Cette étude fournit des données expérimentales pour le traitement de la néphropathie à immunoglobuline A (IgAN) avec de la dioscine (DIO), l’ingrédient actif du rhizomas de Dioscoreae Nipponicae (DNR), et un paradigme pour étudier les effets de la phytothérapie et les mécanismes sous-jacents in vivo et in vitro.
L’augmentation des IgA1 circulantes déficientes en galactose (Gd-IgA1) est causée par une activation excessive des cellules sécrétoires IgA positives dans le processus de réponses immunitaires de la muqueuse, qui est un lien essentiel dans la pathogenèse de la néphropathie à IgA (IgAN). Le patch de Peyer, l’endroit proéminent où les lymphocytes B sont transformés en plasmocytes sécrétant des IgA, est la principale source d’IgA. De plus, l’expression plus faible de la 1β-1,3-galactosyltransférase (C1GalT1) et de son chaperon moléculaire, le chaperon moléculaire spécifique de C1GalT1 (Cosmc), est liée à une glycosylation anormale des IgA1 chez les patients IgAN. Notre expérience clinique montre que la phytothérapie de Dioscoreae Nipponicae Rhizoma (DNR) peut soulager la protéinurie et l’hématurie et améliorer la fonction rénale chez les patients IgAN. La dioscine (DIO) est l’un des principaux ingrédients actifs de la DNR, qui a diverses activités pharmacologiques. Cette étude explore le mécanisme possible de DIO dans le traitement des IgAN.Le modèle de souris IgAN a été établi par induction immunitaire muqueuse. Les souris ont été divisées en groupes de contrôle, de modèle et de gavage DIO. Le dépôt glomérulaire d’IgA chez la souris, les changements pathologiques rénaux et l’expression des marqueurs de cellules B CD20 et CXCR5 dans le patch de Peyer ont été détectés par immunofluorescence et immunohistochimie. Après la stimulation par lipopolysaccharide (LPS), les effets de DIO sur la prolifération des cellules DAKIKI, la sécrétion d’IgA et de Gd-IgA1, l’expression de C1GalT1 et de Cosmc ont été étudiés à l’aide d’un kit de comptage cellulaire (CCK-8), d’un test ELISA (Enzyme-linked immunosorbent test), d’une réaction en chaîne par polymérase quantitative en temps réel (QRT-PCR) et d’un western blot (WB). Dans des études in vivo , le dépôt d’IgA accompagné d’une hyperplasie mésangiale glomérulaire et d’une expression accrue de CD20 et CXCR5 dans le patch de Peyer chez la souris modèle IgAN a été atténué par DIO. Des études in vitro ont montré qu’une injection directe de 0,25 μg/mL à 1,0 μg/mL inhibait la prolifération des cellules DAKIKI induite par le LPS, la sécrétion d’IgA et de Gd-IgA1, et régulait à la hausse l’expression de l’ARNm et des protéines C1GalT1 et Cosmc. Cette étude démontre que la DIO peut réduire la production de Gd-IgA1 en inhibant l’activation excessive des cellules sécrétant des IgA et en régulant à la hausse l’expression de C1GALT1/Cosmc.
La néphropathie à IgA (IgAN) est le type le plus courant de glomérulonéphrite primitive, pour laquelle il n’existe pas de traitement spécifique, et elle reste une cause importante d’insuffisance rénale terminale1. Bien que la pathogenèse de l’IgAN ne soit pas encore entièrement comprise, l’hypothèse des « coups multiples » est généralement acceptée et étayée par un grand nombre de preuves de recherche clinique et expérimentale2. La pathogenèse des IgAN implique l’activation des lymphocytes B et la production d’IgA1 déficientes en galactose (Gd-IgA1)3. L’augmentation des Gd-IgA1 circulantes due à la prolifération et à l’activation excessives des cellules sécrétant des IgA pendant la réponse immunitaire de la muqueuse est un lien critique dans la pathogenèse des IgAN 4,5,6. En tant que lieu central pour la prolifération et l’activation de la conversion du phénotype des lymphocytes B en cellules sécrétant des IgA, le patch de Peyer est la principale source de sécrétion d’IgA, étroitement liée à l’apparition et au développement des IgAN 7,8. De plus, la prolifération des cellules sécrétant des IgA1, ainsi que l’expression de la Core 1β-1,3-galactosyltransférase (C1GalT1) et du chaperon moléculaire spécifique de C1GalT1 (Cosmc), ont été associées à une glycosylation anormale des IgA1, ce qui provoque la production de GD-IgA1 chez les patients IgAN 6,9.
