VEGF與糖尿病腎病的關系探討及中藥的干預作用

張伊娜 蘭健 謝來娣 龔麗芬 張躍明 黃平?

作者單位： 310053 浙江中醫(yī)藥大學（張伊娜 蘭健 謝來娣 龔麗芬 張躍明）

310006 浙江省中醫(yī)院（黃平）

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病常見的微血管并發(fā)癥，近年來其發(fā)生率在終末期腎臟疾病中呈明顯上升趨勢，僅次于腎小球腎炎［1］。目前對DN發(fā)生發(fā)展機制的普遍看法是多因素綜合作用的結果，包括糖代謝異常、腎臟血流動力學改變、氧化應激、基因異常、多種生長因子和細胞因子作用等。在防治實驗性DN的研究中，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）是近年來的一個研究熱點。VEGF是一種內皮細胞特異性的絲裂原，能促進內皮細胞增殖，同時具有強大的促血管形成能力和促血管通透作用，因此也被稱為促血管素或血管通透性因子（Vascular permeability factor，VPF）。研究已證實，腎組織VEGF表達異常參與了DN早期腎臟肥大和微量蛋白尿產生，提示VEGF可能與DN的發(fā)生發(fā)展關系密切。國內學者研究發(fā)現(xiàn)，我國多種傳統(tǒng)中草藥的單體成分和中藥復方改善DN的同時明顯改善了腎組織VEGF異常表達水平，提示對VEGF表達水平的影響可能是這些中藥起到腎臟保護作用的機制之一。因此作者主要就VEGF與DN發(fā)生、發(fā)展的關系進行探討，并重點綜述相關中藥的干預作用。

1 VEGF及其受體概述

VEGF最早于1989年在牛垂體星狀細胞體外培養(yǎng)中分離純化出［2］，目前VEGF家族已發(fā)現(xiàn)≥7個成員，包括 VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D、胎盤生長因子（PIGF），以及來源于病毒基因的VEGF-E（ovVEGF-E）和蛇毒VEGF（svVEGF）等，“VEGF”一詞一般指的是“VEGF-A”［3］。人VEGF有多種蛋白質異構體，主要包括 VEGF121、VEGF145、VEGF165、VEGF183、VEGF189及 VEGF206等［4］。VEGF通 過 特 異 的 膜 受 體（vascular endothelial growth factor receptor，VEGFR）介導而實現(xiàn)生物學效應。VEGFR結構上由7個免疫球蛋白樣結構的胞外區(qū)域、跨膜區(qū)域及胞質內的一個酪氨酸激酶區(qū)域組成?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的VEGFR主要有3種，包括VEGFR-1（fms-like tyrosine kinase 1，F(xiàn)lt-1）、VEGFR-2（kinase insert domain-containing receptor，KDR）、VEGFR-3（fms-like tyrosine kinase 4，F(xiàn)lt-4）［5］，它們均屬于酪氨酸蛋白激酶家族。其中VEGFR-1、VEGFR-2為VEGF主要的經典受體，VEGFR-2激酶活性較VEGF-1強，可誘導內皮細胞分裂、增殖和促血管形成，而VEGFR-1對內皮細胞增殖無影響［6］。此外，新近發(fā)現(xiàn)兩種輔助受體:神經纖毛蛋白-1（neuropilin-1）和神經纖毛蛋白-2（neuropilin-2），它們是VEGF165特異性的非酪氨酸蛋白激酶受體。neuropilin-1單獨存在時無生物學活性，但可增強VEGF165與VEGFR-2結合和VEGF165介導的趨化性。

