广金钱草调控吲哚胺双加氧酶延缓草酸钙结晶肾损伤的机制研究

Urinary calculi, whose incidence increased year by year, has become an important cause of chronic kidney disease. And the crystal induced renal tubluar injury is the key pathogenesis basis of the disease. Desmodium styracifolium against urinary calculi is an important genuine material of Chinese traditional medicine, however, the mechanism of anti-crystal and protecting tubular epithelial cell remain unclearly. Our previous research used the modern phytochemical means to separate and extract different parts from desmodium styracifolium, and found that the ethyl acetate part is the active site who has a better effect on antagonisting kidney injury induced cryatallization in vitro and in vivo. On this basis, we use metabolomics methods to find tryptophan metabolic disorder during the process of kidney injury, but the ethyl acetate part is just able to regulate the phenomenon. So our research team make some strategies targeting metabolism quantitative and network pharmacology and so on, establish links between compounds and the key enzyme-indolamine dideoxy enzyme IDO in the tryptophan/kynurenine metabolism pathway on the basis of clear compounds substance in the ethyl acetate part. Then we conduct intensive research, a detailed discussion of molecular mechanism that Desmodium styracifolium active site regulate IDO and related signaling pathway, in the hope of elucidating the protective effects of Desmodium styracifolium on renal injury induced by crystal, and providing necessary theotical basis and reference for drug development.

泌尿系结石发病率逐年升高，已成为慢性肾脏病的重要病因，而结晶造成的小管上皮损伤是这一过程的重要病理基础。广金钱草是我国传统医学中重要的对抗泌尿系结石的道地药材，但对其拮抗结晶生成、保护小管上皮细胞的作用机理尚未完全阐释明了。课题组前期利用现代植物化学手段分离提取了广金钱草不同部位并发现正丁醇提取物部位具有较好的体内外抗结晶诱导的肾损伤作用，是广金钱草发挥药效的活性部位。在此基础上，利用代谢组学方法发现结晶肾损伤过程中机体存在色氨酸代谢异常，而正丁醇提取物可以调控这一代谢异常。为此课题组利用靶向代谢定量、网络药理学等研究策略，在明确正丁醇提取物中化学物质基础上，建立了化合物同色氨酸/犬尿氨酸代谢通路中关键酶-吲哚胺双脱氧酶IDO的联系。并基于此开展深入研究，详细探讨广金钱草活性部位调控IDO的分子机制及相关信号通路，以期为阐明广金钱草对结晶肾损伤的保护作用，进行药物开发提供必要的理论依据。

泌尿系结石是慢性肾脏病的重要病因，结石的主要成分是草酸盐结晶，结晶导致的肾小管损伤是慢性肾脏病的重要病理基础。广金钱草是祖国医学中防治泌尿系结石的经典药材，课题组综合血、尿生化，组织病理等检测手段，已明确广金钱草各部位提取物中，正丁醇部位对草酸盐结晶肾损伤小鼠模型的保护性效应最为显著；但其具体的肾保护作用尚不完全清楚，课题组利用代谢组学方法，发现广金钱草提取物以及以广金钱草为君药的成药，复方金钱草颗粒对色氨酸代谢、嘌呤代谢等代谢通路影响较为明显；利用小鼠、大鼠及HK2细胞结晶肾损伤模型开展蛋白质组学研究，结合网络药理学分析，9种蛋白质被发现是潜在的广金钱草提取物的干预靶点，但不包括IDO。进一步实验证实：提取物主要通过作用于CTSD 及 p38 MAPK、 p-CDK2 信号通路对结晶肾损伤起到缓解作用，luteolin， apigenin 和 gennistein是其中发挥作用的关键化合物。乙醛酸盐诱导的结晶肾损伤小鼠模型中，IDO确实在肾组织中表达升高，给予广金钱草提取物干预后IDO表达下降，同时α-SMA和vimentine也回调。但给予IDO抑制剂1-MT后，α-SMA和vimentine的表达并未下降，甚至有升高趋势，提示金钱草提取物具有抗上皮-间质转分化的作用，但这一作用并非是通过对IDO的抑制来发挥的。进一步研究发现明确，IDO调控的色氨酸/犬尿氨酸途径是结晶肾损伤病理生理过程中重要的调控机制，但在不同细胞中具体分子作用机制不同，在上皮细胞中结晶刺激后 IDO表达上调，色氨酸消耗增多，氨基酸代谢障碍， mTOR表达下降，促进自噬发生以保存状态更好的细胞；而在免疫细胞中，尤其是肾组织内的巨噬细胞中，IDO表达上调导致色氨酸代谢产物犬尿氨酸增多，犬尿氨酸是芳烃受体的天然配体，这一配体-受体结合后，活化的芳烃受体入核，促进下游免疫调节基因的转录，进而发挥对肾组织炎症反应的抑制作用。总而言之，IDO的活化表现为对结晶肾损伤的保护性效应。广金钱草提取物因其多靶点的效应，很可能起到综合调节的作用，进而延缓了结晶肾损伤的进展。上述研究发现对结晶肾损伤干预靶点的明确提供了理论支持，也极大丰富了广金钱草的药理特性。