基于NLRP3/IL-1β/TGF-β1通路探讨低氧环境下红景天苷对糖尿病肾病大鼠足细胞焦亡损伤的拮抗效应

doi:10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0678

中国全科医学 ›› 2024, Vol. 27 ›› Issue (21): 2617-2622.DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0678

所属专题：泌尿系统疾病最新文章合集

基于NLRP3/IL-1β/TGF-β1通路探讨低氧环境下红景天苷对糖尿病肾病大鼠足细胞焦亡损伤的拮抗效应

李佳武¹, 秦凤², 宋生琴², 翟婷³, 辛宏云¹, 巴应贵¹^,^*()

1．810000　青海省西宁市，青海大学附属医院肾病科
2．810000　青海省西宁市，青海大学附属医院门诊办公室
3．810000　青海省西宁市，青海大学附属医院内分泌科

收稿日期:2023-07-28 修回日期:2023-12-05 出版日期:2024-07-20 发布日期:2024-04-18
通讯作者: 巴应贵
作者贡献：
李佳武参与设计研究方案、论文撰写与修改、后期审查；李佳武、秦凤、宋生琴、翟婷负责动物实验实施、样本采集、指标化验及检测；辛宏云负责数据整理、数据录入、统计分析、图片整理；巴应贵负责研究的设计、研究质量控制、指导论文撰写及论文内容审校。
基金资助:
青海省科技计划项目(2022-ZJ-763)

Antagonistic Effect of Salidroside on Podocyte Pyroptosis in Diabetic Kidney Disease Rats under Hypoxia Based on NLRP3/IL-1β/TGF-β1 Pathway

LI Jiawu¹, QIN Feng², SONG Shengqin², ZHAI Tin³, XIN Hongyun¹, BA Yinggui¹^,^*()

1. Department of Nephrology, Qinghai University Affiliated Hospital, Xining 810000, China
2. Department of Out-patient, Qinghai University Affiliated Hospital, Xining 810000, China
3. Department of Endocrinology, Qinghai University Affiliated Hospital, Xining 810000, China

Received:2023-07-28 Revised:2023-12-05 Published:2024-07-20 Online:2024-04-18
Contact: BA Yinggui

分享到

摘要/Abstract

摘要： 背景红景天苷对糖尿病肾病（DKD）大鼠具有保护作用，但在低氧环境下是否同样起效及具体作用机制尚不明确。目的观察低氧环境下红景天苷对DKD大鼠模型血生化指标、肾组织病理损伤、肾脏细胞焦亡相关蛋白表达情况，并探讨其作用机制。方法 2022年3月—2023年3月40只6周龄SPF级SD雄性大鼠，随机抽取8只作为对照组，其余大鼠造模。将24只DKD成模大鼠随机分为模型组、红景天苷组、红景天苷+Nod样受体蛋白3（NLRP3）激活剂组进行干预，每组8只。干预结束后腹主动脉取血进行生化指标检测，苏木素-伊红（HE）染色及透射电镜观察大鼠肾脏病理改变情况，酶联免疫吸附试验（ELISA）检测大鼠血清白介素（IL）1β、IL-18水平。免疫印迹试验（Western bloting）检测肾组织半胱天冬酶1（Caspase-1）、消皮素D（GSDMD）、NLRP3和转化生长因子β1（TGF-β1）蛋白表达水平。结果造模后造模大鼠体质量低于对照大鼠，差异有统计学意义（P<0.05）。与对照组相比，模型组大鼠三酰甘油（TG）、总胆固醇（TC）、空腹血糖（FBG）、尿微量白蛋白（UMA）、尿素氮（BUN）、血肌酐（Scr）水平明显升高（P<0.05）；与模型组相比，红景天苷组大鼠BUN、UMA、Scr水平明显降低（P<0.05）；与红景天苷组相比，红景天苷+NLRP3激活剂组大鼠UMA、BUN、Scr水平明显升高（P<0.05）。HE染色及透射电镜结果可见红景天苷组大鼠肾脏组织病理改变较模型组明显减轻，红景天苷+NLRP3激活剂组较红景天苷组加重。与对照组相比，模型组血清IL-1β、IL-18水平明显升高（P<0.05）；与模型组相比，红景天苷组大鼠血清IL-1β、IL-18水平明显降低（P<0.05）；与红景天苷组相比，红景天苷+NLRP3激活剂组IL-1β、IL-18水平明显升高（P<0.05）。与对照组相对，模型组Caspase-1、GSDMD、NLRP3、TGF-β1蛋白表达明显升高（P<0.05）；与模型组相对，红景天苷组Caspase-1、GSDMD、NLRP3、TGF-β1蛋白表达明显降低（P<0.05）；与红景天苷组相对，红景天苷+NLRP3激活剂组Caspase-1、GSDMD、NLRP3、TGF-β1蛋白表达明显升高（P<0.05）。结论低氧环境下，红景天苷以不降低血糖和血脂为前提发挥了对DKD大鼠的治疗作用，考虑该作用可能与抑制NLRP3从而影响NLRP3/IL-1β/TGF-β1信号通路，最终改善足细胞焦亡损伤密切相关。

