中藥單體及復(fù)方調(diào)控糖尿病腎病足細(xì)胞自噬的研究進(jìn)展

李明俠，李小會

（陜西中醫(yī)藥大學(xué)，陜西 咸陽 712000）

糖尿病腎?。╠iabetic kidney disease，DKD）是糖尿病常見的并發(fā)癥之一，文獻(xiàn)[1-2]報道，糖尿病患者繼發(fā)DKD的發(fā)生率為25%～40%，其中約10%糖尿病患者因終末期腎衰竭死亡。DKD的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，受多種因素共同作用，如遺傳、免疫炎癥、糖代謝紊亂、血流動力學(xué)、細(xì)胞因子等[3-4]。目前研究[5]發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞自噬是引起腎小球濾過屏障受損和蛋白尿生成的重要機(jī)制。足細(xì)胞具有高度分化性，在高血糖狀態(tài)下足細(xì)胞易發(fā)生自噬功能失調(diào)，從而導(dǎo)致足細(xì)胞損傷[6]。近年來，中醫(yī)藥治療DKD具有獨到見解，多項研究[7-8]顯示中藥單體及復(fù)方能夠有效緩解腎功能損害，阻斷DKD進(jìn)展。隨著中藥現(xiàn)代藥理學(xué)研究的深入，中藥治療DKD的機(jī)制可能與中藥有效活性成分調(diào)控足細(xì)胞自噬密切相關(guān)[9-10]。本研究中藥單體及復(fù)方調(diào)控DKD足細(xì)胞自噬的機(jī)制進(jìn)行闡述，為中藥治療DKD提供新的思路。

1 DKD與足細(xì)胞自噬

自噬是細(xì)胞利用溶酶體降解途徑進(jìn)行自我吞食的過程，其具體過程為細(xì)胞吞噬自身細(xì)胞質(zhì)蛋白或細(xì)胞器后包被進(jìn)入囊泡，形成自噬體，并與溶酶體融合形成新的自噬溶酶體，對內(nèi)部衰老的細(xì)胞器、翻譯錯誤的蛋白質(zhì)以及外來病原體進(jìn)行降解，從而維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)。故自噬是細(xì)胞在營養(yǎng)不足、炎癥、感染、腫瘤等壓力情況下維持生存的主要代謝途徑。在病理狀態(tài)下，自噬失衡也會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或自噬性死亡[11]。

足細(xì)胞損傷是DKD發(fā)生、發(fā)展過程中的重要環(huán)節(jié)，但迄今其發(fā)生機(jī)制尚未明確。足細(xì)胞即腎小囊臟層上皮細(xì)胞，足細(xì)胞與腎小球基膜、血管內(nèi)皮細(xì)胞共同構(gòu)成腎小球濾過屏障。足細(xì)胞胞體具有許多足突，附著于腎小球基底膜外側(cè)，并通過黏附分子和蛋白多糖分子與腎小球基底膜相連，相鄰兩個足細(xì)胞的足突相互交錯，緊貼于毛細(xì)血管基膜，裂孔表面覆蓋一層結(jié)構(gòu)—裂孔膜，是維持腎小球電荷屏障的重要構(gòu)成成分。另外，足細(xì)胞分泌IV型膠原、纖維連接蛋白、促腎纖維化因子，在腎小球濾過屏障的修復(fù)以及免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。目前研究[12-13]發(fā)現(xiàn)，足細(xì)胞自噬與DKD密切相關(guān)，對腎臟功能的完整性至關(guān)重要。在DKD的發(fā)生發(fā)展中，受血糖代謝異常、炎癥、氧化應(yīng)激等因素影響，足細(xì)胞發(fā)生自噬引起細(xì)胞凋亡、壞死，進(jìn)而引起腎小球濾過屏障損傷，體內(nèi)離子滲透壓和代謝物平衡穩(wěn)態(tài)被破壞，發(fā)生炎癥級聯(lián)反應(yīng)，腎小管上皮細(xì)胞萎縮，而足細(xì)胞無法再生，引起不可逆的腎小球損傷。

