自噬與糖尿病腎病的關(guān)系及中醫(yī)藥干預(yù)機(jī)制研究進(jìn)展

洪 佳,陳 勇

(福建中醫(yī)藥大學(xué)中西醫(yī)結(jié)合學(xué)院,福建 福州 350122)

糖尿病腎病(Diabetic nephropathy,DN)是糖尿病最常見(jiàn)、最嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一,是由于長(zhǎng)期高血糖導(dǎo)致的腎臟損害,其典型特征是尿白蛋白排泄率的逐漸增加。DN亦是引起終末期腎病的最常見(jiàn)原因[1]。調(diào)查顯示,我國(guó)糖尿病腎病的患病率約為21.8%,并且逐年提高[2]。目前臨床治療DN的藥物主要有腎素血管緊張素系統(tǒng)(RAS)抑制劑、鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑(MRA)、鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑(SGLT2i)、腸促胰素類(lèi)藥物,雖能一定程度上緩解DN患者的病情,但臨床預(yù)后較差且具有不良反應(yīng),因此迫切需要探究DN的發(fā)病機(jī)制及治療方法。DN的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,研究表明腎小球系膜細(xì)胞、足細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞等腎臟細(xì)胞自噬異常與DN的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[3]。中醫(yī)學(xué)認(rèn)為DN的基本病因?yàn)榉A賦不足、飲食不節(jié)、勞逸過(guò)度等,病機(jī)為本虛標(biāo)實(shí),本虛以氣陰兩虛為主,病久不愈,多臟受累,在疾病發(fā)展過(guò)程中逐漸產(chǎn)生瘀、痰、郁、熱、濕等標(biāo)實(shí)的病理產(chǎn)物[4]。在治療上,以滋陰益氣、活血化瘀為基本治則。中醫(yī)藥具有多層次、多靶點(diǎn)、不良反應(yīng)小的特點(diǎn),治療DN有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。基于以上背景,本文對(duì)自噬與DN的關(guān)系及近年來(lái)中醫(yī)藥干預(yù)DN的研究進(jìn)行綜述。

1 自 噬

自噬在機(jī)體自身修復(fù)中起重要作用,其分為巨自噬、分子伴侶自噬及微自噬3種,3種自噬通過(guò)不同的底物運(yùn)送方式將細(xì)胞內(nèi)受損的細(xì)胞器及錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移至溶酶體,再利用溶酶體的降解功能將這些物質(zhì)降解成氨基酸及其他副產(chǎn)物回到細(xì)胞質(zhì)中,供機(jī)體重新合成大分子產(chǎn)物。雖然自噬可以調(diào)節(jié)細(xì)胞功能狀態(tài),但同時(shí)在糖尿病、腫瘤、腦卒中等疾病的發(fā)展中也可表現(xiàn)為一把雙刃劍的作用,適度激活可以幫助細(xì)胞清除受損的細(xì)胞器和錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì),使細(xì)胞恢復(fù)正常;但是過(guò)度的自噬將會(huì)誘導(dǎo)細(xì)胞死亡,并與凋亡信號(hào)一起發(fā)揮作用;激活不足則導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器功能異常[5]。細(xì)胞自噬受到多種因素的調(diào)節(jié),許多學(xué)者通過(guò)對(duì)細(xì)胞自噬進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)很多因素可以影響信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路進(jìn)而在細(xì)胞自噬上起調(diào)控作用,哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)相關(guān)通路是目前研究較為深入的一個(gè)[3]。