L’étude clinique sur le traitement par IgAN par phytothérapie a progressé ces dernières années. Yiqi Qingjie Formula est une formule essentielle pour le traitement des IgAN par le Département de néphrologie de l’hôpital Guang’anmen. L’étude précédente de notre groupe a révélé que la Gd-IgA1 diminuait dans le sérum des patients IgAN après un traitement avec Yiqi Qingjie Formula. En tant que l’une des herbes les plus utilisées dans la formule Yiqi Qingjie, Dioscoreae Nipponicae Rhizoma (DNR) est le rhizome séché de Dioscorea Nipponica Makino, qui a diverses fonctions telles que la régulation de l’immunité, la suppression de l’inflammation, le soulagement de la toux et de l’asthme10,11. Plusieurs chercheurs ont traité les IgAN avec DNR et ont obtenu de bons résultats 12,13,14. En tant que principal ingrédient actif de DNR15, la dioscine (DIO) abaisse l’acide urique, inhibe la fibrose, inhibe la réponse inflammatoire et le stress antioxydant16,17. Par conséquent, la DIO peut avoir un nouveau mécanisme d’action pour inhiber la sécrétion cellulaire d’un excès de Gd-IgA1 et exercer des effets spécifiques de protection rénale. Pourtant, aucune étude n’a été rapportée sur le mécanisme d’action de DIO pour traiter les IgAN.
Afin d’explorer le mécanisme thérapeutique potentiel de la DIO sur les IgAN et de fournir une nouvelle méthode pour le traitement des IgAN, nous avons mené des expériences sur les effets thérapeutiques de la DIO sur les IgAN in vivo et in vitro.
Le comité d’éthique de l’hôpital de Guanganmen a approuvé cette expérience (numéro d’approbation éthique de l’expérimentation animale : IACUC-GAMH-2023-003).
1. Préparation des souris à la procédure expérimentale
2. Analyse histologique
3. Analyse immunohistochimique du patch de Peyer
4. Immunofluorescence rénale IgA
5. Culture cellulaire
6. Tests de cytotoxicité LDH pour le dépistage de concentrations sûres de DIO sur des cellules DAKIKI normales
7. Test CCK-8 pour détecter l’effet de DIO sur la prolifération cellulaire DAKIKI
8. ELISA pour détecter l’effet de la DIO sur la sécrétion d’IgA et de Gd-IgA1 par les cellules DAKIKI
9.qRT-PCR pour détecter l’effet de la DIO sur les niveaux d’ARNm C1GALT1 et Cosmc dans les cellules DAKIKI
10. Western blot pour examiner l’effet de DIO sur l’expression des protéines C1GALT1 et Cosmc dans les cellules DAKIKI
11. Aéroport internationalAnalyse statistique
Effet de la DIO sur le tissu rénal dans un modèle de souris IgAN
Par rapport au groupe témoin, le modèle de souris IgAN induites par l’immunité muqueuse (groupe modèle) a présenté une augmentation significative de la protéinurie (Figure supplémentaire 2), le dépôt d’IgA était visible dans la région mésangiale, la fluorescence était uniformément distribuée en grappes dans toute la région mésangiale (Figure 1A), la coloration PAS du tissu rénal a montré une prolifération de cellules mésangiales et une hyperplasie stromale (Figure 1B), qui a été réduite dans le groupe gavage DIO (groupe DIO).
