中醫(yī)藥基于HIF-1α信號(hào)通路調(diào)節(jié)腎間質(zhì)纖維化

李?yuàn)檴?，孫 倩，楊少寧，于小勇

(1. 陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽(yáng) 712046；2. 陜西省中醫(yī)醫(yī)院，陜西 西安 710003)

慢性腎臟病(CKD)因其高發(fā)病率和高病死率已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)的公共健康問(wèn)題。在世界范圍內(nèi)，有10%～15%的成年人遭受CKD的痛苦[1]。美國(guó)成人CKD患病率預(yù)計(jì)在2030年將上升至16.7%[2]。2012年流行病學(xué)顯示，我國(guó)成人CKD總患病率為10.8%[3]。腎間質(zhì)纖維化(RIF)是各種慢性腎臟病進(jìn)展至終末期腎病(ESRD)的主要病理基礎(chǔ)和最終病理結(jié)果。因此闡明RIF的潛在機(jī)制，開發(fā)防治RIF的有效策略和潛在治療靶點(diǎn)，對(duì)于延緩CKD的進(jìn)展是至關(guān)重要的。缺氧誘導(dǎo)因子(HIF)在缺氧條件下反式激活各種細(xì)胞因子以適應(yīng)低氧環(huán)境，有助于細(xì)胞感知和適應(yīng)氧水平的變化，被認(rèn)為是維持氧穩(wěn)態(tài)的核心轉(zhuǎn)錄因子。越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α通過(guò)調(diào)控各種細(xì)胞因子參與RIF的過(guò)程，與RIF呈正相關(guān)。中醫(yī)藥通過(guò)多途徑、多通路、多靶點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)在防治RIF中作用顯著。因此，本文對(duì)中醫(yī)藥基于HIF-1α信號(hào)通路調(diào)節(jié)相關(guān)細(xì)胞因子和信號(hào)通路防治RIF進(jìn)行綜述，以探討中醫(yī)藥預(yù)防和延緩纖維化進(jìn)展的潛在治療靶點(diǎn)，開發(fā)新的有效治療措施。

1 RIF的中醫(yī)病因病機(jī)

RIF是各種慢性腎臟病進(jìn)展至ESRD的共同結(jié)局途徑和主要病理基礎(chǔ)，主要包括腎小管和腎間質(zhì)的破壞，各種細(xì)胞因子和炎癥因子釋放，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)，肌成纖維細(xì)胞增殖，上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)分化(EMT)以及細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的過(guò)度沉積[4-5]。中醫(yī)古籍并沒(méi)有RIF的論述，但根據(jù)其病理特點(diǎn)和發(fā)病機(jī)制可歸屬于“癃閉”、“腎勞”、“關(guān)格”、“溺毒”等中醫(yī)學(xué)范疇。其基本病機(jī)以脾腎兩虛為本，痰濕瘀血濁毒蓄積為標(biāo)，是為本虛標(biāo)實(shí)之候，治療當(dāng)“標(biāo)本兼治”，以健脾補(bǔ)腎、活血泄?jié)?、解毒化濕為法。董志剛教授認(rèn)為外感六淫是本病的誘發(fā)因素，而脾腎雙虧才是發(fā)病之根本[6]。鄧偉教授認(rèn)為CKD發(fā)病多由臟腑虛損，外邪侵襲，而致痰濁瘀血蓄積于體內(nèi)，其中瘀血貫穿于CKD始終[7]。劉寶厚教授認(rèn)為CKD病機(jī)以脾腎兩虛為本，在CKD進(jìn)展中逐漸氣血虧虛，臟腑虛損，功能失司，痰濁瘀毒蓄積等本虛標(biāo)實(shí)之候[8]。

