基于足細胞損傷的中藥治療糖尿病腎病分子機制研究進展

宮彩霞 王志強

摘要：糖尿病腎病是導致終末期腎病的主要原因之一。作為腎小球濾過屏障的組成部分，足細胞在糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展過程中起著重要作用，是糖尿病腎病病理機制及相關藥物藥理研究的重要靶點之一。本文從抗脫落、抗凋亡、抗氧化應激、抗轉分化及調節(jié)信號通路等方面探討中藥及其有效成分對糖尿病腎病足細胞損傷保護的分子機制，為中藥治療糖尿病腎病研究提供思路和借鑒。

關鍵詞：中藥;糖尿病腎病;足細胞;凋亡;氧化應激;轉分化;信號通路

中圖分類號：R285.5????文獻標識碼：A ???文章編號：1005-5304（2019）12-0136-05

DOI：10.3969/j.issn.1005-5304.2019.12.031 ??開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Research Progress in Molecular Mechanism of Diabetic Nephropathy Treated by TCM Based on Podocyte Injury

GONG Caixia¹， WANG Zhiqiang²

1. Shijiazhuang Ping'an Hospital， Shijiazhuang 050012， China; 2. The 980th Hospital of the Joint Logistics Support Force of Chinese People's Liberation Army，Shijiazhuang 050082， China

Abstract：?Diabetic nephropathy is one of the main causes of end-stage renal diseases. As an integral part of glomerular filtration barrier， podocyte plays an important role in the development of diabetic nephropathy. Podocyte is one of the important targets of pathological mechanism and pharmacological research on the therapeutic drugs of diabetic nephropathy. This article discussed the molecular mechanism of the protective effects of TCM and its active components on podocyte injury in diabetic nephropathy from the aspects of anti-deletion， anti-apoptosis， anti-oxidative stress， anti-epithelial-mesenchymal transition and regulating signal pathway， and provided ideas and references for research on treatment of diabetic nephropathy with TCM.

Keywords：?TCM; diabetic nephropathy; podocyte; apoptosis; oxidative stress; epithelial-mesenchymal transition; signal pathway

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常見的嚴重微血管并發(fā)癥之一，也是導致終末期腎病的主要原因^[1]。研究表明，足細胞損傷在DN的發(fā)生發(fā)展過程中起重要作用^[2]。近年來，中醫(yī)藥治療DN尤其是中藥有效成分在防治DN方面取得了良好療效。了解足細胞損傷的分子機制有助于探尋中藥干預足細胞損傷的靶點，為中藥防治DN提供新的思路和依據(jù)。本文就近年來中藥及其有效成分對DN足細胞損傷保護的分子機制做一綜述。

1 ?抗足細胞脫落

足細胞與腎小球基底膜（GBM）的緊密結合是維持腎小球濾過屏障結構完整性并防止尿蛋白排泄的病理學基礎。研究顯示，腎病患者尿沉渣中不但存在死亡足細胞，也存在正常足細胞^[3]。此外，正常人尿液中也可培養(yǎng)出足細胞，整聯(lián)蛋白α3、β1參與足細胞的黏附功能，是足細胞與GBM緊密結合的關鍵受體^[4]，高糖可下調足細胞整聯(lián)蛋白α3、β1表達，同時激活整聯(lián)蛋白結合激酶（ILK）。Jim等^[5]研究認為，糖尿病患者的足細胞標志性蛋白如synaptopodin、podocin和nephrin表達顯著降低，可引起足細胞細胞骨架異常、黏附功能損傷，進而導致足細胞與GBM分離。Chen等^[6]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷可上調鏈脲佐菌素誘導DN大鼠足細胞整聯(lián)蛋白α3、β1表達，抑制ILK表達，來保護足細胞。Gui等^[7]的在體和體外實驗顯示，三七皂苷能通過上調足細胞整聯(lián)蛋白α3、β1表達來改善糖尿病足細胞黏附功能異常。王旭燾等^[8]研究顯示，阿魏酸可顯著上調糖尿病大鼠腎臟足細胞nephrin、podocin蛋白表達，減輕腎臟損傷。

