中藥腎毒性的研究進展

莊延雙,蔡寶昌,張自力,孟慶香

(1.南京中醫(yī)藥大學泰州附屬醫(yī)院,江蘇 泰州 225300;2.南京中醫(yī)藥大學藥學院,江蘇 南京 210023)

中醫(yī)藥是我國醫(yī)學智慧的結晶,在中華民族生息繁衍中發(fā)揮著至關重要的作用,也逐漸走向國際舞臺,特別是新冠肺炎暴發(fā)以來,以中西醫(yī)結合的治療策略取得了巨大的成效。但值得注意的是，在中醫(yī)藥發(fā)揮治療作用的同時,其毒性作用也不容忽視。20世紀60年代,中藥馬兜鈴酸腎毒性作用的發(fā)現(xiàn),使中藥腎毒性逐漸引起人們的重視。腎臟具有血流量豐富、耗氧量大、組織代謝率高、酶作用活躍等特點,是人體代謝和排泄的重要器官,藥物在濾過、重吸收和排泄過程中可能引起腎損傷,特別是在腎功能不全時,其損傷作用更為明顯。在臨床應用中,常見的腎損傷包含了急性腎損傷和慢性腎損傷,有些中藥的不當使用可引起腎小管和腎小球功能損傷,嚴重的可導致腎組織結構發(fā)生改變。眾所周知,一方面由于中藥具有多成分、多作用靶點的特點,且中藥在臨床應用中常以中藥復方的形式治療疾病,這無疑增加了學者們研究中藥腎毒性的難度;另一方面由于人們對于中藥認識的不足,大劑量、常規(guī)劑量長期服用及中藥偽品的使用,使得中藥引起腎損傷的幾率大大增加。因此，正確地了解中藥腎毒性的現(xiàn)狀,并在中醫(yī)藥理論的基礎上,提出中藥腎毒性研究的策略和方法,是學者們不容忽視的重要問題。本文總結了國內外中藥腎毒性研究現(xiàn)狀,為具有腎毒性中藥的臨床合理應用提供一定參考。

1 腎毒性產生原因及作用機制

1.1 腎毒性產生的原因

腎臟主要是通過腎小球的過濾作用而使藥物代謝物排出體外,維持機體的穩(wěn)定狀態(tài)[1],這就導致人體在服用中藥時,如果藥物不及時排出體外,很容易導致腎損傷。產生腎毒性的原因有很多,主要有以下幾個方面。

1.1.1 藥物本身具有腎毒性活性成分 具有腎毒性活性成分的中藥種類有很多,根據(jù)化學成分的不同,將這些有腎臟毒性的化學成分進行分類,可分為含生物堿類如烏頭(烏頭堿、次烏頭堿、新烏頭堿等)[2]、馬錢子(馬錢子堿、士的寧)[3]、益母草(益母草總生物堿)[4]等,含黃酮類如半枝蓮(總黃酮)[5]等,含蒽醌類如大黃(大黃素、蘆薈大黃素等)[6]等,含苷類成分如梔子(梔子苷)[7]、商陸(商陸皂苷乙和商陸皂苷丙)[8]等,含萜類與內酯類如甘遂、大戟、雷公藤(雷公藤甲素)等,含毒蛋白類如蓖麻子、蒼耳子、巴豆、相思子、蜈蚣等,含金屬離子成分如朱砂(HgS)、輕粉(Hg2Cl2)、鉛丹(Pb304)、汞(Hg)等,含有機酸類如關木通、廣防己、夾竹桃、細辛等。根據(jù)《中國藥典》、部頒標準以及地方藥材標準中記載進行統(tǒng)計，馬兜鈴科中藥材有24種、含馬兜鈴屬中藥材的中成藥口服制劑有47種[9],其他有毒成分還有斑蝥(斑蝥素)、蛇床子(蛇床子素)、川楝子(川楝子素)等。這些含有腎毒性成分的中藥在臨床不合理應用會引起不良反應。

1.1.2 炮制、煎煮和配伍不當導致腎毒性 中藥需要經(jīng)過炮制成中藥飲片后方能入藥,經(jīng)過炮制可以起到減毒增效、糾正偏性和去除非藥用部位等目的,如朱砂、輕粉等礦物藥,需要經(jīng)過水處理除去游離的汞后方可使用,否則會引起腎損傷;有些具有腎毒性的中藥經(jīng)炮制后,在實際服用過程中常需要適當煎煮進一步降低毒性,如烏頭需要久煎;但有些中藥如山豆根應避免久煎以產生腎毒性。研究表明,中藥和西藥聯(lián)合使用需要合理配伍,否則可能產生不良反應,如注射用雙黃連與葡萄糖聯(lián)用可產生不溶性微粒,在代謝中造成腎損傷[10]。

