中醫(yī)藥在腎間質(zhì)纖維化中自噬相關(guān)機制研究進展

羅珊，宋立群，代麗娟，盛紫陽，于珊珊，楚鎏慈，贠捷*

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040; 2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

腎間質(zhì)纖維化作為各種病因所致慢性腎臟疾病進行性發(fā)展的共同通路，是以成纖維細胞增生、細胞外基質(zhì)在腎間質(zhì)過度沉積為病理特征，系導(dǎo)致慢性腎功能衰竭的主要原因[1-2]?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)認為腎間質(zhì)纖維化的發(fā)病機制頗為復(fù)雜，是一個涉及多因素、多環(huán)節(jié)共同作用的病理過程，其病變程度與慢性腎臟病的進展關(guān)系密切，然而臨床上尚缺乏有效的針對性防治措施。因此，如何早期減緩甚至逆轉(zhuǎn)腎間質(zhì)纖維化、延緩腎功能減退已成為當前醫(yī)學(xué)領(lǐng)域研究的熱點。自噬作為一種進化過程中高度保守又廣泛存在的一種能量代謝和自我更新的機制，日益受到研究人員的關(guān)注[3]。多項研究表明，細胞自噬在腎間質(zhì)纖維化的病理進程中發(fā)揮重要作用，調(diào)控細胞自噬可能是防治腎間質(zhì)纖維化新的作用靶點[4]。近年來，隨著單味中藥及中藥復(fù)方等在防治腎間質(zhì)纖維化方面研究的不斷深入，已取得一定的進展，并逐漸顯現(xiàn)出中醫(yī)藥的優(yōu)勢和前景?，F(xiàn)將中醫(yī)藥通過自噬機制治療腎間質(zhì)纖維化的相關(guān)研究進展綜述如下。

1 細胞自噬概述

二十世紀六十年代，Christian De Duve[5]首次提出“自噬”的概念。自噬是真核生物特有的一種高度保守的代謝過程，細胞通過形成自噬體與溶酶體融合，降解錯誤折疊的蛋白質(zhì)和清除受損、老化的細胞器，以維持細胞自身的穩(wěn)態(tài)和完整[6]。受到饑餓、氧化應(yīng)激、中毒及缺血/再灌注損傷等應(yīng)激條件下的影響均可激活自噬發(fā)生[7]。自噬發(fā)生時，其降解產(chǎn)生的氨基酸和小分子物質(zhì)可再次得到利用，用于合成新的蛋白質(zhì)和細胞器，提供細胞代謝所需的能量來源，但細胞自噬過度又可造成細胞程序性死亡[8]。

2 中醫(yī)理論與細胞自噬

自噬的雙向調(diào)節(jié)作用與中醫(yī)學(xué)之陰陽理論相符合?！瓣幤疥柮兀衲酥巍?，疾病的發(fā)生都是機體陰陽動態(tài)失去平衡所致。在生理狀態(tài)下，自噬能夠及時清除細胞內(nèi)廢舊的代謝產(chǎn)物(陰)而產(chǎn)生新的能量物質(zhì)(陽)以供機體利用，如同“陰陽自和”，通過相互制約、轉(zhuǎn)化、消長、互根等變化維持體內(nèi)微環(huán)境的動態(tài)平衡，保證細胞的正常功能[9]。過度的自噬則會導(dǎo)致細胞成分降解過多，造成細胞陰或陽偏衰，從而給細胞帶來損傷；若自噬減退便會導(dǎo)致代謝產(chǎn)物堆積，引起細胞陰或陽偏盛，可導(dǎo)致細胞病變。這與陰陽偏勝或偏衰原則在一定程度上是一致的[10]。

當細胞遭受感染、缺血/再灌注損傷、氧化應(yīng)激等條件下，自噬能夠作為一種防御機制，在外界環(huán)境發(fā)生不良變化時，通過誘導(dǎo)自噬清除胞質(zhì)內(nèi)“垃圾”產(chǎn)物并保護細胞免受損害，這與中醫(yī)氣的防御作用是相似的，即“正氣存內(nèi)，邪不可干”。當正氣不足，氣的防御功能下降，細胞抗邪無力，自噬功能減弱而過度沉積的“垃圾”物質(zhì)——異常蛋白質(zhì)、受損細胞器等，則與中醫(yī)的內(nèi)生痰瘀之實邪有關(guān)，這是中醫(yī)的痰瘀在細胞微觀病理層面上的體現(xiàn)[11]。