2 ?抗足細胞凋亡

足細胞凋亡是DN足細胞數(shù)減少的重要原因，研究表明其與蛋白尿發(fā)生直接相關^[9]。高糖可誘導足細胞凋亡增加^[10]，其可能機制包括誘導足細胞產生活性氧（ROS）增加，誘導轉化生長因子（TGF）-β蛋白表達增加^[11]。郭維文等^[12]觀察小檗堿對高糖誘導小鼠足細胞凋亡的影響，結果顯示，小檗堿可明顯提高高糖環(huán)境下足細胞活力，對高糖誘導足細胞凋亡有明顯的抑制作用，增加凋亡分子podocin和nephrin mRNA表達。Sun等^[13]觀察，姜黃素對體外高糖誘導和在體糖尿病大鼠足細胞凋亡的影響，發(fā)現(xiàn)姜黃素能顯著減輕足細胞凋亡。李艷等^[14]研究顯示，高糖、高同型半胱氨酸（hHcy）體外能誘導足細胞凋亡，hHcy和高糖共同環(huán)境下對足細胞損傷及致凋亡作用更明顯，白藜蘆醇能抵抗高糖和hHcy誘導的足細胞凋亡，認為阻斷內質網(wǎng)應激CHOP通路為其機制之一。Guo等^[15]通過在體和體外實驗研究顯示，黃芪甲苷可呈劑量依賴性恢復糖尿病內質網(wǎng)Ca²⁺-ATP酶（SERCA）活性和增強SERCA2表達來抑制內質網(wǎng)應激所致的足細胞凋亡，進而減輕糖尿病腎損傷。

3 ?抗氧化應激

近年來，越來越多的研究表明氧化應激反應在DN發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮重要的作用^[16]。高血糖所致氧化應激是DN足細胞損傷的關鍵事件^[17]。陳宇寧等^[18]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠給予積雪草酸干預后，腎皮質丙二醛（MDA）含量明顯下降、超氧化物歧化酶（SOD）活性顯著升高，并能上調足細胞nephrin蛋白表達、下調結蛋白表達，對糖尿病大鼠腎臟具有保護作用。李雪玲等^[19]用葛根素干預高糖培養(yǎng)小鼠足細胞，研究結果顯示，葛根素能減少高糖環(huán)境足細胞中產生的過多ROS，通過保護SIRT1來抑制細胞質膜NOX4表達，發(fā)揮其抗氧化作用。肖文珍等^[20]用類似方法研究顯示，高劑量黃芪甲苷對高糖誘導的足細胞損傷具有一定保護作用，能明顯降低足細胞內MDA含量，升高SOD、過氧化氫酶和谷胱甘肽過氧化物酶活性，并能下調整聯(lián)蛋白結合激酶ILK系統(tǒng)。Sun等^[13]研究認為，姜黃素減輕足細胞凋亡的機制可能與調節(jié)小凹蛋白1磷酸化及抑制ROS產生有關。

4 ?對足細胞轉分化的影響

有研究表明，基因突變、免疫因素、血流動力學異常、高糖、高脂及尿蛋白負荷過重等多種因素刺激誘導足細胞可發(fā)生一系列適應性改變，依次為細胞肥大、轉分化（EMT）、脫落及凋亡^[21]。EMT可能是導致足細胞形態(tài)和功能失調、蛋白尿出現(xiàn)和腎小球硬化共同的始發(fā)途徑。陳廷芳等^[22]通過體外培養(yǎng)條件性永生小鼠足細胞實驗研究發(fā)現(xiàn)，不同劑量黃芪甲苷能不同程度抑制高糖誘導的足細胞EMT，增加desmin表達，減少nephrin表達。趙小麗等^[23]研究顯示，雷公藤甲素可抑制高糖刺激引起的足細胞EMT，其機制可能為在轉錄水平和蛋白水平調節(jié)足細胞Smad3、Smad7表達異常。趙敬等^[24]研究顯示，中藥復方糖腎平能降低足細胞TGF-β1、ILK蛋白及mRNA表達，降低P-Smad2/3蛋白及Smad2/3mRNA表達，升高足細胞標志物CD2AP蛋白及mRNA表達，降低間充質細胞標志物α-SMA蛋白及mRNA表達，通過抑制TGF-β1-Smad2/3-ILK信號通路的激活減輕足細胞EMT，保護足細胞。