2 自噬與糖尿病腎病

糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前認(rèn)為主要與腎血流動(dòng)力學(xué)改變、機(jī)體代謝紊亂、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、自噬和表觀遺傳學(xué)改變有關(guān)[6]。自噬作為維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)的一種重要機(jī)制,其在正常情況下能避免腎小球和腎小管細(xì)胞受損傷,而在持續(xù)高糖的環(huán)境下腎臟細(xì)胞自噬失調(diào)造成其不可逆的損傷,加快了DN的發(fā)展[7]。足細(xì)胞是構(gòu)成腎小球?yàn)V過(guò)屏障的重要部分,足細(xì)胞損傷與自噬密切相關(guān),是DN發(fā)病和進(jìn)展的核心環(huán)節(jié);同時(shí)自噬受多種營(yíng)養(yǎng)信號(hào)敏感通路的影響,這些通路分子表達(dá)影響自噬平衡[8]。

2.1 糖尿病腎病中自噬的分子調(diào)控機(jī)制

2.1.1 mTOR信號(hào)通路:mTOR是一種絲氨酸/蘇氨酸磷酸化酶,其作為調(diào)節(jié)細(xì)胞自噬的重要信號(hào)通路,分為mTORC1和mTORC2兩種復(fù)合物形式,而調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖、凋亡和自噬的主要為mTORC1[9]。傅丹青等[10]利用絞股藍(lán)總皂苷對(duì)高糖組足細(xì)胞進(jìn)行干預(yù),發(fā)現(xiàn)絞股藍(lán)總皂苷和雷帕霉素組較高糖組的mTOR蛋白表達(dá)水平下降,而自噬標(biāo)志物L(fēng)C3等表達(dá)水平明顯上升,表明抑制mTOR的表達(dá)可以提高自噬水平,保護(hù)足細(xì)胞。INOKI等[11]通過(guò)建立TSC1基因(mTOR負(fù)調(diào)控基因)缺乏的小鼠模型發(fā)現(xiàn)足細(xì)胞中mTORC1特異性位點(diǎn)的激活能夠引發(fā)蛋白尿及腎小球形態(tài)變化等病理特征,表明其在DN的發(fā)生發(fā)展中起著關(guān)鍵作用。同時(shí)mTORC1參與自噬的調(diào)節(jié)與PI3K-Akt信號(hào)通路密切相關(guān),PI3K/Akt/mTOR也是目前研究較為廣泛的自噬信號(hào)通路。酪氨酸激酶受體被胞內(nèi)和胞外因子活化進(jìn)而激活PI3K,激活的PI3K將底物PIP2催化為PIP3,PIP3與磷酸肌醇依賴的激酶-1(PDK-1)激活A(yù)kt,Akt活化后再進(jìn)一步活化mTOR,活化后的mTOR激活其下游的相關(guān)因子,從而抑制細(xì)胞的自噬作用[12]。

2.1.2 AMPK信號(hào)通路:AMPK激活后調(diào)節(jié)多種代謝過(guò)程,其機(jī)制是通過(guò)磷酸化mTORC1、ULK1和PIK3C3/VPS34復(fù)合物中的自噬相關(guān)蛋白直接促進(jìn)自噬,或通過(guò)間接調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子如FOXO3、TFEB、BRD4下游的自噬相關(guān)基因的表達(dá)來(lái)促進(jìn)自噬[13]。LIU等[14]研究發(fā)現(xiàn)大黃素能增加LC3-Ⅱ/LC3Ⅰ、Beclin-1蛋白的表達(dá),其通過(guò)腎臟中的AMPK/mTOR信號(hào)通路增強(qiáng)足細(xì)胞的自噬。同時(shí)也有研究表明芒柄花苷可以激活A(yù)MPK和SIRT1表達(dá),抑制FOXO1表達(dá),改善腎臟氧化應(yīng)激狀況,抑制自噬,延緩DN的發(fā)生發(fā)展過(guò)程[15]。

