Thonningianin A通过调节肠道菌群失调和抑制炎症改善糖尿病肾病小鼠的肾间质纤维化

Thonningianin A ameliorated renal interstitial fibrosis in diabetic nephropathy mice by modulating gut microbiota dysbiosis and repressing inflammation.

作者信息Shujiao Zhang, Shuaixing Zhang, Xuehui Bai, Yaoxian Wang, Yuning Liu, Weijing Liu
PMID39193336
发布时间2024-08-13
DOI10.3389/fphar.2024.1389654

实验完整度

高

包含动物模型(STZ诱导DN小鼠)、体外检测(ELISA、Western blot、免疫组化、免疫荧光)、肠道菌群测序及组织病理学分析等多层级实验,明确功能验证(抗纤维化、抗炎)与机制验证(NLRP3通路)。

主要模型

STZ诱导的糖尿病肾病C57BL/6小鼠模型

重点核对

小鼠品系:雄性C57BL/6,体重约20g,适应喂养1周 STZ剂量:50 mg/kg,腹腔注射,连续5天 TA剂量:0.1 mg/kg/d,给药12周 分组:NC、DN、TA、SE(每组10只) 检测时间点:每2周测体重和FBG,每4周收集24小时尿,12周后检测Scr和BUN

摘要

目的:本研究旨在探讨thonningianin A(TA)对糖尿病肾病(DN)小鼠肾损伤和间质纤维化的潜在健康益处。方法:本研究采用雄性C57BL/6小鼠腹腔注射链脲佐菌素(STZ,50 mg/kg)建立DN小鼠模型,并给予TA治疗12周。首先,评估TA对DN的治疗和抗纤维化作用。其次,评估TA对肾脏炎症的影响,并采用Western blot检测肾脏中NLRP3/ASC/Caspase-1通路相关蛋白表达的变化。此外,评估TA对肠黏膜屏障损伤的影响,并采用ELISA检测粪便和血清中脂多糖(LPS)水平的变化。最后,采用16S rRNA测序检测TA治疗后小鼠肠道菌群多样性和丰度的改变。结果:结果显示,TA显著减轻DN小鼠的血糖(Glu),降低24小时尿总蛋白(24hUTP),改善肾功能和肾脏指数(KI)。此外,TA显著减轻肾损伤和间质纤维化,抑制肾脏炎症。Western blot结果显示,TA治疗后NLRP3/ASC/Caspase-1信号通路相关蛋白表达降低。此外,TA还改善了肠黏膜屏障损伤,恢复了肠道紧密连接蛋白(Claudin-1、Occludin和ZO-1)的表达。随后,它降低了DN小鼠粪便和血清中的LPS水平。此外,16S rRNA高通量测序显示,TA调节了肠道菌群失调,并降低了革兰氏阴性菌(变形菌门和大肠杆菌-志贺氏菌属)的丰度。结论:本研究表明,TA可能通过调节肠道菌群失调、改善肠黏膜屏障损伤、减少LPS的产生和释放、抑制NLRP3/ASC/Caspase-1信号通路的激活以及抑制肾脏炎症,对DN小鼠的肾间质纤维化发挥有益作用。

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
Thonningianin A是否能改善糖尿病肾病小鼠的肾间质纤维化,其作用机制是否与肠道菌群和炎症相关?
核心机制
TA通过调节肠道菌群失调,降低革兰氏阴性菌(如变形菌门和大肠杆菌-志贺氏菌属)丰度,减少LPS产生和释放,减轻肠黏膜屏障损伤,抑制NLRP3/ASC/Caspase-1信号通路活化,从而抑制肾脏炎症和间质纤维化。
主要证据
STZ诱导的DN小鼠模型中,TA显著降低血糖、24hUTP、Scr、BUN和KI,减轻肾组织病理损伤(HE、PAS、Masson染色),上调E-cadherin、下调α-SMA;ELISA和IHC显示TA降低肾脏IL-1β和IL-6水平;WB和免疫荧光显示TA抑制NLRP3/ASC/Caspase-1通路;同时TA修复肠黏膜屏障(恢复Claudin-1、Occludin、ZO-1表达),降低粪便和血清LPS水平,并恢复肠道菌群多样性。
研究意义
本研究首次评估TA对DN及其相关肾纤维化的保护作用,提示TA可能作为辅助疗法在临床上有价值。

