中醫(yī)藥基于JAK/STAT 信號(hào)通路治療糖尿病腎病研究概述*

李 邁，米登海，楊麗霞△，李次艷

1 甘肅中醫(yī)藥大學(xué)，甘肅 蘭州 730000； 2 甘肅省中醫(yī)藥研究院，甘肅 蘭州 730050

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）最為嚴(yán)重的慢性微血管并發(fā)癥之一，也是導(dǎo)致終末期腎臟疾病的主要原因［1］。據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)前全球DM 患者已達(dá)4.63 億，預(yù)計(jì)到2045 年增加到7.002 億，其中中國(guó)患者數(shù)量達(dá)1.164 億，位居世界第一［2］。隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，生活水平不斷提高，人們高脂、高糖攝入導(dǎo)致糖尿病發(fā)病率居高不下。作為嚴(yán)重的DM并發(fā)癥，DN發(fā)生發(fā)展的確切機(jī)制尚未明確。有研究表明，酪氨酸蛋白激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)因子和轉(zhuǎn)錄活化因子（janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）作為重要信號(hào)通路，在DN的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用［3］。隨著中醫(yī)藥現(xiàn)代化的發(fā)展，近年來(lái)，一些學(xué)者做了很多關(guān)于中藥對(duì)JAK/STAT信號(hào)通路調(diào)控DN的研究，其中包括單味中藥及其提取物，如雷公藤、藕節(jié)、芍藥苷等，以及中藥復(fù)方如復(fù)方魚(yú)腥草、益腎膠囊、益氣養(yǎng)陰方、益糖康等。

1 JAK/STAT信號(hào)通路的生物學(xué)特征

JAK/STAT 信號(hào)通道結(jié)構(gòu)包含兩部分［4］：JAK、STATs。其中受體主要有催乳素、生長(zhǎng)激素等激素類(lèi)受體及以白細(xì)胞介素和干擾素為代表的細(xì)胞因子受體；JAK 家族包括JAKl、JAK2、TYK2 及JAK3 四個(gè)成員。JAK 在結(jié)構(gòu)上可分為兩部分，一部分是位于C端的兩個(gè)連接緊密的JAK活性樣品結(jié)構(gòu)域，另一部分是位于N 端的7 個(gè)JAK 同源結(jié)構(gòu)域（JAK homology domain，JH）。其中C-末端含具有催化功能的JH1、JH2域，即JAK催化功能活性區(qū)，而N-末端的4 個(gè)JH 結(jié)構(gòu)域不具備JAK 催化活性。研究表明，一種因子并不是單獨(dú)活化特定的JAKs，而是一對(duì)多的關(guān)系，多種細(xì)胞因子能同時(shí)活化同一種JAKs信號(hào)通路，證實(shí)不同因子與JAKs之間不是兩兩相對(duì)關(guān)系［5］。

STATs屬JAKs下游底物，是一種胞質(zhì)蛋白，可與靶基因調(diào)控區(qū)DNA結(jié)合。研究發(fā)現(xiàn)，STATs包含7 個(gè)成員，分別是STATl～STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6。結(jié)構(gòu)上可分成6 個(gè)功能區(qū)，即卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域、氨基末段結(jié)構(gòu)域、酪氨酸激活域、DNA 結(jié)合域（DNA-binding domains，DBD）、轉(zhuǎn) 錄 激活 域（transcriptional activation domains，TAD）、Src 同源2 區(qū)（Srchomology 2 domain，SH2）結(jié)構(gòu)域［6］。其中氨基末段結(jié)構(gòu)域具有相對(duì)獨(dú)立性，與其他功能區(qū)互不影響，氨基末端結(jié)構(gòu)域能促使靜態(tài)STATs 成為同源二聚體結(jié)構(gòu)，然后游離到細(xì)胞核內(nèi)結(jié)合特定基因位點(diǎn)抑制特定基因表達(dá)。由特定4-α-螺旋束組成的具有曲螺旋域特殊結(jié)構(gòu)提供了親水面，并能結(jié)合調(diào)節(jié)因子表達(dá)相對(duì)應(yīng)的生物學(xué)效應(yīng)。通過(guò)一個(gè)β-免疫球蛋白折疊組成的DNA結(jié)合區(qū)域，能直接與γ干擾素活化點(diǎn)家族相結(jié)合［7］。相比較而言，SH2 結(jié)構(gòu)域具有很強(qiáng)的保守性，通過(guò)特殊結(jié)合位點(diǎn)才能與細(xì)胞因子受體的酪氨酸磷酸化區(qū)域結(jié)合，最終表達(dá)細(xì)胞因子與STATs 結(jié)合的特異性功能。酪氨酸活化區(qū)域直接與SH2 結(jié)構(gòu)域融合，起阻止自身磷酸化作用。轉(zhuǎn)錄激活區(qū)域由C 末端殘基端組成，不同來(lái)源的STATs 家族成員之間存在一定程度的差異性，所以STATs 成員能與不同分子轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機(jī)制相關(guān)，從而產(chǎn)生不同生物學(xué)活性。

