題目：基于網(wǎng)絡(luò)藥理學和實驗驗證研究三七皂苷R1通過ITGB8調(diào)控糖尿病腎病炎癥機制

英文名：Investigating the inflammatory mechanism of notoginsenoside R1 in Diabetic nephropathy via ITGB8 based on network pharmacology and experimental validation

雜志：Molecular Medicine

影響因子：6.0

發(fā)表時間：2024年12月26日

研究背景：糖尿病通常會導致糖尿病腎?。―N），這是一種嚴重的長期并發(fā)癥。其特征是慢性蛋白尿、高血壓和腎功能下降，可進展為終末期腎病，降低患者的生活質(zhì)量和壽命。炎癥和細胞凋亡是DN發(fā)展的關(guān)鍵。有研究表明三七皂苷R1 (NGR1)為治療DN的關(guān)鍵活性成分，然而其作用機制仍不清楚。

研究思路：糖尿病腎?。―N）是糖尿病的嚴重并發(fā)癥，以炎癥和細胞凋亡為關(guān)鍵機制。傳統(tǒng)療法效果有限，本研究結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學、分子對接與動力學模擬、臨床數(shù)據(jù)分析、動物/細胞實驗驗證，探究中藥成分三七皂苷R1（NGR1）通過調(diào)控整合素β8（ITGB8）抑制炎癥的機制，為DN治療提供新策略。

研究結(jié)果：

1、網(wǎng)絡(luò)藥理學鑒定NGR1和DN的潛在炎癥相關(guān)藥物靶點

通過Limma包分析DN患者轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)（GSE30122、GSE30528、GSE142153），結(jié)合ChEMBL、SuperPred和SwissTargetPrediction預(yù)測NGR1靶點，構(gòu)建DN-NGR1-炎癥互作網(wǎng)絡(luò)，確定ITGB8為核心調(diào)控蛋白（圖1）。

圖1

2、NGR1炎癥藥物靶點ITGB8分子對接驗證和分子動力學模擬實驗

網(wǎng)絡(luò)藥理學方法將ITGB8確定為DN的潛在藥物靶點。利用分子對接進一步篩選藥物和疾病之間的藥效基團（圖2A）；在分子水平上，采用了分子動力學模擬來明確展示NGR1和ITGB8之間的相互作用（圖2B）。

圖2

3、ITGB8可以指示腎功能的進展

已將437份RNA-Seq樣本添加到NephroseqClassic（V4）中。使用Nephroseq數(shù)據(jù)庫獲得DN和健康對照測序樣本，以分析ITGB8相關(guān)的臨床價值。發(fā)現(xiàn)DN組ITGB8的轉(zhuǎn)錄組水平低于對照組（圖3A）；在不同年齡階段的DN患者中，與正常同齡人相比，50至80歲的ITGB8表達下調(diào)（圖3B）；eGFR表達在15-29mlmin1.73m2水平minimum，此時患者處于腎功能衰竭階段（圖3C）。給藥后10天，從尾靜脈采集血液，用于檢測血糖、尿albumin-to-creatinine比（UACR）、肌酐和24小時尿白蛋白。結(jié)果顯示，NGR1（30mg/kg）干預(yù)顯著改善和降低血糖、UACR、Scr和24小時尿白蛋白水平（圖3D-G）。觀察發(fā)現(xiàn)各組小鼠腎臟發(fā)生明顯形態(tài)學變化，與db/m對照組相比，db/db疾病模型組表現(xiàn)出系膜細胞增殖和系膜基質(zhì)增加，而NGR1（30mg/kg）治療明顯降低db/db小鼠系膜細胞增殖、系膜基質(zhì)擴大減少和毛細血管擴張，差異有統(tǒng)計學意義（圖3H）。采用免疫組織化學染色評估連續(xù)腹腔注射NGR1（30mg/kg）10天后，db/db小鼠腎臟ITGB8的表達。與對照組相比，db/db組腎小球基底膜區(qū)ITGB8的表達明顯增加（P<0.05）（圖3I）。

