Diese Studie liefert experimentelle Daten zur Behandlung der Immunglobulin-A-Nephropathie (IgAN) mit Dioscin (DIO), dem Wirkstoff des Dioscoreae Nipponicae Rhizoma (DNR), und ein Paradigma für die Untersuchung der Wirkungen der Pflanzenheilkunde und der zugrunde liegenden Mechanismen in vivo und in vitro.
Der Anstieg des zirkulierenden Galaktose-defizienten IgA1 (Gd-IgA1) wird durch eine übermäßige Aktivierung von IgA-positiven sekretorischen Zellen im Prozess der mukosalen Immunantwort verursacht, was ein kritisches Glied in der Pathogenese der IgA-Nephropathie (IgAN) darstellt. Das Peyer-Pflaster, die prominente Stelle, an der B-Lymphozyten in IgA-sezernierende Plasmazellen umgewandelt werden, ist die Hauptquelle für IgA. Darüber hinaus steht die geringere Expression der kernigen 1β-1,3-Galactosyltransferase (C1GalT1) und ihres molekularen Chaperons, des C1GalT1-spezifischen molekularen Chaperons (Cosmc), im Zusammenhang mit einer abnormalen Glykosylierung von IgA1 bei IgAN-Patienten. Unsere klinische Erfahrung zeigt, dass das pflanzliche Arzneimittel von Dioscoreae Nipponicae Rhizoma (DNR) Proteinurie und Hämaturie lindern und die Nierenfunktion bei IgAN-Patienten verbessern kann. Dioscin (DIO) ist einer der Hauptwirkstoffe von DNR, der verschiedene pharmakologische Aktivitäten hat. In dieser Studie wird der mögliche Mechanismus von DIO bei der Behandlung von IgAN untersucht.Die IgAN-Modellmaus wurde durch mukosale Immuninduktion etabliert. Die Mäuse wurden in die Kontroll-, Modell- und DIO-Sondengruppe eingeteilt. Die glomeruläre IgA-Ablagerung bei Mäusen, pathologische Veränderungen der Nieren und die B-Zell-Marker CD20 und CXCR5 in Peyers Patch wurden durch Immunfluoreszenz und Immunhistochemie nachgewiesen. Nach der Stimulation durch Lipopolysaccharid (LPS) wurden die Auswirkungen von DIO auf die Proliferation von DAKIKI-Zellen, die IgA- und Gd-IgA1-Sekretion, C1GalT1 und die Cosmc-Expression mittels Cell Counting Kit-8 (CCK-8)-Assay, ELISA-Test (Enzyme-linked Immunosorbent Assay), quantitativer Echtzeit-Polymerase-Kettenreaktion (QRT-PCR) und Western Blotting (WB) untersucht. In in vivo Studien wurde die IgA-Ablagerung, begleitet von einer glomerulären mesangialen Hyperplasie und einer erhöhten Expression von CD20 und CXCR5 im Peyer-Patch in der IgAN-Modellmaus, durch DIO gemildert. In-vitro-Studien zeigten, dass 0,25 μg/ml bis 1,0 μg/ml DIO die LPS-induzierte DAKIKI-Zellproliferation, die IgA- und Gd-IgA1-Sekretion hemmten und die mRNA- und Proteinexpression von C1GalT1 und Cosmc hochregulierten. Diese Studie zeigt, dass DIO die Gd-IgA1-Produktion reduzieren kann, indem es die übermäßige Aktivierung von IgA-sezernierenden Zellen hemmt und die C1GALT1/Cosmc-Expression hochreguliert.
Die IgA-Nephropathie (IgAN) ist die häufigste Form der primären Glomerulonephritis, für die es keine spezifische Behandlung gibt, und sie ist nach wie vor eine wichtige Ursache für Nierenerkrankungen im Endstadium1. Obwohl die Pathogenese von IgAN noch nicht vollständig verstanden ist, wird die “Multi-Hit-Hypothese” allgemein akzeptiert und durch eine große Anzahl klinischer und experimenteller Forschungsergebnisse gestützt2. Die Pathogenese von IgAN beinhaltet die Aktivierung von B-Zellen und die Produktion von Galactose-defizientem IgA1 (Gd-IgA1)3. Die Zunahme des zirkulierenden Gd-IgA1 aufgrund der übermäßigen Proliferation und Aktivierung von IgA-sezernierenden Zellen während der mukosalen Immunantwort ist ein kritisches Glied in der Pathogenese von IgAN 4,5,6. Als zentraler Ort für die Proliferation und Aktivierung der Umwandlung des B-Lymphozyten-Phänotyps in IgA-sezernierende Zellen ist das Peyer-Pflaster die primäre Quelle für die IgA-Sekretion, die eng mit dem Auftreten und der Entwicklung von IgAN zusammenhängt 7,8. Darüber hinaus waren die Proliferation von IgA1-sezernierenden Zellen sowie die Expression von Core 1β-1,3-Galactosyltransferase (C1GalT1) und C1GalT1-spezifischem molekularem Chaperon (Cosmc) mit einer abnormalen Glykosylierung von IgA1 verbunden, die bei IgAN-Patienten eine GD-IgA1-Produktion verursacht 6,9.