2 JAK/STAT信號(hào)通路與糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制

2.1 JAK/STAT 信號(hào)通路的啟動(dòng)機(jī)制在DN 高糖、高尿蛋白環(huán)境刺激下，各種細(xì)胞因子、血管緊張素Ⅱ以及其他上游信號(hào)會(huì)變?yōu)镴AK/STAT 通路的主要啟動(dòng)信號(hào)。研究表明，JAK/STAT 信號(hào)通路的活化過(guò)程與血管緊張素Ⅱ具有一定相似度，即高血糖經(jīng)過(guò)多元醇通路增加胞內(nèi)活性氧含量，進(jìn)而刺激包括JAK2 在內(nèi)的胞內(nèi)信號(hào)傳導(dǎo)，最終造成腎小球系膜細(xì)胞增殖，形成腎臟損傷［7］。同時(shí)在小鼠腎小球組織中也發(fā)現(xiàn)了高糖能通過(guò)血管緊張素Ⅱ誘導(dǎo)JAK2和STAT蛋白的磷酸化反應(yīng)，進(jìn)而啟動(dòng)JAK/STAT信號(hào)通路，造成小鼠腎臟損傷［8］。

2.2 JAK/STAT信號(hào)通路對(duì)DN的作用DN的主要病理特征是基質(zhì)增生、間質(zhì)纖維化和炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)［9］。很多因素都能影響DN 病理改變，其中包括多種細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子等，均能引起腎臟細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路發(fā)生改變從而形成復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。BERTHIER 等［10］對(duì)早期腎病患者腎小球組織細(xì)胞cDNA樣品進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)JAK/STAT基因在腎小管間質(zhì)和腎小球組織細(xì)胞中均有較高水平表達(dá)，研究發(fā)現(xiàn)，DN 大鼠腎組織p-JAK2 和p-STAT3表達(dá)增加，而p-JAK1，JAK2和STAT3表達(dá)無(wú)明顯變化，DM 患者體內(nèi)高血糖環(huán)境能通過(guò)各種信號(hào)途徑損害腎功能，其中JAK/STAT 通路是最主要的一條信號(hào)途徑［11］。JAK/STAT 信號(hào)通路主要通過(guò)糖尿病患者體內(nèi)產(chǎn)生的細(xì)胞外基質(zhì)蛋白、轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、Ⅳ型膠原、炎癥因子和纖維連接蛋白等病理產(chǎn)物［12］，導(dǎo)致腎小球系膜異常增生和腎組織不斷纖維化，最終發(fā)展為DN 階段。通過(guò)在體外培養(yǎng)系膜細(xì)胞研究發(fā)現(xiàn)［13］，JAK2 磷酸化過(guò)程和其下游底物活化性加強(qiáng)，促使產(chǎn)生更多的活性氧，造成高血糖和DM。史永紅等［14］研究大鼠腎臟組織STAT1、STAT3 磷酸化程度時(shí)發(fā)現(xiàn)JAK/STAT 通路與DM 早期腎臟病理改變關(guān)系密切。由此證實(shí)JAK/STAT信號(hào)通路在DN中發(fā)揮了重要作用。

3 中藥對(duì)糖尿病腎病JAK/STAT信號(hào)通路的干預(yù)

