葛根素對(duì)糖尿病腎病的保護(hù)作用*

陳翠，汪小波，2

1.大理大學(xué)，云南大理671000；2.云南省高校細(xì)胞生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南大理671000

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病最嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一，也是造成終末期腎?。╡nd-stage renal disease，ESRD）最主要的原因［1］，給患者家庭及社會(huì)帶來(lái)了沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，因此預(yù)防和治療非常重要［2］。但目前該病的發(fā)病機(jī)理尚不明確，可能涉及多種因素，如血流動(dòng)力學(xué)通路、高糖、炎癥因子、遺傳傾向［3］、高血壓、脂質(zhì)代謝紊亂及環(huán)境因素等。葛根素是從豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的有效成分［4］，化學(xué)名為4，7-二羥基-8-β-D葡萄糖異黃酮［5］?，F(xiàn)代藥理學(xué)研究表明，葛根素具有降血脂、降血糖、抗氧化、改善胰島素抵抗及增加血液流動(dòng)性等作用［5］。目前，葛根素對(duì)DN的保護(hù)作用已越來(lái)越成為研究熱點(diǎn)，現(xiàn)就葛根素可能通過(guò)上述因素發(fā)揮對(duì)DN的保護(hù)作用，進(jìn)而改善患者腎功能綜述如下。

1 降低血糖

大量研究證實(shí)，高血糖是DN最主要的危險(xiǎn)因素［6］，血糖控制不佳與DN的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。糖代謝異?？梢鹉I小球?yàn)V過(guò)率增加，從而導(dǎo)致腎小球肥大增生。此外，持續(xù)高血糖可促進(jìn)葡萄糖、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和DNA分子晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycosylation end products，AGEs）的形成，沉積于腎，進(jìn)一步加重腎臟負(fù)擔(dān)。因此，將血糖有效控制在正常范圍之內(nèi)，可明顯降低高血糖狀態(tài)對(duì)腎臟的損害。葛根素可以通過(guò)改善氧化應(yīng)激、減少細(xì)胞色素C和炎癥因子核轉(zhuǎn)錄因子-κB（nuclear-factor-kappa B，NF-κB）的表達(dá)，降低鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導(dǎo)糖尿病小鼠的空腹血糖水平［7］。葛根素對(duì)STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型的活性氧（reactive oxygen species，ROS）有明顯的抑制作用，并可增加胰腺組織超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過(guò)氧化氫酶（catalase，CAT）活性，提示葛根素可能通過(guò)減輕氧化應(yīng)激損傷保護(hù)大鼠胰腺β細(xì)胞免受活性氧的毒性［8］?？梢?jiàn)，葛根素可通過(guò)有效降低血糖水平，阻止蛋白糖基化的進(jìn)程，減少血清AGEs的形成［9-11］，抑制氧自由基生成，減輕胰島細(xì)胞的氧化損傷，進(jìn)而延緩DN的進(jìn)展。

2 抗氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激在DN的發(fā)生發(fā)展中扮演著非常重要的角色。ROS過(guò)度產(chǎn)生和抗氧化能力受損所引起的氧化應(yīng)激與DN的發(fā)生密切相關(guān)［12］。ROS可導(dǎo)致DN細(xì)胞外基質(zhì)蛋白的過(guò)度產(chǎn)生以及線粒體損傷和腎小球損害［13］。此外，氧化應(yīng)激還能引起血管內(nèi)皮損傷，導(dǎo)致腎血管收縮、血流量減少、腎小球基底膜增厚以及蛋白尿產(chǎn)生等［14］。因此，抑制氧化應(yīng)激能有效延緩患者病情的進(jìn)展，改善腎功能。在STZ誘導(dǎo)的DN小鼠模型中，葛根素能明顯減少腎臟ROS水平，增加MnSOD和CAT活性，改善腎臟組織腎小球基底膜增厚和線粒體損傷，其對(duì)該病的腎臟保護(hù)作用被認(rèn)為是通過(guò)抑制沉默信息調(diào)節(jié)蛋白（silent mating type information regulation，SIRT1）／叉頭蛋白轉(zhuǎn)錄因子-O1（forkhead transcription factor-O1，F(xiàn)OX-O1）信號(hào)通路改善氧化應(yīng)激和線粒體損傷實(shí)現(xiàn)的［15］。葛根素還可提高糖尿病大鼠腎臟CAT、SOD及谷胱甘肽過(guò)氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等抗氧化酶的活性，減少脂質(zhì)過(guò)氧化產(chǎn)物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的產(chǎn)生和改善尿蛋白、血尿素氮、肌酐水平，提示葛根素能通過(guò)減輕糖尿病大鼠腎臟氧化應(yīng)激反應(yīng)，發(fā)揮腎功能保護(hù)作用［16］。因此，改善氧化應(yīng)激可能為DN的治療提供了新策略，也為臨床防治用藥提供了一定的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

