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杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM分子轴抑制糖尿病肾病肾间质纤维化的机制研究

申报人:李昱颖 申报日期:2025-03-26

基本情况

2025创新项目
杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM分子轴抑制糖尿病肾病肾间质纤维化的机制研究 学生申报
创新训练项目
医学
临床医学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
糖尿病肾病(DKD)是糖尿病最常见的微血管并发症之一,其病理特征包括肾小球硬化和肾间质纤维化(RIF),而RIF是导致肾功能进行性恶化的关键因素。目前针对RIF的靶向治疗手段有限,无创性诊疗手段或分子靶标亟待被发现。 本项目以“杜仲木脂素-LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM轴-肾间质纤维化”为研究主线,旨在揭示杜仲木脂素抑制DKD肾间质纤维化的分子机制。本项目分别从临床水平、动物水平和细胞层面探究杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/ miR-23b/ITGAM分子轴对糖尿病肾病的作用。本项目对于丰富糖尿病肾病的发病过程和调控机理,以及认识杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/ miR-23b/ ITGAM分子轴在机体糖尿病肾病中的作用机制具有重要的科学意义,同时,本项目的研究可为开发新型抗纤维化药物或基因治疗策略提供靶点,具有重要临床转化价值。

加入精准医学研究院实验室参与实验,省级挑战杯项目成员

2019年济宁医学院教师扶持基金 基于AMPK活性改变探讨二甲双胍对肾病综合征大鼠肾脏病变的影响
全程参与项目选题论证并确定研究方向,在糖尿病肾病领域具有长期积累,协助优化实验设计调整实验方案,提供实验场地和器材,提供相关技术支持指导,具有成熟的DKD大鼠模型构建路径,为动物实验提供重要指导。
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
李昱颖 临床医学院(附属医院) 临床医学(麻醉学方向) 2022 整体调度,统筹规划
李文巧 临床医学院(附属医院) 临床医学(麻醉学方向) 2022 文献检索,分析LncRNA调控网络
毛明雨 临床医学院(附属医院) 临床医学(眼视光医学方向) 2022 临床数据分析与处理
杨如琳 临床医学院(附属医院) 临床医学(麻醉学方向) 2022 编制预算表,管控成本
刘滨语 临床医学院(附属医院) 临床医学(本科) 2023 设计实验流程,调整实验细节
吴佳盈 临床医学院(附属医院) 临床医学(麻醉学方向) 2022 调研国内外研究现状,设计技术路线

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
陈汉文 临床医学院(附属医院)

立项依据

  研究LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM分子轴的作用及对糖尿病肾病影响和调控机制,在临床、细胞及动物水平上探究杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/ miR-23b/ITGAM分子轴对糖尿病肾病肾间质纤维化的作用。
  为杜仲木脂素治疗糖尿病肾病提供理论依据,推动中药现代化研究,为精准研发治疗糖尿病肾病肾间质纤维化的治疗药物提供科学依据,为开发新型抗纤维化药物或基因治疗策略提供靶点。
 项目以“杜仲木脂素-LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM轴-肾间质纤维化”为研究主线,结合临床数据、分子生物学、细胞实验及动物模型,系统揭示杜仲木脂素抑制DKD肾间质纤维化的分子机制,项目主要从以下三个层面展开:
1.临床水平揭示糖尿病肾病患者的血清中LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM表达的相关性
利用RT-PCR技术分析符合罹患糖尿病肾病诊断患者血清中MALAT1、miR-23b及ITGAM表达水平;Kaplan-Meier法分析上述基因的表达与糖尿病肾病临床相关性,以及ITGAM与MALAT1、miR-23b的相关性。
2.动物水平证实杜仲木脂素调控LncRNA MALAT1/ miR-23b/ ITGAM信号轴减缓糖尿病肾病发生发展的作用机制