3.1 單味中藥或提取物雷公藤含有雷公藤多苷（tripterygium wilfordii polyglycoside，TWP）、雷公藤甲素等在內(nèi)的多種活性成分，其藥理作用豐富，包括抗炎、免疫調(diào)節(jié)及保護(hù)腎臟固有細(xì)胞等［14-15］，臨床用于腎病、類(lèi)風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、DM 等的治療［15］。有研究報(bào)道［16-17］，在高糖環(huán)境下，JAK/STAT通路被激活，促使腎臟血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達(dá)增加，腎臟通透性變大，產(chǎn)生蛋白尿，從而損傷腎臟。厲莉等［18］研究發(fā)現(xiàn)，TWP能降低VEGF表達(dá)，可能是通過(guò)抑制JAK/STAT通路激活實(shí)現(xiàn)。相關(guān)研究［19-20］發(fā)現(xiàn)TWP能抑制實(shí)驗(yàn)鼠腎臟組織JAK/STAT 活化，控制JAK2 和STAT3 蛋白過(guò)度磷酸化，降低炎癥因子表達(dá)，從而減輕腎損傷，通過(guò)多TWP聯(lián)合小檗堿對(duì)DM腎臟大鼠JAK/STAT通路的研究得出同樣結(jié)論。陳麗［21］在模擬DM高糖狀態(tài)下，應(yīng)用雷公藤甲素對(duì)足細(xì)胞內(nèi)JAK2/STAT3 蛋白表達(dá)進(jìn)行干預(yù)，雷公藤甲素在一定程度上能降低JAK2/STAT3 炎癥因子表達(dá)，控制JAK/STAT 通路活化，從而起到保護(hù)腎臟的作用。

芍藥苷是從芍藥中提取的單萜類(lèi)糖苷，具有抗炎、鎮(zhèn)痛、抗腫瘤等藥理作用［22］。李新玉［23］通過(guò)研究PF對(duì)DN小鼠影響以及可能的作用機(jī)理，證實(shí)PF 能控制p-JAK2 與p-STAT3 蛋白高表達(dá)，從而降低腎臟損害。LI 等［24］研究發(fā)現(xiàn)PF 能降低高糖誘導(dǎo)的JAK2、STAT3 蛋白磷酸化水平，控制炎癥反應(yīng)，從而保護(hù)腎臟。隨后，蔡建月等［25］、楊靜［26］對(duì)PF 抑制高糖誘導(dǎo)的巨噬細(xì)胞激活是否通過(guò)JAK2/STAT3通路及抑制腎臟炎癥反應(yīng)的研究也證實(shí)了該結(jié)論。

藕節(jié)，性甘味澀，具有止血消瘀功效，主要活性成分包括鞣質(zhì)、天門(mén)冬素等，具有抗炎、治療DM及腎炎作用［27］。劉明［28］通過(guò)研究藕節(jié)對(duì)DM 腎病大鼠腎臟可能存在的保護(hù)機(jī)制證實(shí)，藕節(jié)可能通過(guò)抑制腎組織JAK/STAT 通路的活性而降低VEGF表達(dá)從而起保護(hù)腎臟作用，降低腎臟病理?yè)p傷。王金晶等［29］研究認(rèn)為藕節(jié)能下調(diào)p-JAK2、p-STAT3在腎臟的表達(dá)，減少尿蛋白，延緩DN進(jìn)展。

蛹蟲(chóng)草多糖是從蛹蟲(chóng)草中提取出的有效成分之一，陳丹丹［30］研究發(fā)現(xiàn)蛹蟲(chóng)草多糖能抑制JAK/STAT 通路中JAK1～2、STAT1 及STAT3 相應(yīng)蛋白表達(dá)，調(diào)控JAK/STAT 信號(hào)通路誘導(dǎo)細(xì)胞自噬，減少DN小鼠腎損傷，從而延緩DN進(jìn)一步發(fā)展。

鐮形棘豆具有抗炎、抗腫瘤和抗氧化等作用，其化學(xué)成分主要是黃酮類(lèi)化合物，薛艷芳［31］研究鐮形棘豆提取物治療糖尿病及其并發(fā)癥的作用機(jī)理，發(fā)現(xiàn)鐮形棘豆提取物通過(guò)提高實(shí)驗(yàn)小鼠細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子（suppressor of cytokine signaling-3，SOCS3）表達(dá)，從而控制JAK2/STAT3表達(dá)，最終調(diào)控白細(xì)胞介素6 表達(dá)，達(dá)到控制炎癥反應(yīng)、降低腎損傷、改善腎功能的目的。見(jiàn)表1。