3 減輕炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)可促進(jìn)DN的發(fā)展［17］。研究表明，抑制炎癥反應(yīng)可有效阻止DN的發(fā)展，改善患者腎功能［18］。白細(xì)胞介素-6（interleukin，IL-6）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等促炎細(xì)胞因子、趨化因子和生長(zhǎng)因子可在DN中表達(dá)［19］，且這些炎癥因子通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)通路，使系膜細(xì)胞外基質(zhì)堆積、系膜擴(kuò)張、腎小球基底膜增厚及腎小球硬化，最終導(dǎo)致DN的進(jìn)一步發(fā)展。Wang等［20］發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者尿TNF-α水平明顯高于健康對(duì)照組，且隨著尿蛋白質(zhì)排泄增加，尿TNF-α水平亦升高，表明TNF-α在DN的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。而DN患者經(jīng)葛根素治療后，血清TNF-α明顯減少，表明葛根素可抑制炎癥因子的釋放，改善內(nèi)皮細(xì)胞功能，進(jìn)而改善腎臟系膜區(qū)的結(jié)構(gòu)和功能［21］。TGF-β1是TGF-β超家族中的細(xì)胞因子，是一種和腎損傷密切相關(guān)的促腎纖維化轉(zhuǎn)錄因子，其作用是促進(jìn)腎臟炎癥反應(yīng)與腎纖維化［22］。葛根提取物的滅菌水溶液葛根素注射液能在一定程度上減少α-平滑肌肌動(dòng)蛋白的表達(dá)，抑制KKAy小鼠腎臟組織中TGF-β1和TGF-βI型受體蛋白表達(dá)，阻斷并逆轉(zhuǎn)腎小管上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化過(guò)程，從而延緩腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生和發(fā)展［23］，改善DN。此外，在臨床觀察中發(fā)現(xiàn)，DN患者血清IL-6和TNF-α水平經(jīng)葛根素治療后顯著降低，且通過(guò)抑制炎癥反應(yīng)有效改善了患者尿微量白蛋白的排除［24］。由上可知，葛根素能夠通過(guò)有效抑制炎癥反應(yīng)發(fā)揮治療作用。

4 改善血流動(dòng)力學(xué)狀態(tài)

DN在臨床上是一種以血管損害為主的腎小球病變，血流動(dòng)力學(xué)改變?cè)贒N的發(fā)生發(fā)展中扮演著重要角色［25］。糖尿病發(fā)生時(shí)，血液流變學(xué)發(fā)生改變，血小板功能出現(xiàn)異常，糖化血紅蛋白含量增高，組織發(fā)生缺氧，引起微血管病變。在腎臟中表現(xiàn)為腎小球毛細(xì)血管壁增厚，腎小球基膜及系膜增生，腎小球出現(xiàn)高濾過(guò)、高灌注，從而導(dǎo)致腎損害［26］。葛根素的成分葛根異黃酮對(duì)DN患者全血高切黏度、全血低切黏度、血漿比黏度及纖維蛋白原等血液流變學(xué)參數(shù)均有明顯的改善作用，同時(shí)，血清TGFβ、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、TNF-α等細(xì)胞因子的表達(dá)也顯著下降，從而使腎臟血流動(dòng)力學(xué)趨于正常［27］。臨床研究發(fā)現(xiàn)，葛根素治療后DN患者的全血黏度、血漿黏度、血小板聚集率明顯下降，同時(shí)明顯減少了患者蛋白尿的排出并改善了患者的血脂水平，表明葛根素對(duì)DN患者腎臟有較好的保護(hù)及治療作用［28］。同時(shí)，白立煒等［29］研究也表明，葛根素注射液能改善早期DN患者的血液流變學(xué)及微循環(huán)，減少尿白蛋白的排出，具有減輕腎損傷和保護(hù)腎功能的作用，與管錄宇［30］的報(bào)道相一致。

