基于氧化應(yīng)激途徑探討中醫(yī)藥治療糖尿病腎病的機(jī)制研究

王 歡，華 川,,何其函，趙 勇，左新河,

(1. 湖北中醫(yī)藥大學(xué)，湖北 武漢 430061；2. 湖北省中醫(yī)院，湖北 武漢 430074)

糖尿病腎病(diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病微血管并發(fā)癥之一，臨床以腎小球濾過率(GFR)的逐漸下降和白蛋白尿的持續(xù)存在為主要癥狀，隨著病情的發(fā)展最終致終末期腎病(ESRD),需要透析或移植治療[1]。目前研究結(jié)果表明氧化應(yīng)激在糖尿病腎病啟動和進(jìn)展中起著至關(guān)重要的作用，氧化應(yīng)激的增強(qiáng)是促氧化劑酶誘導(dǎo)產(chǎn)生過量的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)以及伴隨著抗氧化途徑不足的情況下發(fā)生的，過多ROS的產(chǎn)生可引發(fā)腎臟纖維化、炎癥和內(nèi)皮功能障礙[2]。目前臨床預(yù)防或治療糖尿病腎病的策略主要依賴于控制血糖以及干擾腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)的藥物，盡管這些治療可減緩氧化應(yīng)激的增強(qiáng)和DKD的進(jìn)展，但是該疾病的負(fù)擔(dān)和死亡率仍然很高，并且大多數(shù)糖尿病性腎病的患者依然會發(fā)展為ESRD[3-4]，中藥在一定程度上能干預(yù)DKD的氧化應(yīng)激反應(yīng)，達(dá)到延緩DKD進(jìn)展的效果，具有多靶點、多層次的優(yōu)勢，本文以干預(yù)氧化應(yīng)激增強(qiáng)為研究目標(biāo)，從單味中藥及中藥成分、中藥復(fù)方等方面進(jìn)行概述，以期為中醫(yī)藥治療糖尿病腎病的深入研究提供參考。

1 氧化應(yīng)激

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是生物體內(nèi)與氧代謝有關(guān)的含氧自由基以及易形成自由基的過氧化物的總稱，包括超氧化物自由基(O22-)、羥自由基(·OH)、一氧化氮自由基(·NO)、單線態(tài)氧(O2)和過氧化氫(H2O2)等，在正常生理狀態(tài)下機(jī)體可產(chǎn)生少量ROS，其具有調(diào)節(jié)血管張力、細(xì)胞黏附和免疫反應(yīng)等生理功能[5],過量的ROS會激活許多信號傳導(dǎo)通路,也會誘導(dǎo)許多細(xì)胞因子、促炎標(biāo)記物和生長因子的釋放,間接導(dǎo)致組織和細(xì)胞的損傷[6]。而抗氧化劑的活性可防止過量氧化劑物種對機(jī)體組織積累的潛在破壞作用，當(dāng)氧化劑或活性氧(ROS)的產(chǎn)生超過局部抗氧化劑能力或抗氧化劑的活性減少時，就會發(fā)生氧化劑/抗氧化劑平衡失調(diào)，引起氧化應(yīng)激的增強(qiáng)從而導(dǎo)致組織損傷[7-8]。

2 氧化應(yīng)激與DKD

慢性高血糖是糖尿病的一個特征，葡萄糖毒性是糖尿病微血管病變的主要原因，在糖尿病腎病中有一些細(xì)胞群在暴露于高血糖環(huán)境中時會出現(xiàn)葡萄糖攝取增強(qiáng)，包括腎小球上皮細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞和近端腎小管上皮細(xì)胞[9-10]，當(dāng)腎臟長期處于高血糖狀態(tài)下就會激活組織內(nèi)的環(huán)氧合酶途徑、多元醇途徑、非酶糖基化途徑、蛋白激酶C途徑、己糖胺途徑及煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NAPDH)氧化酶等通路，最終導(dǎo)致氧化應(yīng)激的增強(qiáng)，從而損傷腎組織，包括腎臟結(jié)構(gòu)和功能的損傷，如腎小球狀肥大、腎小球系膜擴(kuò)張、基底膜增厚、內(nèi)皮功能障礙、細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)沉積等[11-12]，也會誘導(dǎo)許多細(xì)胞因子、促炎標(biāo)記物和生長因子的釋放介導(dǎo)炎癥，而這些細(xì)胞因子的釋放會進(jìn)一步增加氧化應(yīng)激水平，形成惡性循環(huán)[13]。

