闡析糖尿病腎病之病機為“氣虛濁留”

王向明 柳紅芳 安志超 于博睿 杜青 郭燕 連心逸 王琳 袁鐘瑜

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)即糖尿病所致的腎臟微血管并發(fā)癥，已成為終末期腎病的主要構成[1]。目前西醫(yī)的治療措施雖能夠在一定程度上延緩糖尿病腎臟病的進展，但并不能完全阻斷患者腎功能衰竭的進程[2]。近年來，中醫(yī)(藥)在治療DN等慢性疾病中越發(fā)凸顯出優(yōu)勢和特色。

補氣藥黃芪在糖尿病腎病中醫(yī)治療的處方中使用頻率最高(66.5%)，其作用機制涉及抗氧化應激、降血糖和減輕腎臟炎癥等多個環(huán)節(jié)[3-4]。無獨有偶，在所有與濁邪相關的研究文獻中，與糖尿病和腎臟病相關的文獻占到了三分之一(33%)[5]。因此，氣虛和濁邪留滯在DN病機和治療中的地位和作用已受到普遍關注。隨著糖尿病腎病機制研究的逐漸深入，本文以分子生物學和病理生理學的現代研究為基礎，闡析了“氣虛濁留”病機理論在糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展和防治中的價值，為中西醫(yī)(藥)結合更好地防治DN提供參考。

1 “氣虛濁留”病機理論的形成

20世紀中期京城四大名醫(yī)之一施今墨先生(1881-1969)發(fā)現：消渴病病人盡管多食、多飲，但大量的飲食水谷進入體內后，并沒有被人所用，反而大多數患者伴有氣短神疲，不耐勞累，虛胖無力或日漸消瘦等正氣虛弱的征象?！端貑枴て娌≌撈罚骸按朔拭乐l(fā)也，此人必數食甘美而多肥也，肥者令人內熱，甘者令人中滿，故其氣上逆，轉為消渴。”《素問·經脈別論篇》曰：“飲入于胃，游溢精氣，上輸于脾。脾氣散精，上歸于肺，……水精四布，五經并行?！币虼?，在認同消渴病陰虛火旺基本病機的同時，施老認為，脾氣虛不能運化水谷精微布散全身也是糖尿病的基本病機之一[6]。

近代名醫(yī)祝諶予(師承施今墨先生)教授結合《素問·經脈別論篇》中“食氣入胃，濁氣歸心，淫精于脈”，認為：脾氣虛弱，健運失司，無力輸布飲食精微各歸其所(脾不散精)，飲食精微中稠厚的部分(濁陰)失于運化，蓄積留滯脈絡，內化為濁邪；一方面，濁邪之性重濁、黏滯，易阻塞氣機，困遏脾陽，導致氣血水液失于運化，痰、濕、瘀內生，進一步阻塞脈絡；另一方面，濁邪常裹挾痰、濕、瘀、毒，導致痰、濁、瘀等互相膠結凝滯，阻滯氣機，津液失于敷布，纏綿難愈，形成多種并發(fā)癥的病理基礎[7]。因此認為“氣虛濁留”是貫穿于消渴病及其各種慢性并發(fā)癥始終的核心病機[8]。

2 “氣虛”與“濁留”的物質基礎假說

2.1 線粒體能量合成障礙類似氣虛

中醫(yī)學認為：體內之“氣”的實質是精微物質，是由臟腑之精所化，無形但運動不息，推動臟腑運行，調控生理功能的極細微物質。一直以來，學術界對于中醫(yī)學中氣的實質進行過多方的探索，目前趨向于認為氣是物質和功能的統(tǒng)一，即具有能量的特點，又具有一定的物質屬性[9-10]。《素問》有曰“脾氣散精”“精化為氣”，即脾胃吸收的水谷精微被運送至五臟及周身，水谷精微在細胞的線粒體內通過氧化磷酸化偶聯(lián)電子傳遞呼吸鏈轉化成機體維持各種生理功能所需要的能量腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)。因此，有研究認為ATP與中醫(yī)學的氣具有相似的物質基礎和功能特性[11]，并且研究發(fā)現：脾氣虛的患者細胞內線粒體的數量明顯減少、膜電位減弱、出現線粒體腫脹、膜缺損、嵴斷裂等損傷表現，而通過使用補氣藥物后線粒體的數量和質量明顯改善[12]。因此，氣虛證的病理基礎可能與線粒體功能損傷，ATP合成不足密切相關。