有動物實驗[14-15]發(fā)現(xiàn)，在腎功能正常小鼠中，小鼠的腎組織足細(xì)胞具有豐富的自噬小體；而在足細(xì)胞自噬相關(guān)基因缺失的糖尿病小鼠中出現(xiàn)明顯的蛋白尿癥狀以及腎小球硬化等病理改變。有研究[16]發(fā)現(xiàn)，在DKD早期，高血糖環(huán)境激活了足細(xì)胞自噬，以清除和降解折疊錯誤的蛋白質(zhì)，保護(hù)足細(xì)胞免受高血糖影響而凋亡；隨著DKD進(jìn)展，足細(xì)胞過度自噬，引起足細(xì)胞大量壞死，導(dǎo)致更嚴(yán)重的腎功能損害。近年來學(xué)術(shù)界發(fā)現(xiàn)調(diào)控足細(xì)胞自噬的信號通路研究主要包括營養(yǎng)傳感途徑和細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激途徑兩大方向。營養(yǎng)傳感途徑主要包括mTOR 信號通路[17]、AMPK信號通路[18]、SIRT1 信號通路[19]等，而細(xì)胞內(nèi)應(yīng)激途徑包括氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、低氧應(yīng)激等[20]。

2 中藥單體調(diào)控DKD足細(xì)胞自噬

2.1 黃酮類化合物

黃酮類化合物屬于多酚類物質(zhì)，其化學(xué)式為C6-C3-C6，具有廣泛的生物活性。黃酮類化合物的中藥來源多樣，例如從黃芩中提取的黃芩素、從葛根中提取的葛根素、從山豆根提取的金雀異黃素等。

2.1.1 黃芩素 現(xiàn)代藥理學(xué)研究[21]表明，黃芩素具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗腫瘤的作用，在治療心腦血管疾病、糖尿病、免疫系統(tǒng)疾病、惡性腫瘤中均有廣泛應(yīng)用。近年來發(fā)現(xiàn)，黃芩素對糖尿病并發(fā)癥DKD也具有良好的藥理作用。楊柳等[22]研究探討黃芩素介導(dǎo)PI3K/Akt信號通路對高糖誘導(dǎo)近端腎小管上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)的調(diào)控作用，結(jié)果顯示，高糖模型組細(xì)胞的存活率明顯低于正常細(xì)胞組和黃芩素組，并且黃芩素濃度越高，腎小管上皮細(xì)胞的存活率越高，細(xì)胞中活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）水平以及細(xì)胞中磷酸化磷酸肌醇3-激酶（p-PI3K）、磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）蛋白表達(dá)量越低，推測黃芩素可能通過抑制高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)及PI3K/Akt通路活化來減少炎癥因子產(chǎn)生，從而保護(hù)腎小管上皮細(xì)胞。周佳麗等[23]研究發(fā)現(xiàn)，黃芩水提取物中的黃芩素、黃芩苷處理小鼠胰島β細(xì)胞，能夠提高不同濃度葡萄糖刺激下胰島β細(xì)胞胰島素的分泌，并且通過自噬途徑發(fā)揮作用，自噬標(biāo)志性蛋白LC3表達(dá)量增加，自噬底物蛋白p62表達(dá)量減少，AMPK磷酸化水平升高，提示黃芩水提物通過激活A(yù)MPK途徑誘導(dǎo)β細(xì)胞自噬。LIU等[24]對高糖誘導(dǎo)下的小鼠足細(xì)胞開展研究，應(yīng)用黃芩素后發(fā)現(xiàn)，小鼠足細(xì)胞的自噬相關(guān)蛋白ATG7、LC3Ⅱ以及原癌基因Bcl-2蛋白和Beclin-1蛋白表達(dá)增加，提示黃芩素能夠激活高糖誘導(dǎo)下的小鼠足細(xì)胞的自噬，并抑制凋亡。

2.1.2 葛根素 葛根素是從中藥葛根中分離的異黃酮類衍生物，具有退熱、鎮(zhèn)靜、擴(kuò)張冠狀動脈、降血壓的作用。近年來研究[25]發(fā)現(xiàn)，葛根素還具有降血糖、改善胰島素抵抗的作用。李丹等[26]研究建立體外RSC96細(xì)胞高糖損傷模型，探討葛根素對高糖誘導(dǎo)的RSC96細(xì)胞損傷的自噬調(diào)節(jié)機(jī)制，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葛根素可改善由高糖誘導(dǎo)的RSC96細(xì)胞損傷，細(xì)胞存活率明顯提升，并抑制Cleaved Caspase-3蛋白的表達(dá)，抑制LC3-Ⅱ和Beclin-1蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)p62蛋白的表達(dá)。張康雷[27]等研究分析葛根素在鎘誘導(dǎo)大鼠腎小管上皮細(xì)胞線粒體自噬及細(xì)胞凋亡中的保護(hù)作用，采用葛根素與鎘共處理原代大鼠腎小管上皮（rPT）細(xì)胞12 h，測定細(xì)胞活力、ROS含量、ATP水平、線粒體自噬相關(guān)蛋白和Cleaved Caspase-3蛋白表達(dá)量，結(jié)果顯示葛根素與鎘共處理組細(xì)胞活力顯著升高，ROS含量降低，ATP水平上升，自噬相關(guān)蛋白DRP1、PINK1、Parkin表達(dá)量均降低，Cleaved Caspase-3蛋白表達(dá)量降低，細(xì)胞凋亡率降低，提示葛根素通過抑制線粒體自噬阻斷大鼠腎小管上皮（rPT）細(xì)胞凋亡。