3 細胞自噬在腎間質(zhì)纖維化中的作用

腎間質(zhì)纖維化是多種慢性腎臟疾病進展到終末期腎病的最終病理表現(xiàn)，在疾病的轉(zhuǎn)歸中發(fā)揮著主導(dǎo)作用。腎間質(zhì)纖維化的發(fā)病機制尚未完全闡明，目前認為其與腎間質(zhì)炎癥細胞浸潤、氧化應(yīng)激反應(yīng)、腎小管上皮細胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)分化、成纖維細胞的激活與增生及細胞外基質(zhì)的過度沉積等密切相關(guān)[12-13]。眾多研究顯示，在不同的組織類型和病理狀態(tài)下，自噬可參與腎間質(zhì)纖維化進程中的諸多環(huán)節(jié)，發(fā)揮促進或抑制腎纖維化的雙重作用[14-15]。

3.1 自噬與氧化應(yīng)激

在氧化應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生的活性氧自由基(ROS)可充當強有效激活劑，誘導(dǎo)自噬的發(fā)生，而自噬作為真核細胞一種本能的保護和防御機制，又可清除過多的ROS以降解氧化應(yīng)激造成的損傷，維持細胞穩(wěn)態(tài)[16-17]。Xu等[18]通過觀察UUO術(shù)后大鼠腎臟，發(fā)現(xiàn)梗阻側(cè)腎組織的自噬可持續(xù)7天后減弱，凋亡可持續(xù)到第14天，而在此期間梗阻側(cè)腎臟的脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物、線粒體的數(shù)量也有所變化，這說明了自噬、凋亡與氧化應(yīng)激導(dǎo)致的線粒體損傷有關(guān)。另有研究顯示[19]，在UUO大鼠腎臟組織中持續(xù)存在的缺氧條件會導(dǎo)致大量過氧化物積聚，激活自噬并加劇腎組織損傷。由此可以看出，在UUO早期，自噬可作為一種保護性程序降解氧化應(yīng)激產(chǎn)物，以起到保護腎組織的作用。但在持續(xù)性UUO的刺激下，自噬的誘導(dǎo)沒有起到積極保護作用，反而最終導(dǎo)致腎小管上皮細胞死亡，這可能與過度的自噬有關(guān)。

3.2 自噬與炎性反應(yīng)

在腎間質(zhì)纖維化的病理過程中，炎性反應(yīng)起著重要作用。當腎臟受到某種程度的損害時，會通過激活免疫細胞、細胞因子的分泌等介導(dǎo)自噬的發(fā)生，從而對腎臟細胞發(fā)揮一定的保護效應(yīng)。細胞自噬具有調(diào)控腎臟內(nèi)的炎癥反應(yīng)的作用，可抑制腎組織炎性細胞因子的浸潤，以減緩炎癥狀態(tài)下腎間質(zhì)纖維化的進展[20]。自噬的抗炎作用可能與其充當抗原呈遞細胞，加速自身抗原向免疫細胞的呈遞，調(diào)節(jié)炎癥狀態(tài)有關(guān)[21]。也有學(xué)者認為自噬能夠及時清除受損線粒體和異常溶酶體，在抑制炎癥反應(yīng)的同時起免疫調(diào)節(jié)作用，從而發(fā)揮腎功能保護作用[22]。Chang等[23]研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能夠抑制巨噬細胞中NLRP3炎性小體的表達，通過激活p38誘導(dǎo)自噬，但使用自噬抑制劑后則抑制了白藜蘆醇的抗炎作用；另外，在IgA腎病小鼠模型中也觀察到，注射白藜蘆醇后能夠減少腎臟單核白細胞浸潤，抑制腎臟NLRP3炎癥小體活化。說明白藜蘆醇可通過增強自噬而減輕腎臟組織的炎癥反應(yīng)。但也有研究顯示，自噬可能通過NF-κB通路增加腎臟的炎癥反應(yīng)，進而加劇腎臟的損傷，促進腎纖維化的進展[24]。所以在不同條件下所誘導(dǎo)的自噬既可以發(fā)揮抗炎作用以減緩腎間質(zhì)纖維化的進展，也可能會促進炎癥反而加重腎臟損害。

