坤奎保肾汤在糖尿病肾病中的肾保护机制:靶向HERC2/NCOA4介导的自噬依赖性铁死亡通路

Nephroprotective mechanism of Kunkui Baoshen decoction in diabetic kidney disease: Targeting the HERC2/NCOA4-mediated autophagy-dependent ferroptosis pathway.

作者信息Si-Yuan Song, Chu-Chu Shan, Pei-Pei Zhou, Wei-Long Xu, Ying Tan, Xi-Qiao Zhou, Li-Ji Huang, Qian-Hua Yan, Jiang-Yi Yu
PMID41113495
发布时间2025-10-15
DOI10.4239/wjd.v16.i10.109568

实验完整度

包含代谢组学、转录组学、体外细胞实验、体内动物实验及机制验证(如Co-IP、泛素化突变体),多证据层级支持核心结论。

主要模型

高糖诱导的HK-2细胞 db/db小鼠模型

重点核对

db/db小鼠分组:模型组(0.5%羧甲基纤维素)、低剂量KKBS(11.05 g/kg)、高剂量KKBS(22.1 g/kg)、阳性对照(厄贝沙坦1.36 g/kg),每组n=8 HK-2细胞处理:正常糖5.5 mmol/L,高糖50 mmol/L,KKBS 14%,Fer-1 10 μM,处理24小时 KKBS制备:四味中药(黄芪30 g、雷公藤根15 g、酒萸肉10 g、黄蜀葵花30 g)煎煮浓缩至1 g/mL 铁死亡指标:Fe2+/Fe3+、MDA、ROS、GSH/GSSG、GPX4、SLC7A11 NCOA4泛素化检测:Co-IP、MG132(10 μM)和3-MA(5 mmol/L)处理

摘要

背景:糖尿病肾病(DKD)是全球慢性肾脏病的主要致病因素。临床研究表明,坤奎保肾汤(KKBS)可有效减少DKD患者的蛋白尿并改善肾功能。然而,其确切的分子靶点和治疗机制仍有待充分阐明。目的:评估KKBS在DKD中的肾保护功效并探讨其潜在的作用机制。方法:采用液相色谱-串联质谱法分析KKBS的化学成分。进行代谢组学和转录组学分析以确定与KKBS对DKD治疗效果相关的关键靶点和通路。在高糖诱导的人肾皮质近曲小管上皮细胞(HK-2)和db/db小鼠中评估KKBS的肾保护作用。进行了多种检测,包括细胞计数试剂盒-8、Western blot、定量逆转录聚合酶链反应、免疫荧光、免疫共沉淀、过碘酸雪夫染色、Masson染色、苏木精-伊红染色、免疫组织化学和线粒体形态分析。结果:在KKBS的代谢组学分析中,谷胱甘肽代谢通路是最突出的代谢通路。转录组学和生物信息学分析显示,核受体辅激活因子4(NCOA4)在DKD小鼠肾小管铁死亡的调控中起重要作用。体内外实验均表明,KKBS可改善肾功能障碍,减轻肾组织损伤,并抑制自噬依赖性铁死亡标志物和炎症性纤维化的表达。机制上,KKBS增强了HERC2(与E6-AP C端同源且含RCC1样结构域的E3泛素蛋白连接酶)与NCOA4之间的相互作用,导致NCOA4发生K48相关泛素化并随后降解。该过程抑制了自噬依赖性铁死亡,减少了促纤维化炎症因子的释放,并最终在DKD中发挥抗纤维化作用。结论:KKBS通过调节HERC2/NCOA4介导的自噬依赖性铁死亡来发挥对DKD的肾保护作用,从而减轻肾纤维化。

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
KKBS在DKD中发挥肾保护作用的分子机制是什么,特别是其是否通过调节铁死亡通路来减轻肾纤维化?
核心机制
KKBS上调HERC2表达,增强HERC2与NCOA4的相互作用,促进NCOA4的K48连接泛素化并使其降解,从而抑制自噬依赖性铁死亡,减少炎症和纤维化因子释放,发挥抗纤维化作用。
主要证据
体外HG诱导的HK-2细胞和体内db/db小鼠实验表明,KKBS改善肾功能和组织损伤,降低铁死亡标志物(Fe2+/Fe3+、MDA、ROS)并恢复GSH/GSSG,Western blot、Co-IP、泛素化突变体实验证实机制。
研究意义
研究为KKBS临床应用奠定理论基础,揭示HERC2/NCOA4相互作用可作为DKD治疗的潜在靶点。