由于氧化應(yīng)激的增強(qiáng)在糖尿病腎病中發(fā)展中有著重要影響，故目前臨床致力于抗氧化劑治療DKD的研究，已顯示RAAS的阻滯劑可獨立于其降壓作用而減慢ESRD的進(jìn)程，其作用主要通過抑制血管緊張素Ⅱ介導(dǎo)的NADPH氧化酶活化而顯著降低氧化劑種類的產(chǎn)生，但并不能抑制線粒體等其他來源生產(chǎn)的氧化劑，而這些氧化劑可仍在DKD的進(jìn)程中發(fā)揮作用[14]。另外在一些研究中顯示維生素E和維生素C的抗氧化療法為2型糖尿病患者提供了一定程度的腎保護(hù)作用，但其有效性尚不確定[15]。而中醫(yī)藥在治療DKD時具有多靶點、多層次的優(yōu)勢，因此基于大量的實驗研究探討中醫(yī)藥通過減少氧化應(yīng)激反應(yīng)來改善ROS對DKD損傷具有重要意義。

3 中醫(yī)藥基于氧化應(yīng)激途徑防治糖尿病腎病

3.1調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)的平衡 人體內(nèi)的抗氧化劑主要包括酶促抗氧化劑和非酶促抗氧化劑，酶促抗氧化劑主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、髓過氧化物酶(MPO)等，非酶促抗氧化劑主要為多種維生素、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)等，這些物質(zhì)都可以減少ROS的過度生產(chǎn)，因此它們相互補(bǔ)充、協(xié)作而構(gòu)成一個完善的系統(tǒng)[16]。若ROS的活性超過機(jī)體抗氧化防御能力，就會導(dǎo)致氧化應(yīng)激的增強(qiáng)，因此調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)的平衡對治療DKD起著重要作用。

3.1.1單味中藥及中藥成分 葛根素的主要活性成分是4,7-二羥基-8-β-D葡萄糖異黃酮，是從豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的一種有效成分，具有降血糖血脂、抗氧化、改善胰島素抵抗及血流動力學(xué)狀態(tài)等作用[17]，葛根素通過抑制沉默信息調(diào)節(jié)蛋白(silent mating type information regulation，SIRT1)/叉頭蛋白轉(zhuǎn)錄因子-01(forkhead transcription factor-01,FOX-01) 信號通路減少腎臟ROS和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛(MDA)的產(chǎn)生，增加SOD和CAT等抗氧化酶的活性，達(dá)到減輕DKD中氧化應(yīng)激反應(yīng)，改善蛋白尿、腎小球基底膜增厚及線粒體損傷的作用[18]。黃芪的有效成分包括皂苷、多糖及黃酮類，其中黃芪甲苷通過抑制NADP氧化酶/ROS/Akt NF-κB通路，降低糖尿病腎組織中MDA及ROS生成，提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶活性，調(diào)節(jié)抗氧化防御體系功能平衡，減少腎臟系膜細(xì)胞增殖和改善腎小球收縮功能紊亂減少有關(guān)的腎臟氧化損傷[19]。益智和青錢柳都能夠提高糖尿病腎病小鼠血清SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶水平，從而調(diào)節(jié)體內(nèi)氧自由基的產(chǎn)生與清除之間的平衡，減少氧化應(yīng)激的產(chǎn)生對腎組織的損傷[20-21]，但這兩種中藥的具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究。目前有研究顯示，早老素相關(guān)菱形樣蛋白(PARL)在線粒體氧化應(yīng)激中發(fā)揮著重要的作用，DKD大鼠PARL表達(dá)下降，益智乙醇提取物能夠使DKD大鼠PARL mRNA表達(dá)升高，這可能是益智抗氧化應(yīng)激作用的機(jī)制之一[22]。

3.1.2中藥復(fù)方 真武湯出自《傷寒論》，方藥組成為茯苓、芍藥、生姜、附子、白術(shù)，全方具有健脾補(bǔ)腎、溫陽利水等功效。有研究發(fā)現(xiàn)，真武湯具有抑制ROS生成的作用，減輕腎小球系膜細(xì)胞(HMCs)的氧化應(yīng)激水平，HMCs是腎小球內(nèi)最為活躍的細(xì)胞，其過度增殖是導(dǎo)致腎小球硬化、腎臟纖維化的重要因素之一，同時真武湯還能提高SOD和GSH-PX活力，增強(qiáng)HMCs抗氧化能力，通過降低氧化應(yīng)激水平達(dá)到保護(hù)腎功能、延緩DKD進(jìn)展的作用[23]。溫膽湯出自《三因級一病證方論》，方藥組成有半夏、枳實、竹茹、陳皮、甘草、茯苓，具有理氣和胃、健脾滲濕的功效。研究發(fā)現(xiàn)溫膽湯可以減少TNF-α、IL-6等促炎因子及氧化產(chǎn)物MDA，增加抗氧化酶SOD、GSH-Px的含量，促進(jìn)抗氧化系統(tǒng)的平衡，減少氧化應(yīng)激反應(yīng)對腎臟的損傷[24]。自擬芪楂降糖湯[25]、益腎顆粒[26]等臨床經(jīng)驗復(fù)方，可以通過提高血清中SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶水平，減少MAD的產(chǎn)生，從而達(dá)到清除體內(nèi)多余的氧自由基，減少對腎小球脂質(zhì)過氧化的損害，發(fā)揮治療DKD的作用。