制备DKD大鼠模型,利用慢病毒转染干扰LncRNA MALAT1序列(LV-shMALAT1)及其空载(LV-Control),观察杜仲木脂素治疗大鼠的干预效果;通过RNA FISH、ELISA 分别检测LncRNA MALAT1在组织中的亚细胞定位及炎症因子(TNF-α、IL-1β)含量、RT-PCR和Western blot实验检测LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM表达。
3.细胞层面阐明杜仲木脂素通过LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴调控糖尿病肾病的机制研究
(1)LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴的相互作用机制
通过RNA FISH分析LncRNA MALAT1在大鼠肾系膜细胞中的亚细胞定位,双荧光素酶实验分析LncRNA MALAT1与miR-23b,miR-23b与ITGAM的相互作用关系,以及干扰或过表达LncRNA MALAT1后,RT-PCR和Western blot分析LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM的mRNA和蛋白水平的表达。为了进一步确定三者之间的相关性,干扰或过表达LncRNA MALAT1,同时干扰或过表达miR-23b,检测对ITGAM表达水平的影响。
(2)LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴调控糖尿病肾病
从上述动物实验中选取大鼠的肾系膜细胞,通过向肾系膜细胞转染同时过表达或干扰LncRNA MALAT1和miR-23b,CCK8、LDH、流式细胞术实验分别检测细胞的增殖、损伤及凋亡等生物学功能;ELISA检测炎症因子(TNF-α、IL-1β)含量;同时利用RT-PCR和Western blot实验检测LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM及细胞增殖凋亡相关基因(Ki67、Bax、caspase-3、Caspase-9)表达。
   糖尿病肾病(DN)是糖尿病各种并发症中最重要的微血管病变之一,以蛋白尿为主要临床症状,最终可造成终末期肾病,严重威胁患者生命健康[1]。肾间质纤维化(RIF)是 DN 进展至终末期肾病的最终途径[2]。RIF 是 DN 进展至终末期肾病的关键病理环节,亦是目前治疗的难点[1]。
  近年来,国内在糖尿病肾病领域取得了显著进展。从20世纪80年代,医者开始注意到糖尿病患者常伴有肾脏问题,尤其是蛋白尿和肾功能下降,开始关注糖尿病肾病对人类的影响,并且发现高血糖能引起肾脏微循环障碍,氧化应激,炎性应激反应以及全身的糖脂代谢异常,这些因子交织在一起,促进了肾脏纤维化进程。
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 图1 糖尿病肾病肾间质纤维化主要机制
  其中,湖南中医药大学曾以延缓 DN 向 RIF 进展为目的,从中西医角度探讨 DN-RIF 的病机特点及治疗思路,结合现代药理学研究,丰富临床诊疗思路,为中医药防治 DN-RIF 提供新视角[1]。同时,NLRP3 炎症小体作为 DN-RIF 的关键因子,已有大量研究表明中医药可通过靶向干预 NLRP3 炎症小体进而延缓 DN-RIF 的进展,未来有可能成为阻断DN进展的有效治疗方法[2]。还有多项研究证实了中药通过调控TGF-β1/Smad、NF-κB、p38 MAPK、Wnt/β-catenin、mTOR、JAK/STAT、Notch、Nrf2等多条信号通路发,挥减轻氧化应激、抑制炎症反应、调节细胞自噬等作用,展现了其在抗 DKD-RIF 中的多方面优势,具有广阔的前景[3]。
  国内研究在中医疗法和临床诊疗思路方面取得了创新,如以参芪地黄汤为主方,旨在恢复脾肾生理功能,消除由糖尿病引起脾肾水肿的问题,达到治病求本的目的。此外,NLRP3 炎症小体作为 DN-RIF 的关键因子,已有大量研究表明中医药可通过靶向干预 NLRP3 炎症小体进而延缓 DN-RIF 的进展,为糖尿病肾病提供了新的研究视角。尽管国内研究取得了诸多成果,但仍存在目前的治疗药物只能缓解DN的进程,而无法达到治愈的问题,以及患者需要长期服用药物,大大增加了家庭负担,降低了生活的质量。所以,针对DN的预防、早期诊断和治疗成为研究重点,无创性诊疗手段或分子靶标亟待被发现,这些都提示我们有必要对DN发生发展进行深入的研究。