2.1.3 其他信號(hào)通路:此外,SIRT1、Wnt/β-catenin、JAK/STAT等信號(hào)通路均參與DN的自噬調(diào)控。SIRT1通過(guò)調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、腎小管間質(zhì)纖維化、自噬、細(xì)胞凋亡和炎癥等各種內(nèi)源性途徑參與DN的發(fā)生發(fā)展,發(fā)揮腎臟保護(hù)作用[16]。熊哲學(xué)等[17]發(fā)現(xiàn)達(dá)格列凈通過(guò)上調(diào)SIRT1的表達(dá)增強(qiáng)糖尿病腎病大鼠腎臟細(xì)胞自噬從而抑制其足細(xì)胞損傷,延緩DN的發(fā)展。Wnt/β-catenin信號(hào)通路是一個(gè)進(jìn)化保守的信號(hào)系統(tǒng),其與腎纖維化等多種腎臟疾病密切相關(guān)。有研究顯示AGEs(晚期糖基化終末產(chǎn)物)可活化Wnt/β-catenin信號(hào)通路導(dǎo)致足細(xì)胞自噬水平下降和細(xì)胞遷移能力受損[18]。

2.2 自噬與足細(xì)胞損傷 糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜,其中足細(xì)胞損傷是其發(fā)展的關(guān)鍵因素。足細(xì)胞是腎臟濾過(guò)功能的基礎(chǔ)之一,其與腎小球內(nèi)皮細(xì)胞和系膜細(xì)胞一起構(gòu)成了濾過(guò)網(wǎng),維持著腎臟的基本結(jié)構(gòu)和功能。當(dāng)足細(xì)胞受損后,腎臟濾過(guò)功能出現(xiàn)障礙,剩余正常的足細(xì)胞進(jìn)行代償性工作,長(zhǎng)期處于應(yīng)激狀態(tài)加重了足細(xì)胞損傷,導(dǎo)致腎小球基底膜破碎,蛋白質(zhì)等大分子滲出,引發(fā)嚴(yán)重的腎臟疾病[19]。自噬是機(jī)體內(nèi)降解蛋白質(zhì)等大分子的重要機(jī)制,終末期細(xì)胞通過(guò)此方式防止受損細(xì)胞器等繼續(xù)增殖,進(jìn)而保護(hù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能完整。足細(xì)胞是高度分化的終末期細(xì)胞,生理狀態(tài)下具有很高水平的自噬,因而自噬能夠反映足細(xì)胞的功能狀態(tài)[20]。文獻(xiàn)報(bào)道,通過(guò)用3-MA、Beclin-1和siRNA抑制自噬,足突蛋白的表達(dá)受到抑制,導(dǎo)致腎小球?yàn)V過(guò)屏障受損,蛋白尿增加,表明抑制足細(xì)胞自噬會(huì)導(dǎo)致足細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的受損[21]。林勁等[22]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)白芍總苷可以調(diào)節(jié)自噬活性來(lái)保護(hù)足細(xì)胞結(jié)構(gòu)的完整。DN最常見(jiàn)的臨床特征蛋白尿是由足細(xì)胞受損導(dǎo)致的,在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中用益智仁-烏藥藥對(duì)進(jìn)行干預(yù),結(jié)果表明該藥可通過(guò)減少足細(xì)胞自噬,有效減輕足細(xì)胞的損傷,進(jìn)而減少蛋白尿的發(fā)生,發(fā)揮治療DN的作用[23]。越來(lái)越多的研究顯示DN的發(fā)展與足細(xì)胞受損密切相關(guān),DN患者體內(nèi)出現(xiàn)足細(xì)胞相關(guān)蛋白Nephrin的表達(dá)下降,同時(shí)足細(xì)胞的形態(tài)也發(fā)生變化[24]。