3.2 中藥復(fù)方

3.2.1 益腎膠囊 益腎膠囊藥物組成包括：黃芪、當(dāng)歸、芡實(shí)、澤瀉、紅景天等，具有補(bǔ)益腎氣、利尿消腫、調(diào)節(jié)和增強(qiáng)機(jī)體免疫力功效，常用于慢性腎小球腎炎下焦?jié)駸嵴?。丁武杰等?2］、盧文娟等［33］通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，益腎膠囊可降低DN 大鼠24 h尿蛋白定量、尿素氮、肌酐，減少腎組織JAK2、STAT3 等的表達(dá)，提示益腎膠囊可能通過(guò)對(duì)JAK/STAT 信號(hào)通路的影響發(fā)揮其腎臟保護(hù)作用。在此基礎(chǔ)上，劉宇翔等［34］研究發(fā)現(xiàn)益腎膠囊可降低大鼠足細(xì)胞SOCS3、JAK2 及STAT3 表達(dá)，說(shuō)明益腎膠囊可能通過(guò)調(diào)控JAK/STAT/SOCS 信號(hào)通路改善高糖導(dǎo)致的足細(xì)胞損傷，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用。

3.2.2 復(fù)方魚(yú)腥草 復(fù)方魚(yú)腥草由魚(yú)腥草、牛蒡子組成，具有清熱解毒、利尿通淋等功效?；榷龋?5］研究表明復(fù)方魚(yú)腥草能降低24 h 尿蛋白定量、尿白蛋白及粘連蛋白分泌，各提取物均能不同程度降低STAT1，改善糖尿病腎損傷。王海穎等［36］研究復(fù)方魚(yú)腥草對(duì)DM腎損傷的改善作用，提出其分子機(jī)制可能是通過(guò)SOCS負(fù)反饋減少JAK/STAT信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路中腎組織JAK2、STAT3 蛋白表達(dá)，從而抑制降低下游原癌基因c-fos、c-jun 表達(dá)，抑制炎癥因子活化。

3.2.3 丹蛭降糖膠囊 丹蛭降糖膠囊是安徽中醫(yī)學(xué)院一附院的院內(nèi)制劑。該方由太子參、牡丹皮等組成，有益氣養(yǎng)陰活血功效。李艷［37］通過(guò)體外培養(yǎng)小鼠系膜細(xì)胞以及高脂飲食結(jié)合小劑量鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）多次腹腔注射復(fù)制DM 大鼠模型，在丹蛭降糖膠囊治療8 周后發(fā)現(xiàn)其有降低血糖、減少炎癥因子表達(dá)、調(diào)節(jié)血脂、降低尿微量蛋白作用，其機(jī)制與通過(guò)下調(diào)腎小球系膜細(xì)胞及腎組織JAK2/STAT3/SOCS3 信號(hào)通路STAT1、STAT3、SOCS3 表達(dá)有關(guān)，從而起到保護(hù)晚期糖基化終產(chǎn)物誘導(dǎo)的炎癥損傷及改善DM 腎損傷作用。龐靜雯等［38］基于網(wǎng)絡(luò)藥理學(xué)探討該方治療DM 的分子機(jī)制發(fā)現(xiàn)，它能下調(diào)JAK/STAT 通路，調(diào)節(jié)多種炎癥反應(yīng)，從而對(duì)腎臟起保護(hù)作用。

3.2.4 益腎活血方 益腎活血方由生黃芪、山萸肉、白術(shù)、丹參等組成，具有補(bǔ)益腎氣、補(bǔ)血活血功效。劉仲棟等［39］研究發(fā)現(xiàn)益腎活血方加減能降低24 h 尿蛋白與白蛋白含量，抑制腎小球動(dòng)脈硬化及腎毛細(xì)血管高滲透性，延緩腎功能損害，保護(hù)腎臟。宋純東等［40］通過(guò)復(fù)制DM 大鼠模型，用煎煮中藥藥液灌服DN 模型大鼠6 周并監(jiān)測(cè)相關(guān)指標(biāo)，運(yùn)用免疫組化檢測(cè)腎組織JAK2/STAT3 表達(dá)，發(fā)現(xiàn)腎活血方可通過(guò)減少DN 腎小管JAK2、STAT3 表達(dá)降低實(shí)驗(yàn)大鼠血尿素氮、24 h 尿蛋白等指標(biāo)，減輕腎臟病理?yè)p害。

