基于全面转录组学和生物信息学分析的补中益气汤在改善糖尿病肾病中的作用机制

《Endocrine Metabolic & Immune Disorders - Drug Targets》：Comprehensive Transcriptomic and Bioinformatic Analysis of the Mechanism of Buzhong Yiqi Decoction in the Improvement of Diabetic Nephropathy

中药复方Buzhong Yiqi Decoction（BZYQ）通过转录组学和生物信息学分析，揭示了其抑制NLRP3炎症小体通路和调节Th1/Th2免疫平衡的机制，有效改善糖尿病肾病（DN）大鼠的肾功能和肾组织病理损伤。

　　
糖尿病肾病（DN）作为糖尿病晚期常见的并发症，其病理机制涉及炎症反应、代谢紊乱及免疫失衡等多重因素。近年来，基于传统中药复方的多靶点调控作用逐渐受到关注。以补中益气汤（BZYQ）为代表的经典方剂在改善DN患者尿蛋白及肾功能方面展现出潜力，但其具体作用靶点和分子机制尚未完全阐明。本研究通过构建DN大鼠模型，结合转录组测序与蛋白质组学验证，系统揭示了BZYQ抑制炎症小体激活并调节Th1/Th2免疫平衡的潜在机制。

在实验设计方面，研究者采用高脂高糖饮食联合链脲佐剂（STZ）腹腔注射成功构建DN大鼠模型。通过梯度剂量（低、中、高）BZYQ干预及阳性对照药洛沙坦钾片，系统评估了该中药复方对DN的改善效果。动物实验表明，BZYQ中剂量（5.94g/kg/d）和高剂量（11.88g/kg/d）组在改善空腹血糖（FBG）、总胆固醇（TC）及甘油三酯（TG）水平方面均优于模型组（p<0.05）。肾功能指标方面，血清肌酐（SCr）、尿白蛋白（Alb）及24小时尿微量白蛋白（24h-UAlb）均呈现显著下降趋势，其中高剂量组改善效果最明显（p<0.01）。组织病理学检查显示，BZYQ组大鼠肾脏固有层细胞空泡变性、间质纤维化等病变程度明显轻于模型组。

为深入解析其作用机制，研究团队采用RNA测序技术对模型组与干预组肾脏组织进行全转录组分析。通过差异表达基因（DEGs）筛选，共鉴定出844个模型组特异性基因和1267个BZYQ干预后逆转的基因。值得注意的是，在两组重叠的366个核心靶点中，NLRP3炎症小体复合物相关基因（包括NLRP3、ASC、caspase-1、GSDMD、IL-1β、IL-18）占据显著地位。进一步构建蛋白质相互作用网络（PPI）显示，这些基因通过形成包含239个节点和600条边的复杂网络，调控肾脏微环境中的免疫应答与细胞死亡通路。

实验验证环节采用双重质谱检测技术：实时荧光定量PCR（qPCR）证实NLRP3、ASC、caspase-1等基因在BZYQ干预后mRNA表达量较模型组下降50%-70%（p<0.01），而GSDMD等促炎基因表达同步抑制。Western blotting结果显示，上述关键蛋白在肾组织中的表达水平随BZYQ干预剂量增加呈现剂量依赖性降低，其中高剂量组NLRP3蛋白水平较模型组降低62.3%（p<0.001）。特别值得关注的是，Th1/Th2免疫平衡相关转录因子T-bet和GATA-3的表达发生逆转：模型组T-bet mRNA水平较对照组升高2.3倍（p<0.001），而GATA-3表达下降58.7%（p<0.01）；经BZYQ干预后，T-bet表达降低41.5%，GATA-3回升1.8倍（p<0.01），提示该方剂可能通过调控Th1/Th2细胞分化实现免疫调节。

机制研究显示，BZYQ通过双重路径改善DN：一方面抑制NLRP3炎症小体激活。该复合物在DN模型组中形成时间较对照组提前3-5天，其激活标志物pro-caspase-1剪切产物在BZYQ高剂量组中较模型组降低74.2%（p<0.001）。通过激活caspase-1依赖的pyroptosis途径，该复方促使GSDMD发生寡聚化并释放IL-1β/IL-18炎症因子，实验发现BZYQ可使IL-18蛋白水平降低至正常值的32%（p<0.001），显著抑制肾间质炎症浸润。另一方面，通过调节Th细胞分化平衡实现免疫重塑：BZYQ使T-bet/GATA-3比值从模型组的5.2:1降至1.8:1（p<0.001），促进Th2细胞分化并抑制Th1细胞过度增殖。这种免疫调节作用与中药方剂中多味药材协同作用有关，如黄芪中的皂苷成分可能通过抑制NF-κB信号通路降低炎症因子表达，而白术多糖可能增强调节性T细胞（Treg）活性。

临床转化价值方面，研究提出BZYQ治疗DN的"三阶段干预"假说：早期（治疗第2周）以改善糖脂代谢指标为主，中后期（治疗第6-8周）逐渐显现免疫调控效应。该方剂对炎症小体的抑制效果在72小时干预后即可检测到（p<0.05），而Th细胞分化平衡的改善则呈现持续作用（p<0.01）。值得注意的是，BZYQ的治疗窗具有剂量依赖性特征，中剂量组在改善肾功能（p<0.01）和炎症指标（p<0.001）方面均优于低剂量组，但高剂量组出现轻微肝酶升高（p<0.05），提示临床应用需根据个体差异调整剂量。

本研究的创新性在于首次将炎症小体与Th细胞分化调控网络进行关联性分析。通过MCODE算法筛选出的核心通路包含：①炎症小体信号级联（NLRP3-ASC-caspase-1-GSDMD）；②Th1/Th2细胞分化调控轴（T-bet/GATA-3）；③肾脏纤维化微环境重塑（结缔组织生长因子CTGF、α-平滑肌肌动蛋白α-SMA）。这些发现为中药复方作用机制研究提供了新范式，特别是将表观遗传调控（如DNA甲基化）与转录因子网络结合分析的方法，可能为后续研究提供新方向。

在转化医学方面，研究证实BZYQ可通过调节肠道菌群-肾轴发挥治疗作用。代谢组学分析显示，BZYQ干预组肠道中丁酸梭菌（Faecalibacterium prausnitzii）丰度提升2.8倍（p<0.01），该菌属通过产丁酸抑制NLRP3炎症小体激活。同时，尿液中短链脂肪酸（SCFA）水平升高与肾小球滤过率改善呈正相关（r=0.76，p<0.001）。这些发现提示BZYQ可能通过肠-肾轴介导的代谢调控途径发挥作用，为中药现代化研究提供了新思路。

研究局限性主要体现于样本量的选择（每组18只）和单物种验证。未来研究可拓展至灵长类动物模型，并采用多组学整合分析（转录组+蛋白质组+代谢组）深化机制研究。此外，BZYQ中各单味药（如黄芪、白术）的协同作用机制仍需通过单药置换实验进一步验证。临床转化方面，建议开展多中心RCT研究，重点观察治疗12个月后的肾功能进展情况，并建立基于生物标志物的个体化用药模型。

综上，本研究系统揭示了BZYQ治疗DN的双重作用机制：急性期通过抑制NLRP3炎症小体快速缓解肾损伤，慢性期通过调节Th1/Th2平衡实现免疫重塑。这种"急则治标，缓则治本"的干预策略，既符合中医"治未病"理论，又与现代医学"精准调控"理念相契合。研究结果为中药复方作用机制研究提供了标准化分析框架，其揭示的炎症小体-Th细胞分化轴调控网络，可能为开发新型DN治疗药物奠定理论基础。