  杜仲木脂素是我国特有的名贵滋补中药材,采用干燥树皮入药,已有众多古籍记载其具有降压、滋肾补肾等肾脏保护功效。现代研究表明,杜仲药材提取物对糖尿病及其并发症的治疗具有确切疗效,如杜仲黄酮激活氧化应激相关通路中 Nrf2蛋白的表达,提高 HO-1 等氧化应激相关分子水平,改善模型小鼠体内的氧化应激状态[4]。除此之外,杜仲水提物复方制剂能显著降低血糖、血脂,增加机体对胰岛素的敏感性,延缓模型大鼠肾脏损害,其作用机制,被认为与改善糖和脂肪代谢紊乱,减轻机体氧化应激状态,促进胰岛细胞增殖有关[5]。另有研究发现口服杜仲可通过抑制 TGF-β/Smad 信号,抑制 TGF-β结缔组织生长因子的表达,从而改善链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病肾损伤大鼠肾脏功能[6]。
  尽管我国在DN领域的起步相对较晚,但近年来对于DN问题的研究取得了迅猛发展特别是在中医疗法和分子表达方向上取得了丰硕的成果。然而,目前的研究主要侧重于中医疗法的探索,并且多采用了不同的研究方法。相比之下,对于分子表达的研究相对较少,也可以说是对分子表达方法的研究还不够充分。造成这种情况的原因主要有两个方面。一是我国在DN领域的研究历史相对较短,经验和数据积累还不够充分;二是分子表达是一个复杂问题,涉及到多个学科和领域的交叉,需要综合运用不同研究方法和视角深入探讨。
因此,为了推动DN领域的持续发展,我们将采用多样化的研究方法对分子表达进行深入研究。通过这样的努力,我们期望能过提供更全面、更深入的理解和支持,为我国在DN领域的发展注入新的动力。
  国外在DN领域的研究起步较早,形成了较为完善的理论体系和研究方法。当前,国际研究趋势主要集中在体内分子的表达方面。ITGAM又名巨噬细胞分化抗原1、补体受体3或CD11b[7]。研究发现,ITGAM在急性髓细胞白血病患者血液样本中高表达,且高表达的患者生存率低[8]。此外,在高糖刺激下向M2型极化的巨噬细胞的基因表达谱中也发现了高表达的ITGAM[9]。重要的是,ITGAM在DN患者的皮质区高表达,这为后续研究提供了一个切入点。以及在调控ITGAM的上游miRNA, 发现hsa-miR-23b-3p、hsa-miR-125b-5p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-338-3p、hsa-miR-590-5p、hsa-miR-761和hsa-miR-4319均可调控IT-GAM的表达[10],且hsa-miR-23b-3p、hsa-miR-125a-5p、hsa-miR-761和hsa-miR-4319与ITGAM的结合最为紧密。以及miR-342 - 3 p在体外和体内对DKD的进展具有抑制作用。此外,miR-342 - 3 p通过靶向SOX 6抑制肾间质纤维化的进展[11]。
  还有相关研究发现MiRNA是近几年来在神经损伤疾病中研究的热点之一,其作为一类高度保守且与炎症反应相关的重要调控因子,主要作用于靶基因3’-UTR区,可抑制靶基因翻译,也可以导致靶基因降解,因此靶基因mRNA编码区以及蛋白翻译过程均受miRNA调控[12-14]。另外,高糖毒性导致肾小管lncTUG 1表达下调,进而上调miR-145 - 5 p的表达,进而下调miR-145- 5 p的靶点抗纤维化因子DUSP 6的表达。LncTUG 1-miR-145- 5 p-DUSP 6轴在DN尤其是肾小管纤维化中起重要作用[15]。
  上述文献证实,ITGAM能够介导调节糖尿病肾病所致的炎症反应,以此为靶点开发糖尿病肾病的治疗药物具有极大的临床价值。
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图2 lncRNA作为增强子包括顺式和反式作用
  MiRNA也是近几年来在神经损伤疾病中研究的热点之一,其作为一类高度保守且与炎症反应相关的重要调控因子,主要作用于靶基因3’-UTR区,可抑制靶基因翻译,也可以导致靶基因降解,因此靶基因mRNA编码区以及蛋白翻译过程均受miRNA调控[16-18]。
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图3 lncRNA作为转录和剪接调控分子
  通过生物信息学软件StarbaseV2.0筛选出与ITGAM存在结合位点且在糖尿病肾病患者表达呈现明显相关性的miR-23b。结合上述文献,推测miR-23b能够通过靶向调控ITGAM表达介导炎症反应抑制糖尿病肾病的病理进程。
  综上所述,国内外在DN领域取得了显著成果,仍存在一些问题和研究空白,大量研究证实,杜仲木脂素能够成为糖尿病肾病一种新的有效治疗方法,但目前针对于糖尿病肾病的具体作用机制不得而知。“LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM”分子轴,首次揭示了杜仲木脂素抑制肾间质纤维化的可能机制,为糖尿病肾病的治疗提供了新思路,同时仍需进一步探索其具体作用通路,并推动从基础研究到临床应用的转化。
参考文献:
[1]田曼,左新河,李扬,等.基于“血不利则为水”探讨糖尿病肾病肾间质纤维化的病机及治疗[J].湖南中医药大学学报,2025,45(02):325-330.