2.1.3 金雀異黃素 金雀異黃素主要存在豆類作物和齒狀植物中，是一種天然異黃酮化合物。早期研究發(fā)現(xiàn)，金雀異黃素可抑制酪氨酸蛋白磷酸化、抑制DNA拓?fù)洚悩?gòu)酶活性，抑制腫瘤血管增生，從而抑制惡性細(xì)胞增殖，具有廣泛的抗腫瘤活性。有研究[28]發(fā)現(xiàn)金雀異黃素可調(diào)控糖脂代謝，降低胰島素敏感性，刺激大鼠腎小球系膜細(xì)胞的氧化應(yīng)激反應(yīng)，提高轉(zhuǎn)化生長因了 -β1（TGF-β1）表達(dá)，保護(hù) DKD足細(xì)胞。王媛媛等[29]研究分析金雀異黃素對高糖環(huán)境足細(xì)胞自噬的機(jī)制，結(jié)果顯示，在高糖刺激早期，金雀異黃素通過足細(xì)胞自噬，發(fā)揮對足細(xì)胞的保護(hù)作用；在高糖刺激晚期，金雀異黃素通過抑制TLRs/NF-κB信號通路減輕足細(xì)胞炎癥損傷。

2.2 酚類化合物

酚類化合物是一種羥基與芳香烴基團(tuán)結(jié)合而成的化合物，是近年來中藥活性生物因子的研究熱點。酚類化合物主要包括類黃酮和酚酸兩大類，具有很強(qiáng)的抗氧化作用，另外還具有降血脂、凝聚血小板、抗炎癥和抗癌等功能。目前發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇、姜黃素在DKD足細(xì)胞自噬機(jī)制中具有一定的藥理作用。

2.2.1 白藜蘆醇 白藜蘆醇是一種非黃酮類多酚化合物，主要來源于蓼科植物虎杖的根莖提取物。白藜蘆醇是一種天然抗氧化劑，具有抗氧化應(yīng)激、抗炎癥、抗癌、預(yù)防心腦血管疾病的功效，可降低血液粘稠度，抑制血小板凝結(jié)和血管舒張，保持血液暢通，預(yù)防動脈粥樣硬化、冠心病、缺血性心臟病、高血脂。CAI等[30]研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇可調(diào)節(jié)腸道微生物群和炎癥，以預(yù)防小鼠糖尿病腎病。有關(guān)DKD足細(xì)胞自噬機(jī)制研究[31]發(fā)現(xiàn)，在高糖誘導(dǎo)下的足細(xì)胞中，白藜蘆醇可增加足細(xì)胞LC3Ⅱ/LC3Ⅰ表達(dá)，降低Caspase-3蛋白表達(dá)，促進(jìn)自噬，抑制足細(xì)胞凋亡。杜萌萌等[32]研究采用鏈脲佐菌素法建立1型糖尿病小鼠模型，分析白藜蘆醇對糖尿病小鼠足細(xì)胞保護(hù)作用與自噬的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇干預(yù)組與糖尿病組相比，24 h尿蛋白降低，沉默信號調(diào)節(jié)因子1（SIRT1）、微管相關(guān)蛋白1輕鏈3Ⅱ（LC3Ⅱ）、裂孔膜蛋白腎病蛋白（nephrin）、足突蛋白（podocin）表達(dá)增高，自噬接頭蛋白（p62）表達(dá)減少，叉頭狀轉(zhuǎn)錄因子O1（FoxO1）表達(dá)減少，提示白藜蘆醇通過激活SIRT1/FoxO1通路提高腎臟自噬水平，對糖尿病小鼠腎臟足細(xì)胞起保護(hù)作用。

