IF：6.0，网络药理学+转录组+单基因分析，解析三七皂苷R1显著缓解糖尿病肾病机制！
题目：基于网络药理学和实验验证研究三七皂苷R1通过ITGB8调控糖尿病肾病炎症机制
英文名：Investigating the inflammatory mechanism of notoginsenoside R1 in Diabetic nephropathy via ITGB8 based on network pharmacology and experimental validation
杂志：Molecular Medicine
影响因子：6.0
发表时间：2024年12月26日
研究背景：糖尿病通常会导致糖尿病肾病（DN），这是一种严重的长期并发症。其特征是慢性蛋白尿、高血压和肾功能下降，可进展为终末期肾病，降低患者的生活质量和寿命。炎症和细胞凋亡是DN发展的关键。有研究表明三七皂苷R1 (NGR1)为治疗DN的关键活性成分，然而其作用机制仍不清楚。
研究思路：糖尿病肾病（DN）是糖尿病的严重并发症，以炎症和细胞凋亡为关键机制。传统疗法效果有限，本研究结合网络药理学、分子对接与动力学模拟、临床数据分析、动物/细胞实验验证，探究中药成分三七皂苷R1（NGR1）通过调控整合素β8（ITGB8）抑制炎症的机制，为DN治疗提供新策略。
研究结果：
1、网络药理学鉴定NGR1和DN的潜在炎症相关药物靶点
通过Limma包分析DN患者转录组数据（GSE30122、GSE30528、GSE142153），结合ChEMBL、SuperPred和SwissTargetPrediction预测NGR1靶点，构建DN-NGR1-炎症互作网络，确定ITGB8为核心调控蛋白（图1）。
图1
2、NGR1炎症药物靶点ITGB8分子对接验证和分子动力学模拟实验
网络药理学方法将ITGB8确定为DN的潜在药物靶点。利用分子对接进一步筛选药物和疾病之间的药效基团（图2A）；在分子水平上，采用了分子动力学模拟来明确展示NGR1和ITGB8之间的相互作用（图2B）。
图2
3、ITGB8可以指示肾功能的进展
已将437份RNA-Seq样本添加到NephroseqClassic（V4）中。使用Nephroseq数据库获得DN和健康对照测序样本，以分析ITGB8相关的临床价值。发现DN组ITGB8的转录组水平低于对照组（图3A）；在不同年龄阶段的DN患者中，与正常同龄人相比，50至80岁的ITGB8表达下调（图3B）；eGFR表达在15-29mlmin1.73m2水平minimum，此时患者处于肾功能衰竭阶段（图3C）。给药后10天，从尾静脉采集血液，用于检测血糖、尿albumin-to-creatinine比（UACR）、肌酐和24小时尿白蛋白。结果显示，NGR1（30mg/kg）干预显著改善和降低血糖、UACR、Scr和24小时尿白蛋白水平（图3D-G）。观察发现各组小鼠肾脏发生明显形态学变化，与db/m对照组相比，db/db疾病模型组表现出系膜细胞增殖和系膜基质增加，而NGR1（30mg/kg）治疗明显降低db/db小鼠系膜细胞增殖、系膜基质扩大减少和毛细血管扩张，差异有统计学意义（图3H）。采用免疫组织化学染色评估连续腹腔注射NGR1（30mg/kg）10天后，db/db小鼠肾脏ITGB8的表达。与对照组相比，db/db组肾小球基底膜区ITGB8的表达明显增加（P<0.05）（图3I）。
图3
4、NGR1可以减轻高血糖诱导的足细胞损伤
采用台盼蓝作为标记来识别坏死细胞，并观察到高糖实验组中坏死细胞的百分比超过了正常对照组。值得注意的是，在引入NGR1干预后，观察到坏死细胞数量大幅减少（图4A）。进一步的分析显示，与正常对照相比，高糖组中Nephin和Caspase3的表达明显下调（图4B，H和J）。值得注意的是，随后在不同浓度（1,3,10,30µM）下使用NGR1药物干预导致Caspase3表达显着降低。此外，发现高糖组中裂解caspase1的表达大幅上调，在给予NGR1（1,3,10,30µM）后得到有效抑制。同时，观察到caspase1和Cleavedcaspase3在高糖状态下表达显著上调，药物干预后表达显著下调（图4E、K和L）。这些发现表明NGR1在调节与高葡萄糖条件相关的细胞死亡途径方面的潜在治疗作用。
图4
5、NGR1可以抑制炎症并减轻足细胞损伤
利用CCK8测定来评估不同组的足细胞活力，观察到它们之间的细胞活性没有显著差异（图5a）。值得注意的是，与正常对照相比，高糖组中Nephin和裂解的caspase1的表达显著升高（图5B，C）。有趣的是，在不同浓度（1,3,10,30µM）的NGR1干预后，裂解的caspase1的表达显著降低。此外，在NLRP3抑制剂CY09干预条件下，Nephin和裂解的caspase1的表达都明显下调（图5C-G）。
图5
这些发现为高糖条件下足细胞功能的调节机制以及NGR1和NLRP3抑制剂的潜在治疗效果提供了见解。此外，观察到不同浓度（3,10,30µM）的高糖NGR1和MNT组与正常对照组（图5H和I）相比，高糖NGR1和MNT组中Nephin、IL-18和ITGB8的表达显著升高。有趣的是，在不同浓度（3,10,30µM）的NGR1干预后，IL-18的表达显著降低。此外，Nephin和ITGB8的表达均明显下调（图5J-L）。这些发现为高糖条件下足细胞功能的调节机制和NGR1的潜在治疗效果提供了见解。在对照组中，足细胞能够在24小时内显着修复划痕区域；而在高糖实验组中，在同一时间框架内仅观察到划痕区域的部分修复。NGR1干预后，足细胞的迁移得到促进，显著减少了划痕区域。（图6A和B）.在NLRP3抑制剂CY09和NGR1干预的条件下，NFκBp65的表达均明显下调（图6C，D），NFκBp65核转位能力的检测显示HG组细胞核中NFκBp65的表达较正常对照组增加，不同浓度NGR1（3,10,30µM）干预后，NFκBp65的核转位能力受到抑制（图6E）。
图6
总结：本研究结合网络药理学与实验验证，发现NGR1通过靶向ITGB8抑制NF-κB和NLRP3炎症通路，减轻高糖诱导的足细胞凋亡及肾脏损伤，临床数据表明ITGB8表达与DN进展负相关，为糖尿病肾病治疗提供新靶点。傲星生物深耕生信分析十余载，有丰富的实验方案、完善的下游验证、机制研究服务，一对一专属服务为您排忧解难，助您轻松应对毕业和晋升！