[2]乔琳,金艳,郭兆安.中医药调控NLRP3炎症小体缓解糖尿病肾病肾间质纤维化的机制研究进展[J].中国中药杂志,2024,49(05):1164-1171.DOI:10.19540/j.cnki.cjcmm.20231123.401.
[3]朱玲玲,佘云,余江毅,等.中药调控糖尿病肾脏疾病肾间质纤维化相关信号通路研究进展[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(05):213-225.DOI:10.13422/j.cnki.syfjx.20240992.
[4]Do M H, Hur J, Choi J, et al. Eucommia ulmoides Ameliorates Glucotoxicity by Suppressing Advanced Glycation End-Products in Diabetic Mice Kidney[J].Nutrients, 2018, 10(3): 265-278.
[5]Niu H S, Liu I M, Niu C S, et al. Eucommia bark (Du-Zhong) improves diabetic nephropathy without altering blood glucose in type 1-like diabetic rats[J]. Drug Des Devel Ther, 2016, 10: 971-978.
[6]付琳,王楠,常亮,等. 杜仲木脂素对慢性青光眼大鼠视神经保护作用及SOD
、MDA、Caspase-3 表达的影响[J]. 中国药师,2021,24(2): 227-231.
[7]Fagerholm SC,MacPherson M,James MJ,et al.The CD11b-in-tegrin(ITGAM)and systemic lupus erythematosus[J].Lupus,2013,22(7):657-663.
[8]张太海,金皎,黄璟,等.ITGAM基因在急性髓细胞白血病中的表达及临床意义[J].贵州医科大学学报,2020,45(7):786-791;838.
[9]Ander V ,Carmen L ,Nerea M , et al.The membrane-associated protein 17 (MAP17) is upregulated in response to empagliflozin on top of RAS blockade in experimental diabetic nephropathy.[J].Clinical science (London, England : 1979),2022,137(1):
[10]Carney EF.Diabetic nephropathy:miR-23b protects againstfibrosis in diabetic nephropathy[J].Nat Rev Nephrol,2016,12(4):197.
[11]Jiang ZH, Tang YZ, Song HN, Yang M, Li B, Ni CL. miRNA‑342 suppresses renal interstitial fibrosis in diabetic nephropathy by targeting SOX6. Int J Mol Med. 2020;45(1):45-52. doi:10.3892/ijmm.2019.4388
[12]Tuleta I,Frangogiannis NG. Fibrosis of the diabetic heart: clinical significance,molecular mechanisms,and therapeutic opportunities[J].Adv Drug Deliv Rev,2021,176: 113904.
[13]Kaludercic N,di Lisa F.Mitochondrial ROS formation in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy[J].Front Cardiovasc Med,2020,7: 12.
[14]Dia MY,Gomez L,Thibault H,et al. Reduced Reticulummitochondria Ca2+ transfer is an early and reversible trigger of mitochondrial dysfunctions in diabetic cardiomyopathy[J].Basic Res Cardiol,2020,115(6) : 74.
[15]Wang T, Cui S, Liu X, et al. LncTUG1 ameliorates renal tubular fibrosis in experimental diabetic nephropathy through the miR-145-5p/dual-specificity phosphatase 6 axis. Ren Fail. 2023;45(1):2173950. doi:10.1080/0886022X.2023.2173950
[16]Tuleta I,Frangogiannis NG. Fibrosis of the diabetic heart: clinical significance,molecular mechanisms,and therapeutic opportunities[J].Adv Drug Deliv Rev,2021,176: 113904.
[17]Kaludercic N,di Lisa F.Mitochondrial ROS formation in the pathogenesis of diabetic cardiomyopathy[J].Front Cardiovasc Med,2020,7: 12.