3.2抑制AGEs-RAGE受體系統(tǒng)表達(dá) AGE是由一些蛋白質(zhì)、氨基酸、脂質(zhì)等大分子物質(zhì)的自由氨基與葡萄糖或其他還原糖在無酶情況下經(jīng)過一系列反應(yīng)后，形成較為穩(wěn)定的Amadori產(chǎn)物，氧化分解的Amadori產(chǎn)物與其他蛋白質(zhì)的游離氨基發(fā)生反應(yīng)，就會形成終末產(chǎn)物AGEs[27]。正常情況下, AGEs在體內(nèi)的形成相當(dāng)緩慢,但研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)機(jī)體處于高血糖狀態(tài)時,會加速AGEs的生產(chǎn)，導(dǎo)致體內(nèi)大量AGEs積累，AGEs與細(xì)胞膜上的RAGE結(jié)合激活A(yù)GEs-RAGE受體系統(tǒng)，從而進(jìn)一步激活NADPH氧化酶引起氧化應(yīng)激反應(yīng)，產(chǎn)生ROS造成對腎臟的損傷[28]。

3.2.1單味中藥及中藥成分 藥理研究表明牡丹皮具有抗氧化、抗菌抗炎、抗腫瘤等作用[29]，其主要成分包括單萜及其苷類、酚及其苷類、多糖等[30]，張萌等[31]研究發(fā)現(xiàn)牡丹多糖可以抑制腎組織纖連蛋白(FN)抗體和Ⅳ型膠原蛋白(Col Ⅳ)抗體的表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)沉積，抑制腎小球基底膜的增厚。另外，牡丹多糖還能降低血清中AGEs和RAGE的含量，減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)的增強(qiáng)及對腎臟組織的損傷，延緩DKD的進(jìn)展。黃連中的有效成分槲皮素具有保護(hù)血管內(nèi)皮、抗氧化、抗炎等藥理作用，其主要通過抑制AGEs-RAGE受體系統(tǒng)表達(dá)，減少細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的發(fā)生，達(dá)到保護(hù)腎臟足細(xì)胞、系膜細(xì)胞和近曲小管等細(xì)胞的作用[32]。山茱萸環(huán)烯醚萜苷類成分中的特征成分馬錢苷、莫諾苷對腎小球內(nèi)皮細(xì)胞有保護(hù)作用，并下調(diào)RAGE蛋白表達(dá),抑制RAGE受體，阻斷AGEs-RAGE信號通路，減少氧化應(yīng)激的反應(yīng)對腎臟的損傷[33]。丹參酮ⅡA作為丹參重要活性成分之一，能減少AGEs誘導(dǎo)人腎小球系膜細(xì)胞 (HMCs) 的RAGE受體的表達(dá)，降低氧化應(yīng)激水平[34]。

3.2.2中藥復(fù)方 糖腎方的中藥組成為黃芪、葛根、靈芝、女貞子、制大黃、丹參。具有益氣養(yǎng)陰、活血通絡(luò)的功效。杜月光等[35]研究發(fā)現(xiàn)糖腎方可明顯降低糖尿病腎病大鼠的AGEs含量和RAGE表達(dá), 并且可以減少尿白蛋白排泄率和升高內(nèi)生肌酐清除率。

3.3干預(yù)各種細(xì)胞因子 在DKD的發(fā)病機(jī)制中，氧化應(yīng)激和炎癥都起到關(guān)鍵作用，而氧化應(yīng)激可以通過激活轉(zhuǎn)錄因子核因子-κB(NF-κB)和激活蛋白-1(AP-1)，誘導(dǎo)細(xì)胞因子及生長因子的分泌，如結(jié)締組織生長因子(CTGF)、白細(xì)胞介素(ILs)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)，從而進(jìn)一步刺激ROS的產(chǎn)生[36]。目前研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病的實驗動物中NF-κB的表達(dá)增加，并且在高糖環(huán)境下AP-1會介導(dǎo)腎小球膜細(xì)胞誘導(dǎo)轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)產(chǎn)生[37]。除此之外，細(xì)胞因子的產(chǎn)生也會進(jìn)一步刺激ROS的產(chǎn)生，加重氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而形成惡性循環(huán)，造成對DKD的雙重?fù)p傷。