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DN小鼠模型及给药

评估TA对DN小鼠一般状况和生化指标的影响

雄性C57BL/6小鼠腹腔注射STZ(50 mg/kg,连续5天)建立DN模型,随后分别给予TA(0.1 mg/kg/d)、Semaglutide(40 μg/kg/3d)或生理盐水,持续12周。

2

评估肾功能和病理改变

验证TA对肾损伤和纤维化的改善作用

检测血糖、24h尿蛋白、血清肌酐和尿素氮,计算肾脏指数;肾脏组织进行HE、PAS和Masson染色,评估病理改变;Western blot检测E-cadherin和α-SMA表达。

3

评估肾脏炎症及NLRP3通路

检测TA对肾脏炎症和NLRP3/ASC/Caspase-1通路的影响

免疫组化和ELISA检测肾组织中IL-1β和IL-6水平;免疫荧光和Western blot检测NLRP3、ASC、Caspase-1蛋白表达。

4

评估肠黏膜屏障和LPS水平

探究TA对肠道屏障功能及LPS产生的影响

结肠组织进行HE和PAS染色,免疫组化及Western blot检测紧密连接蛋白(Claudin-1、Occludin、ZO-1)表达;ELISA检测粪便和血清LPS水平。

5

分析肠道菌群组成

评估TA对肠道菌群多样性和丰度的影响

提取粪便DNA,扩增16S rRNA V3-V4区,进行高通量测序,分析α多样性和β多样性及菌群组成。

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
链脲佐菌素Sigma Chemical Co., Ltd.S0130-1G
Thonningianin AShanghai Winherb Medical Science Co., Ltd.--
IL-6 ELISA试剂盒Wuhan Elaite Biotechnology Co., Ltd.E-MSEL-M0001
IL-1β ELISA试剂盒Wuhan Elaite Biotechnology Co., Ltd.E-MSEL-M0003
脂多糖Tianjin Zhengdao Biotechnology Co., Ltd.21100201
RIPA裂解液CWBIO--
E-钙黏蛋白抗体Proteintech20874-1-AP
α-平滑肌肌动蛋白抗体Proteintech14395-1-AP
NLRP3抗体ImmunoWay BiotechnologyYT5382
ASC抗体Cell Signaling Technology67824T
Caspase-1抗体Proteintech22915-1-AP
ZO-1抗体Proteintech21773-1-AP
Occludin抗体Proteintech27260-1-AP
Claudin-1抗体Abcamab211737
β-肌动蛋白抗体Abcamab8226
辣根过氧化物酶标记二抗Cell Signaling Technology7074V,
IL-1β抗体Abcamab32362
IL-6抗体Abcamab216341
HiPure土壤DNA提取试剂盒Magen--
Illumina DNA制备试剂盒Illumina--
肌酐和尿素氮检测试剂盒Nanjing Jiancheng Bioengineering Institute--

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
动物造模与分组
小鼠品系、性别、体重、STZ剂量、给药方式、分组、样本量
阅读提示:Methods - 2.2 Animals and treatments
给药方案
TA剂量、给药频率、持续时间、对照组处理
阅读提示:Methods - 2.2 Animals and treatments
生化指标检测
血糖、24hUTP、Scr、BUN检测时间点和方法
阅读提示:Methods - 2.3 Biochemical parameter analysis
病理染色
组织固定、切片厚度、染色方法(HE、PAS、Masson)
阅读提示:Methods - 2.4 Pathology staining
免疫组化
抗原修复、抗体浓度、孵育条件
阅读提示:Methods - 2.5 Immunohistochemistry
ELISA
试剂盒型号、样本处理、操作步骤
阅读提示:Methods - 2.6 Enzyme linked immunosorbent assay
免疫荧光
抗体浓度、荧光二抗、封片剂、成像和分析
阅读提示:Methods - 2.7 Immunofluorescence staining
Western blot
蛋白提取、抗体浓度、蛋白上样量、膜类型、封闭条件
阅读提示:Methods - 2.8 Western blot analysis
LPS检测
血清和粪便样本处理、ELISA试剂盒
阅读提示:Methods - 2.9 Determination of LPS levels in serum and fecal samples
16S rRNA测序
DNA提取试剂盒、引物序列、PCR条件、测序平台、分析软件
阅读提示:Methods - 2.10 16S rRNA high-throughput sequencing analysis of gut microbiota