2.2.2 姜黃素 姜黃素是從姜黃、莪術(shù)等姜科類植物中提取的一種二酮類多酚化合物，具有降血脂、抗腫瘤、抗炎、利膽、抗氧化、抗凝、抗肝纖維化、抗動脈粥樣硬化等廣泛的藥理活性。葛亮等[33]研究分析中藥姜黃素促進(jìn)自噬并減輕大鼠糖尿病腎病腎臟纖維化的機(jī)制，采取腹膜內(nèi)注射鏈脲佐菌素溶液誘發(fā)糖尿病腎病，結(jié)果顯示，姜黃素可降低大鼠血糖、糖化血紅蛋白、尿素氮水平，姜黃素可逆轉(zhuǎn)DKD大鼠的腎臟病理損害，降低腎臟TGF-β1、LC3、p-AMPK蛋白表達(dá)水平，機(jī)制可能與AMPK信號通路促進(jìn)自噬有關(guān)，從而減輕大鼠糖尿病腎病的腎臟纖維化。ZHANG等[34]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素調(diào)控Beclin1/UVRAG/Bcl2信號通路，促進(jìn)DKD大鼠的足細(xì)胞自噬，從而保護(hù)腎功能。TU等[35]研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素激活 PI3K/Akt/mTOR信號通路誘導(dǎo)足細(xì)胞自噬。

2.3 萜類化合物

萜類化合物根據(jù)異戊二烯單位的數(shù)目可以將萜類分為單萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜、多萜、類萜等。大多數(shù)萜類化合物中藥具有祛痰、止咳、驅(qū)風(fēng)、抗炎、驅(qū)蟲的功效，是近年來研究天然藥物和開發(fā)新藥的重要來源。

2.3.1 雷公藤甲素 雷公藤甲素是一種環(huán)氧二萜內(nèi)酯化合物，主要從雷公藤中提取，是雷公藤的主要活性成分之一。多項研究[36-37]已證實雷公藤甲素具有抗炎、免疫抑制、抗類風(fēng)濕、抗腫瘤的藥理作用。雷公藤甲素的分子機(jī)制較為復(fù)雜，通過促進(jìn)RNA聚合酶II功能亞基Rpb1磷酸化，Rpb1上游激酶PTEF-b在雷公藤甲素誘導(dǎo)的Rpb1磷酸化過程中發(fā)揮正調(diào)控作用，促進(jìn)Rpb1降解，抑制原癌基因轉(zhuǎn)錄。多項研究[38-39]表明，雷公藤甲素對DKD足細(xì)胞保護(hù)機(jī)制與足細(xì)胞自噬有關(guān)，雷公藤甲素作用于JAK2/STAT3信號通路、PTEN/Akt/m TOR信號通路，恢復(fù)自噬，進(jìn)而緩解腎臟纖維化。唐小鐵等[40]研究分析雷公藤甲素對DKD小鼠腎足細(xì)胞自噬及凋亡的影響，也發(fā)現(xiàn)DKD組小鼠系膜基質(zhì)增多，雷公藤甲素組小鼠系膜基質(zhì)明顯減少，足細(xì)胞數(shù)量明顯增多；雷公藤甲素組腎小球裂孔膜的Podocin蛋白表達(dá)明顯增加，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明顯上升，凋亡相關(guān)蛋白Bax及Caspase-3蛋白表達(dá)減少，提示雷公藤甲素可減輕足細(xì)胞損傷延緩DKD病程進(jìn)展。

2.3.2 黃芪甲苷 黃芪甲苷是一種四環(huán)三萜皂苷類化合物，主要從黃芪中提取。藥理研究[41]表明，黃芪甲苷具有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、強(qiáng)心降壓、降血糖、利尿、抗衰老、抗疲勞等作用。目前研究[42]表明，黃芪甲苷對多種器官細(xì)胞具有保護(hù)作用，黃芪甲苷治療DKD小鼠具有降血糖、改善胰島素抵抗、抑制炎癥反應(yīng)。趙靜等[43]研究對小鼠腎小球系膜細(xì)胞（SV40）采取黃芪甲苷體外培養(yǎng)48 h處理，與高糖組比較，黃芪甲苷中、高劑量組細(xì)胞的炎癥因子、活性氧（ROS）、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3（NLRP3）炎癥小體、Caspase-1表達(dá)水平均降低，細(xì)胞活力、LC3、自噬蛋白區(qū)域Beclin-1表達(dá)水平均升高，高糖可導(dǎo)致小鼠SV40細(xì)胞處于微炎癥狀態(tài)，黃芪甲苷可以抑制NLRP3表達(dá)，通過線粒體自噬機(jī)制減緩DKD進(jìn)展。馬可可等[44]研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病大鼠采取黃芪甲苷中、高劑量干預(yù)后，腎臟組織病變明顯改善，抑制腎組織磷酯酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B（Akt）、叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O亞族1（FoxO1）磷酸化水平，并增強(qiáng)自噬反應(yīng)，上調(diào)LC3Ⅱ/LC3I和自噬蛋白區(qū)域Beclin-1表達(dá)，提示黃芪甲苷可能通過抑制PI3K/Akt/FoxO1信號增加腎組織細(xì)胞自噬活性。