2 HIF-1α在RIF中的作用

目前，普遍認(rèn)為慢性缺氧是導(dǎo)致CKD進(jìn)展，發(fā)展至ESRD的危險(xiǎn)因素。HIF是由HIF-α和HIF-β兩個(gè)亞單位組成的蛋白質(zhì)異源二聚體，其中α對(duì)氧敏感，是缺氧誘導(dǎo)因子的活性亞單位。已知α有三種亞型:HIF-1、HIF-2、HIF-3，其中HIF-1α在哺乳動(dòng)物組織中廣泛表達(dá)。在正常情況下，HIF-1α在脯氨酰羥化酶(PHD)作用下發(fā)生羥基化，羥基化的缺氧誘導(dǎo)因子被希佩爾-林道蛋白(pVHL)識(shí)別，被E3連接酶泛素化，最終被蛋白酶體降解。而在低氧狀態(tài)下，PHD和HIF-1α的羥基化被抑制，HIF-1α因不能被識(shí)別以及泛素化降解而穩(wěn)定表達(dá)和積累[9-10]。HIF廣泛參與各種生物過(guò)程[11-12]：①作為維持氧穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，HIF在保護(hù)器官和組織免受氧化損傷時(shí)與活性氧(ROS)信號(hào)通路時(shí)相互作用；②過(guò)度表達(dá)的HIF能夠上調(diào)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)的表達(dá)，促進(jìn)血管生成；③HIF在轉(zhuǎn)錄、合成、成熟、增殖等方面調(diào)節(jié)促紅細(xì)胞生成素，促進(jìn)紅細(xì)胞生成；④HIF參與調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和促炎因子的表達(dá)；⑤在腫瘤細(xì)胞中，活化的HIF能夠調(diào)節(jié)葡萄糖代謝，誘導(dǎo)VEGF分泌，促進(jìn)血管生成及轉(zhuǎn)移，在腫瘤治療過(guò)程中發(fā)揮著重要作用。HIF-1α的過(guò)表達(dá)不僅可促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子的釋放并在損傷部位募集，從而促進(jìn)纖維性瘢痕的生成[13]，而且激活的HIF-1α與下游基因結(jié)合并誘導(dǎo)Ⅰ型膠原(collagen I)、纖溶酶原激活物抑制劑1(PAI-1)、內(nèi)皮素-1(ET-1)、結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)、基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)和金屬蛋白酶組織抑制劑1(TIMP-1)等基因的表達(dá)增加，導(dǎo)致ECM降解減少，過(guò)度沉積，最終發(fā)生纖維化[14]。研究發(fā)現(xiàn)，慢性腎炎患者血清HIF-1α可能通過(guò)上調(diào)炎癥細(xì)胞因子水平參與腎臟功能障礙以及纖維化，其表達(dá)水平與腎臟損傷、腎間質(zhì)纖維化以及全身炎癥反應(yīng)程度呈正相關(guān)[15]。

Ke等[16]研究發(fā)現(xiàn)，腎間質(zhì)纖維化的抑制可通過(guò)siRNA下調(diào)HIF-1α表達(dá)，進(jìn)而減少脂質(zhì)和ECM的沉積，同時(shí)減少Ⅰ型膠原和纖維連接蛋白(FN)產(chǎn)生，進(jìn)而改善RIF。Li等[17]通過(guò)權(quán)重基因共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)分析(WGCNA)，將糖尿病腎病(DKD)的腎小管間質(zhì)基因表達(dá)譜與腎小球?yàn)V過(guò)率(eGFR)值聯(lián)系起來(lái)，發(fā)現(xiàn)四個(gè)共表達(dá)模塊與eGFR值密切相關(guān)，這些模塊基因在纖維化相關(guān)生物學(xué)過(guò)程中過(guò)分表達(dá)。結(jié)果顯示，HIF-1α與eGFR呈負(fù)相關(guān)，且與腎纖維化程度呈正相關(guān)，說(shuō)明HIF-1α可能參與DKD的RIF過(guò)程中。研究發(fā)現(xiàn)[18]，2型糖尿病病理特征能夠激活HIF-1α以及抑制HIF-2α，HIF-1α和HIF-2α之間活性平衡的變化激活了腎小球和腎小管細(xì)胞的炎癥反應(yīng)和纖維化。而鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-2(SGLT-2)抑制劑通過(guò)抑制HIF-1α和激活HIF-2α促進(jìn)紅細(xì)胞生成，同時(shí)緩解器官功能障礙，抑制炎癥反應(yīng)和纖維化。說(shuō)明腎臟炎性反應(yīng)和纖維化往往伴隨著HIF-1α的高表達(dá)，兩者密切相關(guān)[19]。HIF-1α過(guò)表達(dá)促進(jìn)了促炎性細(xì)胞因子產(chǎn)生，激活了炎性細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)途徑和促纖維化機(jī)制，誘導(dǎo)了腎臟炎癥反應(yīng)和纖維化[20]。抑制HIF-1α表達(dá)則能夠減輕腎小球和腎小管功能障礙，進(jìn)而減輕腎臟炎性反應(yīng)和纖維化進(jìn)展[21]。研究發(fā)現(xiàn)，HIF-1α 末端轉(zhuǎn)錄激活域(C-TAD)轉(zhuǎn)錄激活導(dǎo)致缺氧誘導(dǎo)因子抑制劑(FIH-1)丟失，而FIH-1是調(diào)節(jié)HIF-1α介導(dǎo)的急性腎損傷(AKI)向CKD進(jìn)展的關(guān)鍵因素，F(xiàn)IH-1過(guò)表達(dá)可抑制 HIF-1αC-TAD 活化并延緩AKI向CKD發(fā)展[22]。DKD大鼠腎組織高糖環(huán)境能夠抑制血管生成抑制因子-1(VASH-1)和沉默信息調(diào)節(jié)因子(SIRT1)的表達(dá)，其中SIRT1屬于Ⅲ類組蛋白去乙酰化酶，具有腎臟保護(hù)的作用[23]，進(jìn)而誘導(dǎo)腎小管上皮細(xì)胞中HIF-1α、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β1)和Smad3水平的增加，從而促進(jìn)氧化應(yīng)激和纖維化因子激活，異常增加細(xì)胞增殖活性[24]。