1.1.3 對中藥認識不足導致腎毒性 由于中藥品種和基原較多,常存在同名異物、同物異名的現(xiàn)象,若認識不足，會造成含有不同藥理成分的中藥混淆使用,使得一些具有腎臟毒性成分的中藥代替了沒有腎臟毒性成分的中藥應用于臨床中,導致中藥不良反應的發(fā)生,如粉防己和廣防己同屬于防己科,但廣防己中的馬兜鈴成分可產生腎毒性,在臨床應用中應使用無腎毒性成分的粉防己;關木通和川木通同屬于木通科,正是由于將含有馬兜鈴酸類成分的關木通誤使用于龍膽瀉肝丸中,導致了中草藥腎毒性事件的發(fā)生,有研究表明使用川木通可明顯降低龍膽瀉肝丸的不良反應[11]。

1.1.4 大劑量或長期服用中藥產生腎毒性 部分患者在使用中藥時,由于自身認識不足,盲目大劑量或長期服用一些本身并沒有毒性的中藥或者本就有腎毒性但需要嚴格控制劑量的中藥,導致安全事件的發(fā)生;或者由于患者年齡、性別、個人體質和機體狀態(tài)等方面的差異導致中藥腎毒性。具有肝腎毒性的蒼耳子在《中國藥典》中的規(guī)定劑量為3～6 g，有報道中記錄有家長使用數(shù)10 g蒼耳子，煎煮后治療兒童鼻炎，導致兒童中毒[12]。

1.2 中藥產生腎毒性的機制

馬兜鈴酸作為產生腎毒性的熱點成分,在國內外已經(jīng)有了很多研究,其產生毒性作用的機制主要有內質網(wǎng)應激反應、氧化應激、馬兜鈴酸-DNA加合物、細胞毒假說、缺血缺氧假說、免疫反應假說、上皮細胞轉分化為肌成纖維細胞、腎小管上皮細胞壞死或凋亡、馬兜鈴酸生物轉化等;其中，雷公藤甲素、姜黃素可通過氧化應激引起細胞凋亡;含草酸鹽中藥可誘導腎細胞凋亡機制;其他類中藥可能直接損害腎小管、腎小球、腎間充質,中藥致溶血反應導致腎功能損害、腎炎性改變、抑制腎有機陰離子轉運體Oat1、Oat2、Oat3的功能[13-30]。一些常見中藥產生毒性原因、作用機制和毒性表現(xiàn)見表1。

表1 一些常見中藥產生毒性原因、作用機制和毒性表現(xiàn)Table 1 Causes, mechanisms and manifestations of toxicity of some common traditional Chinese medicines

(續(xù)表)

2 腎毒性的常用評價方法

2.1 動物模型

常見評價腎毒性的動物包括了大鼠、小鼠、家兔等。中藥腎毒性的研究包括了急性腎毒性研究、產生腎毒性的最小劑量研究、腎毒性作用機制研究和腎毒性物質基礎研究等。急性腎毒性研究常采取的方法為給予小鼠/大鼠低、中、高3種不同劑量的中藥/復方/中藥或復方的提取物/中成藥后,觀察14 d內小鼠/大鼠血清中尿酸、尿素氮、肌酐的含量,腎臟的腎小球濾過率、血流量、排泄比、酚紅排泄試驗、尿酶、尿蛋白的含量,觀察腎臟的病理切片是否出現(xiàn)腎小球萎縮、細胞排列疏松、色素沉積、細胞壞死、炎癥細胞浸潤、腎小管空泡化等。其他研究常采用給予大鼠一定劑量的中藥/復方/中藥或復方的提取物/中成藥的方式開展試驗,常使用的評價指標包括血清肌酐、尿素氮、尿酸含量,腎臟中丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧酶(SOD)活性、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)活性和總抗氧化能力(T-AOC),以及病理學觀察。

上述傳統(tǒng)的動物模型存在實驗成本昂貴、周期長、指標靈敏度低、存在物種差異等缺點,斑馬魚的出現(xiàn)在一定程度上克服了上述問題。斑馬魚具有發(fā)育快、體積小、周期短、胚胎透明易于觀察等特點,同時斑馬魚的基因與人類基因有87%的高相似度,信號傳導通路、生理結構和功能與人類具有較高相似性[31],故使用斑馬魚進行腎毒性的篩選較為接近人類的腎毒性表現(xiàn)[32]。諶晶晶等[33]研究發(fā)現(xiàn)馬兜鈴酸在6.8 μg·mL-1的濃度下處理24 h,斑馬魚均死亡,明確了馬兜鈴酸具有腎毒性。王雪等[34]采用分子定量方法檢測斑馬魚幼魚組織中腎損傷因子KIM-1蛋白含量和基因表達水平,研究發(fā)現(xiàn)馬兜鈴酸可引起斑馬魚幼魚KIM-1蛋白含量和基因表達水平增加,說明馬兜鈴具有一定的腎毒性。

