人参皂苷Rg5通过抑制NOX1调节TLR4和BCL-2通路,从而减轻高尿酸血症肾病的炎症、凋亡和焦亡

Ginsenoside Rg5 modulates the TLR4 and BCL-2 pathways by inhibiting NOX1, thereby alleviating inflammation, apoptosis and pyroptosis in hyperuricemia nephropathy.

作者信息Yu-Xin Zhang, Hui Wan, Guan-Yue Shan, Jun-Ya Cheng, Zhi-Cheng Gao, Yi-Ying Liu, Wen-Na Shi, Zi-Jun Sun, Hai-Jun Li
PMID40621077
发布时间2025-07
DOI10.1016/j.jgr.2025.03.009

实验完整度

包含体外细胞模型(HK-2)、体内动物模型(HN小鼠)、分子对接、网络药理学、过表达和抑制剂验证等多层级实验,并涵盖功能验证和机制验证。

主要模型

HK-2细胞 MSU晶体诱导的HK-2细胞损伤模型 高尿酸血症肾病小鼠模型(YE+腺嘌呤诱导)

重点核对

HK-2细胞培养条件:DMEM、10% FBS、1%青霉素-链霉素,37°C、5% CO2 体外处理:Rg5(0.2、1、5 μM)预处理6小时,MSU晶体(0.1 mg/ml)处理24小时 动物分组及给药:Control(生理盐水)、模型(YE 15 g/kg + 腺嘌呤100 mg/kg)、Rg5低剂量(10 mg/kg)、Rg5高剂量(20 mg/kg)、别嘌呤醇(10 mg/kg) 动物模型建立:预给药3天,随后每天给予YE/腺嘌呤,持续8天 统计分析:每个实验重复三次,采用单因素方差分析

摘要

背景:高尿酸血症肾病(HN)是由高尿酸血症引起的肾损伤,可进展为慢性肾脏病(CKD)和终末期肾病(ESRD)。人参皂苷Rg5是从人参中分离的主要生物活性化合物,以其抗炎、抗氧化和抗癌等显著作用而闻名。方法:通过CCK-8实验和定量氧化应激标志物(MDA、GSH、SOD)评估MSU晶体的毒性剂量和Rg5诱导的HK-2细胞损伤。使用JC-1和DCFH-DA探针评估细胞内应激。生物信息学分析确定NOX1、TLR4和Bcl-2为潜在靶点。通过Western blot、ELISA、流式细胞术、免疫荧光和过表达方法评估HK-2细胞中与应激、炎症、焦亡和凋亡相关的蛋白表达。通过给予YE和腺嘌呤建立HN小鼠模型,并评估Rg5的效果。进一步验证了体内机制。结果:Rg5降低了MSU晶体刺激的HK-2细胞和高尿酸血症小鼠中的血清尿酸、BUN、ADH和肌酐水平,减轻了肾损伤。Rg5抑制NOX1并抑制TLR4通路,减少氧化应激、炎症、焦亡和凋亡。NOX1过表达逆转了Rg5的作用,而TLR4过表达无影响。Rg5的功效与NOX1抑制剂ML171相似。结论:这些结果表明,Rg5可以通过抑制NOX1调节TLR4和BCL-2通路,从而减轻HN中的氧化应激、炎症、焦亡和凋亡,突显其作为控制HN的治疗方法的潜力。

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
人参皂苷Rg5是否能够通过调节NOX1及其下游通路来减轻高尿酸血症肾病中的炎症、凋亡和焦亡?
核心机制
Rg5通过抑制NOX1,进而抑制TLR4/NLRP3信号通路和Bcl-2相关的凋亡通路,减轻氧化应激、炎症、焦亡和凋亡。
主要证据
体外实验显示Rg5抑制MSU晶体诱导的HK-2细胞中NOX1表达,降低TLR4、NLRP3、GSDMD-N等炎症和焦亡蛋白水平,并减少细胞凋亡;体内实验证实Rg5减轻HN小鼠肾损伤,抑制NOX1/TLR4和NOX1/Bcl-2通路。
研究意义
研究表明Rg5可能成为治疗高尿酸血症肾病的潜在候选药物,为临床治疗提供了新的思路。

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

体外细胞损伤模型建立及药物毒性评估

确定Rg5的安全浓度和MSU晶体的最佳损伤浓度,以建立体外HN细胞模型。

使用CCK-8实验检测不同浓度Rg5(0-80 μM)和MSU晶体(0-1 mg/ml)对HK-2细胞活力的影响。

2

验证Rg5对MSU诱导的HK-2细胞损伤的保护作用

评估Rg5对MSU晶体诱导的UA转运、氧化应激和线粒体损伤的影响。

检测UA转运蛋白的表达、LDH释放、氧化应激标志物(SOD、MDA、GSH)、ROS水平和线粒体膜电位。

3

网络药理学和分子对接寻找Rg5的潜在靶点

预测Rg5治疗HN的潜在分子靶标。

使用Swiss Target Prediction和Super-PRED预测Rg5靶点,通过GeneCards等数据库获取HN相关靶点,取交集,并用STRING构建蛋白互作网络;分子对接分析Rg5与NOX1的结合。