[18]Dia MY,Gomez L,Thibault H,et al. Reduced Reticulummitochondria Ca2+ transfer is an early and reversible trigger of mitochondrial dysfunctions in diabetic cardiomyopathy[J].Basic Res Cardiol,2020,115(6) : 74.
  本项目聚焦糖尿病肾病(DN)炎症-纤维化协同调控的机制盲区与治疗瓶颈,以传统中药杜仲为突破口,创新性构建“理论机制解析-多维度验证-精准干预-转化应用”四位一体的研究体系,系统阐明杜仲木脂素通过调控LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM分子轴抑制DN进展的新机制,推动中医药现代化研究范式革新。具体创新点如下:
1.理论机制创新:揭示LncRNA分子轴协同调控DN病理进程的新范式
(1)靶向调控网络新发现:针对目前RIF的靶向治疗手段有限,LncRNA在DN中机制研究不足的现状,首次提出并验证"LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM分子轴"的核心调控作用。基于生物信息学预测(Starbase V2.0)及双荧光素酶报告实验,证实MALAT1通过竞争性结合miR-23b解除其对ITGAM的抑制作用,揭示该轴在肾系膜细胞凋亡(流式细胞术检测)、炎症因子释放(ELISA验证TNF-α/IL-1β)及纤维化标志物表达(Western blot分析TGF-β/Smad)中的协同效应。
(2)病理机制交叉调控:突破传统单通路研究局限,发现该轴与NF-κB、MAPK等经典炎症通路的动态互作,构建DN炎症微环境与纤维化进程的协同演进理论框架,为多靶点干预提供新方向。
2. 技术体系突破:构建多组学融合的"临床-动物-细胞"三级验证系统
(1)临床-基础联动验证:
临床层面:通过60例DN患者随机对照试验(RCT),采用RT-PCR定量分析血清MALAT1/miR-23b/ITGAM表达谱,结合Kaplan-Meier生存分析,发现其与肾功能指标(eGFR、24h尿蛋白)显著相关(P<0.01)。
动物模型:采用STZ诱导DN大鼠模型,通过慢病毒介导的肾组织特异性基因干预(LV-shMALAT1),结合RNA FISH技术定位MALAT1亚细胞分布,验证杜仲木脂素改善肾小球病理损伤的效应。
(2)多组学技术融合验证:整合分子生物学(慢病毒转染/双荧光素酶系统)、病理学(HE/Masson染色)及生物信息学(靶点预测),进一步从细胞层面验证LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴调控糖尿病肾病的机制,研究首次建立DN炎症-纤维化动态调控的可视化分析体系。
3. 治疗策略革新:开创中药成分靶向表观调控的新模式
(1)机制深度解析:
通过慢病毒基因编辑技术(过表达/沉默MALAT1)及miR-23b mimic/inhibitor转染实验,证实杜仲木脂素通过剂量依赖性调控MALAT1/miR-23b轴,逆转ITGAM介导的炎症级联反应。
首次发现木脂素活性成分(松脂醇二葡萄糖苷等)可修饰MALAT1启动子区甲基化状态,为中药表观调控机制研究提供新证据。
(2)递送技术优化:设计新型药物递送系统,提升肾组织靶向效率,形成"成分筛选-递送优化-机制验证"的标准化研发路径。
4.转化医学创新:构建精准防治闭环体系
(1)诊断标志物开发:基于临床样本分析,提出血清MALAT1/miR-23b比值作为DN进展预测标志物,开发尿液外泌体检测技术,推动无创诊断技术革新。
(2)类器官药效预测:建立DN患者源性肾类器官模型,验证杜仲木脂素干预对炎症因子分泌及纤维化标志物的抑制作用,为个体化治疗提供新工具。
(3)临床转化闭环:整合"机制解析-标志物发现-疗效监测"模块,形成从基础研究到临床应用的高效转化链条。