Die klinische Studie zur Behandlung von IgAN mit pflanzlichen Arzneimitteln hat in den letzten Jahren Fortschritte gemacht. Die Yiqi Qingjie-Formel ist eine essentielle Formel zur Behandlung von IgAN durch die Abteilung für Nephrologie des Guang’anmen-Krankenhauses. Die vorherige Studie unserer Gruppe ergab, dass Gd-IgA1 im Serum von IgAN-Patienten nach der Behandlung mit Yiqi Qingjie Formula abnahm. Als eines der am häufigsten verwendeten Kräuter in der Yiqi Qingjie-Formel ist Dioscoreae Nipponicae Rhizoma (DNR) das getrocknete Rhizom von Dioscorea Nipponica Makino, das verschiedene Funktionen wie die Regulierung der Immunität, die Unterdrückung von Entzündungen, die Linderung von Husten und Asthma hat10,11. Mehrere Gelehrte behandelten IgAN mit DNR und erzielten gute Ergebnisse 12,13,14. Als Hauptwirkstoff in DNR15 senkt Dioscin (DIO) die Harnsäure, hemmt die Fibrose, hemmt die Entzündungsreaktion und antioxidativen Stress16,17. Daher könnte DIO einen neuartigen Wirkmechanismus aufweisen, um die zelluläre Sekretion von überschüssigem Gd-IgA1 zu hemmen und spezifische Nierenschutzeffekte auszuüben. Dennoch wurde keine Studie über den Wirkmechanismus von DIO bei der Behandlung von IgAN berichtet.
Um den potenziellen therapeutischen Mechanismus von DIO auf IgAN zu erforschen und eine neue Methode für die Behandlung von IgAN bereitzustellen, haben wir Experimente zu den therapeutischen Effekten von DIO auf IgAN in vivo und in vitro durchgeführt.
Charakteristisches pathologisches Merkmal von IgAN ist die Ablagerung von IgA1- und GD-IgA1-haltigen Immunkomplexen in der mesangialen Region des Glomerulus21,22. Die Verringerung der Bildung von Immunkomplexen kann Nierenschäden reduzieren und die klinischen Symptome von IgAN lindern. In einem In-vivo-Experiment untersuchten wir die therapeutische Wirkung von DIO auf IgAN und fanden heraus, dass DIO die IgA-Ablagerung in der Niere von IgAN-Modellmäusen reduzieren kann. Es wird gezeigt, dass die Akkumulation von IgA-sezernierenden Zellen in der Niere mit der Pathogenese von IgAN23 zusammenhängt. Als wichtiger Ort der Proliferation und Aktivierung von B-Lymphozyten ist das Peyer-Pflaster eine wichtige Quelle für IgA-sezernierende Zellen, daher untersuchten wir die Expression von B-Lymphozytenmarkern (CD20, CXCR5) in Peyer-Pflaster und fanden heraus, dass DIO die Expression von B-Lymphozyten im Peyer-Pflaster des IgAN-Mausmodells hemmen könnte. Diese experimentellen Ergebnisse könnten eine Grundlage für den Einsatz von DIO bei der Behandlung von IgAN bilden.
Wir haben die folgenden Experimente in vitro durchgeführt, um den Wirkmechanismus von DIO auf IgAN weiter zu untersuchen. Erstens wurde bereits gezeigt, dass DAKIKI, eine EBV-immortalisierte B-Zelllinie, die IgA1 sezerniert, zu dem auch GD-IgA124 gehört, ideal für die In-vitro-Erforschung des Wirkmechanismus des Medikaments auf IgAN ist. Wir haben uns für DAKIKI-Zellen entschieden, um den molekularen Mechanismus von DIO bei der Behandlung von IgAN zu untersuchen. Darüber hinaus spielt die schleimhauteigene entzündliche Immunantwort eine wesentliche Rolle bei der Pathogenese von IgAN. Wie oben erwähnt, verwenden wir LPS, um DAKIKI-Zellen zu stimulieren, die entzündungsfördernde Faktoren freisetzen und Entzündungsreaktionen vermitteln können, wodurch der Mechanismus der Immunantwort der Schleimhaut in IgAN besser nachgeahmt werden kann. Das in vitro zelluläre Modell könnte helfen, die Möglichkeiten und den Mechanismus anderer Medikamente zur Behandlung von IgAN zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass DIO die Proliferation von DAKIKI-Zellen, die durch LPS stimuliert wurden, konzentrationsabhängig hemmte. DIO könnte die Sekretion von IgA und Gd-IgA1 in DAKIKI-Zellen durch LPS-Stimulation hemmen und die Expression von mRNA und Protein von C1GalT1 und seinem Chaperon Cosmc in DAKIKI-Zellen hochregulieren, was darauf hindeutet, dass DIO die Sekretion von Gd-IgA1 durch Hochregulierung der C1GALT1/Cosmc-Expression reduzieren und somit die übermäßige Aktivierung von DAKIKI-Zellen hemmen könnte.
