基于Hedgehog信號通路的中藥抗腎纖維化研究進(jìn)展

廖永麗，李均

(遵義醫(yī)科大學(xué)珠海校區(qū)中藥應(yīng)用與基礎(chǔ)研究重點實驗室，廣東 珠海 519000)

腎纖維化是各種類型的慢性腎臟疾病(chronic kidney disease，CKD)的主要病理變化過程，最終發(fā)展為終末期腎病。其主要特征為對腎固有細(xì)胞的損害、炎癥細(xì)胞浸潤、大量成纖維細(xì)胞的活化和增殖以及大量細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)的積累，從而導(dǎo)致腎小球硬化、腎小管萎縮和腎間質(zhì)纖維化[1-2]。進(jìn)行性的腎纖維化是各種CKD進(jìn)展為終末期腎病的共同途徑，因此延緩腎纖維化是防止CKD進(jìn)展的中心環(huán)節(jié)。腎纖維化過程與某些關(guān)鍵信號通路的不恰當(dāng)激活有關(guān)，如轉(zhuǎn)化生長因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、腎素-血管緊張素系統(tǒng)、Wnt/β聯(lián)蛋白、Notch、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等，其中Hedgehog信號通路異常激活在腎纖維化發(fā)展中的作用備受學(xué)者關(guān)注。腎纖維化是一個復(fù)雜的病理過程，現(xiàn)階段臨床用于防治腎纖維化的西藥比較單一，而僅通過單一的用藥途徑很難解決臨床復(fù)雜疾病的治療需求，目前中藥在治療纖維化方面取得了一定進(jìn)展，中藥方劑的作用特點是多靶點、多環(huán)節(jié)，注重整體調(diào)節(jié)，這是傳統(tǒng)中藥治療腎纖維化的優(yōu)勢[3]。目前已發(fā)現(xiàn)多種中藥復(fù)方、單體或提取物可通過調(diào)控Hedgehog信號通路抗腎纖維化?，F(xiàn)就中藥通過調(diào)節(jié)Hedgehog信號通路抗腎臟纖維化的研究進(jìn)展予以綜述。

1 Hedgehog信號通路概述

Hedgehog信號是一種進(jìn)化保守的發(fā)育信號級聯(lián)，可調(diào)節(jié)胚胎發(fā)育、組織穩(wěn)態(tài)、損傷修復(fù)和腫瘤發(fā)生等。在大多數(shù)脊椎動物中，Hedgehog信號具有Shh(sonic hedgehog)、Ihh(Indian hedgehog)、Dhh(desert hedgehog)3種配體，每種配體均有不同的表達(dá)方式和功能，其中Shh是研究最廣泛、最具特征的配體[4-5]。除Hedgehog配體外，該通路還包括Ptch(patched)1和Ptch2兩個跨膜蛋白受體、換能器Smo(smoothened)、胞質(zhì)蛋白[包括絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶Fused(Fu)和Fu抑制劑]、下游轉(zhuǎn)錄因子Gli(包括Gli1、Gli2和Gli3三個同源物，其中Gli1和Gli2為激活因子，Gli3為阻遏因子)[6-8]。在非活化狀態(tài)下，跨膜蛋白受體Ptch1與Smo相互作用并抑制其活性，阻遏轉(zhuǎn)錄因子Gli進(jìn)入細(xì)胞核，抑制下游靶基因的表達(dá)。在活化狀態(tài)下，Shh與Ptch1結(jié)合，使Smo激活，從而激活Gli轉(zhuǎn)錄因子使其進(jìn)入細(xì)胞核并在細(xì)胞核中發(fā)揮調(diào)節(jié)下游轉(zhuǎn)錄因子的作用，激活下游的靶基因轉(zhuǎn)錄并啟動翻譯[8-9]。