Effet de la DIO sur les lymphocytes B dans le patch de Peyer
Le patch de Peyer est le principal site de conversion des lymphocytes B en cellules sécrétant des IgA. Nous avons pris le patch de Peyer comme objet de recherche pour observer l’effet de la DIO sur les lymphocytes B en détectant l’expression des marqueurs de cellules B CD20 et CXCR5. Les résultats immunohistochimiques ont montré que l’expression de CD20 et CXCR5 était significativement plus élevée dans le groupe modèle que dans le groupe témoin. La DIO pourrait inhiber l’expression des marqueurs moléculaires ci-dessus (Figure 2A,B).
La plage de concentration sûre de l’IDO sur les cellules DAKIKI
La LDH est un marqueur de l’intégrité de la membrane plasmique et un indicateur de la mort cellulaire, avec des taux de libération de LDH plus élevés indiquant des dommages cellulaires plus graves. Le test de libération de LDH a été utilisé pour déterminer la plage de concentration sûre de DIO. La concentration maximale sans danger de DIO a été déterminée par un taux de libération de LDH inférieur à 10 %. Les résultats (figure 3) n’ont montré aucune cytotoxicité significative induite par l’IOD à des concentrations de 0,25 à 1,0 μg/mL. Par conséquent, l’étude suivante a utilisé 0,25, 0,5 et 1,0 μg/mL d’IDO comme niveau de dosage.
Effets de la DIO sur la prolifération cellulaire DAKIKI
Les résultats expérimentaux (Figure 4) ont montré que, par rapport au groupe modèle (groupe stimulé par le LPS), DIO inhibait la prolifération des cellules DAKIKI induite par le LPS d’une manière dépendante de la concentration. L’IOD à des concentrations de 0,5 et 1,0 μg/mL a inhibé de manière significative la prolifération des cellules DAKIKI induite par le LPS (P < 0,01).
Effets de la DIO sur la fonction sécrétoire des cellules DAKIKI
Les niveaux de Gd-IgA1 sont étroitement liés au processus pathologique des IgAN, et les IgA totales sont testées ensemble comme indicateur de la fonction sécrétoire cellulaire. Un test ELISA a été utilisé pour détecter le contenu en IgA et Gd-IgA1 dans le surnageant de la culture cellulaire DAKIKI. Les résultats ont montré (Figure 5A,B) que les cellules DAKIKI stimulées par le LPS sécrétaient plus d’IgA par rapport au groupe témoin (P < 0,01). En comparaison, DIO a inhibé de manière significative la sécrétion d’IgA par les cellules DAKIKI (P < 0,01) de manière dépendante de la concentration. Par rapport au groupe témoin, les cellules DAKIKI stimulées par le LPS ont sécrété plus de Gd-IgA1 avec une tendance statistique (P < 0,10), et DIO a inhibé la sécrétion de Gd-IgA1 à partir des cellules DAKIKI stimulées par le LPS de manière dépendante de la concentration (P < 0,05 et P < 0,01), parmi lesquelles DIO à 1,0 μg/mL a inhibé de manière significative la sécrétion de Gd-IgA1 avec le taux inhibé de 25%.
Le mécanisme de la DIO inhibe la sécrétion de Gd-IgA1 par les cellules DAKIKI
Pour étudier plus en détail le mécanisme possible de l’inhibition de la sécrétion excessive de Gd-IgA1 par les cellules DAKIKI, les niveaux d’ARNm de la C1GALT1 de la glycosylée transférase et de la protéine chaperonne Cosmc dans les cellules DAKIKI ont été détectés par qRT-PCR, et les résultats ont montré (Figure 6A,B) que l’expression relative de l’ARNm de C1GALT1 et de Cosmc était régulée à la baisse dans les cellules DAKIKI du groupe modèle par rapport au groupe témoin (P < 0,01). DIO a régulé à la hausse l’expression relative de l’ARNm de C1GALT1 et de Cosmc à des degrés différents par rapport au groupe modèle, avec DIO 1,0 μg / mL significativement régulé à la hausse l’expression relative de l’ARNm de C1GALT1 et Cosmc (P < 0,05).