5 ?對足細胞相關信號通路的影響

5.1 ?Wnt/β-catenin信號通路

Wnt/β-catenin通路又稱經典Wnt通路，由信號蛋白（Wnts）、Frizzled（Fzd）受體、共受體LRP5/6以及相關胞漿蛋白組成，將信號由細胞膜表面?zhèn)髦良毎藘鹊陌谢蚨l(fā)揮作用。Wnt蛋白在調節(jié)腎小球足細胞的運動、黏附和凋亡中起著重要的作用。此外，β-catenin在調節(jié)足細胞從腎小泡分化和足細胞分化標記如nevalin中起著關鍵作用。在糖尿病患者和鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠足細胞中Wnt/β-catenin信號通路上調^[25]。Wnt蛋白如Wnt1、Wnt2B、Wnt4、Wnt6和Wnt16在實驗性DN中表達上調，在DN動物模型足細胞中Wnt1和β-catenin的表達增加。Wnt/-catenin激活導致足細胞功能障礙，Dkk1抑制Wnt信號轉導可恢復足細胞功能，減少蛋白尿，提示W(wǎng)nt/β-catenin在DN足細胞損傷中起重要作用;β-catenin在足細胞中的缺失和Dkk1的過度表達也會導致DN的嚴重程度增加，提示W(wǎng)nt信號通路的低激活和高激活都會促進DN的腎損害^[26]。Liu等^[27]發(fā)現(xiàn)，姜黃素可通過抑制肥胖相關腎小球疾病模型中活化的Wnt家族成員和β-catenin下游效應分子預防腎小球足細胞損傷。石格等^[28]研究發(fā)現(xiàn)，低劑量雷公藤甲素可明顯抑制體外培養(yǎng)足細胞的Wnt3α/β-catenin信號通路活性而改善足細胞EMT。吳影懿^[29]研究發(fā)現(xiàn)，大黃酸可下調db/db小鼠腎皮質和體外高糖培養(yǎng)小鼠永生代足細胞Wnt/β-catenin通路蛋白Wnt1、磷酸化GSK-3β和磷酸化β-catenin的表達，認為抑制高糖環(huán)境Wnt/β-catenin通路高表達，可能是大黃酸防治DN的作用機制之一。孫勝君^[30]研究顯示，榛花消腎膠囊可抑制糖尿病大鼠腎組織足細胞Wnt/β-catenin通路中Wnt1、β-catenin、sail1蛋白及mRNA的表達，榛花消腎膠囊通過干預足細胞Wnt/β-catenin通路而發(fā)揮減少尿蛋白、改善腎功能的作用。

[5] JIM B， GHANTA M， QIPO A， et al. Dysregulated nephrin in diabetic nephropathy of type 2 diabetes：a cross sectional study[J]. PLoS One，2012，7（5）：e36041.

[6] CHEN J， CHEN Y， LUO Y， et al. Astragaloside Ⅳ ameliorates diabetic nephropathy involving protection of podocytes in streptozotocin induced diabetic rats[J]. Eur J Pharmacol，2014， 736：86-94.

[7] GUI D， WEI L， JIAN G， et al. Notoginsenoside R1 ameliorates podocyte adhesion under diabetic condition through α3β1 integrin upregulation in vitro and in vivo[J]. Cell Physiol Biochem，2014，34（6）：1849-1862.

[8] 王旭燾，潘定一，郭瑋，等.阿魏酸對糖尿病大鼠腎臟足細胞nephrin、podocin蛋白表達的影響[J].中國應用生理學雜志，2017，33（6）：564- 567.

[9] DAI H， LIU Q， LIU B. Research progress on mechanism of podocyte depletion in diabetic nephropathy[J]. J Diabetes Res，2017，2017：2615286.

