本研究では、マウスの糖尿病性腎症に対する腎障害抑制作用をネットワーク薬理学と腸内細菌叢解析により明らかにした

Jowiseungki decoction affects diabetic nephropathy in mice through renal injury inhibition as evidenced by network pharmacology and gut microbiota analyses.

• Xianglong Meng
• Junnan Ma
• Seok Yong Kang
• Hyo Won Jung
• Yong-Ki Park

抄録

背景:

藏成基煎じ薬（JSD）は、伝統医学の診療所で糖尿病合併症や糖尿病性腎症（DN）の治療によく用いられる処方であるが、その根本的な治療メカニズムはまだ明らかになっていない。しかし、JSDの根本的な治療メカニズムはまだ明らかにされていない。

Background: Jowiseungki decoction (JSD) is a prescription commonly used for the treatment of diabetic complications or diabetic nephropathy (DN) in traditional medicine clinics. However, the underlying therapeutic mechanisms of JSD are still unclear.

方法:

ストレプトゾトシン（STZ）誘発DNマウスに100および500mg/kgのJSDを4週間投与し、ネットワーク薬理学および腸内細菌叢解析によりJSDの治療機序と標的を解析した。

Methods: Streptozotocin (STZ)-induced DN mice were administered 100 and 500 mg/kg JSD for 4 weeks, and the therapeutic mechanisms and targets of JSD were analyzed by network pharmacology and gut microbiota analyses.

結果:

JSD投与により、食物・水分摂取量、尿量、空腹時血糖値、血清グルコース・中性脂肪値、尿中アルブミン排泄量の増加が有意に減少した。JSD投与により、インスリン分泌およびクレアチニンクリアランスの減少が有意に増加し、腎臓組織の構造的損傷が減少した。さらに、JSD投与により、プロテインキナーゼCα（PKC-α）、トランスフォーミング成長因子β1（TGF-β1）、α平滑筋アクチン（α-SMA）、核内因子κB（NF-κB）、誘導性一酸化窒素合成酵素（iNOS）、シクロオキシゲナーゼ-2（COX-2）のリン酸化を増加させ、インスリン受容体基質1（IRS-1）、ホスファチジルイノシトール-3-キナーゼ（PI3K）、プロテインキナーゼB（Akt）のリン酸化を有意に増加させた。ネットワーク薬理学的解析では，JSD は明らかにホスファターゼ結合，プロテインセリン/スレオニンキナーゼ，マイトジェン活性化プロテインキナーゼ（MAPK）関連のシグナル伝達経路に影響を与えていた。以上の結果から、JSD は PKCα/PI3K/Akt および NF-κB/α-SMA シグナル経路を制御することで、腎機能障害を抑制し、STZ 誘発 DN マウスの症状を改善することが示唆されました。腸内細菌叢解析は、JSDがDNの細菌の多様性や細菌叢構造に及ぼす影響の薬理作用メカニズムの解明に役立つと考えられます。

Results: JSD significantly decreased the increase in food and water intake, urine volume, fasting blood glucose, serum glucose and triglyceride levels, and urinary albumin excretion. JSD administration significantly increased the decrease in insulin secretion and creatinine clearance and reduced the structural damage to the kidney tissues. Moreover, JSD administration significantly inhibited the expression of protein kinase C-alpha (PKC-α), transforming growth factor beta-1 (TGF-β1), α-smooth muscle actin (α-SMA), nuclear factor-κB (NF-κB), inducible nitric oxide synthase (iNOS), and cyclooxygenase-2 (COX-2) in the kidney tissues of DN mice, while it significantly increased the phosphorylation of insulin receptor substrate 1 (IRS-1), phosphatidylinositol-3-kinase (PI3K), and protein kinase B (Akt). In the network pharmacological analysis, JSD obviously influenced phosphatase binding, protein serine/threonine kinase, and mitogen-activated protein kinase (MAPK)-related signaling pathways. Our data suggest that JSD can improve symptoms in STZ-induced DN mice through the inhibition of kidney dysfunction, in particular, by regulating the PKCα/PI3K/Akt and NF-κB/α-SMA signaling pathways. Gut microbiota analysis can help to discover the pharmaco-mechanisms of the influence of JSD on bacterial diversity and flora structures in DN.

結論:

JSDはDNの症状を改善することができ、この効果の根底にあるメカニズムは、線維化と炎症の抑制を介した腎保護である。また、JSDはDNにおける細菌の多様性や群集構造を変化させる可能性がある。

Conclusion: JSD can improve the symptoms of DN, and the underlying mechanism of this effect is renal protection through the inhibition of fibrosis and inflammation. JSD can also change bacterial diversity and community structures in DN.

© The Author(s) 2020.