关键词: 糖尿病肾病, 细胞焦亡, 红景天苷, 低氧, 大鼠, 足细胞

Abstract:

Background

Salidroside has been shown to protect diabetic kidney disease (DKD) rats, however, whether it is equally effective in a hypoxic environment and the specific mechanism of action remain unclear.

Objective

To observe the effects of salidroside on biochemical parameters, renal tissue pathological lesion, and the expression of cell pyroptosis-related proteins in a rat model of DKD under hypoxia, and explore its mechanisms of action.

Methods

From March 2022 to March 2023, forty 6-week-old SPF-grade SD male rats were used, with eight randomly selected as the control group, the remaining were modeled. Twenty-four DKD model rats were randomly divided into three groups of the model group, salidroside group, and salidroside+nod-like receptor protein 3 (NLRP3) activator group for intervention, with 8 in each group. After the intervention, blood was collected from the abdominal aorta for biochemical parameter testing, hematoxylin-eosin (HE) staining, and transmission electron microscopy were used to observe renal pathological changes. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) was used to detect serum levels of interleukin (IL) 1β and IL-18. Western blotting was used to measure the expression levels of Caspase-1, Gasdermin D (GSDMD), NLRP3, and transforming growth factor β1 (TGF-β1) in renal tissue.

Results

The body weight of the rats after modeling was significantly lower than that of the control group (P<0.05). Compared to the control group, the levels of triglyceride (TG), total cholesterol (TC), fasting blood glucose (FBG), urinary microalbumin (UMA), blood urea nitrogen (BUN), and serum creatinine (Scr) were significantly higher in the model group (P<0.05). Compared to the model group, the BUN, UMA, and Scr levels were significantly lower in the salidroside group (P<0.05). Compared to the salidroside group, the UMA, BUN, and Scr levels were significantly higher in the salidroside+NLRP3 activator group (P<0.05). HE staining and transmission electron microscopy revealed that renal tissue pathological changes in the salidroside group were significantly reduced than the model group, and aggravated in the salidroside+NLRP3 activator group. Compared to the control group, serum IL-1β and IL-18 levels were significantly higher in the model group (P<0.05) ; these levels were significantly lower in the salidroside group compared to the model group (P<0.05), and higher in the salidroside+NLRP3 activator group compared to the salidroside group (P<0.05). Compared to the control group, the expression of Caspase-1, GSDMD, NLRP3, and TGF-β1 proteins was significantly higher in the model group (P<0.05) ; it was significantly lower in the salidroside group compared to the model group (P<0.05), and higher in the salidroside+NLRP3 activator group compared to the salidroside group (P<0.05) .

