糖尿病肾病是糖尿病最常见的慢性微血管并发症之一，也是导致肾功能衰竭的主要原因。近年来，其发病率逐年上升，已成为一种全球性流行病，对公共卫生构成重大挑战。异槲皮苷是一种天然黄酮类化合物，具有显著的抗炎、抗氧化和抗肿瘤活性。尽管已有研究表明异槲皮苷可能对糖尿病肾病具有潜在的有益作用，但其具体机制尚未完全阐明。

2025年4月，中国人民解放军总医院（301医院）陈香美院士/李平/蔡广研团队在《Advanced Science》（IF=14.3）发表了题为“Isoquercitrin Alleviates Diabetic Nephropathy by Inhibiting STAT3 Phosphorylation and Dimerization”的研究论文。该研究首次揭示了异槲皮苷对糖尿病肾病的潜在治疗作用，并通过20K人类蛋白组芯片和SPR等技术筛选并验证了异槲皮苷的直接互作靶蛋白是STAT3。深入的机制研究表明，异槲皮苷通过靶向并阻碍内皮细胞和肾小管上皮细胞中STAT 3的磷酸化和二聚化，抑制其转录活性，从而发挥肾保护作用。（达吉特为该研究提供了异槲皮苷小分子标记、20K人类蛋白组芯片筛靶和SPR验证服务）

 01  异槲皮苷减轻糖尿病肾病的病理损伤，保护肾功能

研究人员首先利用二型糖尿病小鼠模型（db/db），探究了异槲皮苷的药理活性。实验结果显示，异槲皮苷能够以剂量依赖性方式降低模型小鼠的血清肌酐和尿素氮水平，显著改善肾功能，且不影响小鼠的血糖和体重（图1A-B）。这一发现提示异槲皮苷可能直接作用于肾组织。进一步的组织学分析结果显示，异槲皮苷能够显著改善模型小鼠的肾脏病理损伤（图1C-D），从而证明了异槲皮苷对肾功能的保护作用。

图1  异槲皮苷减轻糖尿病肾病的病理损伤，保护肾功能

02  STAT3是异槲皮苷的直接靶点蛋白

研究人员继续探索异槲皮苷发挥功能的分子机制。利用生物素标记异槲皮苷后，通过20K人类蛋白组芯片筛选其直接作用靶点，并将筛选到的靶点蛋白与DisGeNET数据库中1189个与糖尿病肾病相关蛋白进行交集分析（图2A-B）。随后，对交集靶点进行生物学功能富集分析，结果提示异槲皮苷直接靶向JAK-STAT信号通路中的核心STAT蛋白。Pull down/CETSA+WB和SPR实验进一步验证了异槲皮苷与STAT3的直接相互作用（图2C-E）。此外，研究人员通过分子对接和CETSA+WB实验深入分析了异槲皮苷与STAT3的结合位点，结果表明，异槲皮苷通过与Ser668-Gln635-Gln633位点形成氢键，占据了STAT3的SH2结构域的pY+1口袋（图2F-G）。

图2  异槲皮苷特异性结合STAT3的Ser668-Gln635-Gln633位点

03  异槲皮苷占据STAT3-SH2结构域，抑制其磷酸化和二聚化

STAT3作为重要的转录因子，其生物学功能的激活高度依赖于酪氨酸磷酸化和二聚体形成。其705位酪氨酸残基（Tyr705）的磷酸化是激活STAT3的“分子开关”，而这一过程由SH2结构域与受体或非受体酪氨酸激酶的结合所促进。进一步，两个p-STAT3分子通过SH2结构域识别彼此的磷酸化Tyr705，形成平行二聚体并进入细胞核。STAT3正是通过“磷酸化-二聚化-核转运-基因调控”的级联过程，来调控炎症、增殖和免疫应答。

基于此，研究者进一步探究了异槲皮苷对STAT3磷酸化和二聚化的影响。Western blot、免疫组化和免疫荧光实验结果显示，异槲皮苷显著抑制db/db模型小鼠肾脏STAT3磷酸化水平，并以剂量依赖性方式抑制STAT3二聚体的形成（图3A-D）。此外，异槲皮苷还显著下调了STAT3的转录活性（图3E）。以上结果表明，异槲皮苷是一种有效的STAT3抑制剂，通过靶向并占据SH2结构域，抑制STAT3磷酸化和二聚化，并降低其转录活性（图3F）。

图3  异槲皮苷占据STAT3-SH2结构域，抑制其磷酸化和二聚化

04  异槲皮苷通过抑制STAT3减轻糖尿病肾病，进一步构建纳米载体，优化其吸收分布

接下来，研究人员探究了异槲皮苷对STAT3信号通路下游炎性因子的调控作用。体内外实验结果显示，异槲皮苷呈剂量依赖性地抑制STAT3磷酸化，进一步下调炎性细胞因子的表达水平，从而显著改善db/db模型小鼠内皮细胞和肾小管上皮细胞损伤，同时减轻了肾间质纤维化，并在糖尿病肾病中发挥抗炎的作用（图4A）。此外，研究人员通过纳米沉淀法开发了一种肾靶向纳米载体Iso@PEG-GK，旨在提高异槲皮苷的口服生物利用度和靶向性（图4B-C）。后续实验验证了该纳米载体的安全性和有效性，表明其是一种基于异槲皮苷治疗糖尿病肾病的有效策略。

图4  异槲皮苷通过抑制STAT3减轻糖尿病肾病，进一步构建纳米载体，优化其吸收分布

总结与讨论

STAT3是一个非常重要的药物靶点，在很多疾病中均发挥着关键作用。围绕该蛋白开展的药物研发探索如火如荼，然而STAT3由于其结构的特殊性，靶向小分子药物的开发难度很大，被称作“不可成药靶点”。本研究利用20K人类蛋白组芯片和SPR技术发现并验证了异槲皮苷通过直接靶向STAT3，并经过一系列下游实验找到了异槲皮苷通过调控STAT3改善糖尿病引起的肾功能损伤的机理。该研究不仅为糖尿病肾病找到了有潜力的候选药物，而且由于明确了异槲皮苷与STAT3的直接结合，为其他以STAT3为发病核心的疾病的药物开发带来了新的希望。因此，该研究为基于天然产物的创新药的开发提供了成熟的技术借鉴，也反应出达吉特推出的20K人类蛋白组芯片技术在小分子药物直接靶点筛选方面的巨大优势：直接、高效、高灵敏。

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相关文献

Xuan C, Chen D, Zhang S, et al. Isoquercitrin Alleviates Diabetic Nephropathy by Inhibiting STAT3 Phosphorylation and Dimerization. Adv Sci (Weinh). 2025 Apr 4:e2414587.