4

验证Rg5对NOX1表达的影响

确认Rg5是否抑制NOX1的表达。

通过Western blot和免疫荧光检测HK-2细胞中NOX1的表达,并验证Rg5与NOX1的结合。

5

验证Rg5对TLR4/NLRP3通路和焦亡的影响

评估Rg5是否通过抑制TLR4/NLRP3通路减轻MSU诱导的炎症和焦亡。

检测TLR4、MyD88、IκB、NF-κB p65、NLRP3、Caspase-1、GSDMD等蛋白表达,并使用ELISA检测IL-1β和TNF-α。

6

验证Rg5对凋亡通路的影响

评估Rg5是否通过Bcl-2通路抑制MSU诱导的细胞凋亡。

检测P53、Bcl-2、Bax蛋白表达,并通过流式细胞术和Hoechst/PI染色评估细胞凋亡。

7

构建HN小鼠模型并评估Rg5体内效果

验证Rg5在体内对HN的保护作用。

通过YE和腺嘌呤诱导HN小鼠模型,给予Rg5和别嘌呤醇,检测血清生化指标、肾组织病理变化和相关蛋白表达。

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
人参皂苷Rg5Beijing Beinachuanglian Biotechnology Research Institute186763-78-0
尿酸钠晶体(MSU)Med Chem ExpressHY-B2130A
ML171Med Chem ExpressHY-12805
瑞沙托维(TAK-242)Med Chem Express--
NOX1抗体Fine TestFNab05803
URAT1抗体Fine TestFNab09285
GLUT9抗体Fine TestFNab10270
GSDMD抗体Fine TestFNab03670
MyD88抗体Cell Signaling Technology4283
IκB抗体Cell Signaling Technology4812
NF-κB p65抗体Cell Signaling Technology5114
P53抗体Cell Signaling Technology2527
Bcl-2抗体Cell Signaling Technology4223
Bax抗体Cell Signaling Technology2772
ABCG2抗体ZEN-BIOSCIENCE222011
OCT-2抗体ZEN-BIOSCIENCER382304
OAT1抗体ZEN-BIOSCIENCE252608
TLR4抗体ZEN-BIOSCIENCE505258
NLRP3抗体ZEN-BIOSCIENCE381207
p65抗体ZEN-BIOSCIENCE380172
ASC抗体ZEN-BIOSCIENCE340097
Caspase-1抗体ZEN-BIOSCIENCE342947
IL-1β抗体ZEN-BIOSCIENCE516288
GAPDH抗体ORIGENETA802519
PE抗人CD284(TLR4)抗体BioLegend312806
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG(H+L)Life-iLabAP31L117
辣根过氧化物酶标记的山羊抗小鼠IgG(H+L)Life-iLabAP31L119
CCK-8试剂盒Beyotime BiotechnologyC0037
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
JC-1染色试剂盒Beyotime BiotechnologyC2006
酵母提取物Beyotime BiotechnologyST968
PI染色试剂盒Beyotime BiotechnologyST511
Hoechst 33258染色试剂盒Beyotime BiotechnologyC1011
别嘌呤醇MackinA800424
腺嘌呤MackinA800684
天冬氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC010-2-1
丙氨酸氨基转移酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC009-2-1
乳酸脱氢酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA020-2-2
谷胱甘肽检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA006-2-1
超氧化物歧化酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA001-3-2
丙二醛检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA003-4-1
尿酸检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC012-2-1
尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
肌酐检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC011-2-1
尿素检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteC013-2-1
黄嘌呤氧化酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA002-1-1
腺苷脱氨酶检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering InstituteA048-2-1
Annexin V-FITC/PI凋亡试剂盒ElabscienceE-CK-A211
DMEM培养基----
胎牛血清----
青霉素-链霉素----
RIPA裂解液----
BCA蛋白定量试剂盒Beyotime BiotechnologyP0012

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
细胞培养与处理
HK-2细胞培养条件(DMEM+10% FBS+1%青霉素-链霉素,37°C,5% CO2);Rg5和MSU处理浓度及时间
阅读提示:详见Materials and methods 2.2 Cell culture and treatment;图1B-C
体外药物处理
Rg5预处理浓度(0.2、1、5 μM)及时间(6小时);MSU浓度(0.1 mg/ml)及时间(24小时)
阅读提示:详见Materials and methods 2.2;图1B-C
动物模型建立与给药
C57BL/6小鼠(6-8周龄,雄性);分组(Control、模型、Rg5低、Rg5高、别嘌呤醇);YE(15 g/kg)和腺嘌呤(100 mg/kg)灌胃;Rg5剂量(10、20 mg/kg)腹腔注射;别嘌呤醇10 mg/kg灌胃;预给药3天,连续8天
阅读提示:详见Materials and methods 2.3和2.4;图6A
体外机制验证
NOX1过表达质粒(pcDNA3.1(+)-human NOX1)转染48小时;TLR4过表达质粒(pcDNA3.1(+)-human TLR4)转染48小时;ML171(2 μM)预处理1小时;Resatorvid(5 μM)预处理1小时
阅读提示:详见Materials and methods 2.2;图3和图5图例
检测指标
Western blot检测蛋白:URAT1、GLUT9、ABCG2、OAT1、OCT2、NOX1、TLR4、MyD88、IκB、NF-κB p65、NLRP3、Caspase-1、GSDMD、P53、Bcl-2、Bax;ELISA检测IL-1β、TNF-α;流式细胞术检测TLR4和凋亡;DCFH-DA检测ROS;JC-1检测MMP
阅读提示:详见Materials and methods 2.5和2.6;图1-6图例