Wichtige Schritte sollten während der experimentellen Verfahren notiert werden. Die Konzentration von Gd-IgA1 im DAKIKI-Zellüberstand liegt nicht innerhalb des Nachweisbereichs des ELISA-Kits (1,56 ~ 100 ng/ml), und der gesammelte Überstand muss durch ein Ultrafiltrationsröhrchen zentrifugiert werden, um das konzentrierte Gd-IgA1 zu erhalten. Stellen Sie außerdem sicher, dass das Volumen des Überstands ab jeder Gruppe gleich ist und das nach der Ultrafiltration erhaltene Endvolumen des Konzentrats gleich ist.
In dieser Studie haben wir sowohl in vitro als auch in vivo Methoden gleichzeitig eingesetzt, die sich gegenseitig in pharmakologischen Wirkungen unterstützen können und ein Beispiel für die Untersuchung der Wirkungen und ihrer Mechanismen der pflanzlichen Medizin darstellen. Einige Dinge könnten in diesem Protokoll verbessert werden. Erstens haben wir keine Blutkonzentrationen in der DIO-Sondengruppe der Mäuse nachgewiesen; Daher wird die DIO-Konzentration, die den Blutkonzentrationen entspricht, in vitro-Experimenten nicht verwendet. Zweitens wurde nur das DIO-Monomer, die aktive Komponente von DNR, untersucht; Die Auswirkungen anderer Komponenten von DNR auf IgAN müssen noch weiter untersucht werden.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie eine experimentelle Grundlage für die Behandlung von IgAN mit DIO, dem Wirkstoff von DNR, bietet. Diese Studie etablierte ein zelluläres pathologisches Modell von IgAN, indem sie die mukosale Immunantwort von IgAN sowohl in vitro als auch in vivo nachahmte. Es gibt eine neue Idee für das Studium der traditionellen chinesischen Medizin zur Vorbeugung und Behandlung von IgAN.
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (81973675) unterstützt.
Anti-CD20/MS4A1 Antibody | Boster Biotechnology Company | A03780-3 | |
Antifade mounting medium | Beyotime, Shanghai, China | P0128S | |
Balb/c mice | Beijing Weitong Lihua Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | 110322220101424000 | |
blocking serum | Solarbio, Beijing, China | SL038 | |
Bovine gamma globulin | ShangHai YuanYe Biotechnology Company | S12031 | |
C1GALT1 polyclonal antibody | Proteintech Group, Inc,USA | 27569-1-AP | |
Citrate antigen retrieval solution(50×) | Phygene Biotechnology Company | PH0422 | |
COSMC polyclonal antibody | Proteintech Group, Inc,USA | 19254-1-AP | |
Cytotoxiciy detection kit | Roche Company | 4744926001 | |
Dako REAL EnVision detection system, Peroxidase/DAB+ | Dako | K5007 | |
DAPI | Invitrogen | D1306 | |
Dioscin | National Institute For Food and Drug Control | 111707-201703 | |
DIO tablets | Chengdu No 1 Pharmaceutical Co. Ltd. | H51023866 | |
ECL working solution | Merck Biotechnology, Inc | WBKLS0100 | |
Enhanced cell counting kit-8 | Beyotime, Shanghai, China | C0043 | |
Fasking one-step removal of gene cDNA first-strand synthesis premix | TIANGEN,Beijing, China | KR118-02 | |
Glycogen Periodic acid Schiff (PAS) stain kit | BaSO Biotechnology Company | BA4080A | |
Goat anti-mouse IgA-AF488 | SouthernBiotech | 1040-30 | |
Goat anti-rabbit IgG antibody (H+L), HRP conjugated | BeiJing Bioss Biotechnology Company | BS-0295G-HRP | |
Human Gd-IgA1 ELISA kit | IBL | 27600 | |
Human IgA ELISA kit | MultiSciences (LiankeBio) | 70-EK174-96 | |
Pierce BCA protein assay kit | Thermo Scientific | 23227 | |
PMSF solution | Beyotime, Shanghai, China | ST507 | |
Proteinase K | Phygene Biotechnology Company | PH1521 | |
Rabbit anti-CXCR5 polyclonal antibody | BeiJing Bioss Biotechnology Company | bs-23570R | |
RIPA lysis buffer | Beyotime, Shanghai, China | P0013B | |
RNAsimple total RNA extraction kit | TIANGEN,Beijing, China | DP419 | |
RPMI Medium 1640 | Solarbio, Beijing, China | 31800 | |
Super-Bradford protein assay kit | CWBIO, Beijing, China | CW0013 | |
Triton X-100 | Beyotime, Shanghai, China | ST795 | |
β-Actin Rabbit mAb | Abclonal, Wuhan, China | AC026 |
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