2.2 濁邪留滯與腎臟自噬活性抑制所導致的細胞內外代謝產物蓄積相似

《張氏醫(yī)通》云：“其飲有四，……始先不覺，日積月累，水之精華，轉為混濁?！闭J為濁邪的本質是因機體代謝失常，水谷不化精微(脾不散精)，反生壅滯之氣，內瘀血分而釀生的具有毒害作用的病理物質。濁邪既可內蘊化熱，耗傷陰精，又可瘀敗腐化釀成濁毒。濁毒性烈善變，常兼加頑惡之邪損傷臟腑，被認為是糖尿病并發(fā)癥形成的關鍵[13]。

自噬是細胞識別并降解受損或衰老的蛋白、細胞器以及入侵的病原體等，釋放出降解產物以供細胞重新利用，并維持細胞內穩(wěn)態(tài)的生物調節(jié)過程[14]。高血糖、糖基化產物以及自由基等能夠損傷細胞內的大分子物質或者細胞器，這些受損的大分子和細胞器需要不斷地被自噬降解清除和再生循環(huán)，從而維持細胞內穩(wěn)態(tài)。研究發(fā)現糖尿病狀態(tài)下腎臟細胞內自噬活性受到明顯抑制，損傷產物不能被及時地降解清除而蓄積增多，從而引起損傷的生物大分子和細胞器蓄積以及細胞外代謝物堆積，并誘發(fā)腎臟細胞凋亡、系膜增生、間質微炎癥反應及纖維化等[15]。因此，有研究認為：腎臟自噬活性抑制在促進濁邪及其他病理產物形成過程中扮演了重要角色[16]。因此，自噬激活被認為是治療糖尿病腎病新的有前途的研究方向[17]。

3 腎氣虛比象于DN腎臟能量供應障礙

3.1 線粒體能量供應是維持腎臟正常功能的前提

線粒體是細胞的“能量工廠”，正常情況下，線粒體三羧酸循環(huán)產生的煙酰胺腺嘌呤核苷酸和H+所維持的線粒體膜電位梯度，是呼吸鏈電子傳遞偶聯(lián)氧化磷酸化反應生成ATP的必要條件[18]。腎臟憑借其豐富的線粒體含量(僅次于心臟)，以不足1%的體重占比消耗了全身10%的氧供，濾過了20%的心排血量，以高水平的能量代謝速率和自噬活性，維持了腎臟的代謝平衡和機體內環(huán)境穩(wěn)定[19-20]。因此，線粒體功能的正常與否不僅被認為是維持腎臟細胞結構和功能的前提，也是影響糖尿病腎病病情演變的內在機制[19]。

3.2 腎虛不固與蛋白尿的形成

首先，在病變初期，高血糖和高代謝壓力使腎小球濾過和腎小管重吸收負荷增加，引起細胞內相對缺氧和能量供應障礙[21]；同時，在線粒體內膜電子傳遞過程中，有約4%的游離電子漏出到胞漿內與游離的氧或者氮原子結合，形成具有強氧化作用的氧/氮自由基、丙二醛等[22]。當這些強氧化劑的產生超出細胞內抗氧化系統(tǒng)(超氧化物歧化酶、醛脫氫酶等)的清除能力時，將攻擊細胞內的生物大分子和細胞器[23]。由于線粒體DNA缺乏組蛋白保護及其基質中較高的超氧化物水平[20]，因此線粒體易遭受自由基的攻擊。當損傷的線粒體超出了其自我修復能力時，將會導致線粒體結構改變，如：雙層膜結構消失、DNA損傷和膜電位梯度改變等。線粒體損傷直接導致ATP的生成相對不足，繼而出現上述氣虛的癥候表現；近端小管細胞內依賴于ATP的鈉通道功能障礙，從而使得尿葡萄糖、氨基酸和微量白蛋白等繼發(fā)性重吸收障礙。

其次，腎臟足細胞形態(tài)的維持需要充足的能量供應。在DN狀態(tài)下，一方面細胞內山梨醇代謝旁路等激活，大量葡萄糖經山梨醇旁路生成果糖，導致煙酰胺腺嘌呤核苷酸和ATP的合成減少[21]；另一方面腎小球高代謝和高濾過壓力，導致腎小管重吸收負荷增加，進一步加劇了腎臟固有細胞內ATP的供需矛盾[24]。有研究發(fā)現DN腎皮質內ATP減少能夠導致足細胞骨架紊亂和濾過屏障損傷[25]。因此，足細胞內能量供應障礙被認為是DN狀態(tài)下足細胞損傷起始的關鍵因素[26]。足細胞作為腎小球濾過屏障的重要組成，當其形態(tài)損傷時血中精微物質白蛋白等漏出，形成蛋白尿。