然而，有研究發(fā)現(xiàn)，具有抗纖維化作用的miR-29c在RIF中表達(dá)下調(diào)，而HIF-1α激活可以上調(diào)miR-29c的表達(dá)，進(jìn)而緩解RIF[25]。HIF-1α過(guò)表達(dá)也可通過(guò)減少多種細(xì)胞因子的釋放，緩解炎性反應(yīng)，進(jìn)而減輕順鉑誘導(dǎo)的腎臟損傷[11]。研究發(fā)現(xiàn)，在纖維化早期階段，HIF-1α依賴性的脯氨酰羥化酶3(PH3)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1(GLUT-1)、PAI-1、CTGF等各種促纖維化因子被上調(diào)，但是隨著RIF的進(jìn)展，HIF-1α的促纖維化作用下降，說(shuō)明HIF-1α促纖維化作用發(fā)生在早期，隨著RIF的進(jìn)展有所下降[26]。

綜上，HIF-1α通過(guò)參與RIF的相關(guān)生物學(xué)過(guò)程，誘導(dǎo)相關(guān)細(xì)胞因子釋放以及相關(guān)信號(hào)通路激活，介導(dǎo)RIF的發(fā)生發(fā)展。但是，HIF-1α激活對(duì)RIF的作用存在爭(zhēng)議，這可能與HIF-1α在不同腎細(xì)胞類型或不同病理階段的不同作用有關(guān)。因此，進(jìn)一步研究HIF-1α在RIF中的作用，會(huì)使我們更深入地了解纖維化的病理機(jī)制以及潛在的干預(yù)措施和治療靶點(diǎn)。

3 中醫(yī)藥基于HIF-1α信號(hào)通路調(diào)節(jié)RIF

中醫(yī)藥因其多途徑、多環(huán)節(jié)對(duì)抗多靶點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)，在抗RIF方面成效顯著，研究方向從中藥單品、中藥提取物到中藥復(fù)方以及中成藥，研究?jī)?nèi)容從基因、蛋白、代謝等水平到信號(hào)通路、細(xì)胞因子等[27]，已成為近年來(lái)防治RIF的重點(diǎn)[28]。

3.1中藥復(fù)方 鐘正霞等[29]研究發(fā)現(xiàn), 黃葵膠囊通過(guò)下調(diào)RIF模型中HIF-1α的表達(dá)水平，緩解局部因缺氧造成的炎性反應(yīng)，緩解病情，修復(fù)腎損傷，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用，從而改善RIF，是一種有效的抗RIF藥物。唐群等[30]研究發(fā)現(xiàn)，在5/6腎切除大鼠模型中，六味地黃湯組較模型組腎組織中HIF-1α、Ⅰ型膠原、Ⅲ型膠原、PAI-1和TIMP-1的表達(dá)明顯減少，且優(yōu)于依那普利組。表明六味地黃湯可通過(guò)降低HIF-1α的表達(dá)，減少膠原蛋白的合成，調(diào)節(jié)PAs/PAIs和MMPs/TIMPs間平衡，以改善腎功能，減輕腎損傷。此外，有學(xué)者還發(fā)現(xiàn)，六味地黃湯可明顯減少腎組織中HIF-1α，進(jìn)而下調(diào)Twist蛋白水平表達(dá)，并顯著上調(diào)上皮鈣黏蛋白(E-cadherin)水平，延緩RIF[31]。扶正化瘀方通過(guò)顯著抑制核因子κB(NF-κB)的活化和MMP-2的活性，下調(diào)腫瘤壞死因子α(TNF-α)的表達(dá)，進(jìn)而減輕氧化應(yīng)激損傷，進(jìn)一步發(fā)揮改善氯化汞誘導(dǎo)的RIF的作用[32]。健脾解毒湯通過(guò)抑制MTor/HIF-1α/VEGF信號(hào)通路有效抑制腫瘤細(xì)胞遷移、侵襲和血管生成[33]。