3.3.1單味中藥及中藥成分 黃芪的有效成分包括皂苷、多糖及黃酮類，其中黃芪多糖可以降低TNF-α和白細(xì)胞介素-6(IL-6)水平，減輕炎癥反應(yīng)誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)[19]?；⒄瓤傒祯珵榛⒄鹊挠行镔|(zhì)成分，研究表明虎杖總蒽醌可以降低2型糖尿病腎病大鼠中TGF-β1、CTGF、VEGF等細(xì)胞因子的表達(dá)，抑制腎小球硬化、足細(xì)胞及內(nèi)皮細(xì)胞損傷，減少抗氧化應(yīng)激對腎臟的損傷，延緩DKD進(jìn)展[38]。三七總皂苷通過干預(yù)TGF-β1、Caspase-3等細(xì)胞因子的生成，減少足細(xì)胞凋亡的發(fā)生從而調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)的生成與降解的平衡，減輕腎小球進(jìn)行性的硬化和腎小管間質(zhì)的纖維化[39]，另外，三七總皂苷降低NF-κB P65蛋白乙?；剑M(jìn)而抑制炎癥及氧化應(yīng)激反應(yīng)保護(hù)腎小球系膜細(xì)胞[40]。金櫻子在腎臟疾病的治療中應(yīng)用較為廣泛,研究表明金櫻子總黃酮具有抗炎、抗氧化和降血脂作用[41]，核轉(zhuǎn)錄因子(nuclear factor kappa-B,NF-κB)為介導(dǎo)炎癥反應(yīng)的啟動因子，會誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的釋放，促進(jìn)氧化應(yīng)激反應(yīng)，金櫻子可通過抑制NF-κB及單核細(xì)胞趨化因子(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)蛋白的表達(dá)減少氧化應(yīng)激反應(yīng)，從而改善糖尿病大鼠的腎功能[42]。

3.3.2中藥復(fù)方 參芪地黃湯出自《雜病犀燭》，具有益氣養(yǎng)陰、滋腎健脾的功效，方藥組成為人參、黃芪、熟地、山藥、茯苓、丹皮、山茱萸，多用來治療氣陰兩虛的早期DKD。研究表明，參芪地黃湯能抑制IL-6、IL-8、TNF-α及超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)等血清炎癥因子，減少通過炎癥反應(yīng)引起機(jī)體氧化應(yīng)激的發(fā)生，從而減少對腎小球內(nèi)皮細(xì)胞的損傷[43]。益腎解毒湯的中藥組成有枸杞子、人參、生地黃、土茯苓、黃芪、丹參、大黃、甘草，該方基于“氣陰兩虛、脾腎虧虛、腎絡(luò)瘀阻”的病機(jī)所組。朱靜[44]研究發(fā)現(xiàn)該方可以減少血清中IL-6、超敏C反應(yīng)蛋白(hsCRP)等炎癥因子、晚期氧化蛋白產(chǎn)物(AOPP)及AGEs，增強(qiáng)SOD活性，提高自由基清除酶的活性，抑制腎組織過氧化物的生成，減少炎癥因子釋放，清除氧化應(yīng)激病理產(chǎn)物，減少其病理產(chǎn)物對腎臟的損傷。金匱腎氣丸記載于由東漢醫(yī)圣張仲景所創(chuàng)的《金匱要略》, 是治腎氣不足諸證的第一方，其方組成為干地黃、山藥、山茱萸、澤瀉、茯苓、丹皮、附子、桂枝。在DKD中，TGF-β1可以通過各種途徑導(dǎo)致腎小球細(xì)胞外間質(zhì)的合成和降解失調(diào)，促進(jìn)腎小球硬化，CTGF是TGF-β1的關(guān)鍵性下游介質(zhì), 能加劇腎組織纖維化過程的持續(xù)進(jìn)展,金匱腎氣丸能減少由氧化應(yīng)激反應(yīng)誘導(dǎo)的TGF-β1、CTGF等細(xì)胞因子，減少對腎組織的損傷，延緩DKD的進(jìn)展[45]。當(dāng)歸補(bǔ)血湯始載于《內(nèi)外傷辨惑論》，由黃芪30 g和當(dāng)歸6 g組成，有實驗證實當(dāng)歸補(bǔ)血湯原方配比效果最顯著[46]。核因子相關(guān)因子2(Nrf2)是細(xì)胞氧化應(yīng)激反應(yīng)中的關(guān)鍵因子，對維持細(xì)胞內(nèi)氧化還原平衡有著重要作用的轉(zhuǎn)錄因子，當(dāng)歸補(bǔ)血湯能上調(diào)高糖條件下系膜細(xì)胞Nrf2的表達(dá),提高T-SOD的活性,抑制MDA的過多生成,減少高糖環(huán)境下誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng),保護(hù)系膜細(xì)胞[47]。