3.2.5 芪術(shù)膠囊 芪術(shù)膠囊由黃芪、地龍、蒼術(shù)等組成，具有養(yǎng)血活血、清熱燥濕功效。陳曦［41］通過(guò)腹腔注射STZ 復(fù)制DN 大鼠模型，用芪術(shù)膠囊治療8周后發(fā)現(xiàn)芪術(shù)膠囊能減少DN大鼠糖化血紅蛋白、24 h 尿蛋白、血尿素氮、血肌酐。采用免疫組化方法研究大鼠腎組織p-JAK、p-STAT 蛋白表達(dá)，發(fā)現(xiàn)芪術(shù)膠囊能減少腎組織JAK2、STAT1、STAT3表達(dá)，說(shuō)明芪術(shù)膠囊可能部分抑制JAK/STAT 信號(hào)通路，保護(hù)大鼠腎臟不受病理侵犯，降低尿蛋白，達(dá)到對(duì)大鼠腎臟的保護(hù)作用。

3.2.6 益糖康 益糖康由紅參、黃連、黃精、黃芪等14 味中藥組成，有健脾益氣、清熱養(yǎng)陰佐以活血功效，用于消渴氣陰兩虛者。李進(jìn)［42］通過(guò)腹腔注射STZ及灌服耗氣傷陰顆粒復(fù)制氣陰兩虛型DM大鼠模型，用益糖康治療6 周后發(fā)現(xiàn)中藥復(fù)方益糖康能延緩糖尿病腎損傷進(jìn)程、修復(fù)受損腎組織，其治療機(jī)制與干預(yù)JAK2、STAT3 磷酸化，進(jìn)而抑制JAK2/STAT3信號(hào)通路表達(dá)，延緩DM腎臟炎癥發(fā)展進(jìn)程有關(guān)，這可能是益糖康對(duì)DM 腎臟功能保護(hù)作用的機(jī)制之一。

3.2.7 芪石腎舒膠囊 芪石腎舒膠囊為西南醫(yī)科大學(xué)附屬中醫(yī)醫(yī)院院內(nèi)制劑，由黃芪、石葦、益母草等多種藥物組成，具有益氣養(yǎng)陰、舒絡(luò)固腎、清熱解毒功效。唐小玲［43］通過(guò)腹腔注射STZ 誘導(dǎo)建立DM 大鼠模型，用芪石腎舒膠囊治療8 周后發(fā)現(xiàn)，芪石腎舒膠囊能降低DN 大鼠尿微量白蛋白/尿肌酐比值及24 小時(shí)尿蛋白定量。其對(duì)DN 大鼠腎臟保護(hù)作用可能與下調(diào)JAK/STAT/SOCS 信號(hào)通路中JAK2、STAT3表達(dá)及上調(diào)SOCS-1、SOCS-3表達(dá)有關(guān)。見(jiàn)表2。

表2 中藥復(fù)方對(duì)糖尿病腎病JAK/STAT通路干預(yù)作用

4 展望

近年來(lái)，在腎臟相關(guān)疾病中JAK/STAT 信號(hào)通路所起的調(diào)控作用受到了學(xué)者的關(guān)注，研究證實(shí)其與多種腎臟疾病中系膜細(xì)胞、足細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、腎小球血管內(nèi)皮細(xì)胞等細(xì)胞的病理改變相關(guān)［44］。充分了解JAK/STAT作用機(jī)制，調(diào)節(jié)JAK/STAT信號(hào)通路，可為臨床相關(guān)疾病的治療提供更有效更具特異性的治療方法。雖然JAK/STAT通路的組成并不復(fù)雜，但是其他途徑常常相互作用，組成一個(gè)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，為研究JAK/STAT 的作用機(jī)理增加了難度。相關(guān)研究［45-46］證實(shí)某些單味中藥和中藥復(fù)方能調(diào)節(jié)JAK/STAT 信號(hào)通路，對(duì)JAK/STAT信號(hào)通路起抑制作用，從而改善DN 的腎組織損傷，然而目前相關(guān)研究較少，其對(duì)JAK/STAT 信號(hào)通路的具體調(diào)控機(jī)制還未完全明確。相信隨著對(duì)JAK/STAT 信號(hào)通路具體作用機(jī)制的深入研究，將更加明晰DN 的發(fā)生機(jī)制和人體中各種生理過(guò)程，這有利于臨床尋找新的治療靶點(diǎn)、研發(fā)新的靶向藥物治療DM、DN 以及其他并發(fā)癥，改善臨床療效。同時(shí)，隨著醫(yī)學(xué)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，對(duì)中藥作用機(jī)制的研究將會(huì)更加深入，人們將越來(lái)越認(rèn)識(shí)到中藥治療疾病的突出療效，相信中醫(yī)藥會(huì)為人類(lèi)健康做出更大貢獻(xiàn)。