3.2中藥單體 丹參是廣泛使用的傳統(tǒng)中藥材之一，具有活血化瘀、養(yǎng)血安神、調(diào)經(jīng)止痛等功效?，F(xiàn)代藥理研究表明，丹參及其活性成分具有抗癌、抗纖維化、抗氧化、抗炎、心血管保護(hù)、肝臟保護(hù)、神經(jīng)保護(hù)等多種藥理作用[34]。此外， HIF-1α、NF-κB、Toll受體4 (TLR4)、人類抗原R蛋白(HuR)等已被確定為二氫丹參酮(DHT)的潛在治療靶點(diǎn)[35]。丹參各種活性成分均表現(xiàn)出一定的抗缺氧作用，通過(guò)改善缺氧引起的超氧化物歧化酶(SOD)和乳酸脫氫酶活性(LDH)的變化，提高小鼠對(duì)缺氧的適應(yīng)能力；此外，丹參及其提取物還可通過(guò)下調(diào)HIF-1α、增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)、B淋巴細(xì)胞瘤-2基因(Bcl-2)、周期蛋白依賴性激酶4(CDK4)、細(xì)胞周期蛋白D1(cyclinD1)和P27Kip1基因等表達(dá)，抑制促炎細(xì)胞因子釋放和RhoA-Rho相關(guān)蛋白激酶(ROCK)信號(hào)通路激活，進(jìn)而減輕慢性缺氧中的組織損傷[36]。研究發(fā)現(xiàn)，銀杏葉提取物不僅能顯著降低尿N-乙酰-β-D-葡萄糖苷酶(NAG)、血肌酐(SCr)和尿素氮(BUN)水平，并下調(diào)腎組織中α平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)和Col的表達(dá)；還可通過(guò)下調(diào)p38MAPK/TGF-β1和p38MAPK/HIF-1α信號(hào)通路抑制細(xì)胞凋亡，進(jìn)而顯著減輕順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷后的RIF[37]。槲皮素是一種自然界中廣泛存在的較易從中草藥中提取的具有生物活性的多酚類黃酮醇，可調(diào)節(jié)多種細(xì)胞因子和信號(hào)通路防治多種疾病，具有抗腫瘤、抗氧化、抗炎以及心臟保護(hù)的作用[38]。此外，槲皮素在抗臟器纖維化方面的潛力被發(fā)掘[39]。研究發(fā)現(xiàn)，槲皮素通過(guò)調(diào)節(jié)HIF-1α/miR-210/ISCU/FeS軸來(lái)抑制細(xì)胞有氧糖酵解途徑，從而拮抗細(xì)胞因子介導(dǎo)的腎臟損傷[40]。研究發(fā)現(xiàn)，垂盆草提取物通過(guò)下調(diào)促炎細(xì)胞因子、趨化因子、炎癥因子如白細(xì)胞介素(IL-6)、干擾素-γ和TNF-α的表達(dá)，抑制巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)和活化，減輕腎小管間質(zhì)損傷。還通過(guò)下調(diào)HIF-1α的表達(dá)和GLUT-1的產(chǎn)生，從而抑制巨噬細(xì)胞的無(wú)氧糖酵解，進(jìn)而發(fā)揮抗炎、抗纖維化的作用，減輕腎臟損傷[41]。