3 中醫(yī)藥干預(yù)DN自噬機(jī)制

DN在中醫(yī)學(xué)歸屬于“消渴”并發(fā)“水腫”“尿濁”“腎消”和“虛勞”等范疇,中醫(yī)認(rèn)為細(xì)胞自噬與氣虛、痰濁血瘀等有關(guān),自噬減少會(huì)造成機(jī)體病理產(chǎn)物堆積,導(dǎo)致痰濁血瘀;而細(xì)胞不正常的死亡將會(huì)造成過(guò)多蛋白質(zhì)降解,導(dǎo)致機(jī)體氣虛[25]。自噬是機(jī)體轉(zhuǎn)化和消除痰濁血瘀,達(dá)到陰陽(yáng)氣血平衡的機(jī)制。中醫(yī)藥具有辨證施治的特點(diǎn),其在調(diào)節(jié)氣虛、痰濁血瘀等方面有著豐富的經(jīng)驗(yàn),而用于治療DN的中藥也多屬益氣活血祛瘀類(lèi),與上述觀點(diǎn)相吻合。目前,越來(lái)越多的中藥單體、提取物及復(fù)方被證實(shí)通過(guò)調(diào)控自噬對(duì)糖尿病腎病起治療效果。

3.1 中藥單體及提取物

3.1.1 葛根素:是中藥葛根的根部分離出的主要成分,其已被證實(shí)在心腦血管疾病、糖尿病及其并發(fā)癥、骨壞死、帕金森病、阿爾茨海默病等疾病中有良好的療效[26]。足細(xì)胞受損是DN的發(fā)病機(jī)制之一,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)葛根素能上調(diào)miR-30e-5p的表達(dá),減少足細(xì)胞的凋亡,有效減輕足細(xì)胞受損,同時(shí)葛根素能明顯降低p62的表達(dá)和提高LC3Ⅱ/LC3Ⅰ比值,提示其減少細(xì)胞凋亡與自噬有關(guān)[27]。李曉艷等[28]發(fā)現(xiàn)葛根素可下調(diào)miR-370表達(dá),進(jìn)而調(diào)控自噬相關(guān)蛋白、提高細(xì)胞自噬、抑制細(xì)胞凋亡,從而減輕高糖所致的足細(xì)胞損傷。

3.1.2 三七總皂苷:是中藥三七的主要活性成分之一,含多種單體皂苷,如人參皂苷Rg1、Rb1和三七皂苷R1等,具有抗炎、抗氧化、調(diào)控自噬和脂代謝等作用。徐莉莉等[29]研究發(fā)現(xiàn)三七總皂苷能上調(diào)抑凋亡基因Bcl-2蛋白表達(dá)和下調(diào)促凋亡基因Bax 蛋白表達(dá),從而使細(xì)胞凋亡被抑制,同時(shí)增強(qiáng)自噬,促使LC3-Ⅰ向LC3-Ⅱ轉(zhuǎn)換,發(fā)揮減輕DN小鼠腎臟損傷的作用。HUANG等[30]在高糖環(huán)境下進(jìn)行足細(xì)胞造模,發(fā)現(xiàn)三七總皂苷的主要成分三七皂苷R1可以通過(guò)PI3K/Akt/mTOR通路抑制細(xì)胞凋亡和促進(jìn)自噬,從而保護(hù)足細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的損傷。

3.1.3 黃連素:又名小檗堿,研究表明其在心血管疾病、糖尿病及其并發(fā)癥和腫瘤治療中發(fā)揮重要作用,能改善代謝紊亂、減輕炎癥反應(yīng)、抑制氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)自噬等。楊琳等[31]在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)小檗堿可以激活SIRT1/AMPK信號(hào)通路,加強(qiáng)腎臟系膜細(xì)胞的自噬作用,發(fā)揮保護(hù)腎臟的作用。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)顯示小檗堿可通過(guò)激活A(yù)MPK提高自噬水平,減輕足細(xì)胞損傷[32]。小檗堿也可通過(guò)抑制mTOR/P70S6K/4EBP1信號(hào)通路激活足細(xì)胞自噬,從而減少足細(xì)胞凋亡[33]。