最后，2型糖尿病腎病的高營養(yǎng)狀態(tài)改變了營養(yǎng)敏感性信號分子腺苷一磷酸(adenosine monophosphate，AMP)活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、雷帕霉素哺乳動物靶標(the mammalian target of rapamycinm，mTOR)和乙酰化酶1(sirtuins 1，SIRT1)等的表達[27]，從而導致胰島素敏感性降低，ATP生成減少，細胞正常的代謝和生理功能受到影響[28-29]。因此，患者也會表現出施今墨老先生所描述的那樣，盡管多飲多食，而患者卻出現氣虛證的表現。同時，包括本研究在內的大量研究發(fā)現：補氣類中藥，具有抗氧化應激，減輕線粒體損傷，增加ATP合成(發(fā)揮補氣作用)等改善腎臟損傷的作用[30-31]。

4 濁邪留滯比象于DN腎臟細胞內外代謝物堆積

正常情況下，細胞內受損的線粒體膜電位改變，膜通透性轉換孔異常開放，導致膜表面PTEN誘導假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1，PINK1)活化并表達增加[32]，招募并磷酸化激活泛素鏈接酶Pankin(Ser65)，后者能夠使損傷的線粒體膜融合蛋白MFN1/2泛素化，以便于自噬底物相關轉運蛋白p62的識別和轉運。將受損的線粒體包裹形成雙層膜的自噬泡，隨后自噬泡與溶酶體融合形成自噬溶酶體而完成經典的自噬降解過程[15]。

然而，在DN早期的高營養(yǎng)狀態(tài)下，細胞內自噬活性代償性增高。但當代謝物堆積超出了細胞的自噬清除能力時，細胞的自噬活性下降[26]。目前的研究結果發(fā)現：2型糖尿病模型動物腎臟內自噬標志性蛋白微管相關蛋白1輕鏈3(microtubule-associated protein1-light chain 3)減少，底物轉運蛋白P62升高，即自噬囊泡誘導合成不足[33]。同時，也有研究認為：細胞內LC3和P62均增多，推測可能與溶酶體合成減少，即自噬泡的降解受阻有關[34]。然而，不管自噬泡的誘導還是自噬溶酶體降解受阻，其共同的表現是與泛素化底物特異性結合的自噬轉運蛋白P62均明顯增多，說明受損的生物大分子和細胞器并沒有被及時地自噬降解，而大量堆積在細胞內。最終，促進了腎臟實質細胞凋亡。

隨著病情進展，細胞內外大量蓄積的糖基化產物能夠導致溶酶體功能障礙和溶酶體膜通透性增加，刺激了細胞外基質增生和炎癥反應[34-35]。同時，持續(xù)增加的代謝壓力、損傷產物的蓄積和炎癥刺激等加速了腎臟細胞向成纖維細胞分化，促進了間質纖維化的發(fā)生。因此，腎臟自噬活性抑制所引起的細胞內能量供應障礙和代謝產物蓄積，直接誘導了腎臟的微炎癥反應和間質纖維化。在DN早中期，由于濾過屏障損傷，纖維化程度相對較輕微，因此主要以腎小球濾過和重吸收障礙，表現為臨床蛋白尿為主。隨著間質增生和纖維化逐漸加重，出現腎小球硬化和腎小管萎縮，最終導致腎功能衰竭[36]。因此，腎臟自噬功能降低在DN的疾病進程中發(fā)揮了重要的角色[37]。

5 氣虛和濁留協(xié)同作用于DN發(fā)生發(fā)展的始終

上文雖分別論述了氣虛和濁留在DN進展中可能的病理基礎，但氣虛和濁留并非是兩個孤立的過程，而是既各自獨立又相互協(xié)同的貫穿于DN發(fā)展的始終。一方面，ATP既是由水谷精微所化(精化氣)，又是促進腸系膜絨毛吸收水谷精微(氣生精)和血管平滑肌收縮(脾氣散精)所必需的能源物質。另一方面，ATP的生成需要足夠數量和質量的線粒體，而自噬是維持線粒體質量的主要降解機制。自噬功能抑制，導致線粒體損傷，細胞代謝紊亂和功能障礙，ATP合成不足(氣虛加重)、水谷精微不能充分吸收和運化(痰濕內生)；而且代謝物的蓄積增多導致細胞外基質增生，并誘發(fā)微炎癥反應和局部纖維化(腎絡癥瘕)。因此，盡管目前糖尿病腎病的中醫(yī)病機有諸多不同的觀點(痰瘀毒試論，毒損腎絡等)[38-39]，并且具體到不同疾病階段和患者個體呈現出不同出現的虛實側重，但是氣虛濁留貫穿其始終，是導致復雜多變病理表現的主要原因。因此，無論在理論探討還是臨床治療中，均逐漸被認同和應用。