2.2 體外細胞模型

體外細胞毒性實驗具有周期短、成本低等特點,可實現(xiàn)定量自動化高通量檢測與篩選,大大提高了中藥毒性檢測的效率。常用的細胞模型為人腎小管上皮細胞系(HK-2和HKC),犬腎小管上皮細胞(MDCK)等。HK-2細胞功能接近原代培養(yǎng)的腎小管細胞,是藥物腎毒性及腎小管損傷機制研究的重要細胞模型。MDCK細胞是一種犬腎小管細胞,其特點是具有細胞匯合后表達分化的上皮細胞特性,擁有典型的選擇性陽離子上皮細胞旁通道和大量能反映早期腎損傷的腎小管刷狀緣酶[35]。郝然等[36]以測試了不同濃度的馬兜鈴酸對MDCK細胞單層的透過率的影響,發(fā)現(xiàn)馬兜鈴酸可引起MDCK細胞膜完整性的破壞,且呈一定的毒性-劑量關系,因此建立在微孔濾膜上的MDCK細胞單層可作為藥物腎毒性早期檢測的方法。陳松杰[37]以馬兜鈴和苦參分別為陽性對照和陰性對照,通過MTT法測定細胞存活率,倒置顯微鏡觀察細胞形態(tài)及乳酸脫氫酶(LDH)法檢測細胞膜損傷,研究廣防己對MDCK細胞的體外腎毒性,研究發(fā)現(xiàn)廣防己和馬兜鈴可引起MDCK細胞膜的損傷,與苦參組相比具有統(tǒng)計學差異。

2.3 熒光探針技術

熒光探針是指在紫外-可見-近紅外區(qū)有特征熒光,并且其熒光性質(激發(fā)和發(fā)射波長、強度、壽命、偏振等)可隨所處環(huán)境的性質,如極性、折射率、黏度等改變而靈敏地改變的一類熒光性分子。用熒光探針進行活細胞成像目前已發(fā)展成為生物學研究最重要的技術之一,廣泛應用于流式細胞術、免疫分析、分子生物學、細胞分析、細胞凋亡、細胞毒性檢測及對腫瘤細胞的識別等多個領域的研究[31]。趙筱萍等[38]使用熒光探針技術識別了巴豆、草烏、牽牛子等32種有毒中藥對HK-2細胞的毒性,發(fā)現(xiàn)巴豆等14味中藥的31個組分對HK-2細胞有明顯的細胞毒性,該方法快速篩選了有毒中藥,提示在使用這些中藥時需要制定相應毒性成分的質量標準,防止臨床上不良反應的發(fā)生。

2.4 網(wǎng)絡藥理學技術

網(wǎng)絡藥理學技術是基于“疾病-基因-靶向-藥物”相互作用網(wǎng)絡,是一個通過觀察藥物干預和影響疾病,揭示復雜藥物對人體的協(xié)同作用,尋找高效低毒的藥物的有效方法[39]。網(wǎng)絡藥理學可通過一定的數(shù)據(jù)庫和平臺建立起中藥化學成分-靶點-通路之間的復雜網(wǎng)絡關系,可為揭示中藥的藥效作用機制和毒性作用機制提供一定的參考依據(jù)。郝俊霞等[40]通過網(wǎng)絡藥理學篩選出了雷公藤中30種潛在毒性成分,通過GO富集分析和KEGG通路分析,初步認為雷公藤可通過誘導凋亡而產生腎臟損傷。張敏新等[41]通過高分辨質譜鑒定分離出雷公藤多苷片中的雷公藤多苷類成分,通過數(shù)據(jù)庫匹配發(fā)現(xiàn)這些潛在毒性化學成分可通過鈣信號通路、PI3K-Akt信號通路、癌癥通路等導致腎毒性。

2.5 代謝組學技術

代謝組學技術是系統(tǒng)生物學的重要組成部分,是繼基因組學和蛋白組學,在20世紀90年代發(fā)展起來的一門新興學科[42]。由于代謝組學技術應用大規(guī)模信息提取技術和多變量處理技術對動物整體的內源性代謝物進行分析,其研究模式與中藥“多成分、多靶點”需整體研究的策略不謀而合,越來越多的研究人員將代謝組學技術應用于中藥學的研究。趙劍宇[43]運用基于核磁共振(Nuclear magnetic resonance,NMR)的代謝組學技術發(fā)現(xiàn)關木通的腎毒性作用與能量代謝中糖酵解、三羧酸循環(huán)、能量代謝途徑的改變有關,與線粒體的功能降低、氧化磷酸化和脂肪的氧化有關。劉金偉[44]基于NMR的代謝組學技術推測細辛可使得腎臟中琥珀酸濃度升高而引起腎臟炎癥,可能引起腎臟組織能量代謝異常,從而影響脂質代謝導致腎細胞死亡。