3.1.4 雷公藤多苷:為雷公藤去皮根部的提取物,具有抗炎、抗腫瘤和免疫調(diào)節(jié)等功效,在臨床上可應(yīng)用于紫癜性腎病、糖尿病腎病、腎病綜合征等的治療。雷公藤多苷治療糖尿病腎病的具體機(jī)制主要有抗氧化、抗炎、保護(hù)足細(xì)胞并提高自噬水平等。何康靖等[34]利用雷公藤多苷片對(duì)大鼠進(jìn)行干預(yù),發(fā)現(xiàn)其可以通過(guò)PI3K/Akt/mTOR通路調(diào)控自噬,從而改善糖尿病腎病大鼠的腎臟損傷。張?bào)薜萚35]通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)給予雷公藤多苷干預(yù),可顯著提高自噬相關(guān)蛋白LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ表達(dá)水平,有效延緩糖尿病腎病的發(fā)展。

3.2 中藥復(fù)方 益氣活血養(yǎng)陰清熱方由黃芪、當(dāng)歸、丹參、生地、知母、黃柏、黃連、牛膝組成,研究表明其可以上調(diào)大鼠腎組織LC3Ⅱ、Beclin-1及AMPK、ULK1相關(guān)蛋白表達(dá)并下調(diào)mTOR相關(guān)蛋白表達(dá)來(lái)延緩DN大鼠腎損傷[36]。補(bǔ)腎降糖方是由黃芪、葛根、澤瀉、白術(shù)、麥冬、黃柏、陳皮等藥物組成,具有清熱燥濕、補(bǔ)脾滋腎、利尿滲濕等功效。尹建平等[37]在研究中發(fā)現(xiàn)補(bǔ)腎降糖方能明顯改善DN模型大鼠血、尿生化指標(biāo),降低DN大鼠腎臟組織損傷,并促進(jìn)腎小管上皮細(xì)胞自噬。當(dāng)歸補(bǔ)血湯由當(dāng)歸和黃芪組成,其可通過(guò)調(diào)控自噬來(lái)保護(hù)足細(xì)胞,延緩DN的發(fā)展[38]。通絡(luò)益腎方由生地、山茱萸、山藥、茯苓、制附子、澤瀉、水蛭、全蝎、桃仁、酒大黃組成,范增慧等[39]實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在高糖環(huán)境對(duì)足細(xì)胞進(jìn)行造模,用通絡(luò)益腎方及其拆方進(jìn)行干預(yù)并觀察,結(jié)果顯示干預(yù)組XNIP、mTOR蛋白表達(dá)下降,足細(xì)胞Beclin-1蛋白表達(dá)明顯升高,抗凋亡蛋白Bcl-xl表達(dá)升高,足細(xì)胞Bax蛋白表達(dá)降低,同時(shí)線粒體內(nèi)有不同程度的自噬體形成,表明通絡(luò)益腎方可以提高足細(xì)胞自噬水平,降低凋亡率,進(jìn)而減少足細(xì)胞損傷,延緩DN的發(fā)展。

4 小 結(jié)

DN是糖尿病最嚴(yán)重的并發(fā)癥之一。“自噬”是當(dāng)前糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制研究熱點(diǎn)之一,多條信號(hào)通路參與了自噬的調(diào)控。近年來(lái)對(duì)于中醫(yī)藥防治DN的研究取得了很大進(jìn)展,許多中藥單體、提取物及復(fù)方通過(guò)調(diào)控自噬治療DN的機(jī)制逐漸被發(fā)現(xiàn),但仍存在局限性,中藥復(fù)方成分較多,其對(duì)自噬的調(diào)控機(jī)制可能存在多靶點(diǎn)、多通路;同時(shí)多數(shù)研究并未闡明中藥復(fù)方中發(fā)揮療效的具體組分。因此,未來(lái)對(duì)于中醫(yī)藥調(diào)控自噬機(jī)制可以從多靶點(diǎn)、多通路方面更深入地開(kāi)展研究,這將為DN的臨床治療提供新思路。