Isoeucommin A通过Nrf2/HO-1通路减轻糖尿病肾病的肾损伤

Isoeucommin A attenuates kidney injury in diabetic nephropathy through the Nrf2/HO-1 pathway.

作者信息Qi Huang, Dong-Sheng Ouyang, Qiong Liu
PMID34228907
发布时间2021-08
DOI10.1002/2211-5463.13251

实验完整度

包含体内大鼠模型、体外细胞模型(HRMCs和RTECs)及分子水平检测,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

STZ诱导的糖尿病肾病大鼠模型 高糖刺激的人肾系膜细胞(HRMCs) H2O2刺激的大鼠肾小管上皮细胞(RTECs)

重点核对

DN大鼠模型:60 mg/kg STZ腹腔注射诱导,Isoeucommin A尾静脉注射剂量为2.5、5、10 mg/kg/day,连续给药28天 HRMCs高糖模型:30 mM葡萄糖处理24小时,Isoeucommin A浓度31.25-125 μM RTECs氧化应激模型:400 μM H2O2处理2小时,Isoeucommin A浓度31.25-125 μM 检测指标:血糖、体重、肾脏指数、BUN、CRE、UACR、炎症因子、氧化应激指标及Nrf2/HO-1蛋白表达

摘要

糖尿病肾病(DN)是糖尿病患者常见的并发症,也是导致死亡的主要原因。DN的临床管理仍然是一个挑战。因此,鉴定用于DN治疗的新型化合物及其在临床前DN模型中的表征至关重要。Isoeucommin A是从杜仲(Eucommia ulmoides Oliv)中分离得到的一种木脂素化合物,尚未被详细研究。我们的目的是研究Isoeucommin A在DN中的作用,并阐明其在体外和体内作用的分子机制。我们首先通过微孔树脂柱色谱分离纯化Isoeucommin A,并通过高分辨率电喷雾电离质谱和核磁共振分别研究了Isoeucommin A的质谱图和结构。我们进一步建立了体内大鼠DN模型,测定了Isoeucommin A处理后血糖、体重、肾脏指数(KI)、血尿素氮、肌酐(CRE)、谷胱甘肽、丙二醛(MDA)、SOD、白蛋白(ALB)和尿ALB与CRE比值的变化。此外,我们通过实时荧光定量PCR和western blot检测了SOD、MDA、糖原合成酶激酶-3β(GSK-3β)、磷酸化GSK-3β、核因子E2相关因子2(Nrf2)和血红素加氧酶-1(HO-1)的水平,并通过3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四唑溴化物法评估细胞活力。经Isoeucommin A处理后,DN大鼠的体重、SOD、谷胱甘肽、HO-1和Nrf2表达水平呈剂量依赖性增加。相反,血糖、KI、血尿素氮、CRE、尿ALB与CRE比值、肿瘤坏死因子-α、白细胞介素-1β、白细胞介素-6和MDA水平显著降低。此外,Isoeucommin A保护H2O2刺激的肾小管上皮细胞免受氧化应激,并在高糖刺激的人肾系膜细胞中激活Nrf2/HO-1信号通路。总之,Isoeucommin A可通过激活Nrf2/HO-1信号通路减轻体外和体内DN模型中的炎症和氧化应激,从而减轻肾损伤。Isoeucommin A有可能被用作治疗DN的有效药物。

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
Isoeucommin A是否对糖尿病肾病具有保护作用及其分子机制。
核心机制
Isoeucommin A通过激活Nrf2/HO-1信号通路,减轻氧化应激和炎症,从而保护肾脏。
主要证据
在STZ诱导的DN大鼠中,Isoeucommin A剂量依赖性降低血糖、BUN、CRE、UACR和炎症因子,升高SOD、GSH和Nrf2/HO-1表达;在体外,保护H2O2刺激的RTECs和激活高糖刺激HRMCs的Nrf2/HO-1通路。
研究意义
研究表明Isoeucommin A有潜力成为治疗DN的有效药物。

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

Isoeucommin A的提取与结构鉴定

获得并确认Isoeucommin A化合物。

从杜仲树皮中水提、大孔树脂柱色谱、硅胶柱色谱和半制备HPLC纯化,通过HRESIMS和NMR鉴定结构。

2

体内DN大鼠模型建立及药效评估

验证Isoeucommin A对DN大鼠肾功能的保护作用。

STZ诱导DN大鼠模型,分为对照组、DN组和Isoeucommin A低/中/高剂量组,给药28天后检测肾功能指标、炎症因子和氧化应激指标。

3

组织病理学检查

评估Isoeucommin A对肾脏组织损伤的改善作用。

HE染色观察肾脏组织病理改变。

4

Nrf2/HO-1通路分子检测

验证Isoeucommin A对Nrf2/HO-1通路的调控作用。

通过qPCR、Western blot和免疫组化检测肾脏组织中Nrf2和HO-1的表达。

5

体外HRMCs高糖模型验证

验证Isoeucommin A在高糖诱导的HRMCs中激活Nrf2/HO-1通路。

高糖刺激HRMCs,Isoeucommin A处理,检测Nrf2、HO-1、GSK-3β磷酸化水平及氧化应激指标。

6

体外RTECs氧化应激模型验证

验证Isoeucommin A对H2O2诱导的RTECs的保护作用。

H2O2诱导RTECs损伤,Isoeucommin A处理,检测细胞活力、Nrf2/HO-1表达及氧化应激指标。

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。

验证细胞功能变化
验证免疫效应

产品清单

实验环节名称品牌货号
链脲佐菌素SigmaV900890-1G
血糖试纸Sinocare Inc.GA-3 type
ELISA试剂盒CusaBioCSB-E11987r, CSB-E08055r, CSB-E04640r
生化检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute#C013-2-1, #C011-2-1, #A028-2-1, #A006-2-1, #A003-1, #A001-3
RIPA裂解液BeyotimeP0013B
Nrf2抗体Proteintech16396-1-AP
HO-1抗体Proteintech10701-1-AP
β-微管蛋白抗体Proteintech10094-1-AP
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgGProteintechSA00001-2
GSK-3β抗体Abcamab32391
磷酸化GSK-3β抗体Santa Cruz Biotechnologysc-373800
TRIzol试剂Thermo Fisher15596026
mRNA逆转录试剂盒CWBIOCW2569
Ultra SYBR MixtureCWBIOCW2601
柠檬酸盐缓冲液WELLBIO--
二抗试剂盒Zhongshan JinqiaoPV9001
DAB显色液Zhongshan JinqiaoZLI-9018
DMEM培养基----
胎牛血清----

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
动物模型建立与给药
SD大鼠品系、周龄、性别、体重;STZ剂量、给药途径;Isoeucommin A剂量、给药途径、给药时长;对照组处理
阅读提示:见Materials and methods - Animal model
生化指标检测
血液和尿液样本采集方式;ELISA试剂盒型号和操作步骤;生化试剂盒型号和检测波长
阅读提示:见Materials and methods - ELISA
Western blot检测
组织或细胞裂解方法、蛋白上样量、凝胶类型、抗体稀释比例、内参选择
阅读提示:见Materials and methods - Western blot
RT-qPCR检测
RNA提取试剂、逆转录试剂盒、SYBR Mix、引物序列、内参基因
阅读提示:见Materials and methods - Quantitative real-time PCR和Table 2
细胞实验
HRMCs和RTECs来源、培养条件、高糖和H2O2处理浓度、Isoeucommin A浓度、处理时间
阅读提示:见Materials and methods - HRMCs culture、Isolation and culture RTECs of Sprague Dawley rat