2 Hedgehog信號通路與腎纖維化

Shh在多種器官(包括腎臟)發(fā)育過程中在上皮細(xì)胞內(nèi)表達(dá)。但在成年腎臟中，Shh基本沒有表達(dá)。其激活與腎、肺和肝等器官中組織纖維化的發(fā)病機(jī)制有關(guān)[10]。Hedgehog信號在損傷后的腎臟中重新激活，且是腎臟進(jìn)行性纖維化的重要媒介[11]。隨著腎臟損傷的進(jìn)展，過度活躍的Shh信號轉(zhuǎn)導(dǎo)會通過多種機(jī)制(主要通過上皮-間充質(zhì)相互作用的方式)引起成纖維細(xì)胞活化、增殖和基質(zhì)過度產(chǎn)生[10]。在各種類型的CKD中，Shh在腎小管上皮細(xì)胞中特異性上調(diào)，但靶向間充質(zhì)成纖維細(xì)胞；Shh被認(rèn)為是受損的腎小管上皮細(xì)胞與間充質(zhì)成纖維細(xì)胞之間的主要信號傳遞者，它可以導(dǎo)致成纖維細(xì)胞的活化和擴(kuò)增，并在腎纖維化的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[8]。在單側(cè)輸尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction，UUO)模型、缺血再灌注損傷模型、阿霉素腎病模型、5/6腎切除損傷模型等常見腎纖維化模型中，腎臟Shh蛋白均被誘導(dǎo)，表明Hedgehog信號通路在多種腎纖維化模型中上調(diào)，且參與小鼠腎纖維化[4,12]。

3 中藥基于Hedgehog信號通路的抗腎纖維化作用

3.1中藥單體或提取物

3.1.1白藜蘆醇 白藜蘆醇是從白藜蘆根中提取出的多酚類化合物，具有抗氧化、心肌保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)、抗炎和抗腫瘤作用[13]。其具有腎臟保護(hù)作用，如Kim等[14]的研究表明，白藜蘆醇可改善衰老小鼠的腎功能、蛋白尿、組織學(xué)變化、炎癥。Zhang等[15]發(fā)現(xiàn)，在大鼠UUO模型中，白藜蘆醇可抑制與增殖相關(guān)的信號通路(包括促分裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B、Wnt/β聯(lián)蛋白和Janus激酶/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3)，從而抑制體外TGF-β1誘導(dǎo)的成纖維細(xì)胞中肌成纖維細(xì)胞表型的表達(dá)。此外，白藜蘆醇還具有通過抑制Hedgehog信號抗腎纖維化的作用。Bai等[16]通過觀察白藜蘆醇對UUO腎臟中Hedgehog信號的影響和對TGF-β1處理的腎小管上皮細(xì)胞中Hedgehog信號的作用發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇不僅抑制UUO大鼠中Hedgehog信號的激活，還抑制了TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中Hedgehog信號過度激活。因此提出白藜蘆醇可通過拮抗Hedgehog信號通路來改善腎纖維化。王斯璐等[17]的研究顯示，白藜蘆醇上調(diào)了TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中Ptch1蛋白的表達(dá)，同時下調(diào)Glil和Smo蛋白的表達(dá)，表明白藜蘆醇可能通過拮抗Hedgehog信號抑制TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞增殖、上皮-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和ECM的累積，從而改善腎纖維化。

3.1.2橙皮素 橙皮素是一種來自柑橘類水果的類黃酮衍生物，具有抗炎、抗氧化和細(xì)胞保護(hù)作用[18]。而這些作用均與其腎臟保護(hù)作用有一定關(guān)系，Zhang等[19]研究表明，橙皮素可減緩鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病腎病小鼠腎小球基膜的不規(guī)則畸變，并擴(kuò)大了腎小球系膜區(qū)域。同時，橙皮素還可通過增加腎臟nephrin的表達(dá)和減少腎臟α平滑肌肌動蛋白表達(dá)來修復(fù)足細(xì)胞的功能。Chen等[20]發(fā)現(xiàn)，橙皮素在體內(nèi)外均具有腎臟保護(hù)作用。在體外，橙皮素通過降低順鉑處理的腎小管上皮細(xì)胞中的活性氧類水平顯著減輕氧化應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡；在體內(nèi)，其可以顯著減輕順鉑引起的腎毒性，降低血尿素氮和血清肌酐水平。近年有文獻(xiàn)報道，橙皮素可通過干預(yù)Hedgehog信號通路起腎臟保護(hù)作用，如Wang等[21]研究發(fā)現(xiàn)，橙皮素減少了UUO小鼠腎臟中梗阻性腎臟損傷和ECM成分(Ⅰ型膠原和纖連蛋白)的沉積，明顯降低腎臟Shh和Gli1的信使RNA表達(dá)水平，同時在體外，橙皮素還可逆轉(zhuǎn)TGF-β1處理24 h后的腎小管上皮細(xì)胞中Shh和Gli1的信使RNA表達(dá)上調(diào)。因此推測，橙皮素可在體內(nèi)外通過拮抗Hedgehog信號通路抑制EMT和腎纖維化。

