中藥基于Nrf2信號通路干預糖尿病腎病的研究進展

陳瀟穎， 殷立平

（南京中醫(yī)藥大學第二附屬醫(yī)院，江蘇南京 210019）

糖尿病腎病（diabetic kidney disease，DKD）是一種嚴重威脅人類健康的慢性疾病[1]，糖尿病繼發(fā)引起的腎臟微血管損傷是DKD 發(fā)生的前期病理基礎。研究[2]表明，我國糖尿病患病率約為9.7%，其中20% ～ 60%患者可并發(fā)DKD。DKD 呈慢性進行性發(fā)展，在糖尿病持續(xù)10～20年時達到發(fā)病率高峰，最終可引起腎臟衰竭，病死率較高。核因子E2 相 關 因 子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是堿性亮氨酸拉鏈家族中的重要核轉錄表達因子[3]，在腎臟中高度表達。激活后的Nrf2 與抗氧化反應元件（anti-oxidative response element，ARE）結合，啟動下游多種保護因子，發(fā)揮抑制炎癥反應、增強抗氧化活性以及提高線粒體免疫功能等作用，從而減輕腎臟纖維化、腎小球足細胞損傷等腎臟損害，對于預防或延緩DKD的發(fā)生發(fā)展有至關重要的作用。中醫(yī)藥防治DKD已成為當前的研究熱點。以下對近年來中醫(yī)藥基于Nrf2 信號通路干預DKD 的研究進展進行梳理總結，以期為中醫(yī)藥通過調控Nrf2 信號治療DKD 的進一步研究提供理論依據和思路。

1 Nrf2信號通路在糖尿病腎病中的作用

1.1 抗氧化應激作用DKD 患者長期處于高糖環(huán)境，易造成機體內活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）的生成增加[4]，導致氧化與抗氧化能力失衡。正常狀態(tài)下[5]，Nrf2 與其活性抑制因子Keap1 相互作用，持續(xù)被26s蛋白酶降解，始終維持相對較低的蛋白表達水平。但當機體受到ROS 等多種外界因素的刺激時[6]，Nrf2 與Keap1 分離并移至細胞核，識別并結合抗氧化反應元件（ARE）后啟動Nrf2轉錄過程，發(fā)揮抗氧化作用。

研究[5，7]表明，Nrf2 敲除后的 DKD 小鼠腎臟組織中，ROS 生成增多，更易發(fā)生氧化應激反應。而給予萊菔硫烷、肉桂醛等Nrf2 誘導劑后，DKD小鼠腎小管發(fā)生病理學改變，Nrf2可通過調節(jié)其下游相關的抗氧化因子緩解氧化應激引起的腎臟損傷。Zhang M 等[8]通過誘導DKD 小鼠腎小球系膜細胞中Nrf2 的過表達，觀察牡丹皮對DKD 小鼠腎損傷的影響，結果發(fā)現小鼠體內ROS 和丙二醛（MDA）水平降低，血紅素加氧酶1（HO-1）表達升高，提示牡丹皮可激活Nrf2 信號通路，提高抗氧化能力，從而對腎小球系膜細胞發(fā)揮防御保護作用。沉默信息調節(jié)因子1（silence information regulator 1，Sirt1）是一種高度保守的去乙?；福哂姓{控腎臟細胞代謝、促進線粒體功能恢復等作用[9]。高糖環(huán)境易導致腎臟細胞內能量穩(wěn)態(tài)失衡，Sirt1 通過作用于過氧化物酶體增殖劑激活受體γ的活化劑1α（PPAR-γ co-activator-1α，PGC-1α）的乙?；^程，重構細胞能量穩(wěn)態(tài)，并促進PGC-1α與Nrf相互作用，調節(jié)DKD 患者體內的氧化應激狀態(tài)以及線粒體功能，從而改善腎臟纖維化[10]。該過程中Sirt1 被激活，可加速Nrf2 的核內聚集以及與DNA 結合并轉錄的過程，增加γ-谷氨酰半胱氨酸連接酶（γ-GCL）、谷胱甘肽-S 轉移酶及HO-1 的表達，從而抑制腎臟氧化應激反應。因此，激活Nrf2 信號通路對減輕DKD 氧化應激損傷具有重要影響。