在正常腎組織中，VEGF主要表達于腎小球臟層上皮細胞（足細胞）和集合管上皮細胞［7］，VEGFR主要表達于腎小球內皮細胞、腎小管旁毛細血管以及腎皮質間質細胞。足細胞分泌的VEGF可通過旁分泌或自分泌方式作用于內皮細胞上的VEGFR-2，VEGF在腎小管上皮細胞的表達，可能也通過旁分泌形式作用［8］。VEGFR介導的信號傳導機制與其他酪氨酸激酶受體相似，VEGF通過與其受體結合，引起受體分子二聚體化并使其胞內酪氨酸激酶區(qū)特定的酪氨酸殘基交叉磷酸化，從而使得受體分子具有酪氨酸激酶活性，活化的受體再進一步激活一系列信號分子，如磷脂酰肌醇3-激酶（PI-3K）、磷脂酶、蛋白激酶、絲裂原活化的蛋白激酶（MAPK）等，直至將信息傳遞至胞核中，啟動特定基因的表達，從而實現(xiàn)VEGF的生物學效應。

2 VEGF與DN

VEGF正常表達對腎臟正常發(fā)育是必須的，尤其在維持腎小球基底膜結構與功能方面，而其異常表達會引起腎臟內皮結構與功能紊亂，進而出現(xiàn)DN早期特征性表現(xiàn)如腎小球肥大、高濾過時伴隨蛋白尿產生、系膜區(qū)細胞外基質（ECM）堆積，至DN晚期則出現(xiàn)不可逆的腎間質纖維化、腎小球硬化、腎功能衰竭等。盡管通常在糖尿病動物實驗中見到動物腎臟VEGF表達上調，但在人類腎疾病中觀察到，當DN晚期發(fā)展成明顯的腎小球硬化時，VEGF表達下調，出現(xiàn)與DN早期相反的情況，這種現(xiàn)象的產生是兩種腎表型差異的結果［8］，原因可能是因為腎小球硬化時足細胞數量減少導致VEGF分泌減少［9］。DN相關因素中如高血糖、缺氧、血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）、晚期糖基化終末產物（AGEs）及其受體（RAGE）、血小板生長因子（PDGF）、機械牽拉等均可上調VEGF表達。缺氧能夠引起VEGF強表達，在DN高血糖環(huán)境下，紅細胞內血紅蛋白糖基化增加，血紅蛋白與氧結合增強引起氧離曲線左移，以及2，3-二磷酸甘油酸（2，3-DPG）產生減少，造成組織缺氧，低氧誘導因子-1（HIF）的形成從而導致VEGF表達亢進。高血糖環(huán)境下，各種細胞因子和生長因子如AngⅡ、PDGF、轉化生長因子等均可上調VEGF，高血糖刺激還能直接激活蛋白激酶C（PKC），可能涉及PKCMAPK通路從而增加VEGF基因轉錄。DN狀態(tài)下的糖代謝紊亂可導致AGEs在腎臟蓄積，這是DN病理改變的原因之一。研究表明，AGEs可能是通過ERK途徑促進HIF形成而增強VEGF表達。