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

KKBS成分分析与代谢组学

鉴定KKBS的化学成分并确定其影响的主要代谢通路。

使用LC-MS/MS分析KKBS化学成分,对db/db小鼠血浆进行代谢组学分析,鉴定差异代谢物并富集KEGG通路。

2

转录组学与生物信息学分析

识别KKBS治疗DKD的关键靶基因和信号通路。

对KKBS治疗组和db/db组肾组织进行RNA-seq,鉴定差异表达基因,进行PPI网络和KEGG富集分析。

3

体外实验验证KKBS的药效

评估KKBS对高糖诱导的HK-2细胞损伤的保护作用。

使用HG诱导的HK-2细胞,检测细胞活力、迁移、凋亡、炎症、纤维化标志物。

4

体内实验验证KKBS的药效

评估KKBS对db/db小鼠DKD的肾保护作用。

使用db/db小鼠模型,KKBS灌胃12周,检测肾功能、组织病理、炎症和纤维化标志物。

5

铁死亡通路验证

验证KKBS是否抑制铁死亡。

在体内外检测铁死亡标志物,包括Fe2+/Fe3+、MDA、ROS、GSH/GSSG、GPX4、SLC7A11,并用Fer-1作为阳性对照。

6

NCOA4介导的铁蛋白自噬验证

验证KKBS是否通过调控NCOA4介导的铁蛋白自噬来抑制铁死亡。

检测自噬相关蛋白(ATG7、LC3、SQSTM1、FTH1),IF共定位,siRNA敲低NCOA4验证。

7

HERC2介导的NCOA4泛素化机制验证

阐明KKBS促进NCOA4降解的分子机制。

用MG132和3-MA处理,检测NCOA4水平;Co-IP验证泛素化;HERC2过表达;泛素突变体分析;分子对接。

8

体内通路验证

验证KKBS在体内对HERC2/NCOA4介导的自噬依赖性铁死亡通路的影响。

Western blot和免疫组化检测肾组织中HERC2、NCOA4、ATG7、SQSTM1、FTH1、LC3、SLC7A11、GPX4的表达。

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
DMEM/F12培养基ProcellPM150312B
胎牛血清ProcellPM150312B
细胞计数试剂盒-8Beyotime BiotechnologyC0037
铁离子检测试剂盒Nanjing JianchengA039-2-1
丙二醛检测试剂盒Nanjing JianchengA003-1-2
活性氧检测试剂盒Beyotime BiotechnologyS0033S
磷酸盐缓冲液Beyotime BiotechnologyC0221A
RIPA裂解液New Cell and Molecular BiotechWB3100
BCA蛋白检测试剂盒New Cell and Molecular BiotechWB6501
PVDF膜Merck MilliporeIPFL00010
快速封闭液New Cell and Molecular BiotechP30500
HRP标记二抗New Cell and Molecular BiotechWB20500
增强化学发光底物New Cell and Molecular BiotechP10300
蛋白A琼脂糖试剂盒BeyotimeP2051
SDS蛋白上样缓冲液BeyotimeP0015A
Triton X-100BeyotimeST795
荧光封闭液BeyotimeP0260
FITC标记二抗BeyotimeP0196
Cy3标记二抗BeyotimeP0183
DAPI染色液BeyotimeC1005
db/db小鼠Jiangsu Ailingfei Biotechnology--
羧甲基纤维素----
厄贝沙坦----
Mayer苏木素ServicebioG1080
TRIzol试剂Magen--
mRNA-seq文库制备试剂盒ABclonal--
RNA提取试剂系统Beyotime BiotechnologyR0017M
逆转录试剂盒VazymeR323
支原体检测试剂盒Lonza--
HERC2过表达质粒Sangon Biotech--
NCOA4敲低siRNASangon Biotech--
Caspase-3抗体Proteintech19677-1-AP
Bax抗体Proteintech50599-2-Ig
TNF-α抗体Proteintech17590-1-AP
GAPDH抗体Proteintech10494-1-AP
IL-6抗体Proteintech21865-1-AP
E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
TGF-β1抗体Proteintech81746-2-RR
α-平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395-1-AP
GPX4抗体Proteintech30388-1-AP
免疫球蛋白G抗体Proteintech11541-1-AP
泛素抗体Proteintech10201-2-AP
SLC7A11抗体AffinityDF12509
ATG7抗体AffinityDF6130
SQSTM1抗体AffinityAF5384
LC3抗体AffinityAF5402
HERC2抗体Shanghai Caiyou IndustryCY-15460R
FTH1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-376594
NCOA4抗体Abcamab314553
NCOA4抗体(单克隆)Beijing NovusH00008031-M04G

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
KKBS制备
药材来源、煎煮条件(浸泡30分钟,加水10倍量煎煮30分钟,第二次8倍量),浓缩至1 g/mL。
阅读提示:Methods:Analysis of KKBS components and metabonomics analysis
细胞培养与处理
HK-2细胞系来源(Procell,CL-0109),培养条件(低糖DMEM/F12+10% FBS,37°C,5% CO2),处理浓度(HG 50 mmol/L,KKBS 14%,Fer-1 10 μM),处理时间24小时。
阅读提示:Methods:Culturing conditions
动物实验
db/db小鼠来源、周龄(8周)、性别(雄性),分组(模型、L-KKBS 11.05 g/kg、H-KKBS 22.1 g/kg、厄贝沙坦1.36 g/kg),每组8只,给药方式(口服灌胃),治疗周期12周,DKD确诊标准(空腹血糖≥16.7 mmol/L,UACR≥30 mg/g)。
阅读提示:Methods:Animal experimentation and Animal grouping and model establishment
转录组学
每组n=3,RNA提取方法,文库制备试剂盒,测序平台(NovaSeq 6000或MGISEQ-T7),差异基因筛选标准(|log2FC|>1,P<0.05)。
阅读提示:Methods:Transcriptomic analysis
代谢组学
血浆样本来源(db/db小鼠),LC-MS/MS条件,数据处理(Progenesis QI),统计阈值(VIP>1,P<0.05)。
阅读提示:Methods:Metabonomics analysis
机制验证
蛋白质降解抑制剂MG132(10 μM)和3-MA(5 mmol/L)浓度,Co-IP抗体验证,泛素突变体(K48R等),分子对接蛋白结构(HERC2 PDB 7Q40,NCOA4 PDB 1T5Z)。
阅读提示:Methods:Western blot and co-immunoprecipitation,Figure 11