1.2 抑制炎癥反應Nrf2 的啟動子區(qū)域是核轉錄因子核因子κB（NF-κB）的主要結合位點，Nrf2 具有活化NF-κB 的作用[11]。當受到炎癥因子、生長因子等的刺激時，IκB 蛋白絲氨酸殘基迅速被IκB激酶磷酸化，導致NF-κB 釋放并轉運入核，與相應基因的調控區(qū)發(fā)生特異性結合，促進相關炎癥因子表達。DKD患者體內普遍存在微炎癥[12]，而多種炎癥因子的表達增加、釋放并進而促進巨噬細胞浸潤，是造成腎小球基底膜增厚，進一步導致腎小球硬化，從而加速DKD 發(fā)展的重要原因。纖維連接蛋白（fibronectin，FN）以及細胞間黏附分子1（intercellular cell adhension molecule-1，ICAM-1）等細胞因子的表達增加可導致腎小球硬化，最終引起腎臟不可逆性損害[13]。Gong W 等[14]的研究發(fā)現，酪蛋白激酶2 相互作用蛋白1（casein kinase 2 interacting protein-1，CKIP-1）可通過激活Nrf2-ARE 信號通路，減少FN 與ICAM-1 表達，在抑制DKD 腎臟纖維化中發(fā)揮重要作用。同時，CKIP-1下調后，糖尿病小鼠腎組織中的NF-κB、腫瘤壞死因子、白細胞介素1（IL-1）、白細胞介素6（IL-6）等炎性因子較正常增加。另有研究[15]發(fā)現，Nrf2 基因缺失小鼠的中性粒細胞炎癥浸潤更為明顯，逆轉錄抑制因子p65 和NF-κB 顯著升高，相關的下游炎癥因子明顯增加。在DKD 大鼠腎組織中[16]，NF-κB 活化增加，還原型輔酶Ⅱ（NADPH）水平上調，并出現炎癥反應增加以及腎間質纖維化改變，該過程的發(fā)生機制可能與Nrf2 核易位減少有關。以上研究提示，被激活后的Nrf2 信號可抑制NF-κB 因子水平，從而減輕腎組織中各類免疫炎性介質表達，發(fā)揮腎臟保護作用。

2 中藥基于Nrf2 信號通路干預糖尿病腎病的機制

中藥基于Nrf2 信號通路干預糖尿病腎病涉及中藥提取物及中藥復方，各成分基于Nrf2 信號通路干預糖尿病腎病的機制如圖1所示。

圖1 中藥基于Nrf2信號通路治療糖尿病腎病（DKD）的機制Figure 1 Illustration of therapeutic mechanism of Chinese medicine for the treatment of DKD based on Nrf2 signaling pathway

2.1 中藥提取物基于Nrf2 信號通路干預糖尿病腎病的中藥提取物有姜黃素、白藜蘆醇、白皮杉醇、丹皮酚、丹酚酸B、黃芩苷、五味子醇提液、木犀草素等。

2.1.1 姜黃素 姜黃素是一種以不飽和脂族及芳香族基團為主鏈的酸性多酚類物質，在中草藥郁金、姜黃、莪術中多見。姜黃素可直接參與活性物質反應并介導超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（GPX）等抗氧化因子表達的上調。研究[17]發(fā)現，姜黃素通過激活Nrf2/HO-1 途徑啟動抗氧化機制，從而下調MDA 表達以及升高ROS、SOD 水平，并有效提高尿蛋白排泄率，從而改善DKD 足細胞損傷。Yang H 等[18]觀察姜黃素口服干預治療對2型糖尿病患者腎臟損害的影響，結果顯示姜黃素能抑制氧化應激，延緩DKD 進展，該機制與啟動抗氧化Nrf2 系統(tǒng)中的特異性調節(jié)蛋白NQO-1密切相關。