3.3 自噬與細胞外基質(zhì)沉積

細胞外基質(zhì)沉積是腎間質(zhì)纖維化最主要的病理特征。自噬作為一種自動消化的程序，可促使細胞中過量產(chǎn)生的物質(zhì)轉(zhuǎn)移至溶酶體，通過降解細胞內(nèi)多余的膠原纖維沉積物和延緩腎小管的退化，以達到腎保護作用。研究顯示[25]，在UUO術(shù)后轉(zhuǎn)染GFP-LC3的大鼠，可以觀察到腎小管上皮細胞自噬的誘導(dǎo)，而敲除LC3B的大鼠在腎臟梗阻側(cè)可以觀察到膠原纖維沉積增加，致纖維化因子TGF-β水平也同時升高。同樣有類似的研究顯示[26]，自噬可以通過減少腎臟膠原纖維沉積而抑制腎纖維化。TGF-β1上調(diào)是引發(fā)腎纖維化的重要因素。Du等[27]研究顯示：在UUO模型中，TGF-β1能夠誘導(dǎo)自噬發(fā)生，限制細胞外基質(zhì)積聚，從而抑制梗阻側(cè)腎小管上皮細胞的腎纖維化。但值得注意的是，TGF-β1對自噬具有雙重調(diào)節(jié)作用。在UUO模型中TGF-β1既能誘導(dǎo)自噬發(fā)生，自噬激活后又能使TGF-β1過度表達，說明自噬過度可能會促進腎小管細胞死亡，進一步加劇腎纖維化[28]。

3.4 自噬調(diào)控腎間質(zhì)纖維化的相關(guān)信號通路

PI3K/Akt/mTOR信號通路是參與自噬的經(jīng)典信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，與自噬的誘導(dǎo)、調(diào)控密切相關(guān)。Kim等[29]研究顯示：Akt/m TOR信號通路可參與調(diào)節(jié)UUO大鼠模型的自噬活性，誘導(dǎo)自噬發(fā)揮積極保護作用，抑制梗阻側(cè)腎小管細胞凋亡和腎小管間質(zhì)纖維化。Li等[30]發(fā)現(xiàn)雷公藤內(nèi)酯醇可以通過miRNA-141-3p/PTEN/Akt/m TOR通路恢復(fù)自噬，以減緩糖尿病大鼠腎臟纖維化。Wang等[31]研究發(fā)現(xiàn)，對UUO模型大鼠使用mTOR抑制劑雷帕霉素后，自噬表達上調(diào)，TGF-β1表達顯著下降，表明雷帕霉素可能通過抑制mTOR信號途徑，使自噬活性增強，從而減輕UUO大鼠的腎小管間質(zhì)纖維化程度。

AMPK作為m TOR上游的重要分子，也參與細胞自噬的調(diào)控而在腎間質(zhì)纖維化進程中發(fā)揮作用。Tu等[32]研究顯示，大黃酸可通過調(diào)節(jié)AMPK/m ToR信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路以抑制自噬活性，從而減輕大鼠腎纖維化。此外，有報道發(fā)現(xiàn)自噬與Notch/Hes1信號通路之間亦存在相互作用關(guān)系。劉興梅[33]在高糖培養(yǎng)的大鼠腎小管上皮細胞中發(fā)現(xiàn)，高糖刺激能夠上調(diào)Notch1表達，Notch1進一步通過轉(zhuǎn)錄因子Hes1引起PTEN蛋白表達下調(diào)，導(dǎo)致細胞自噬水平下降，細胞外基質(zhì)合成增多，最終促進腎臟間質(zhì)纖維化的發(fā)展。

4 中醫(yī)藥調(diào)控自噬治療腎間質(zhì)纖維化

與單一成分的西藥相比，中醫(yī)藥具有多成分、多效應(yīng)、多靶點的干預(yù)優(yōu)勢，日益受到廣大人民的青睞。中醫(yī)藥可從整體上調(diào)節(jié)機體的陰陽平衡，通過促進或抑制自噬治療腎間質(zhì)纖維化，已成為腎間質(zhì)纖維化新的治療靶點。