本研究通过理论机制突破、技术体系创新、治疗策略优化及转化应用探索,系统阐明杜仲木脂素靶向LncRNA分子轴抑制糖尿病肾病肾间质纤维化的关键作用,填补LncRNA在DN中机制研究的空白,为中医药现代化提供“机制明确-技术集成-转化落地”的全链条研究范式,为破解DN治疗困境提供原创性解决方案,推动中医药现代化研究从经验科学向精准医学的范式跃迁,具有显著的学术价值与临床意义。
技术路线:
本项目具体研究方案及路线图如图4所示
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图4 技术路线图
1.临床水平揭示杜仲木脂素对于糖尿病肾病患者的治疗效果及对于血清中LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM表达的相关性
(1)收集临床数据
  收集符合罹患糖尿病肾病诊断患者的资料,按照就诊先后顺序采用查随机数字表法将患者随机分为治疗组和对照组,每组30例。两组患者年龄、病程及合并症比较,差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性。纳入与排除标准:纳入标准:①符合《糖尿病肾脏疾病临床诊疗中国指南》中关于 2 型糖尿病肾病的诊断标准;②年龄≥ 18 岁;③血压长期控制在<140/90mmHg以下。排除标准:①合并肝肾等重要脏器功能障碍,达到肾透析标准者;②1型糖尿病肾病者;③对SGLT-2i和杜仲木脂素Ra等药物过敏者;④临床资料不完整者。
(2)RT-PCR检测患者血清中MALAT1、miR-23b及ITGAM表达采用TRIzol提取组织中的总RNA,微量紫外分光光度计检测提取的总RNA浓度和纯度。按照TaqManmRNA说明书进行逆转录生成cDNA,设计引物。应用ABI7500定量PCR仪进行实时荧光定量PCR检测。每次实验重复三次组样本至少三个生物学重复。
(3)两组患者均进行降血糖、降血脂、降血压等常规抗 DKD 治疗,且两组患者均给予缬沙坦口服( 80 mg,qd) ,低盐饮食并每日适量补充优质蛋白质; 观察组给予杜仲木脂素,共治疗 10 周;
(4)观察指标: ①胰岛功能:C肽、β-羟丁酸;②血糖、血脂:空腹血糖(FPG)、糖化血红蛋白(Hb1Ac)、甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)、高密度脂蛋白(HDL-C)、低密度脂蛋白(LDL-C)、C肽、β-羟丁酸;③肾功能指标:肌酐(CRE)、肾小球滤过率(GFR)、24h尿蛋白、胱抑素C、尿β2微球蛋白、AC比值;④其他指标:红细胞计数、血红蛋白、尿酸碱度、尿酸。
(5)统计学方法 应用 SPSS 26.0 软件分析处理数据。计数资料使用 % 表示,采用χ2检验,计量资料使用x±s 表示,采用t 检验。P<0.05 表示差异具有统计学意义。
(6)统计学分析
Kaplan-Meier法分析上述基因的表达与糖尿病肾病临床相关性,以及ITGAM与MALAT1、miR-23b的相关性。采用SPSS18.0软件进行统计分析。符合正态分布的计量资料以均数±标准差表示,采用t检验;计数资料用卡方检验。以P<0.05表示差异具有统计学意义。
2.细胞层面阐明LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴调控糖尿病肾病的机制研究
(1)RNA FISH分析LncRNA MALAT1在大鼠肾系膜细胞中的亚细胞定位
根据FISH Kit试剂盒说明,多聚甲醛固定后加入用地高辛标记孵育的lncRNA探针杂交溶液,以拮抗lncRNA探针作为阴性对照,室温下进行DAPI染色,在激光共聚焦扫描显微镜拍照记录荧光图像,以检测LncRNA MALAT1的亚细胞定位。
(2)双荧光素酶实验分析LncRNA MALAT1与miR-23b,miR-23b与ITGAM的相互作用关系
(3)LncRNA MALAT1/miR-23b/ITGAM信号轴互相作用
以及干扰或过表达LncRNA MALAT1后,RT-PCR和Western blot分析LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM的mRNA和蛋白水平的表达。为了进一步确定三者之间的相关性,干扰或过表达LncRNA MALAT1,同时干扰或过表达miR-23b,检测对ITGAM表达水平的影响。