Dans le même temps, la méthode WB a été utilisée pour détecter l’effet de DIO sur l’expression protéique de C1GALT1 et Cosmc dans les cellules DAKIKI. Par rapport au groupe témoin, l’expression protéique de C1GALT1 et de Cosmc dans les cellules DAKIKI du groupe modèle a diminué de manière évidente (P < 0,05). Par rapport au groupe modèle, l’expression protéique de C1GALT1 et de Cosmc après l’intervention DIO a été régulée à la hausse. L’expression protéique de C1GALT1 et de Cosmc a été significativement régulée à la hausse par DIO à une concentration de 1,0 μg/mL (P < 0,05) (figures 7A-C).
Figure 1 : Histopathologie des reins. (A) Microscope à immunofluorescence. Des coupes de reins de souris de chaque groupe ont été colorées avec des anti-IgA (vert) et du DAPI (bleu). La barre d’échelle d’image ci-dessus = 200 μm. La barre d’échelle de l’image ci-dessous = 50 μm. n = 6 par groupe. (B) Des images représentatives de la coloration PAS du tissu rénal chez les souris des groupes Contrôle, Modèle et DIO. Barre d’échelle = 30 μm. La flèche vers le bas montre les cellules mésangiales et la flèche vers le haut montre le stroma. Barre d’échelle = 30 μm. n = 6 par groupe. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure 2 : Effet de la DIO sur les marqueurs des lymphocytes B. (A) L’expression de CD20 dans le patch de Peyer. Barre d’échelle = 200 μm. n = 6 par groupe. (B) L’expression de CXCR5 dans le patch de Peyer. Les barres d’échelle se trouvent dans le coin inférieur droit de l’image. Barre d’échelle = 200 μm. n = 6 par groupe. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Graphique 3. Criblage de la concentration sûre de DIO sur les cellules DAKIKI. Les valeurs statistiques sont exprimées en moyenne ± ET à partir de trois expériences indépendantes. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Graphique 4. Différentes concentrations de DIO affectent la prolifération des cellules DAKIKI. Les données ont été exprimées en moyenne ±ET. Par rapport au groupe témoin, **P < 0,01 ; par rapport au groupe modèle, #P < 0,05' ##P < 0,01 ; Les résultats de toutes les expériences ont été répétés trois fois. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Graphique 5. DIO inhibe la sécrétion d’IgA et de Gd-IgA1 par les cellules DAKIKI. (A) La méthode ELISA a détecté l’expression des IgA dans chaque groupe. (B) La méthode ELISA a détecté l’expression de Gd-IgA1 dans chaque groupe. Les données ont été exprimées en moyenne ± écart-type. Par rapport au groupe témoin, **P < 0,01 ; par rapport au groupe modèle, #P < 0,05, ##P < 0,01 ; Tous les résultats expérimentaux ont été répétés trois fois. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Graphique 6. Le mécanisme de DIO inhibe la sécrétion excessive de Gd-IgA1 par les cellules DAKIKI. (A) QRT-PCR a détecté l’expression de l’ARNm de C1GALT1. (B) QRT-PCR a détecté l’expression de l’ARNm de Cosmc. Les données ont été exprimées en moyenne ± écart-type. Par rapport au groupe témoin, **P<0,01 ; par rapport au groupe modèle, #P < 0,05, ##P < 0,01 ; Tous les résultats expérimentaux ont été répétés trois fois. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Graphique 7. DIO affecte l’expression protéique de C1GALT1 et Cosmc dans les cellules DAKIKI. (A) WB a vérifié la régulation à la hausse de l’expression protéique de C1GALT1 et Cosmc par DIO. (B) Une analyse semi-quantitative de l’expression de C1GALT1 a été réalisée à l’aide de l’image J. (C) Une analyse semi-quantitative de l’expression de Cosmc à l’aide de l’image J. Les données ont été exprimées en moyenne ± écart-type. Par rapport au groupe témoin*, P < 0,05 ; par rapport au groupe modèle, #P < 0,05, ##P < 0,01, tous les résultats expérimentaux ont été répétés trois fois. Veuillez cliquer ici pour voir une version agrandie de cette figure.