5 減少尿蛋白

臨床研究表明，蛋白尿升高是腎小球損傷的重要表現(xiàn)，也是DN患者進(jìn)行性腎損害的標(biāo)志［31］。DN的特點(diǎn)是腎小球?qū)Φ鞍踪|(zhì)的通透性增加和系膜細(xì)胞外基質(zhì)成分積聚，導(dǎo)致蛋白尿和進(jìn)行性腎功能下降［32］。大量研究表明，葛根素治療降低了DN患者蛋白尿水平，改善了腎功能。吳偉等［33］通過(guò)對(duì)早期2型DN的Meta分析得出，葛根素能夠降低早期患者尿微量白蛋白和空腹血糖，驗(yàn)證了葛根素對(duì)DN的治療作用。葛根素結(jié)合西醫(yī)治療DN可顯著降低尿蛋白，調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝，改善腎功能，且沒(méi)有出現(xiàn)明顯不良反應(yīng)，提示葛根素結(jié)合西醫(yī)治療DN療效顯著［34］。經(jīng)葛根素治療后，DN患者尿微量蛋白、血小板聚集率、血栓素B2和血漿α顆粒膜蛋白顯著降低，提示葛根素能通過(guò)改善患者血小板功能，降低血液高凝狀態(tài)，從而降低尿白蛋白的產(chǎn)生，改善腎功能［35］。最近還有研究證明，葛根素治療可顯著減輕蛋白尿和腎損傷，這與葛根素在STZ誘導(dǎo)的內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）敲除的糖尿病大鼠中減輕氧化應(yīng)激以及減少腎小球中氧化酶4的表達(dá)有關(guān)［36］。

6 保護(hù)腎功能

隨著病情的發(fā)展，DN患者腎功能不全的癥狀進(jìn)行性加重，血肌酐（serumcreatinine，Scr）、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）增高一旦出現(xiàn)，患者的病情可能在數(shù)年內(nèi)進(jìn)展至尿毒癥階段，必須接受腎替代治療［37］。在STZ誘導(dǎo)的糖尿病SD大鼠中，葛根素干預(yù)組大鼠體內(nèi)Ⅳ型膠原蛋白（Collagen type-Ⅳ，Col-Ⅳ）的表達(dá)水平明顯下降，降低BUN、Scr水平，增加了內(nèi)生肌酐清除率，改善了腎功能［38-39］。劉淑霞等［40-41］通過(guò)原位雜交法、流式細(xì)胞術(shù)和免疫組織化學(xué)技術(shù)等檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，葛根素可使STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠體內(nèi)層粘連蛋白（laminin，LN）、Col-Ⅳ、基質(zhì)金屬蛋白酶（matrix metallo proteinase，MMP）-3、MMP-10、基質(zhì)金屬蛋白酶組織抑制劑-1等蛋白的表達(dá)減少，降低BUN、Scr水平，保護(hù)腎功能。此外還有研究發(fā)現(xiàn)，葛根素可降低DN大鼠腎組織NF-κB65、TNF-α的表達(dá)，抑制腎臟組織炎癥反應(yīng)，改善腎組織結(jié)構(gòu)及腎功能的損傷，發(fā)揮對(duì)糖尿病腎病大鼠的保護(hù)作用［42］。由此可見(jiàn)，葛根素有可能通過(guò)降低Col-Ⅳ、MMP-10、LN、NF-κB65、TNF-α等因子的表達(dá)水平，使BUN、Scr水平降低，增加內(nèi)生肌酐清除率，改善腎功能，從而發(fā)揮對(duì)DN的治療作用，延緩DN的進(jìn)展。