RIF是一個(gè)多面、多層次的復(fù)雜的細(xì)胞反應(yīng)過(guò)程，HIF-1α可與多條信號(hào)通路相互作用，如TGF-β、Notch、NF-κB、Ang Ⅱ/ROS、蛋白激酶(PKC)/細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(ERK)、P磷脂酰肌醇3激酶/絲氪酸-蘇氪酸蛋白激酶/缺氧誘導(dǎo)因子-1α(PI3K/Akt)，增強(qiáng)成纖維細(xì)胞增殖，加重腎臟損傷，促進(jìn)RIF[14]。TGF-β是公認(rèn)的促纖維化細(xì)胞因子，在UUO大鼠模型中，中藥梔子果實(shí)的乙醇提取物(EEG)可通過(guò)降低HIF-1α、CTGF、TGF-β1表達(dá)水平，增加VEGF蛋白表達(dá)，調(diào)節(jié)EMT，進(jìn)而減輕腎纖維化，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用[42]。樊小寶等[43]認(rèn)為，金釵石斛是一種中藥材，其活性成分-金釵石斛多糖可通過(guò)抑制α-SMA、FN、CTGF表達(dá)，減少ECM的沉積，并通過(guò)抑制I3K/Akt/HIF-1α信號(hào)通路改善多柔比星腎病大鼠腎纖維化，進(jìn)而有效保護(hù)腎臟組織。不僅中藥提取物，對(duì)中藥復(fù)方的研究也發(fā)現(xiàn)，HIF-1α通過(guò)調(diào)節(jié)CTGF和TGF-β1的表達(dá), 抑制ECM降解而導(dǎo)致RIF，而益腎解毒湯可通過(guò)改善缺氧，減少HIF-1α蛋白水平，進(jìn)而下調(diào)CTGF和TGF-β1的表達(dá)，來(lái)減輕RIF[44]。

3.3中醫(yī)特色療法 中醫(yī)特色療法作為防治CKD的輔助手段，因其多途徑、多靶點(diǎn)在防治RIF中發(fā)揮至關(guān)重要的作用[45]。①中藥灌腸：灌腸方藥多以大黃配伍解毒泄?jié)嶂幬?，降低血肌酐、尿素氮水平，保護(hù)腎功能。②中藥藥浴：通過(guò)熏蒸、浸泡的方式，開腠理以排毒。③中藥離子導(dǎo)入：選用溫腎健脾，活血解毒的中藥，通過(guò)直流電的方式將中藥有效成分導(dǎo)入雙側(cè)腎俞，此法能直達(dá)病所。④穴位貼敷：將活血解毒、溫陽(yáng)利水的方藥制好后貼于腧穴處，可與內(nèi)治法聯(lián)合使用，且補(bǔ)內(nèi)治之不及。⑤針灸療法：因能夠疏經(jīng)通絡(luò)，調(diào)理氣機(jī)，祛邪扶正，且操作簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠被廣泛用于CKD防治中。目前，中醫(yī)特色療法防治RIF主要基于臨床觀察，對(duì)于其中抗纖維化的具體機(jī)制尚缺乏研究，因此，期待更深入的研究，來(lái)揭示中醫(yī)特色療法防治RIF的機(jī)制。

4 小結(jié)和展望

中醫(yī)藥因其多通路、多途徑、多靶點(diǎn)在抗RIF中療效顯著，中藥基于HIF-1α信號(hào)通路發(fā)揮抗纖維化作用主要通過(guò)中藥活性成分抑制HIF-1α的表達(dá)，降低HIF-1α蛋白穩(wěn)定性，進(jìn)而下調(diào)下游相關(guān)細(xì)胞因子水平和抑制相關(guān)信號(hào)通路激活來(lái)實(shí)現(xiàn)的。目前，中醫(yī)藥調(diào)節(jié)HIF-1α信號(hào)通路抑制纖維化的研究尚淺，中藥復(fù)方成分復(fù)雜，傳統(tǒng)中藥活性成分不確定，很多細(xì)胞分子機(jī)制尚需深入研究；此外，由于兩種或多種信號(hào)通路之相互作用能夠協(xié)同促進(jìn)RIF，因此，靶向HIF-1α與其他促纖維化信號(hào)通路似乎是改善RIF的合理策略，但是，HIF-1α與很多其他促纖維化信號(hào)通路之間的關(guān)系研究較少；很多研究表明，對(duì)HIF-1α抗RIF的作用存在爭(zhēng)議，因此，需要更多高質(zhì)量的研究來(lái)闡釋其中機(jī)制；中醫(yī)藥特色療法防治RIF的機(jī)制尚缺乏研究。

RIF是一個(gè)多環(huán)節(jié)、多途徑的復(fù)雜過(guò)程，單獨(dú)一種治療藥物只能作用于其中一個(gè)或某幾個(gè)環(huán)節(jié)，因此，對(duì)中醫(yī)病因病機(jī)及中藥作用機(jī)制的深入研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。將中醫(yī)理論與現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究最新成果相結(jié)合，探討潛在機(jī)制，發(fā)掘潛在防治靶點(diǎn)和治療措施，探索更有效、更安全的方法將是未來(lái)臨床研究的重點(diǎn)。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。