《Natural Products and Bioprospecting》：Phellodendron amurense Rupr. Polysaccharides protects against diabetic nephropathy via alteration of PI3K/GSK-3β/Nrf2/TGF-β/Smad signaling pathway and gut microbiota
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本研究针对糖尿病肾病（DN）高发且缺乏有效治疗手段的临床难题，系统探讨了黄柏多糖（PAP）的肾脏保护机制。通过体内外实验证实，PAP通过激活PI3K/Akt/GSK-3β/Nrf2通路增强抗氧化能力，抑制TGF-β/Smad通路缓解肾纤维化，并调节肠道菌群结构（如提升乳杆菌属丰度）减轻炎症反应。研究首次揭示PAP通过多靶点协同作用延缓DN进展，为天然产物治疗代谢性疾病提供了新策略。
随着全球糖尿病患病率的持续攀升，糖尿病肾病（Diabetic Nephropathy, DN）已成为终末期肾病的主要病因之一。据统计，约30%-40%的糖尿病患者会发展为DN，其典型病理特征包括肾小球高滤过、足细胞损伤、肾小管功能障碍及细胞外基质积聚，最终导致肾纤维化与肾小球硬化。当前临床治疗主要依赖血糖控制与血流动力学调节，但无法有效阻断疾病进展，患者仍需面临透析或肾移植的沉重负担。在这一背景下，探索天然产物的肾脏保护机制具有重要临床意义。
黄柏（Phellodendron amurenseRupr.）作为传统中药，其生物碱成分已被证实具有抗糖尿病活性，而多糖组分的潜力尚待挖掘。本研究首次从黄柏中提取纯化得到中性均质多糖PAP（分子量1.98×105Da，由鼠李糖、半乳糖醛酸、半乳糖和木糖组成），并系统阐明了其通过多通路协同作用缓解DN的机制。论文发表于《Natural Products and Bioprospecting》，为天然产物治疗代谢性疾病提供了新视角。
关键技术方法
研究通过链脲佐菌素（STZ）诱导的DN大鼠模型与高糖（30 mM）处理的HK-2细胞模型，结合分子生物学技术与16S rRNA测序展开分析。关键实验包括：HPGPC与HPLC分析PAP结构与单糖组成；Western blot检测PI3K/Akt/GSK-3β/Nrf2、TGF-β/Smad及凋亡通路蛋白表达；免疫荧光与TUNEL染色评估氧化应激与细胞凋亡；HE/Masson/PAS染色观察肾脏病理变化；肠道菌群测序分析菌群结构与功能关联。
研究结果
1. PAP改善DN大鼠肾功能与病理损伤
与DN模型组相比，PAP干预显著降低空腹血糖（FBG）、24小时尿蛋白、血肌酐（Scr）和尿素氮（BUN）水平，提升肾组织超氧化物歧化酶（SOD）与谷胱甘肽（GSH）活性，降低丙二醛（MDA）含量。组织染色显示，PAP有效缓解肾小球萎缩、肾小管变性及胶原纤维沉积，证实其肾脏保护作用。
2. PAP激活PI3K/Akt/GSK-3β/Nrf2通路增强抗氧化能力
Western blot结果显示，PAP显著上调PI3K、p-Akt、p-GSK-3β、Nrf2及其下游抗氧化蛋白HO-1、NQO1的表达。抑制剂LY294002实验进一步证实，PAP通过PI3K/Akt依赖途径激活Nrf2，缓解高糖诱导的氧化应激。
3. PAP抑制TGF-β/Smad通路缓解肾纤维化
PAP干预显著降低TGF-β、α-SMA、p-Smad2/Smad2及胶原蛋白I（Collagen1）的表达，免疫荧光结果同步显示肾组织TGF-β荧光强度减弱，表明PAP通过阻断TGF-β/Smad信号传导抑制ECM积聚。
4. PAP调节肠道菌群结构并关联信号通路
16S rRNA测序发现，DN模型组肠道菌群中厚壁菌门（Firmicutes）丰度降低，拟杆菌门（Bacteroidetes）与放线菌门（Actinobacteria）丰度升高，B/F值显著上升。PAP干预后，乳杆菌属（Lactobacillus）、瘤胃球菌科（Ruminococcaceae）等有益菌丰度恢复，且菌群变化与PI3K/Akt通路蛋白呈正相关，与TGF-β/Smad通路蛋白呈负相关。
5. 细胞实验验证PAP的多通路调控作用
HK-2细胞实验重复了动物研究结果：PAP通过PI3K/Akt通路抑制高糖诱导的氧化应激与凋亡（Bcl-2/Bax比值回升），并依赖该通路间接抑制TGF-β/Smad介导的纤维化。TUNEL染色进一步证实PAP减少细胞凋亡。
结论与意义
本研究首次揭示黄柏多糖（PAP）通过三重机制协同作用对抗DN：一是激活PI3K/Akt/GSK-3β/Nrf2通路增强肾脏抗氧化能力；二是抑制TGF-β/Smad信号传导缓解肾纤维化；三是调节肠道菌群结构（如提升乳杆菌属丰度）间接抑制炎症反应。这些发现不仅深化了对天然产物多靶点作用机制的理解，也为DN的临床治疗提供了候选药物与理论依据。未来研究可进一步探索PAP与肠道菌群代谢物（如短链脂肪酸）的相互作用，推动天然产物在代谢性疾病治疗中的转化应用。