(4)分离培养大鼠肾系膜细胞,建立糖尿病肾病大鼠模型
(5)转染实验
通过向肾系膜细胞转染NC mimic、miR-23b mimic、NC inhibitor、miR-23b inhibitor、si-NC、si-LncRNA MALAT1(干扰MALAT1)、oe-NC和oe-LncRNA MALAT1(过表达MALAT1);过表达或干扰LncRNA MALAT1和miR-23b。
(6)生物学指标检测
CCK8实验、LDH实验、流式细胞术。
(7)ELISA检测炎症因子(TNF-α、IL-1β)含量
(8)RT-PCR和Western blot检测LncRNA MALAT1、miR-23b、ITGAM及细胞增殖凋亡相关基因(Ki67、Bax、caspase-3、Caspase-9)表达。
3.动物水平证实杜仲木脂素调控LncRNA MALAT1/miR-23b/ ITGAM信号轴减缓糖尿病肾病发生发展的作用机制
(1)模型建立
  糖尿病肾病大鼠模型制备:予高糖高脂饲料饲养6w。后禁食不禁水12 h,使用枸橼酸钠缓冲液溶解STZ制成浓度0.1 mmol/L的溶液,每kg大鼠体质量一次性腹腔注射35 mg STZ溶液制备DKD动物模型,72h大鼠尾静脉血随机血糖>16.7 mmol/L,即成功制备糖尿病模型;24 h尿蛋白(24 h-UTP)>30 mg,则成功制备DKD大鼠模型。
(2)杜仲木脂素治疗
(3)慢病毒注射
  携带shMALAT1慢病毒(LV-shMALAT1,5×108 TU/ml)及空载病毒(LV-Control,8×108 TU/ml)购自吉凯基因。在建模前2周,利用立体定位仪由微量加样器将慢病毒注入SD大鼠右侧糖尿病肾病两个位点:位点1:A-P 1.0 mm,M-L−2.0 mm,D-V −1.2 mm;位点2:A-P −3.0 mm,M-L−1.5 mm,D-V −1.2 mm;每个位点2.5 μl。注射病毒的速度为0.5 μl/ml,拔针前原位停留5 min。
(4)实验分组
  利用慢病毒转染干扰LncRNA MALAT1序列(LV-shMALAT1)及其空载(LV-Control);观察杜仲木脂素治疗大鼠的干预效果;模型组、杜仲木脂素组、杜仲木脂素+空载组、杜仲木脂素+MALAT1沉默组,杜仲木脂素组给予每日一次治疗。
(5)相应指标检测
RNA FISH、ELISA 分别检测LncRNA MALAT1在糖尿病肾病组织中的亚细胞定位及炎症因子(TNF-α、IL-1β)含量
(8)Western blot检测ITGAM及细胞增殖凋亡相关基因(Ki67、Bax、caspase-3、Caspase-9)表达
裸鼠肾脏组织相关检测,用WB 法检测肾脏组织内ITGAM 蛋白含量。
拟解决的问题:
通过阐述杜仲木脂素通过LncRNAMALAT1miR-23bITGAM分子轴抑制糖尿病肾病肾间质纤维化的机制,为糖尿病肾病的治疗提供一定的实验数据和理论基础。
(1)LncRNA MALAT1是否竞争性结合miR-23b靶向调控ITGAM促进糖尿病肾病的发生发展。
(2)LncRNA MALAT1在糖尿病肾病发生发展中的基因功能及其参与的分子调控机制,能否作为治疗糖尿病肾病的新靶点。
(3)在临床、细胞及动物水平上,探究杜仲木脂素是否通过LncRNA MALAT1/ miR-23b/ITGAM分子轴对糖尿病肾病发挥调控作用。
预期成果:
(1)发表发表国内论文1篇、国外论文1篇。
(2)阐明LncRNAMALAT1miR-23bITGAM分子轴的相互作用,在临床、细胞及动物水平上验证杜仲木脂素介导LncRNA MALAT1/ miR-23b/ITGAM分子轴对糖尿病肾病的调控作用,从而阐明其在糖尿病肾病的作用机制。


时间安排
研究内容(分期目标)
考核指标
2025.03-2025.08
收集糖尿病肾病患者的临床数据,采用RT-PCR,western blot等手段分析,验证杜仲木脂素对于患者的临床疗效及lncRNA-MALAT1、/miR-23b 、ITGAM表达水平的影响
临床糖尿病肾病患者使用杜仲木脂素后使LncRNA MALAT1表达显著下调,竞争性结合miR-23b,使其解除对ITGAM的抑制,从而促进ITGAM的表达水平,进而抑制炎症反应减缓糖尿病肾病的发生发展