2.1.2 白藜蘆醇、白皮杉醇 白藜蘆醇來源于虎杖、桑椹等中草藥，是一種活性較強的多酚類抗氧化物。白藜蘆醇及其類似物能通過下調機體內一氧化氮（NO）水平[19]，減輕脂多糖堆積引起的腎臟損傷，并通過抑制氧化應激反應發(fā)揮對DKD 的腎臟保護作用。高絲娜等[20]觀察白藜蘆醇對DKD小鼠腎臟氧化應激以及對Nrf2 信號通路的影響，結果發(fā)現白藜蘆醇可降低MDA 水平、增加SOD 活性，同時促進腎組織中Nrf2、HO-1 蛋白的表達。由此推測，白藜蘆醇可能通過激活Nrf2-ARE 通路，上調其靶基因HO-1表達，從而發(fā)揮抗氧化作用，延緩DKD進展。

白皮杉醇是白藜蘆醇的羥基化類似物。姚重陽[21]在探討白皮杉醇干預DKD 足細胞損傷的研究中發(fā)現，隨著劑量的增加，白皮杉醇促進高糖狀態(tài)下足細胞內Nrf2 的核轉位及相關蛋白表達水平的作用亦增加。同時，腎臟細胞內炎癥小體NLRP3 水平降低，ROS 生成減少。由此推測，白皮杉醇可通過抑制NLRP3 炎癥小體的表達而發(fā)揮抗炎作用，并通過上調Nrf2以及HO-1、NOQ-1蛋白的表達，減少細胞內ROS 生成，從而減輕DKD足細胞損傷。

2.1.3 丹皮酚 丹皮酚廣泛存在于牡丹皮、徐長卿等中草藥之中，是一種酚類化合物。Xing S 等[22]研究丹皮酚對鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病小鼠模型的影響，發(fā)現丹皮酚可上調Sirt1 表達，激活Nrf2/ARE 通路，從而抑制氧化應激反應，延緩DKD 進展。張蕾等[23]通過建立腎小球系膜細胞（glomerular mesangial cells，GMCs）體外模型，觀察丹皮酚對高糖誘導的腎小球系膜細胞纖維化的影響，結果發(fā)現丹皮酚不僅可在較短時間內提高酪蛋白激酶2 相互作用蛋白1（CKIP-1）及核內Nrf2水平，且對HO-1、SOD 均有上調作用。提示丹皮酚可能通過激活CKIP-1 及Nrf2-ARE 通路發(fā)揮腎臟保護作用。

2.1.4 丹酚酸B 丹酚酸B 是從丹參根或根莖中提取的一類丹酚酸物質。丹酚酸B對于糖尿病微血管病變的作用機制不僅包括抑制內皮細胞凋亡以及調控血脂，同時也與抗氧化應激密切相關。明建松等[24]發(fā)現丹酚酸B 可減少DKD 大鼠蛋白尿生成，降低血糖、血肌酐等指標，并通過提高腎組織中Nrf-2 及HO-1 蛋白表達水平，改善氧化應激損傷；丹酚酸B高劑量組指標水平變化較低劑量組明顯，表明丹酚酸B 通過作用于Nrf2 改善DKD 大鼠氧化應激損傷，且呈劑量依賴性。

2.1.5 黃芩苷 黃芩苷（baicalin）是從中藥植物黃芩中提取的一種活性黃酮類化合物，具有抑菌、消炎、抗氧化等作用。尹青橋等[25]探討黃芩苷通過miR?141 靶向調控沉默信息調節(jié)因子1（Sirt1）改善糖尿病腎病的作用機制，結果顯示，黃芩苷干預治療后的DKD 小鼠腎組織中miR?141 表達下調，Nrf2 及其激活因子Sirt1 表達增加，且Sirt1 可明顯上調HO-1表達。結果提示黃芩苷可通過抑制miR?141 表達，從而激活Sirt1/Nrf2 信號通路，提高腎組織中HO-1水平，減輕DKD氧化損傷。