一般來說，DN的臨床治療大多采用通補結合的治法，既補氣益腎，又通絡泄?jié)帷Ｖ嗅t(yī)認為，黃芪性甘微溫，補脾肺之氣，脾肺之氣充盛方能運化水谷、推動血行。脾胃吸收的水谷精微與肺所吸收的自然界之清氣，奉心化赤、生成宗氣，充盈五臟六腑，濡養(yǎng)四肢百骸。后天之精充足方能補養(yǎng)腎臟先天之精，以補氣生精，填補于腎臟。因為氣充則能利水、生血和行血；因此黃芪又能利尿通淋、補血、活血，促進血行從而起到減輕濁邪留滯的功效。同時，現代研究發(fā)現黃芪不僅能夠通過抗氧化應激發(fā)揮保護腎臟細胞作用，而且能夠通過調節(jié)AMPK等營養(yǎng)敏感信號分子的表達，從而改善腎臟細胞的自噬活性，促進受損大分子和細胞器的降解，從而減少細胞內損傷積聚和細胞外基質沉積，減輕腎臟間質的炎癥和纖維化[40]；另外，黃芪還能促進線粒體和溶酶體的生物合成，促進細胞內線粒體和溶酶體平衡[34]。因此，黃芪一藥兼通補之功，一方面增強細胞的能量供應(補氣)，另一方面促進細胞內外代謝產物的清除，減輕代謝損傷產物的積聚(降濁)。

6 “氣虛濁留”病機理論的傳承和創(chuàng)新

從《內經》有消渴病記載以來，中醫(yī)藥治療消渴病(糖尿病)可謂歷史悠久，并且學術理論呈現出百花齊放的盛況。北京東直門醫(yī)院內分泌腎病科對消渴病及消渴病腎病病機的觀點和研究成果，不僅被越來越多的國內外從事中醫(yī)學研究的學者所接受和認同，并且取得了較好的臨床療效。從施今墨先生提出消渴病中存在脾(氣)虛，強調在滋陰清熱的同時，注重補氣健脾，到祝諶予教授發(fā)現消渴病存在血流動力學異常，提出“氣虛濁留”為糖尿病并發(fā)癥的基本病機，倡導補氣泄?jié)?、活血化瘀法治療，再到當代國醫(yī)大師呂仁和教授結合DN病理表現，提出了消渴病腎病“腎絡微型癥瘕”的病機理論。繼呂仁和教授之后，北京東直門醫(yī)院對于消渴病腎病的認識分化出不同的學術方向：其中，趙進喜教授傳承并進一步發(fā)揚了呂仁和教授提出的腎絡微型癥瘕理論[41]；王耀獻教授針對腎絡微型癥瘕形成的原因，提出糖尿病腎病“內熱致癥”的病機理論[42]；而本團隊負責人柳紅芳教授在張景岳腎精易虧的基礎上，結合氣虛濁留的病機特點，提出消渴病腎病“精損絡痹”的病機理論[43]，認為在補氣同時應注重填固腎精，并輔以通絡泄?jié)帷?/p>

7 總結

“腎絡微型癥瘕”“內熱致癥”以及“精損絡痹”是在“氣虛濁留”理論基礎上針對糖尿病腎病不同時期的病機特點先后提出的，分別是對消渴病腎臟并發(fā)癥在不同階段或不同類型患者群的病機演變特點的高度概括。這一演變過程反映出一百多年來糖尿病及其并發(fā)癥人群整體的病機特點。今天，隨著糖尿病患病人群激增，DN正在逐漸取代慢性腎小球腎炎成為終末期腎病最主要的構成。在國家大力發(fā)揚中醫(yī)的背景之下，本綜述在此拋磚引玉，希望能夠為尋找DN的中西醫(yī)防治之策提供借鑒和幫助。