3.1.3槲皮素 槲皮素是多種植物(包括蔬菜、大豆和水果)或其產(chǎn)品中普遍存在的黃酮類化合物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗糖尿病以及心臟保護(hù)等作用[22]。其通過抗炎與抗氧化途徑可發(fā)揮改善腎功能的作用，在腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD大鼠模型中，槲皮素可通過提高血清乳酸脫氫酶和超氧化物歧化酶的活性、降低血清成纖維細(xì)胞生長因子23水平和減輕腎臟炎癥，從而改善腎功能[23]。同時，槲皮素也可通過調(diào)節(jié)多個信號通路發(fā)揮抗腎纖維化的作用，其可改善高糖誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞的EMT以及糖尿病引起的腎纖維化，并抑制雷帕霉素靶蛋白復(fù)合物1/p70S6K信號的激活[24]。此外，槲皮素還可以通過抑制Hedgehog信號通路改善腎功能，Liu等[25]研究發(fā)現(xiàn)在UUO大鼠中，槲皮素可顯著減緩腎功能下降，且可以抑制EMT、ECM在腎間質(zhì)的沉積和Hedgehog信號通路相關(guān)蛋白的表達(dá)；而在體外實驗中，他們發(fā)現(xiàn)槲皮素可顯著改善TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和ECM的沉積及抑制Hedgehog信號的活性。因此推測，槲皮素在體外和體內(nèi)均能通過抑制Hedgehog信號通路的激活減緩腎纖維化。

3.1.4姜黃素 姜黃素是中藥姜黃的有效成分，具有多種藥理作用，包括抗氧化、抗纖維化、抗炎、抗增殖活性和促進(jìn)切口愈合等[26]。Wang等[27]研究表明，姜黃素分別通過Toll樣受體4/NF-κB和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路減輕了TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞和脂多糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞的EMT和炎癥反應(yīng)，從而發(fā)揮抗腎纖維化作用。同時，姜黃素也可通過阻斷Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)抗腎纖維化，Maghmomeh等[28]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素能通過抑制順鉑誘導(dǎo)的大鼠纖維化模型腎臟Gli1和Gli2蛋白表達(dá)，以及Ptch、Smo和Shh信使RNA的表達(dá)來阻斷Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，所以推測姜黃素可能通過抑制Hedgehog信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)減緩腎纖維化。

3.1.5柴胡皂苷 柴胡是一種多年生傘形科草本植物。柴胡皂苷是柴胡的主要生物活性化合物，具有抗炎、抗腫瘤、抗病毒和保護(hù)肝臟活性等作用[29]，而其腎臟保護(hù)作用也引起研究者的關(guān)注。Zhao等[30]研究發(fā)現(xiàn)，柴胡皂苷D可逆轉(zhuǎn)高糖處理導(dǎo)致的氧化應(yīng)激，減少活性氧類的產(chǎn)生，降低丙二醛水平和超氧化物歧化酶活性，證明柴胡皂苷D治療可以保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的損傷。同時，柴胡皂苷也可改善Hedgehog信號通路激活引起的腎纖維化，Ren等[31]認(rèn)為在體內(nèi)，柴胡皂苷B2能夠減輕UUO小鼠的腎小管損傷、間質(zhì)纖維化和減少ECM沉積；在體外，其也能有效抑制肌成纖維細(xì)胞活化和ECM成分的累積。這表明，柴胡皂苷B2對腎纖維化的抑制作用的潛在機(jī)制可能與下調(diào)Hedgehog信號通路有關(guān)，即柴胡皂苷B2的抗纖維化作用可能通過抑制Hedgehog信號通路介導(dǎo)，其中Smo可能是其作用的分子靶點。