2.1.6 五味子醇提液 五味子醇提液（Schisandra chinensis fruit extract，SE）是五味子經乙醇加熱回流后而得到的一種有效成分。Zhang M 等[26]建立鏈脲佐菌素誘導的糖尿病腎病小鼠模型，探討SE 對DKD 腎臟損傷的影響。實驗發(fā)現SE 能有效降低蛋白尿量及腎臟纖維化水平，從而減輕DKD 足細胞損傷。董奧等[27]研究五味子醇提取液對db/db 純合子小鼠糖尿病腎病氧化應激反應的保護機制，結果顯示予以五味子醇提取液治療后，糖尿病腎病小鼠24 h 尿微量白蛋白以及MDA 水平降低，Nrf2、HO-1、谷氨酰半胱氨酸連接酶調節(jié)亞基（GCLM）、SOD 等因子的表達顯著上調。由此推測，SE 可能通過激活Nrf2/HO-1 通路，介導GCLM、SOD 等抗氧化蛋白酶表達，從而減輕DKD腎臟氧化損傷。

2.1.7 木犀草素 木犀草素是清熱解毒藥白毛夏枯草、金銀花、菊花等的有效成分之一，臨床常用于抗氧化、抗炎、抗腫瘤等治療。沃冠群[28]觀察不同劑量木犀草素干預正常及Nrf2 基因敲除（Nrf2-/-）DKD 小鼠的腎臟功能以及 SOD、γ 谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-GCS）水平，結果顯示木犀草素可上調腎臟系膜細胞內Nrf2 水平，并進一步促進HO-1、SOD 及r-GCS 的蛋白表達，并且小鼠尿蛋白排泄率、血肌酐以及尿素氮水平隨劑量的增加而降低。以上研究提示木犀草素可通過激活Nrf2/HO-1通路，減輕氧化應激引起的DKD腎臟損害。

2.2 中藥復方冠心丹參方主要由丹參、三七、冰片等組成，具有活血散瘀、行氣通絡功效。張彬等[29]建立db/db 小鼠模型，分別予以二甲雙胍及冠心丹參方干預，結果顯示冠心丹參方可改善小鼠血尿素氮（BUN）、血清肌酐（Scr）水平，減輕DKD 引起的腎臟損傷；且冠心丹參方較二甲雙胍可顯著提高雌激素受體α（ERα）、Nrf2、HO-1蛋白的表達，提示冠心丹參方通過上調Nrf2 介導的HO-1 表達發(fā)揮治療糖尿病腎病的作用。李都[30]的研究發(fā)現，中藥復方糖腎安（主要組成為黃芪30 g、茯苓20 g、丹參20 g、枸杞子20 g、桑寄生20 g、山茱萸肉20 g、炒白術15 g、熟地黃15 g、牛膝10 g）可降低尿蛋白排泄率，升高SOD、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶活性，其作用機制主要通過Nrf2/ARE 通路發(fā)揮抑制DKD 氧化應激及炎癥反應作用。鄧文娟[31]探討由黃芪、茯苓、瓜蔞根、麥冬、北五味子、炙甘草、生地黃組成的黃芪湯對DKD 足細胞損傷的影響機制，結果顯示黃芪湯干預后的DKD 小鼠腎足細胞凋亡減少，且AMPK/Nrf2 信號通路中的磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶（p-AMPK）、N 末端核因子E2 相關因子2（n-Nrf2）蛋白的表達以及抗氧化影響因子SOD、HO-1蛋白的表達均增加。

3 小結

糖尿病腎病的長期不良發(fā)展可引起終末期腎病，造成永久不可逆性腎臟損害。隨著病程發(fā)展，患者最終可能需要選擇血液透析、腎臟移植等替代療法，經濟負擔較重且存在較大的風險與副作用。中醫(yī)藥在DKD 的防治方面具有獨特優(yōu)勢。 Nrf2 信號通路目前已成為治療糖尿病腎病的研究新靶點，主要通過調控下游相關的抗氧化因子發(fā)揮抗氧化作用，或通過抑制促炎因子表達從而減輕腎臟的炎性損傷。但臨床基于該通路的中醫(yī)藥治療研究尚少，且目前已被證實的中藥及其有效成分的具體作用機制仍需進一步實驗論證。中藥“多成分，多靶點，多途徑”的作用特點使中醫(yī)藥調控Nrf2 通路的研究成為未來熱點，同時也為中藥治療DKD提供更多的可能性。