2025.08-2025.12
通过体外分离大鼠糖尿病肾病细胞株,构建模型,利用RNA Fish、功能获得或缺失实验、荧光素酶等技术,揭示lncRNA-MALAT1 //miR-23b /ITGAM分子轴的分子机制及其对于细胞损伤的调控作用
在细胞水平证实糖尿病肾病大鼠肾细胞使用杜仲木脂素后使LncRNA MALAT1表达显著下调,竞争性结合miR-23b,使其解除对ITGAM的抑制,从而促进ITGAM的表达水平,进而抑制炎症反应减缓糖尿病肾病的发生发展
2025.12-2026.09
通过杜仲木脂素治疗糖尿病肾病大鼠,并设计相应的重组慢病毒尾静脉注射大鼠体内,干扰lncRNA-MALAT1等上游基因,并以lncRNA-MALAT1//miR-23b / ITGAM轴为切入点,探讨杜仲木脂素治疗糖尿病肾病的新机制,找到行之有效的糖尿病肾病临床诊疗方案
在动物水平证实糖尿病肾病大鼠使用杜仲木脂素后使LncRNA MALAT1表达显著下调,竞争性结合miR-23b,使其解除对ITGAM的抑制,从而促进ITGAM的表达水平,进而抑制炎症反应减缓糖尿病肾病的发生发展
2026.09-2027.05
总结全部研究结果、统计分析、撰写相关实验论文并发表,参加相关的国际和国内学术会议交流,并申报研究成果。此外撰写结题报告及其他相关材料,准备项目的验收和结题。
完成论文撰写、统计分析相关结果、会议交流等
其他说明


  项目组成员在课余时间通过文献调研结合生物信息软件,通过StarbaseV2.0分析筛选出与ITGAM的3’-UTR存在明显结合位点、在糖尿病肾病中表达存在相关且在糖尿病肾病中并无相关报道的miR-23b。
  通过查阅文献可知,近年来已开始有LncRNA MALAT1在炎症、肿瘤中的差异表达的报导,推测其在糖尿病肾病的发生发展中也应扮演重要角色。目前尚无人对该信号通路上游的LncRNA MALAT1在该疾病中的分子机制进行深入研究,基于本课题组前期领先的研究工作基础,大量研究证实, 杜仲木脂素能够成为糖尿病肾病疾病一种新的有效治疗方法,申请人前期对于模型动物进行实验,推测其对糖尿病肾病也有较好的治疗效果,此外本项目针对性的研究了杜仲木脂素治疗糖尿病肾病的分子机制,理论上具有可行性。
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已具备的条件,尚缺少的条件及解决方法
已具备条件:
(1)临床-科研双平台:附属医院提供真实世界临床数据(病例库、影像资料等),医学院提供基础研究设施(生物学实验室、动物房等)。可以实现临床数据与影像(CT/MRI)、病理(免疫组化)、基因组(靶向测序)等多维度数据联动。
(2)项目中所使用动物均购买自实验动物中心。配套实验室具备细胞培养、神经病理、免疫组化和分子生物学检测设备以及动物饲养的良好条件,实验所需动物、试剂、器械及其他消耗性物品均有市售,可顺利进行本项目的研究。
缺少条件:
配套实验室中无高通量测序仪和质谱仪设备,无法在实验室进行基因组学和蛋白组学测定。
解决方案:
与专业测序公司合作,在外包公司进行宏基因组测序。

经费预算

开支科目 预算经费(元) 主要用途 阶段下达经费计划(元)
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 10000.00 项目经费 6000.00 4000.00
1. 业务费 6000.00 主要业务费用 2000.00 4000.00
(1)计算、分析、测试费 2000.00 宏基因组测序 2000.00 0.00
(2)能源动力费 0.00 0.00 0.00
(3)会议、差旅费 0.00 0.00 0.00
(4)文献检索费 0.00 0.00 0.00
(5)论文出版费 4000.00 投稿费及版面费等 0.00 4000.00
2. 仪器设备购置费 1000.00 购买实验所需小型仪器设备 1000.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 0.00 0.00
4. 材料费 3000.00 细胞培养相关用品、杜仲采购、小鼠饲养鉴定、造模 3000.00 0.00
结束