD的差异表达基因和关键通路。

提取肾皮质RNA,进行RNA-seq测序,筛选DKD vs NC和DKD+Acu vs DKD的DEGs,并进行KEGG和GSEA富集分析。

6

TMT标记蛋白质组学分析

鉴定TLPW针刺后差异表达蛋白,并识别核心调控蛋白。

提取肾皮质蛋白,TMT标记后进行LC-MS/MS分析,筛选差异表达蛋白,进行KEGG通路富集和PPI网络分析,通过MCODE识别核心蛋白DPP4。

7

足细胞标志物和EMT标志物检测

验证TLPW针刺对足细胞损伤和EMT的影响。

通过免疫荧光和Western blot检测肾皮质中足细胞标志物(nephrin、podocin、CD2AP)和EMT标志物(desmin、Fsp1、α-SMA)的表达。

8

信号轴机制验证

验证TLPW针刺是否通过DPP4/SDF-1α/TGF-β/Smad信号轴发挥作用。

ELISA检测血清和肾皮质Dpp-4水平;Western blot检测肾皮质DPP4、SDF-1α、TGF-β1、p-Smad3/Smad3表达;免疫荧光检测TGF-β1表达。AMD3100用于拮抗SDF-1α受体CXCR4。

9

统计分析与重复性

确保实验数据的可靠性和统计意义。

数据以均值±标准差表示,采用单因素方差分析,p<0.05为显著差异。

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
Sprague–Dawley (SD) 大鼠HuafukangSCXK 2019-0009
链脲佐菌素Sigma-Aldrich--
柠檬酸钠缓冲盐溶液北京索莱宝科技有限公司--
尿蛋白定性试剂盒南京建成生物工程研究所--
尿蛋白定量试剂盒南京建成生物工程研究所--
ACCU-CHEK血糖仪Roche--
AMD3100Sigma-Aldrich--
一次性无菌不锈钢针苏州医疗用品厂有限公司--
HE染色试剂盒北京博奥森生物技术有限公司--
显微镜PAS染色试剂盒Merck Millipore--
透射电子显微镜HitachiH-7650
Epon 812包埋试剂盒SPI Corporation--
ELISA试剂盒TSZ--
ELISA试剂盒武汉酶免--
酶标仪Thermo--
TRIzol试剂盒Invitrogen--
Agilent 2100生物分析仪Agilent Technologies--
Illumina HiSeq 2500平台Illumina--
BCA蛋白定量试剂盒----
TMT标签Thermo Fisher Scientific90110
Dionex Ultimate 3000 UPLC系统----
Easy-nLC 1000液相色谱系统----
Q Exactive混合四极杆-Orbitrap质谱仪Thermo Fisher--
RIPA裂解液PerseebioPBW003W0
BCA蛋白定量试剂盒PerseebioPBW011W1
预制胶LABLEADP41215, P00815
电泳设备PerseebioPBW030W1
转膜设备PerseebioPBW031W0
PVDF膜Millipore--
5%脱脂牛奶PerseebioPBW034W1
ECL Plus超敏化学发光试剂PerseebioPBW041W0
自动成像系统ProteinSimple--
nephrin抗体Abcamab216341
podocin抗体Abcamab50339
CD2AP抗体CST#2135
desmin抗体CST#4024
Fsp1抗体Abcamab220213
α-SMA抗体CST#9513
DPP4抗体Abcamab187048
SDF-1α抗体CST#3530
TGF-β1抗体Abcamab215715
p-Smad3抗体CST#9520
Smad3抗体CST#9513
GAPDH抗体UtibodyUM4002
二抗 (bs-0295G-HRP, 1:5000)----

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
大鼠品系、性别、体重、HFD喂养时间、STZ剂量和给药方式、血糖和尿蛋白标准
阅读提示:Methods 2.2.2
针刺干预
针刺穴位、针刺深度、留针时间、频率、疗程
阅读提示:Methods 2.2.3
药理干预
AMD3100剂量、给药方式、时间
阅读提示:Methods 2.2.2
生化检测
血糖、血脂、肾功能指标检测方法
阅读提示:Methods 2.3.2
组织学分析
HE、PAS染色及TEM操作条件
阅读提示:Methods 2.3.3
蛋白质表达检测
Western blot抗体信息、稀释比例、内参选择
阅读提示:Methods 2.3.7
分子机制验证
ELISA检测Dpp-4和SPON2的方法,信号轴蛋白检测
阅读提示:Methods 2.3.4, 2.3.7, Results 3.7