3 中藥的干預作用

3.1 中藥單體成分的干預作用 （1）多糖類：多糖廣泛存在于多種中藥中，是由＞10個單糖分子經縮合、脫水而成的一類糖類物質，結構復雜且龐大。魏玉嬌等［10］研究顯示，傳統(tǒng)中藥紅芪的主要藥用成分紅芪多糖能夠有效改善腎功能，減輕腎臟肥大，減少蛋白尿產生。各實驗組小鼠的血糖情況與模型組相比差異無統(tǒng)計學意義（P＜0.05），所以紅芪多糖對腎功能的作用與改善糖代謝異常無關，而紅芪多糖中、高劑量組的小鼠的腎組織PKCα及其下游因子VEGF的表達明顯下降（P＜0.05），提示紅芪多糖減緩DN病程發(fā)展可能是通過抑制PKCα及其下游因子VEGF的過度表達。中藥多糖類成分中通過抑制VEGF表達而起到防治DN作用的還有很多，如黃芪多糖能降低血糖和血脂，抑制腎臟肥大及腎組織VEGF及TNF-α的表達，減少蛋白尿等來防治DN，但其具體機制還有待研究［11］。（2）生物堿類：生物堿廣泛存在于自然界中，主要為植物，是一類含氮的堿性有機化合物，常見的如黃連中的小檗堿。研究表明，小檗堿具有降低血糖、血脂等藥理作用，還可減少DN狀態(tài)下的蛋白尿產生，有效保護了腎功能，但其機制不明確［12］，近年來關于小檗堿改善DN的作用機制的研究也逐漸成為一個熱點。倪偉健等［13］采用高糖高脂飼料聯(lián)合低劑量鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導DN大鼠模型，在應用小檗堿干預8周后，DN大鼠腎臟病理學異常明顯改善，同時血液中血肌酐（SCr）和尿素氮（BUN）水平均有不同程度地下降。與模型組相比，給藥組大鼠腎皮質區(qū)VEGF蛋白表達水平顯著降低（P＜0.05），提示對腎臟VEGF表達的影響可能是小檗堿發(fā)揮腎臟保護作用和治療DN的機制之一。除小檗堿外，川芎嗪也是常用于DN治療的生物堿，王靜等［14］研究顯示，川芎嗪能夠降低糖尿病大鼠腎臟VEGF蛋白及VEGF mRNA的表達，從而起到減輕腎臟病理損害作用。（3）皂苷類：王雁秋等［15］腹腔注射STZ加單側腎切除改良復制DN大鼠模型，應用高、中、低劑量的絞股藍總皂苷干預4周后，大鼠腎臟病理改變減輕，高劑量組24h尿蛋白明顯低于模型組（P＜0.05），內生肌酐清除率高于模型組（P＜0.05），足細胞相關分子nephrin蛋白表達水平較模型組明顯上調（P＜0.05），而腎臟足細胞分泌的VEGF蛋白的表達水平明顯下調（P＜0.05），結合實驗結果可以推論絞股藍總皂苷改善DN的作用機制可能是通過上調足細胞nephrin的表達，下調VEGF的過表達，進而降低尿蛋白，一定程度上改善腎功能。皂苷類成分其他相關研究中，徐剛等［16］研究發(fā)現(xiàn)，三七總皂苷可通過抑制氧化應激而下調糖尿病大鼠腎組織中VEGF的表達，從而減輕DN大鼠腎臟病變程度。關悅等［17］通過RT-PCR檢測發(fā)現(xiàn)，苦瓜總皂苷可明顯降低DN大鼠腎皮質VEGF的表達，改善腎功能。陳偉等［18］的研究也表明，經苦瓜總皂苷治療的大鼠腎功能改善與其VEGF蛋白和mRNA表達明顯降低（P＜0.05）有較大關系。（4）黃酮類：黃酮類化合物種類繁多且結構復雜，廣泛存在于自然界許多藥用植物中，多數以苷類形式存在，是一類具有2-苯基色原酮結構的多酚化合物。研究發(fā)現(xiàn)黃酮類化合物在防治DN方面具有較好的作用，主要是其有良好的抗氧化、免疫調節(jié)等藥理活性，還能夠改善DN的糖脂代謝紊亂以及腎功能及其病理損傷［19］。崔秀玲等［20］研究發(fā)現(xiàn)，與模型組比較，STZ誘導的糖尿病大鼠經燈盞花素治療8周后，腎臟病理改變有明顯改善，免疫組化和western blot法檢測結果顯示治療組VEGF表達減少，提示燈盞花素下調腎組織VEGF表達可能是其治療DN的藥理作用機制之一。在黃酮類化合物防治DN的其他相關研究中，胡蜀紅等［21］用STZ誘導糖尿病大鼠模型，采用黃岑苷干預后，治療組大鼠的糖化血紅蛋白明顯降低，尿白蛋白排泄率降低，腎臟病理改變有所改善，通過免疫組化技術檢測腎小球的VEGF表達，推測黃岑苷保護腎臟作用可能與其抑制VEGF表達有關。