[10] LEE S H， MOON S J， PAENG J， et al. Podocyte hypertrophy precedes apoptosis under experimental diabetic conditions[J]. Apoptosis， 2015，20（8）：1056-1071.

[11] MUKHI D， NISHAD R， MENON R K， et al. Novel actions of growth hormone in podocytes：implications for diabetic nephropathy[J]. Front Med （Lausanne），2017，4：102.

[12] 郭維文，廖水玉，李佑生.小檗堿對高糖誘導的小鼠足細胞凋亡的影響[J].上海中醫(yī)藥雜志，2017，51（11）：68-71.

[13] SUN L N， LIU X C， CHEN X J， et al. Curcumin attenuates high glucose-induced podocyte apoptosis by regulating functional connections between caveolin-1 phosphorylation and ROS[J]. Acta Pharmacol Sin，2016，37（5）：645-655.

[14] 李艷，秦潔，張姬欣，等.高糖、高同型半胱氨酸致足細胞內質網(wǎng)應激時白藜蘆醇對CHOP通路的影響[J].中華臨床醫(yī)師雜志（電子版），2014， 8（3）：481-484.

[15] GUO H， CAO A， CHU S， et al. Astragaloside Ⅳ attenuates podocyte apoptosis mediated by endoplasmic reticulum stress through upregulating sarco/endoplasmic reticulum Ca²⁺-ATPase 2 expression in diabetic nephropathy[J]. Front Pharmacol，2016，7：500.

[16] RANI V， DEEP G， SINGH R K， et al. Oxidative stress and metabolic disorders：Pathogenesis and therapeutic strategies[J]. Life Sci， 2016，148（1）：183-193.

[17] BHATTI A B， USMAN M. Drug targets for oxidative podocyte injury in diabetic nephropathy[J]. Cureus，2015，7（12）：e393.

[18] 陳宇寧，吳晨光，錢珂，等.積雪草酸對糖尿病大鼠腎臟足細胞損傷的影響[J].中國新藥與臨床雜志，2014，33（10）：741-746.

[19] 李雪玲，林小靖，朱青青，等.葛根素保護高糖環(huán)境下足細胞損傷的氧化應激機制[J].中國中西醫(yī)結合腎病雜志，2018，19（1）：45-48.

[20] 肖文珍，桂定坤，陳廷芳，等.黃芪甲苷的抗氧化應激作用對體外高糖刺激足細胞的保護作用[J].中國中西醫(yī)結合腎病雜志，2013，14（5）：384-387.

[21] ZHAO L， WANG X， SUN L， et al. Critical role of serum response factor in podocyte epithelial-mesenchymal transition of diabetic nephropathy[J]. Diab Vasc Dis Res，2016，13（1）：81-92.

[22] 陳廷芳，郭永平，桂定坤，等.黃芪甲苷干預高糖誘導的足細胞轉分化的體外研究[J].中國中西醫(yī)結合腎病雜志，2017，18（6）：482-485.

[23] 趙小麗，徐建偉，劉麗秋.雷公藤甲素對高糖刺激足細胞轉分化的影響[J].山東醫(yī)藥，2014，54（6）：14-17.

[24] 趙敬，王穎超，趙宗江，等.糖腎平通過TGF-β1-Smad2/3-ILK信號通路干預高糖+LPS誘導足細胞上皮間質轉分化的分子機制研究[J].中國中西醫(yī)結合腎病雜志，2014，15（5）：392-396.

[25] MAEZAWA Y， TAKEMOTO M， YOKOTE K. Cell biology of diabetic nephropathy：Roles of endothelial cells， tubulointerstitial cells and podocytes[J]. J Diabetes Investig，2015，6（1）：3-15.

[26] BOSE M， ALMAS S， PRABHAKAR S. Wnt signaling and podocyte dysfunction in diabetic nephropathy[J]. J Investig Med，2017， 65（8）：1093-1101.