4 小結(jié)與展望

DKD屬祖國醫(yī)學(xué)“消渴腎病”范疇，其病機(jī)以腎臟虧虛為本，痰濕、瘀血、濁毒為標(biāo)[48]，消渴燥熱內(nèi)生，損傷腎陰，陰虧津傷；腎氣虧虛，水液氣化失司，聚為痰濕；氣不攝血，血不循經(jīng)，發(fā)為瘀血；痰濕、瘀血損傷腎絡(luò)，生成濁毒；各種病理產(chǎn)物聚集導(dǎo)致消渴腎病的產(chǎn)生?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)中，DKD的發(fā)病機(jī)制與機(jī)體代謝紊亂、血流動力學(xué)異常、細(xì)胞外基質(zhì)沉積及炎癥反應(yīng)等多種機(jī)制有關(guān), 而氧化應(yīng)激反應(yīng)在諸種機(jī)制中發(fā)揮著重要作用。本文就前人關(guān)于中藥單體、有效成分和中藥復(fù)方對DKD中氧化應(yīng)激反應(yīng)的干預(yù)作用的研究進(jìn)行總結(jié)和分析后發(fā)現(xiàn)，中藥單體及中藥有效成分如黃酮、苷類、多糖等，對減少氧化應(yīng)激反應(yīng)的發(fā)生有著顯著作用；中藥復(fù)方干預(yù)DKD中氧化應(yīng)激反應(yīng)主要以補(bǔ)腎、化瘀、利水、益氣、養(yǎng)陰等治法為主，與祖國醫(yī)學(xué)中糖尿病腎病氣陰兩虛、痰瘀阻絡(luò)的發(fā)病機(jī)制相符。中醫(yī)藥從辨證論治和整體觀的思想出發(fā)，著眼于DKD的關(guān)鍵病機(jī)，有助于人們能更好地認(rèn)識中醫(yī)藥干預(yù)DKD中氧化應(yīng)激反應(yīng)的作用機(jī)制。

隨著對DKD研究的不斷深入，以氧化應(yīng)激及其相關(guān)信號通路為靶標(biāo)的藥物，以及對抗氧化防御系統(tǒng)的調(diào)節(jié)，將為DKD提供更多的臨床治療方法。研究發(fā)現(xiàn)，中醫(yī)藥干預(yù)DKD氧化應(yīng)激反應(yīng)主要通過以下三個方面發(fā)揮作用：一是調(diào)節(jié)抗氧化防御系統(tǒng)的平衡，提高抗氧化劑的形成，減少ROS對腎臟的損傷；二是干預(yù)氧化應(yīng)激相關(guān)通路——非酶糖基化途徑即AGEs-RAGE受體系統(tǒng)，減少氧化應(yīng)激的發(fā)生；三是干預(yù)相關(guān)炎癥細(xì)胞因子，抑制炎癥因子誘導(dǎo)ROS的生成，從而減少氧化應(yīng)激及炎癥對腎臟的損傷。但由于目前中醫(yī)藥作用靶點龐雜，目前尚未能有對于中醫(yī)藥干預(yù)氧化應(yīng)激治療DKD的具體作用機(jī)制的明確解釋，所以本研究就目前的中醫(yī)藥成果進(jìn)行總結(jié)，以便為進(jìn)一步研究提供參考。然而中醫(yī)藥防治DKD的研究仍存在一定局限，例如中醫(yī)藥對DKD干預(yù)氧化應(yīng)激相關(guān)通路的研究不夠全面，并且缺乏與相關(guān)細(xì)胞通路之間關(guān)系的探討，還需對其作用機(jī)制進(jìn)行體內(nèi)外實驗的進(jìn)一步的、全面的挖掘，以便基礎(chǔ)科研成果更好地應(yīng)用于臨床實踐。

利益沖突：所有作者均聲明不存在利益沖突。