3.1.6景天提取物 景天是含有多種活性成分的傳統(tǒng)中草藥，具有保護(hù)肝臟、抗腫瘤活性、抗炎、抗氧化、抗纖維化等藥理作用[32]。Lu等[32]研究證實，景天提取物通過抑制體內(nèi)和體外M1型巨噬細(xì)胞活化，減少了參與巨噬細(xì)胞活化促炎因子、趨化因子、白細(xì)胞介素-6、γ干擾素和腫瘤壞死因子的表達(dá)，并在一定程度上減緩了腎損害。Bai等[33]發(fā)現(xiàn)，景天提取物抑制了UUO大鼠中增殖細(xì)胞核抗原的表達(dá)，且這種抗增殖活性與Hedgehog信號活性的下調(diào)有關(guān)；在體外實驗中，景天提取物可抑制TGF-β1和馬兜鈴酸誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中Hedgehog信號的活性，并可在一定程度上逆轉(zhuǎn)TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞的纖維化表型和馬兜鈴酸誘導(dǎo)的過多ECM的積累。

3.2中藥復(fù)方 中醫(yī)認(rèn)為腎纖維化的病機(jī)為“本虛標(biāo)實”，本虛多為腎氣虧虛，而標(biāo)實多為水濕、血瘀[34]，所以中醫(yī)藥治療腎纖維化應(yīng)從“活血化瘀、清熱解毒、補(bǔ)益脾腎”入手。

中藥復(fù)方中具有活血化瘀、清熱解毒功效的有腎康7號和腎衰靈方。其中，腎康7號是巴元明教授在國醫(yī)大師梅國強(qiáng)教授自擬經(jīng)驗方“四土湯”的基礎(chǔ)上加味而成，全方共14味藥，包括土茯苓、土大黃、土牛膝、土貝母、蒼術(shù)、黃柏、金剛藤、忍冬藤、半夏、陳皮、茯苓、丹參、黃芪及當(dāng)歸，具有清熱解毒祛濕、利水消腫的功效[35]。 Zhou等[36]觀察發(fā)現(xiàn)，腎康7號不僅能減少UUO后大鼠腎纖維化生物標(biāo)志物(Ⅲ型膠原蛋白、纖連蛋白、α平滑肌肌動蛋白)，還能減少炎癥因子(腫瘤壞死因子-α、白介素-1β、單核細(xì)胞趨化蛋白1)的表達(dá)。此外，腎康7號抑制了TGF-β、NF-κB和Hedgehog的激活，表明腎康7號可通過阻斷Hedgehog減輕UUO引起的腎纖維化。腎衰靈方由大黃、黨參、黃芪、生龍牡、紅花、靈芝、當(dāng)歸、丹參、淫羊藿等組成，方中以能通腑瀉濁、活血化瘀的大黃為君藥，具有收斂固澀的龍骨、牡蠣，可防止大黃瀉下傷正，龍骨、牡蠣與大黃配伍，具有散中有收、驅(qū)邪不傷正的優(yōu)點[37]。駱言等[38]研究發(fā)現(xiàn)，與模型組相比，腎衰靈方組中Hedgehog信號通路相關(guān)分子Shh、Gli1蛋白和纖維化標(biāo)志物Snail蛋白的表達(dá)明顯減少，提示腎衰靈方可能通過抑制Hedgehog信號通路拮抗腎間質(zhì)纖維化。

“蟲草益腎方”是“補(bǔ)益脾腎”的經(jīng)典方劑，其由冬蟲夏草菌絲粉、黃芪、水蛭、大黃、貓須草5味中藥組成，具有益腎健脾、祛瘀泄?jié)岬墓π?，能保護(hù)CKD患者腎功能、排除體內(nèi)過多的代謝廢物[39-40]。盛紫陽[41]研究發(fā)現(xiàn)，與厄貝沙坦相比，蟲草益腎方能更顯著地上調(diào)Ptch1蛋白的表達(dá)水平，其可能的作用機(jī)制為蟲草益腎方能更有效地抑制Shh的激活，從而抑制Hedgehog信號的活性，進(jìn)而起到減緩腎間質(zhì)纖維化發(fā)展的作用。