4.1 中藥單體及有效成分

丹酚酸B是丹參的主要活性成分之一，黃小娟等[34]通過實驗證實了丹酚酸B能夠改善UUO誘導(dǎo)所致的腎間質(zhì)纖維化，其作用機制可能與通過上調(diào)自噬標記性蛋白LC3-Ⅱ、Beclin1表達，下調(diào)mTOR表達，進一步加強腎組織自噬的激活有關(guān)。竇芳等[35]研究顯示：用大黃素干預(yù)UUO模型后，自噬標志蛋白Beclin-1、LC3表達增加，自噬體數(shù)量增多，E鈣黏蛋白表達增高，TGF-β1、α-SMA表達下降，PI3K、p-Akt和mTOR蛋白表達降低，通過PI3K/Akt/mTOR信號通路促進UUO小鼠自噬，使腎間質(zhì)纖維化的程度顯著減輕，保護腎臟組織。方珣等[36]研究發(fā)現(xiàn)，在UUO模型早期自噬被激活，而中藥槐耳能顯著下調(diào)beclin-1、FN水平，抑制腎組織中自噬的繼續(xù)激活，延緩腎臟小管間質(zhì)纖維化的進程，發(fā)揮腎臟保護作用，防止腎功能繼續(xù)惡化。肖東[37]對糖尿病腎病模型大鼠研究發(fā)現(xiàn)，以黃連素為有效成分的黃癸固體分散體能夠顯著降低細胞外基質(zhì)主要成分I型膠原 、IV型膠原及FN的含量，抑制TGF-β1、α-SMA的表達，上調(diào)AMPK、ULK1及自噬相關(guān)蛋白LC3、Beclin-1的表達，下調(diào)mTOR的表達，從而通過調(diào)控AMPK/mTOR自噬信號通路，促進自噬，抑制細胞外基質(zhì)沉積，改善腎臟纖維化程度，發(fā)揮腎臟保護作用。雷公藤內(nèi)酯醇是一種中藥提取物，Li等[38]研究表明其可通過miR-141-3p/PTEN/Akt/mTOR信號通路來促進自噬，從而減輕腎纖維化。徐喆等[39]研究發(fā)現(xiàn)，冬蟲夏草能夠提高糖尿病腎病大鼠的p-mTOR蛋白含量，降低p-AMPK、LC-Ⅱ蛋白含量，減少腎小管上皮細胞凋亡數(shù)量，通過調(diào)節(jié)腎小管上皮細胞中AMPK/mTOR自噬相關(guān)信號通路，改善腎間質(zhì)纖維化，發(fā)揮一定的腎臟保護作用。馬可可等[40]發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷能夠減少腎組織膠原纖維及細胞外基質(zhì)沉積，延緩2型糖尿病腎病的進展，其機制可能與下調(diào)腎組織PI3K、FoxO1、Akt磷酸化水平，上調(diào)BNIP3、LC3 Ⅱ/LC3Ⅰ和Beclin1表達水平，通過抑制PI3K/Akt /FoxO1信號通路，增強自噬活性有關(guān)。鐘娟等[41]研究顯示，川芎嗪可以使糖尿病腎病大鼠的腎組織p-PI3K、p-Akt、p-mTOR的表達降低，使自噬標志蛋白LC3B、LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ的表達升高，通過抑制PI3K/Akt/mTOR信號通路，促進細胞自噬，進而改善腎臟病理變化，發(fā)揮腎保護作用。據(jù)報道，白藜蘆醇也可明顯抑制糖尿病腎病小鼠腎組織上皮-間充質(zhì)細胞轉(zhuǎn)化，改善腎間質(zhì)纖維化程度，其機制可能與促進beclin-1介導(dǎo)的自噬水平，下調(diào)Snail1的表達有關(guān)[42]。