Figure supplémentaire 1. Le schéma du modèle in vivo. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette figure.
Figure supplémentaire 2. Modifications de la protéinurie. Les données ont été exprimées en moyenne ± écart-type ; n = 6 par groupe. Veuillez cliquer ici pour télécharger cette figure.
La caractéristique pathologique des IgAN est le dépôt de complexes immuns contenant des IgA1 et GD-IgA1 dans la région mésangiale du glomérule21,22. La réduction de la formation de complexes immunitaires peut réduire les lésions rénales et atténuer les symptômes cliniques des IgAN. Dans une expérience in vivo, nous avons étudié les effets thérapeutiques de la DIO sur les IgAN, et nous avons constaté que la DIO peut réduire le dépôt d’IgA dans le rein de souris modèles d’IgAN. Il est démontré que l’accumulation de cellules sécrétant des IgA dans le rein est liée à la pathogenèse des IgAN23. En tant que site important de prolifération et d’activation des lymphocytes B, le patch de Peyer est une source importante de cellules sécrétant des IgA, nous avons donc examiné l’expression des marqueurs de lymphocytes B (CD20, CXCR5) dans le patch de Peyer et avons constaté que DIO pouvait inhiber l’expression des lymphocytes B dans le patch de Peyer du modèle de souris IgAN. Ces résultats expérimentaux pourraient servir de base à l’application de la DIO dans le traitement des IgAN.
Nous avons réalisé les expériences suivantes in vitro pour étudier davantage le mécanisme d’action de la DIO sur les IgAN. Tout d’abord, il a été démontré précédemment que DAKIKI, une lignée de lymphocytes B immortalisée par l’EBV qui sécrète de l’IgA1, dont une partie est GD-IgA124, est idéale pour la recherche in vitro du mécanisme d’action du médicament sur l’IgAN. Nous avons choisi des cellules DAKIKI pour étudier le mécanisme moléculaire de la DIO dans le traitement des IgAN. De plus, la réponse immunitaire inflammatoire de la muqueuse joue un rôle essentiel dans la pathogenèse des IgAN. Comme mentionné ci-dessus, nous utilisons le LPS pour stimuler les cellules DAKIKI, qui peuvent libérer des facteurs pro-inflammatoires et médier les réponses inflammatoires, ce qui peut mieux imiter le mécanisme des réponses immunitaires de la muqueuse dans les IgAN. Le modèle cellulaire in vitro peut aider à étudier la possibilité et le mécanisme d’autres médicaments pour traiter les IgAN. Les résultats ont montré que la DIO inhibait la prolifération des cellules DAKIKI stimulées par le LPS de manière dépendante de la concentration. DIO pourrait inhiber la sécrétion d’IgA et de Gd-IgA1 dans les cellules DAKIKI causée par la stimulation LPS et réguler à la hausse l’expression de l’ARNm et de la protéine C1GalT1 et de son chaperon Cosmc dans les cellules DAKIKI, suggérant que DIO pourrait réduire la sécrétion de Gd-IgA1 en régulant à la hausse l’expression de C1GALT1/Cosmc et ainsi inhiber l’activation excessive des cellules DAKIKI.
Les étapes clés doivent être notées au cours des procédures expérimentales. La concentration de Gd-IgA1 dans le surnageant cellulaire DAKIKI n’est pas dans la plage de détection du kit ELISA (1,56 ~ 100 ng/mL), et le surnageant collecté doit être centrifugé par un tube d’ultrafiltration pour obtenir le Gd-IgA1 concentré. Assurez-vous également que le volume de surnageant provenant de chaque groupe est le même et que le volume final de concentré obtenu après l’ultrafiltration est le même.