Conclusion

Salidroside exerted therapeutic effects on DKD rats in a hypoxic environment without reducing blood glucose and lipid levels, this effect may be related to the inhibition of NLRP3, affecting the NLRP3/IL-1β/TGF-β1 signaling pathway, ultimately improving podocyte pyroptosis injury.

Key words: Diabetic kidney disease, Pyroptosis, Salidroside, Hypoxia, Rat, Podocytes

李佳武,秦凤,宋生琴,等. 基于NLRP3/IL-1β/TGF-β1通路探讨低氧环境下红景天苷对糖尿病肾病大鼠足细胞焦亡损伤的拮抗效应[J]. 中国全科医学, 2024, 27(21): 2617-2622. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0678.
LI Jiawu,QIN Feng,SONG Shengqin, et al. Antagonistic Effect of Salidroside on Podocyte Pyroptosis in Diabetic Kidney Disease Rats under Hypoxia Based on NLRP3/IL-1β/TGF-β1 Pathway[J]. Chinese General Practice, 2024, 27(21): 2617-2622. DOI: 10.12114/j.issn.1007-9572.2023.0678.

图/表 7

表1 造模前后对照大鼠与造模大鼠体质量比较（±s，g）

Table 1 Comparison of body mass between the two groups of rats before and after modeling

组别	只数	造模前	造模后	t_配对值	P值
对照大鼠	8	170.4±7.8	439.7±14.1	-53.99	<0.05
造模大鼠	24	173.0±6.6	328.7±17.7	-44.86	<0.05
t值		-0.95	16.08
P值		0.35	<0.05

表2 各组大鼠生化指标检测结果（±s）

Table 2 Results of biochemical indexes in each group

组别	只数	TC（mmol/L）	TG（mmol/L）	FBG（mmol/L）	UMA（mg/mmol）	BUN（mmol/L）	Scr（μmol/L）
对照组	8	4.44±0.63	2.61±0.48	4.88±0.61	1.67±0.41	3.55±1.11	63.38±14.69
模型组	8	9.81±1.54^a	9.81±1.65^a	22.29±2.64^a	5.64±0.58^a	11.60±2.24^a	291.00±29.52^a
红景天苷组	8	8.77±1.14	9.29±1.31	20.66±2.35	3.68±0.50^b	7.75±1.50^b	173.13±18.84^b
红景天苷+NLRP3激活剂组	8	8.14±0.59	9.80±1.60	21.18±1.81	5.30±0.64^c	11.96±2.10^c	272.75±24.81^c
F值		41.21	54.91	333.11	100.16	38.42	171.18
P值		<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

图1 各组大鼠肾组织HE染色结果（×400）注：A为对照组，B为模型组，C为红景天苷组，D为红景天苷+NLRP3激活剂组。

Figure 1 HE staining results of renal tissue in each group

图2 各组大鼠肾组织透射电镜结果注：红色箭头为线粒体，黄色箭头为足突，蓝色箭头为基底膜；A为对照组，B为模型组，C为红景天苷组，D为红景天苷+NLRP3激活剂组。

Figure 2 The results of transmission electron microscopy of renal tissue in each group

表3 各组大鼠血清IL-1β、IL-18结果（±s，ng/L）

Table 3 Results of serum IL-1β and IL-18 in each group

组别	只数	IL-1β	IL-18
对照组	8	10.18±1.90	20.85±2.70
模型组	8	40.57±4.01^a	87.79±4.24^a
红景天苷组	8	13.97±2.41^b	32.52±3.67^b
红景天苷+NLRP3激活剂组	8	33.08±5.19^c	73.89±7.30^c
F值		141.90	497.18
P值		<0.001	<0.001

图3 各组大鼠Western bloting蛋白条带图注：NLRP3=Nod样受体蛋白3，TGF-β1=转化生长因子β1，Caspase-1=半胱天冬酶1，GSDMD=消皮素D；A为对照组，B为模型组，C为红景天苷组，D为红景天苷+NLRP3激活剂组。