3.2 中藥復方的干預作用 陳霞波等［22］進行了四種中藥復方（益氣養(yǎng)陰方、滋補肝腎方、補氣養(yǎng)血方、溫腎健脾方）對糖尿病大鼠腎臟的Ang-1、Ang-2、Tie-2和VRGF mRNA表達影響的實驗觀察，在連續(xù)灌胃給藥8周后，通過RTPCR技術檢測發(fā)現(xiàn)以上四種中藥復方均能有效降低糖尿病大鼠腎臟組織Ang-1、Ang-2和VRGF基因的表達（P＜0.05），抑制腎臟血管重建，有效改善DN。王軍等［23］對高脂飼料喂養(yǎng)加單側腎切除術合STZ腹腔注射制備的DN大鼠模型，運用雷公藤多苷、益氣補腎方（主要由黃芪、金櫻子和山萸肉等組成）、益氣補腎方聯(lián)合雷公藤多苷分別進行干預，結果表明，與模型組相比，各實驗組大鼠腎組織VEGF及其mRNA的表達均有不同程度地下降（P＜0.05），各實驗組尿肌酐（Cr）、尿素氮（BUN）均有不同程度下降（P＜0.05），同時腎臟病理改變也有減輕，尤以聯(lián)合治療組療效最佳，推測益氣補腎方聯(lián)合雷公藤多苷的腎保護作用機制可能與其下調VEGF的表達有關。李曉萍等［24］用楂芪降糖湯（主要由山楂、黃芪、粉萆薢、玉米須、葛根、丹參、淫羊藿、玄參等組成）對DN大鼠進行實驗干預，結果顯示各治療組的生化指標、腎組織病理學異常的改善均優(yōu)于模型組，且較模型組楂芪降糖湯高劑量組腎組織VEGF表達明顯下調（P＜0.05），提示楂芪降糖湯對DN大鼠腎損害的保護作用可能是通過降低VEGF表達水平實現(xiàn)的。彭小靜等［25］用加味栝樓瞿麥湯（主要由栝樓根、瞿麥、山藥、茯苓、附子、肉桂等組成）對DN大鼠進行8周的藥物干預，結果表明加味栝樓瞿麥湯能夠通過下調大鼠腎組織VEGF含量，取得改善DN的治療效果。

4 展望

DN的發(fā)病機制和防治途徑研究一直是醫(yī)學領域關注的熱點。研究發(fā)現(xiàn)，早期DN發(fā)病機制類似于血管增生，而VEGF及其受體在腎臟中的表達也呈現(xiàn)明顯上調［26］。因此針對性地對過表達的VEGF進行拮抗性干預或者及早控制DN發(fā)生、發(fā)展的相關因素，相信對減少DN發(fā)生、延緩DN進展有重大意義。近年來中醫(yī)藥尤其是中藥單體成分防治DN的研究越來越深入，其中發(fā)現(xiàn)一些單味中藥及其有效成分和一些中藥復方防治DN的作用可能與其改善腎組織VEGF表達異常有關，顯示出中藥多途徑多作用優(yōu)勢。但也存在一些問題：實驗性研究中各學者采用的復方多為自擬經驗方，且缺乏對復方中多成分間效能關系的研究。希望伴隨著復方中各單味藥及其有效成分在DN實驗中對VEGF作用機制的進一步明確以及加強對方藥配伍理論的深入研究，今后能夠研制出更多針對DN防治的中藥復方制劑，篩選出療效確切的成方，不僅兼顧整體治療，還能避免單味藥的不良反應。大部分中醫(yī)學者認為DN治療應以益氣養(yǎng)陰活血為主，而研究已證實該法在減少AGEs產生、抑制PKC激活、改善氧化應激等方面具有確切作用［27］，提示該方也可能有效改善腎組織VEGF異常表達，可待進一步研究。隨著醫(yī)學信息技術高速發(fā)展以及對傳統(tǒng)醫(yī)藥的逐漸重視，相信后續(xù)的中藥復方研究會逐漸增多并趨于完善，為更多DN患者帶來福音。