與腎康7號和蟲草益腎方相比，加味腎康方兼顧了活血化瘀及補(bǔ)益脾腎的功效。由黃芪、熟地黃、熟大黃、桃仁、三棱、莪術(shù)、地龍組成的加味腎康方，具有攻補(bǔ)兼施、補(bǔ)腎扶正、活血消癥、化瘀通絡(luò)的功效[42]。謝程程[43]研究發(fā)現(xiàn)，加味腎康方可以上調(diào)Ptch1的表達(dá)，同時下調(diào)Hedgehog信號通路相關(guān)分子Shh、Smo、Gli1的表達(dá)水平，從而起到抗纖維化的作用，提示加味腎康方治療腎纖維化的作用機(jī)制可能與抑制Hedgehog信號活性有關(guān)。

4 小 結(jié)

Hedgehog信號在正常哺乳動物腎臟發(fā)育中起關(guān)鍵作用，其是哺乳動物胚胎發(fā)育過程中細(xì)胞增殖、分化、組織模式化和器官發(fā)生所必需，胚胎發(fā)生過程中的異常Hedgehog信號轉(zhuǎn)導(dǎo)會導(dǎo)致腎畸形等各種嚴(yán)重的先天發(fā)育異常[44]。Hedgehog信號通路與腎纖維化的發(fā)生發(fā)展有密切關(guān)系，Bai等[45]的研究表明，不管是在UUO模型大鼠還是TGF-β1誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞中，Hedgehog信通路的激活均與腎小管上皮細(xì)胞的間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和ECM的沉積呈正相關(guān)，而用Hedgehog信號通路的特異性阻滯劑環(huán)巴胺阻斷該通路則可減輕EMT和減少肌成纖維細(xì)胞表型的獲得，并減少TGF-β1的表達(dá)和ECM產(chǎn)生。因此，Hedgehog信號通路可能在EMT誘導(dǎo)和腎纖維化的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮關(guān)鍵作用，抑制Hedgehog信號可能在腎纖維化疾病的治療中發(fā)揮作用。

由于CKD的高患病率及其進(jìn)展至終末期腎病后發(fā)生嚴(yán)重電解質(zhì)紊亂、心力衰竭、呼吸衰竭等的相關(guān)風(fēng)險，其已成為全球主要的健康負(fù)擔(dān)之一。造成CKD的原因在全球范圍內(nèi)各不相同[46]。而腎纖維化是各種CKD的主要病理變化，也是各種CKD最終發(fā)展為終末期腎病的共同途徑[4]。多個信號通路參與調(diào)節(jié)腎纖維化的病理過程，且每個信號通路之間存在串話的現(xiàn)象，所以多靶點、多組分治療是減緩CKD進(jìn)展的發(fā)展方向。中藥方劑中活性成分多，但傳統(tǒng)中藥配方的活性成分及其作用機(jī)制尚未明確[47]。而將單味中藥或中藥復(fù)方中的有效成分組合形成組分中藥，可以探索潛在的協(xié)同效應(yīng)，且組分中藥具有多途徑、多靶點、多效應(yīng)整合調(diào)節(jié)的作用特征，其有效物質(zhì)明確、質(zhì)量可控性強(qiáng)和使用劑量小，既保留了傳統(tǒng)中藥方劑的優(yōu)勢，又優(yōu)化了中藥制劑的質(zhì)控水平[48]。

中醫(yī)藥治療腎纖維化是目前的研究熱點，探究中醫(yī)藥對Hedgehog信號通路的干預(yù)作用，有望為腎纖維化的中醫(yī)藥治療提供新靶點。但目前基于該通路的大多數(shù)研究集中于中藥復(fù)方或其單一的有效成分，而關(guān)于組分中藥的報道較少，未來需深入研究。