Figure 3 Western bloting protein banding in each group

表4 各组大鼠GSDMD、Caspase-1、NLRP3、TGF-β1蛋白表达结果（±s）

Table 4 Protein expression of GSDMD，Caspase-1，NLRP3，and TGF-β1 in each group

分组	只数	NLRP3	TGF-β1	Caspase-1	GSDMD
对照组	8	0.40±0.06	0.21±0.07	0.11±0.04	0.17±0.03
模型组	8	0.97±0.13^a	0.71±0.11^a	0.73±0.08^a	0.52±0.10^a
红景天苷组	8	0.64±0.08^b	0.40±0.09^b	0.18±0.05^b	0.24±0.07^b
红景天苷+NLRP3激活剂组	8	1.04±0.15^c	0.76±0.17^c	0.56±0.07^c	0.56±0.09^c
F值		58.72	57.37	172.14	65.81
P值		<0.001	<0.001	<0.001	<0.001

参考文献 24

[1]	ZHANG L X，LONG J Y，JIANG W S，et al. Trends in chronic kidney disease in China[J]. N Engl J Med，2016，375（9）：905-906. DOI：10.1056/NEJMc1602469.
[2]	DENHEZ B，GERALDES P. Regulation of nephrin phosphorylation in diabetes and chronic kidney injury[J]. Adv Exp Med Biol，2017，966：149-161. DOI：10.1007/5584_2017_62.
[3]	JUNG S W，MOON J Y. The role of inflammation in diabetic kidney disease[J]. Korean J Intern Med，2021，36（4）：753-766. DOI：10.3904/kjim.2021.174.
[4]	SEOK J K，KANG H C，CHO Y Y，et al. Therapeutic regulation of the NLRP3 inflammasome in chronic inflammatory diseases[J]. Arch Pharm Res，2021，44（1）：16-35. DOI：10.1007/s12272-021-01307-9.
[5]	QIU Y Y，TANG L Q. Roles of the NLRP3 inflammasome in the pathogenesis of diabetic nephropathy[J]. Pharmacol Res，2016，114：251-264. DOI：10.1016/j.phrs.2016.11.004.
[6]	CALLE P，HOTTER G. Macrophage phenotype and fibrosis in diabetic nephropathy[J]. Int J Mol Sci，2020，21（8）：2806. DOI：10.3390/ijms21082806.
[7]	WEST J B. Recent advances in high altitude medicine and biology[J]. High Alt Med Biol，2015，16（2）：73. DOI：10.1089/ham.2015.28999.jbw.
[8]	SAYARLIOGLU H，ERKOC R，DOGAN E，et al. Nephropathy and retinopathy in type 2 diabetic patients living at moderately high altitude and sea level[J]. Ren Fail，2005，27（1）：67-71.
[9]	崔雅妹，穆超超，李书宁，等. 红景天临床应用概况[J]. 实用中医内科杂志，2019，33（4）：74-77. DOI：10.13729/j.issn.1671-7813.z20190006.
[10]	XUE H Y，LI P P，LUO Y S，et al. Salidroside stimulates the Sirt1/PGC-1α axis and ameliorates diabetic nephropathy in mice[J]. Phytomedicine，2019，54：240-247. DOI：10.1016/j.phymed.2018.10.031.
[11]	LI R，GUO Y J，ZHANG Y M，et al. Salidroside ameliorates renal interstitial fibrosis by inhibiting the TLR4/NF-κB and MAPK signaling pathways[J]. Int J Mol Sci，2019，20（5）：1103. DOI：10.3390/ijms20051103.