Dans cette étude, nous avons utilisé simultanément des méthodes in vitro et in vivo , qui peuvent se soutenir mutuellement dans les effets pharmacologiques et fournir un exemple pour l’étude des effets et de leurs mécanismes de la phytothérapie. Certaines choses pourraient être améliorées dans ce protocole. Tout d’abord, nous n’avons pas détecté de concentrations sanguines dans le groupe de gavage DIO des souris ; par conséquent, la concentration de DIO équivalente aux concentrations sanguines n’est pas utilisée dans les expériences in vitro . Deuxièmement, seul le monomère DIO, le composant actif de la DNR, a été étudié ; les effets d’autres composants de la DNR sur les IgAN doivent encore être étudiés plus avant.
En conclusion, cette étude fournit une base expérimentale pour le traitement des IgAN avec DIO, l’ingrédient actif de la DNR. Cette étude a permis d’établir un modèle cellulaire pathologique des IgAN en mimant la réponse immunitaire muqueuse des IgAN à la fois in vitro et in vivo. Il donne une nouvelle idée pour étudier la médecine traditionnelle chinoise pour prévenir et traiter les IgAN.
Les auteurs déclarent qu’ils n’ont pas d’intérêts financiers concurrents.
Ce travail a été soutenu par la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (81973675).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Anti-CD20/MS4A1 Antibody | Boster Biotechnology Company | A03780-3 | |
Antifade mounting medium | Beyotime, Shanghai, China | P0128S | |
Balb/c mice | Beijing Weitong Lihua Laboratory Animal Technology Co., Ltd. | 110322220101424000 | |
blocking serum | Solarbio, Beijing, China | SL038 | |
Bovine gamma globulin | ShangHai YuanYe Biotechnology Company | S12031 | |
C1GALT1 polyclonal antibody | Proteintech Group, Inc,USA | 27569-1-AP | |
Citrate antigen retrieval solution(50×) | Phygene Biotechnology Company | PH0422 | |
COSMC polyclonal antibody | Proteintech Group, Inc,USA | 19254-1-AP | |
Cytotoxiciy detection kit | Roche Company | 4744926001 | |
Dako REAL EnVision detection system, Peroxidase/DAB+ | Dako | K5007 | |
DAPI | Invitrogen | D1306 | |
Dioscin | National Institute For Food and Drug Control | 111707-201703 | |
DIO tablets | Chengdu No 1 Pharmaceutical Co. Ltd. | H51023866 | |
ECL working solution | Merck Biotechnology, Inc | WBKLS0100 | |
Enhanced cell counting kit-8 | Beyotime, Shanghai, China | C0043 | |
Fasking one-step removal of gene cDNA first-strand synthesis premix | TIANGEN,Beijing, China | KR118-02 | |
Glycogen Periodic acid Schiff (PAS) stain kit | BaSO Biotechnology Company | BA4080A | |
Goat anti-mouse IgA-AF488 | SouthernBiotech | 1040-30 | |
Goat anti-rabbit IgG antibody (H+L), HRP conjugated | BeiJing Bioss Biotechnology Company | BS-0295G-HRP | |
Human Gd-IgA1 ELISA kit | IBL | 27600 | |
Human IgA ELISA kit | MultiSciences (LiankeBio) | 70-EK174-96 | |
Pierce BCA protein assay kit | Thermo Scientific | 23227 | |
PMSF solution | Beyotime, Shanghai, China | ST507 | |
Proteinase K | Phygene Biotechnology Company | PH1521 | |
Rabbit anti-CXCR5 polyclonal antibody | BeiJing Bioss Biotechnology Company | bs-23570R | |
RIPA lysis buffer | Beyotime, Shanghai, China | P0013B | |
RNAsimple total RNA extraction kit | TIANGEN,Beijing, China | DP419 | |
RPMI Medium 1640 | Solarbio, Beijing, China | 31800 | |
Super-Bradford protein assay kit | CWBIO, Beijing, China | CW0013 | |
Triton X-100 | Beyotime, Shanghai, China | ST795 | |
β-Actin Rabbit mAb | Abclonal, Wuhan, China | AC026 |
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