圖3

4、NGR1可以減輕高血糖誘導的足細胞損傷

采用臺盼藍作為標記來識別壞死細胞，并觀察到高糖實驗組中壞死細胞的百分比超過了正常對照組。值得注意的是，在引入NGR1干預(yù)后，觀察到壞死細胞數(shù)量大幅減少（圖4A）。進一步的分析顯示，與正常對照相比，高糖組中Nephin和Caspase3的表達明顯下調(diào)（圖4B，H和J）。值得注意的是，隨后在不同濃度（1,3,10,30μM）下使用NGR1藥物干預(yù)導致Caspase3表達顯著降低。此外，發(fā)現(xiàn)高糖組中裂解caspase1的表達大幅上調(diào)，在給予NGR1（1,3,10,30μM）后得到有效抑制。同時，觀察到caspase1和Cleavedcaspase3在高糖狀態(tài)下表達顯著上調(diào)，藥物干預(yù)后表達顯著下調(diào)（圖4E、K和L）。這些發(fā)現(xiàn)表明NGR1在調(diào)節(jié)與高葡萄糖條件相關(guān)的細胞死亡途徑方面的潛在治療作用。

圖4

5、NGR1可以抑制炎癥并減輕足細胞損傷

利用CCK8測定來評估不同組的足細胞活力，觀察到它們之間的細胞活性沒有顯著差異（圖5a）。值得注意的是，與正常對照相比，高糖組中Nephin和裂解的caspase1的表達顯著升高（圖5B，C）。有趣的是，在不同濃度（1,3,10,30μM）的NGR1干預(yù)后，裂解的caspase1的表達顯著降低。此外，在NLRP3抑制劑CY09干預(yù)條件下，Nephin和裂解的caspase1的表達都明顯下調(diào)（圖5C-G）。

圖5

這些發(fā)現(xiàn)為高糖條件下足細胞功能的調(diào)節(jié)機制以及NGR1和NLRP3抑制劑的潛在治療效果提供了見解。此外，觀察到不同濃度（3,10,30μM）的高糖NGR1和MNT組與正常對照組（圖5H和I）相比，高糖NGR1和MNT組中Nephin、IL-18和ITGB8的表達顯著升高。有趣的是，在不同濃度（3,10,30μM）的NGR1干預(yù)后，IL-18的表達顯著降低。此外，Nephin和ITGB8的表達均明顯下調(diào)（圖5J-L）。這些發(fā)現(xiàn)為高糖條件下足細胞功能的調(diào)節(jié)機制和NGR1的潛在治療效果提供了見解。在對照組中，足細胞能夠在24小時內(nèi)顯著修復劃痕區(qū)域；而在高糖實驗組中，在同一時間框架內(nèi)僅觀察到劃痕區(qū)域的部分修復。NGR1干預(yù)后，足細胞的遷移得到促進，顯著減少了劃痕區(qū)域。（圖6A和B）.在NLRP3抑制劑CY09和NGR1干預(yù)的條件下，NFκBp65的表達均明顯下調(diào)（圖6C，D），NFκBp65核轉(zhuǎn)位能力的檢測顯示HG組細胞核中NFκBp65的表達較正常對照組增加，不同濃度NGR1（3,10,30μM）干預(yù)后，NFκBp65的核轉(zhuǎn)位能力受到抑制（圖6E）。

圖6

總結(jié)：本研究結(jié)合網(wǎng)絡(luò)藥理學與實驗驗證，發(fā)現(xiàn)NGR1通過靶向ITGB8抑制NF-κB和NLRP3炎癥通路，減輕高糖誘導的足細胞凋亡及腎臟損傷，臨床數(shù)據(jù)表明ITGB8表達與DN進展負相關(guān)，為糖尿病腎病治療提供新靶點。傲星生物深耕生信分析十余載，有豐富的實驗方案、完善的下游驗證、機制研究服務(wù)，一對一專屬服務(wù)為您排憂解難，助您輕松應(yīng)對畢業(yè)和晉升！