[12]	朱四民，王会芳，林凤平，等. 葛根提取物通过调控NOD样受体蛋白3/半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶1通路减轻糖尿病大鼠肾损伤的研究[J]. 中国糖尿病杂志，2019，27（11）：852-857. DOI：10.3969/j.issn.1006-6187.2019.11.010.
[13]	TSAI J L，CHEN C H，WU M J，et al. New approaches to diabetic nephropathy from bed to bench[J]. Biomedicines，2022，10（4）：876. DOI：10.3390/biomedicines10040876.
[14]	ZHAO L J，WANG X，WANG T L，et al. Associations between high-altitude residence and end-stage kidney disease in Chinese patients with type 2 diabetes[J]. High Alt Med Biol，2020，21（4）：396-405. DOI：10.1089/ham.2020.0076.
[15]	ZOJA C，ABBATE M，REMUZZI G. Progression of renal injury toward interstitial inflammation and glomerular sclerosis is dependent on abnormal protein filtration[J]. Nephrol Dial Transplant，2015，30（5）：706-712. DOI：10.1093/ndt/gfu261.
[16]	DIMAS G G，DIDANGELOS T P，GREKAS D M. Matrix gelatinases in atherosclerosis and diabetic nephropathy：progress and challenges[J]. Curr Vasc Pharmacol，2017，15（6）：557-565. DOI：10.2174/1570161115666170202162345.
[17]	LATZ E，XIAO T S，STUTZ A. Activation and regulation of the inflammasomes[J]. Nat Rev Immunol，2013，13（6）：397-411. DOI：10.1038/nri3452.
[18]	SHI J J，ZHAO Y，WANG K，et al. Cleavage of GSDMD by inflammatory caspases determines pyroptotic cell death[J]. Nature，2015，526（7575）：660-665. DOI：10.1038/nature15514.
[19]	REDONDO S，NAVARRO-DORADO J，RAMAJO M，et al. The complex regulation of TGF-β in cardiovascular disease[J]. Vasc Health Risk Manag，2012，8：533-539. DOI：10.2147/VHRM.S28041.
[20]	KOLB M，MARGETTS P J，ANTHONY D C，et al. Transient expression of IL-1beta induces acute lung injury and chronic repair leading to pulmonary fibrosis[J]. J Clin Invest，2001，107（12）：1529-1536. DOI：10.1172/JCI12568.
[21]	胡龙江，周音频，曹运兰，等. NLRP3-ASC-Caspase-1-IL-18/IL-1β-TGF-β信号通路与Ⅱ型糖尿病临床相关性研究[J]. 西部医学，2018，30（3）：335-340，346. DOI：10.3969/j.issn.1672-3511.2018.03.005.
[22]	PU W L，ZHANG M Y，BAI R Y，et al. Anti-inflammatory effects of Rhodiola rosea L：a review[J]. Biomed Pharmacother，2020，121：109552. DOI：10.1016/j.biopha.2019.109552.
[23]	WANG S Y，ZHAO X X，YANG S X，et al. Salidroside alleviates high glucose-induced oxidative stress and extracellular matrix accumulation in rat glomerular mesangial cells by the TXNIP-NLRP3 inflammasome pathway[J]. Chem Biol Interact，2017，278：48-53. DOI：10.1016/j.cbi.2017.10.012.
[24]	朴敏虎，王程瑜，李香丹，等. 红景天苷对糖尿病肾病大鼠的治疗作用及其机制探讨[J]. 山东医药，2017，57（10）：34-36. DOI：10.3969/j.issn.1002-266X.2017.10.010.