[27] LIU B L， CHEN Y P， CHENG H ， et al. The protective effects of curcumin on obesity-related glomerulopathy are associated with inhibition of Wnt/β-catenin signaling activation in podocytes[J].?Evid Based Complement Alternat Med，2015，2015：827472.

[28] 石格，吳薇，萬毅剛，等.低劑量雷公藤甲素抑制Wnt3α/β-catenin信號通路活性改善高劑量D-葡萄糖誘導的足細胞轉分化[J].中國中藥雜志，2018，43（1）：139-146.

[29] 吳影懿.大黃酸對db/db小鼠腎損傷的保護作用及其對足細胞Wnt/β-catenin信號通路的影響[D].南京：南京醫(yī)科大學，2015.

[30] 孫勝君.榛花消腎膠囊干預實驗性糖尿病大鼠足細胞轉分化Wnt/β- catenin通路的研究[D].長春：長春中醫(yī)藥大學，2013.

[31] HARE S H， HARVEY A J. mTOR function and therapeutic targeting in breast cancer[J]. Am J Cancer Res，2017，7（3）：383-404.

[32] LIEBERHAL W， LEVINE J S. Mammalian target of rapamycin and the kidney. Ⅱ. Pathophysiology and therapeutic implications[J]. Am J Physiol Renal Physiol，2012，303（2）：F180-F191.

[33] HUANG G， LV J， LI T， et al. Notoginsenoside R1 ameliorates podocyte injury in rats with diabetic nephropathy by activating the PI3K/Akt signaling pathway[J]. Int J Mol Med，2016，38（4）：1179-1189.

[34] HUANG G， ZOU B， LV J， et al. Notoginsenoside R1 attenuates glucose-induced podocyte injury via the inhibition of apoptosis and the activation of autophagy through the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway[J]. Int J Mol Med，2017，39（3）：559-568.

[35] MAO N， TAN R Z， WANG S Q， et al. Ginsenoside Rg1 inhibits angiotensin Ⅱ-induced podocyte autophagy via AMPK/mTOR/PI3K pathway[J]. Cell Biol Int，2016，40（8）：917-925.

[36] 毛志敏.雷公藤多苷調控mTORC1信號通路活性改善糖尿病腎病足細胞損傷的作用和機制[D].南京：南京中醫(yī)藥大學，2016.

[37] PREVIS R A， COLEMAN R L， HARRIS A L， et al. Molecular pathways：translational and therapeutic implications of the Notch signaling pathway incancer[J]. Clin Cancer Res，2015，21（5）：955-961.

[38] GAO F， YAO M， SHI Y， et al. Notch pathway is involved in high glucose-induced apoptosis in podocytes via Bcl-2 and p53 pathways[J]. J Cell Biochem，2013，114（5）：1029-1038.

[39] 尚懿純，曹式麗，楊洪濤，等.腎蘇Ⅱ方對局灶節(jié)段性腎小球硬化大鼠Notch-PI3K/PKB通路及足細胞EMT的影響[J].中華中醫(yī)藥雜志，2016， 31（12）：5271-5276.

[40] 尚懿純，曹式麗，楊洪濤，等.腎蘇Ⅱ方對局灶節(jié)段性腎小球硬化大鼠Notch-P53通路及足細胞凋亡的影響[J].中國中西醫(yī)結合腎病雜志， 2017，37（8）：973-978.

[41] 姜甫昇.榛花消腎安膠囊干預實驗性糖尿病大鼠足細胞轉分化notch通路研究[D].長春：長春中醫(yī)藥大學，2017.

[42] KIM M Y， LIM J H， YOUN H H， et al. Resveratrol prevents renal lipotoxicity and inhibits mesangial cell glucotoxicity in a manner dependent on the AMPK-SIRT1-PGC1α axis in db/db mice[J]. Diabetologia，2013，56（1）：204-217.

[43] 陳霞，曹愛麗，彭文.黃芪湯通過AMPK-Camkkβ（LKB1）信號通路對足細胞的保護作用研究[J].吉林中醫(yī)藥，2017，37（9）：945-948.

（收稿日期：2018-11-08）

（修回日期：2018-11-22;編輯：華強）