4.2 中藥復(fù)方

劉春燕等[43]研究發(fā)現(xiàn)，金匱腎氣湯可能通過抑制NOX4激活，上調(diào)LC3II/LC3I 蛋白表達和下調(diào)p22phox 、p47phox 及p62蛋白表達，使AMPK磷酸化增加，mTOR磷酸化減少，通過AMPK-mTOR信號通路促進UUO大鼠梗阻腎組織自噬，從而改善腎間質(zhì)纖維化程度。柴亞男等[44]證實了益氣活血解毒中藥能夠下調(diào)自噬蛋白Beclin-1、Atg5、SGK-1、 LC3Ⅱ/Ⅰ及P-ERK1/2的表達，上調(diào)P-mTOR的表達，進而通過調(diào)控P-mTOR、SGK-1和P-ERK1/2 信號通路，抑制鹽皮質(zhì)激素受體(MR)的活化，使UUO模型大鼠的細胞自噬水平下降，減緩腎臟損傷。劉芳[45]通過觀察UUO誘導(dǎo)的大鼠腎纖維化模型發(fā)現(xiàn)，自噬參與腎纖維化的病理過程，但自噬過度可能會加速腎纖維化進展。六味地黃丸具有延緩腎纖維化進展，改善大鼠腎功能的作用，可能是通過降低自噬標志蛋白LC3、Beclin1水平，從而抑制腎臟自噬水平實現(xiàn)的。趙明明等[46]研究發(fā)現(xiàn)蟬蘇地黃湯能夠下調(diào)LN、FN的表達水平來抑制腎小球纖維化，同時下調(diào)LC3、Beclin1的表達以抑制過度自噬，從而減輕腎組織病理損傷，延緩慢性腎臟病的進展。王蒙等[47]采用5 / 6( A/I) 腎切除術(shù)建立慢性腎衰竭大鼠模型，其研究表明腎衰Ⅱ號方可以上調(diào)自噬相關(guān)蛋白LC3 、Atg5及Beclin-1蛋白的表達水平，改善腎功能相關(guān)指標，進而減輕腎間質(zhì)纖維化，改善腎組織病理形態(tài)，這可能與自噬相關(guān)信號通路的激活有關(guān)。李劉生等[48]以阿霉素腎病大鼠為研究對象，發(fā)現(xiàn)益氣祛風(fēng)通絡(luò)飲可以有效改善腎臟病理損傷，保護腎臟組織，其機制可能與下調(diào)腎臟纖維化相關(guān)指標FN、LN的表達水平，拮抗自噬相關(guān)蛋白Beclin-1、LC3的過度表達有關(guān)。葉太生等[49]研究發(fā)現(xiàn)，當歸補血湯組能夠抑制miR-21表達，下調(diào)mTOR、Akt及其mRNA表達，促進腎足細胞的自噬活性，從而延緩腎纖維化進展，減少腎臟損害。 郭燚等[50]運脾和絡(luò)方可明顯減輕糖尿病大鼠腎臟損傷，減少腎間質(zhì)纖維增生，這可能是通過提高Sirt1、p-AMPK、P62、LC3Ⅱ/Ⅰ的表達水平，激活A(yù)MPK來促進自噬，從而發(fā)揮保護腎臟作用。見表1。

表1 中藥單體及復(fù)方調(diào)控細胞自噬治療腎間質(zhì)纖維化

4 小結(jié)

自噬是細胞內(nèi)普遍存在的新陳代謝過程，能夠保持內(nèi)部環(huán)境穩(wěn)定，并且可以平衡疾病與健康[51]。由前所述，細胞自噬在氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細胞外基質(zhì)沉積及調(diào)控自噬相關(guān)信號通路等方面參與腎間質(zhì)纖維化的進展，但是在這個過程中有時會出現(xiàn)相互矛盾的結(jié)果，即自噬可以改善腎間質(zhì)纖維化，但過度自噬反而會加重纖維化，因而表現(xiàn)出自噬的雙向調(diào)節(jié)作用。這與中醫(yī)學(xué)之陰陽理論、氣虛痰瘀理論在一定程度上是相符合的。所以，自噬在腎間質(zhì)纖維化中究竟是發(fā)揮保護作用還是損害作用仍存有爭議，需在未來的研究中進一步深入探索，使其作用效應(yīng)控制在有益的范圍內(nèi)。

眾多研究顯示，無論是中藥單體有效成分或是復(fù)方，均能通過調(diào)控細胞自噬有效治療腎間質(zhì)纖維化。但基于目前的報道，中醫(yī)藥對于本方面的研究較少，仍處于初級階段，期待未來有更多的中藥調(diào)控自噬抗腎纖維化的作用機制被揭示，對腎臟疾病產(chǎn)生積極治療意義。