基于NLRP3/IL-1β/TGF-β1通路探讨低氧环境下红景天苷对糖尿病肾病大鼠足细胞焦亡损伤的拮抗效应

Antagonistic Effect of Salidroside on Podocyte Pyroptosis in Diabetic Kidney Disease Rats under Hypoxia Based on NLRP3/IL-1β/TGF-β1 Pathway

RichHTML

PDF

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 24

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

留言

[1]	王剑英, 任寿安. 呼吸事件持续时间在成年人阻塞性睡眠呼吸暂停夜间低氧血症中的意义[J]. 中国全科医学, 2024, 27(14): 1699-1707.
[2]	张帅, 李娜, 沈江立, 柳越冬, 吴宪树, 王磊, 盛天骄, 徐红俊, 安胜军. 优化溃结方对溃疡性结肠炎气滞血瘀模型大鼠的影响及其作用机制研究[J]. 中国全科医学, 2024, 27(11): 1356-1362.
[3]	韩俊杰, 武迪, 陈志胜, 肖扬, 森干. 2型糖尿病患者并发糖尿病肾病风险的列线图预测模型与验证研究[J]. 中国全科医学, 2024, 27(09): 1054-1061.
[4]	邹琼, 吴曦, 张杨, 万毅, 陈长生. 基于麻雀搜索算法优化的BP神经网络模型对2型糖尿病肾病的预测研究[J]. 中国全科医学, 2024, 27(08): 961-970.
[5]	邓煜璇, 黄学君, 江妍霞. 二甲双胍治疗糖尿病肾病的研究进展[J]. 中国全科医学, 2024, 27(03): 262-267.
[6]	樊赟, 窦润鹏, 胡久略, 侯紫君, 周春祥. 茯苓酸通过Nrf2/SLC7A11/GPX4信号通路调控铁死亡改善阿尔茨海默病大鼠认知障碍的研究[J]. 中国全科医学, 2024, 27(02): 177-183.
[7]	韦宗波, 龙炳材, 王雄将, 梁英业, 唐宏亮, 夏天, 卢栋明. 枢经推拿对神经病理性疼痛大鼠TLR8/ERK信号通路及LncRNA-GAS5的影响及作用机制研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(36): 4565-4574.
[8]	黄丹, 张琪涵, 宋歌, 王晴, 李瑀, 吉训明, 王媛. 间歇性低氧训练预防急性低氧损伤有效性和安全性的研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(29): 3640-3644.
[9]	韦雨柔, 田佳庆, 肖方骏, 何宪顺, 詹芝玮, 魏腾飞, 林天烨, 何敏聪, 魏秋实. 活血通络胶囊对激素性股骨头坏死大鼠肠道菌群影响的研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(29): 3674-3682.
[10]	高哲, 段凯欣, 吕秀芹, 马慧娟, 张志梅, 宋光耀. 胰高血糖素样肽-1受体激动剂改善高果糖饮食诱导的胰岛素抵抗大鼠肝脏脂质沉积机制研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(21): 2639-2646.
[11]	陆良喜, 史宏, 黄志敏, 王文杰, 邹涵, 张知英, 吴金玉. 前列腺小体miRNA-146a/TLR-4/NF-κB通路在EAP大鼠慢性炎症中的作用及大火草干预的研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(20): 2518-2524.
[12]	朱丹萌, 黄玉莹, 罗统安, 贺长源, 陈日兰. 刺血疗法结合壮医药线点灸对急性痛风性关节炎大鼠TLRs/MyD88信号通路的影响[J]. 中国全科医学, 2023, 26(20): 2525-2531.
[13]	赵丽珍, 李卫民, 姜瑞霞. 系统免疫炎症指数对社区老年2型糖尿病患者并发糖尿病肾病的临床诊断价值研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(18): 2227-2231.
[14]	鄢鹏, 宋健玲, 房向东. 甲状旁腺激素1型受体在肾脏疾病中的研究进展[J]. 中国全科医学, 2023, 26(11): 1398-1403.
[15]	沈菲, 蒋伟萍, 梅小斌, 韩一平, 赵家义, 樊剑, 顾娟, 沈雁红, 徐红梅, 张丹, 门英, 丁海光, 陈彩萍, 韩君华. 微生态制剂干预对社区糖尿病肾病患者肠道菌群的影响研究[J]. 中国全科医学, 2023, 26(09): 1112-1117.