2.6 毒理基因組學技術

傳統(tǒng)的急性毒性實驗和長期毒性實驗,往往以病理切片為指標,但對毒性機制研究不太深入,毒理基因組學的興起克服了這個缺點,它可以從基因的角度揭示藥物毒性的機制,發(fā)現(xiàn)藥物毒性的差異基因。研究中藥基因組學的常用技術方法有基因芯片技術和DNA分子標記技術。目前基因芯片技術常用于中藥藥物靶點的預測、中藥作用機制的研究、中藥毒性的研究、中藥有效成分的篩選、中藥質量控制、中藥材鑒定和道地藥材鑒別等多個方面的研究。徐婷婷等[45]采用基因組學技術探討了商陸腎毒性的作用機制,與對照組相比,商陸高劑量組和低劑量組分別有2 560和1 923個差異基因表達,通過KEGG通路分析這些差異基因主要涉及的功能通路包含了信號轉導通路(MAPK、VEGF、Erb B和T細胞受體等信號通路)及細胞凋亡、蛋白消化吸收、嘌呤代謝等,最終發(fā)現(xiàn)商陸可能通過激活MAPK、JNK和p38的3條信號通路,直接或間接引起炎癥反應、細胞凋亡等導致腎毒性。

3 降低中藥腎毒性的策略

3.1 正確識別中藥,防止誤用

正確識別中藥,涉及了多種中藥從業(yè)人員,中藥飲片種植人員和銷售人員要增強法律意識,防止發(fā)生摻假的行為;同時要加強中藥飲片采購人員辨別中藥近似品種及偽品的能力,防止購入偽品;臨床醫(yī)師在使用中藥飲片時需正確辨識古籍中的藥材同時結合病人肝腎功能情況,防止認知和經(jīng)驗不足導致誤用有腎毒性的中藥飲片。

3.2 合理炮制,降低毒性

中藥炮制是中醫(yī)用藥的傳統(tǒng)特色,中藥材需經(jīng)過炮制成中藥飲片后,才可用于調劑和制劑使用,其傳統(tǒng)意義就在于中藥炮制可以減毒增效、糾正偏性和去除非藥用部位等。對于具有腎毒性的礦物藥,要嚴格按照炮制方法,去除游離的Hg2+;馬錢子需要砂燙降低士的寧和馬錢子堿的含量,減少不良反應的發(fā)生。

3.3 根據(jù)中藥藥性,使用合理的劑量

《儒門事親》中論及“凡藥有毒也,非止大毒小毒謂之毒,甘草、苦參不可不謂之毒,久服必有偏勝”,說明在臨床應用中需要嚴格控制無論是有毒還是無毒中藥的劑量。對于有毒中藥,切忌在剛開始治療時就采用大劑量,宜從小劑量開始服用,而后逐漸加量,并定期檢查患者的腎功能。

3.4 辨證論治,合理配伍

在臨床應用中,除了運用單味中藥治療疾病以外,常常在辨證論治的基礎上運用中藥復方治療疾病,所以在研究中藥腎毒性過程中,不能孤立地看待中藥的腎毒性,要結合中藥與證候、中藥與機體之間的關系辯證研究中藥的腎毒性;在辨證論治的同時，需要關注患者的基礎疾病，對于肝腎功能不全的患者應盡量避免使用具有腎毒性的藥物，如不可避免使用，則需要加強藥物對于患者腎功能影響的監(jiān)測。

3.5 加大毒性中藥量效研究

除了藥材質量、道地性等因素外，中藥的劑量與其效用、毒性關系密切，中藥的劑量、各藥味之間的比例變化，不僅可以改變藥效，而且會改變其功能主治；有毒中藥的使用尤為值得關注，臨床醫(yī)師在治療疾病過程中應“以癥為靶、以證為基、以病為參”，針對癥、證、病選擇藥物的最佳用量，平衡量、效、毒之間的關系。

中醫(yī)藥是我國祖先智慧的結晶,是經(jīng)過幾千年傳承下來的瑰寶。在臨床應用中藥過程中,切不可片面夸大中藥的毒性,因噎廢食,應結合中藥的品種、炮制、劑量、煎煮和配伍情況,因人、因地、因時制宜,做到藥證相符,辨證施治,才能更好地應用中藥,減少不良反應。隨著科技的發(fā)展,人們對于中藥腎毒性認識的不斷深入,相信未來會有更加快速、準確研究中藥腎毒性的方法,指導具有腎毒性的中藥在臨床合理使用,避免不良事件的發(fā)生。