7 降低血壓水平

高血壓是引發(fā)腎病的危險(xiǎn)因素，同時(shí)也是腎病的并發(fā)癥，對(duì)DN患者來(lái)說(shuō)，并發(fā)高血壓可使腎損傷程度進(jìn)一步加重［43］。因此，有效降低血壓對(duì)阻止DN的發(fā)生、延緩病情進(jìn)展、改善患者腎功能尤為重要。在AngⅡ建立的高血壓大鼠模型中，腹腔注射葛根素注射液可明顯降低高血壓大鼠的血壓水平，阻止p-eNOS（Ser1177）表達(dá)的下降，減少煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶的2個(gè)亞基gp91phox及p22phox的蛋白表達(dá)量，改善內(nèi)皮功能［44］。在腎性高血壓大鼠模型中，葛根素降低了模型大鼠血壓，且降壓作用呈劑量依賴(lài)性，這可能與降低大鼠血清和腎臟組織中Apelin-12、AngⅡ及增加一氧化氮的含量有關(guān)［45］。葛根素治療后，明顯降低了高血壓大鼠血壓，同時(shí)改善了血糖及血脂水平等代謝指標(biāo)［46］。研究發(fā)現(xiàn)，葛根素還能通過(guò)改善高血壓大鼠的胰島素抵抗，增加胰島素敏感性，抑制腎素血管緊張素系統(tǒng)，從而降低大鼠的血壓［47］?？梢?jiàn)，葛根素可通過(guò)改變Apelin-12、AngⅡ、一氧化氮以及改善胰島素敏感性降低血壓，從而發(fā)揮葛根素對(duì)靶器官的保護(hù)作用，延緩DN患者病情的進(jìn)展。

8 調(diào)節(jié)血脂

高脂血癥是DN發(fā)展的獨(dú)立危險(xiǎn)因素和主要決定因素［48］。研究結(jié)果顯示，臨床白蛋白組總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglycerides，TG）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）、脂蛋白α等顯著高于非DN組，而高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）顯著低于非DN組，這表明血脂異常與DN具有密切的關(guān)聯(lián)，高脂促進(jìn)了DN的發(fā)生發(fā)展，反之DN則加重了脂質(zhì)代謝紊亂［49］。因此，在有效控制DN患者血糖的基礎(chǔ)上，使用調(diào)血脂藥物改善血脂水平，對(duì)于改善DN患者的病情、保護(hù)腎功能具有重要意義。葛根素能明顯降低2型糖尿病大鼠的TG、TC、LDL、游離脂肪酸的水平以及脂肪組織分化相關(guān)蛋白基因mRNA表達(dá)水平，從而改善2型糖尿病大鼠體內(nèi)脂質(zhì)代謝紊亂［50］。葛根素治療能明顯降低大鼠血漿TC、MDA的含量，同時(shí)顯著增加SOD活力和HDL含量，這提示葛根素能明顯降低大鼠血脂水平，防止脂質(zhì)過(guò)氧化，最終達(dá)到調(diào)節(jié)血脂的目的［51］。葛根素還可下調(diào)乙醇脫氫酶6在脂肪醇循環(huán)中的表達(dá)，減少脂肪酸的生成，增強(qiáng)SOD的活力，清除氧自由基，減少脂質(zhì)沉積，降低血液中MDA的含量，防止LDL發(fā)生過(guò)度氧化，從而調(diào)節(jié)脂肪酸代謝，改善血管壁和內(nèi)皮細(xì)胞的功能［52］。

9 小結(jié)與展望

葛根素具有藥理活性強(qiáng)、安全范圍廣等特點(diǎn)，對(duì)于防治DN及其并發(fā)癥具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，已被廣泛應(yīng)用于臨床［52］。葛根素可以通過(guò)降低血糖、抗氧化應(yīng)激、抑制蛋白質(zhì)非酶糖基化反應(yīng)、改善血流動(dòng)力學(xué)及減少尿蛋白等發(fā)揮腎保護(hù)作用，從而改善糖尿病腎病導(dǎo)致的腎損害。然而，Meta分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)葛根素聯(lián)合血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑治療III期DN可顯著降低尿白蛋白排泄率，但對(duì)24 h尿蛋白BUN和Scr無(wú)影響，葛根素對(duì)DN的保護(hù)作用仍需更多臨床證據(jù)的支持［53］。隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展、科學(xué)研究工作者的不懈努力及對(duì)葛根素提取方法和藥理作用的深入研究，葛根素對(duì)DN的治療作用研究將有可能成為解鎖DN的鑰匙，延緩病情的發(fā)展，提高患者生存質(zhì)量，減輕患者家庭和社會(huì)的負(fù)擔(dān)，也為更有效地開(kāi)發(fā)利用葛根的藥用植物資源及其在醫(yī)藥食品領(lǐng)域的應(yīng)用提供一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。