3 中藥復(fù)方調(diào)控DKD足細(xì)胞自噬

DKD屬中醫(yī)“消渴”“ 關(guān)格”“水腫”范疇，陰虛燥熱，脾腎虛衰，水濕濁毒，氣化不利，久病導(dǎo)致氣陰兩虛，病位在腎，本虛標(biāo)實為基本病機(jī)。根據(jù)其辯證可分為肝腎氣陰兩虛、腎絡(luò)瘀滯型，脾腎氣陽兩虛、腎絡(luò)瘀阻型、氣血陰陽俱虛、腎絡(luò)瘀結(jié)型等，其辯證治療方劑主要分為益氣養(yǎng)陰活血法、溫腎益氣降濁法兩大類。

3.1 益氣養(yǎng)陰活血法

當(dāng)歸補(bǔ)血湯含黃芪、當(dāng)歸，黃芪具有健脾補(bǔ)中、升陽舉陷、益衛(wèi)固表、利尿之功效，現(xiàn)代藥理學(xué)研究也發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷促進(jìn)自細(xì)胞自噬而延緩DKD進(jìn)展。當(dāng)歸具有活血補(bǔ)血之功效。尹世偉等[45]研究分析當(dāng)歸補(bǔ)血湯對2型糖尿病大鼠IRS-1/PI3K/Akt2信號通路的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)歸補(bǔ)血湯大鼠的IRS-1、p-IRS1、PI3Kp85、p-PI3Kp85、Akt2、p-Akt2 蛋白表達(dá)量明顯降低，促進(jìn)足細(xì)胞自噬，抑制腎臟系膜增生。葉太生等[46]研究探討當(dāng)歸補(bǔ)血湯干預(yù)miRNA-21調(diào)控自噬保護(hù)早期DKD大鼠腎功能，結(jié)果顯示當(dāng)歸補(bǔ)血湯改善DKD大鼠的腎功能指標(biāo)，減輕了腎系膜增生，足細(xì)胞nephrin蛋白表達(dá)增加，miRNA-21表達(dá)下降，增強(qiáng)了腎足細(xì)胞自噬活性，延緩腎衰竭。

3.2 溫腎益氣降濁法

金匱腎氣湯含地黃、山藥、山茱萸、茯苓等，具有溫補(bǔ)腎陽、補(bǔ)腎納氣之功效，主治腎虛水腫。陶婭等[47]研究采用高脂飼料聯(lián)合腹腔注射40 mg·kg-1鏈脲佐菌素制備DKD大鼠模型，與模型組比較，金匱腎氣湯高劑量組空腹血糖、24 h尿蛋白、血肌酐（Scr）、尿素氮（BUN）、TNF-α、IL-6和 IL-1β水平降低，高遷移率族蛋白B（HMGB1）、Toll樣受體4（TLR4）和p62蛋白表達(dá)下降，LC3-Ⅱ/LC3-I和自噬信號Beclin 1蛋白表達(dá)升高，提示金匱腎氣湯可以抑制HMGB1蛋白表達(dá)，促進(jìn)Beclin 1介導(dǎo)的自噬，減輕DKD大鼠腎組織損傷。劉春燕等[48]研究發(fā)現(xiàn)，金匱腎氣湯治療后，糖尿病小鼠24 h尿白蛋白減少、血肌酐下降，腎小球內(nèi)系膜增寬程度減輕，足細(xì)胞內(nèi)自噬體增加，腎皮質(zhì)內(nèi)LC3Ⅱ表達(dá)增加、p62表達(dá)降低，AMPK磷酸化增加，提示金匱腎氣湯通過AMPK-mTOR途徑促進(jìn)足細(xì)胞自噬。

4 小結(jié)

DKD是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，研究DKD的發(fā)生機(jī)制對于DKD的防治具有重要意義。足細(xì)胞自噬可以保護(hù)足細(xì)胞免受高糖環(huán)境誘導(dǎo)的凋亡，多種中藥單體以及復(fù)方治療DKD的療效得到臨床驗證，其機(jī)制可能與足細(xì)胞自噬存在密切關(guān)聯(lián)，但足細(xì)胞自噬的具體分子調(diào)控機(jī)制仍需要進(jìn)一步探索，以期為臨床預(yù)防和治療DKD提供新的靶點。