中药治疗肾间质纤维化研究进展

刘言振，赵婷婷，李佳霖，林 雨，李 平⋆

（1.北京中医药大学，北京 100029；2.中日友好临床医学研究所 免疫炎性疾病北京市重点实验室，北京 100029）

肾间质纤维化（renal interstitial fibrosis，RIF）是多种病因导致的慢性肾脏病进展至终末期肾病的共同途径。抑制RIF 被认为是保护肾脏的有效治疗策略。单侧输尿管梗阻（unilateral ureteral obstruction，UUO）模型是研究慢性肾脏病的一种常见模型，高度契合人类肾脏疾病过程，在相对较短的时间跨度内，基本上概括了典型的纤维化形成反应的关键特征。并且UUO 模型便于制作，成为众多学者研究肾间质纤维化常选用的动物模型。中药在防治肾间质纤维化方面有着其独特的优势。因此，本文将介绍近年来在UUO 模型上中药治疗肾间质纤维化的研究进展。

1 UUO 引起肾间质纤维化的机制

肾间质纤维化是细胞外基质的过度积聚。在输尿管梗阻模型中导致肾间质纤维化主要是由这样三个病理过程：炎症细胞浸润以及大量细胞因子释放，成纤维细胞活化和增生，细胞外基质的产生增多和降解减少。另外肾小管萎缩，微血管减少和组织缺氧，也都促进了肾间质纤维化的形成。以下将分别讨论在UUO 以上的几个病理过程中起到主要作用的细胞和细胞因子。

1.1 炎细胞浸润及细胞因子增多

阻塞后静水压力增加导致肾小管膨胀，肾血流量显著减少和肾小球滤过率明显降低。肾小管上皮细胞（tubular epithelial cells，TEC）以及肾实质细胞因机械牵张，局部缺血，或有害因子的刺激损伤后，分泌细胞因子、趋化因子等细胞因子，使炎细胞聚集在肾小管间质周围，聚集的炎症细胞分泌炎症介质以及致纤维化因子又进一步加重肾脏的损伤。UUO 模型建立的数小时后粘附因子和趋化因子的分泌增加，并持续7～10d。

1.1.1 单核巨噬细胞

巨噬细胞浸润于肾间质的主要炎性细胞。在UUO 早期，TEC 表达的巨噬细胞集落刺激因子和单核细胞趋化蛋白-1 促使了单核巨噬细胞浸润。模型建立的12h 后肾间质浸润的巨噬细胞进行性增加，通过合成和分泌促增殖因子和血小板衍生生长因子、转化生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、白细胞介素-1 等细胞因子直接促进固有的成纤维细胞增殖活化，促进细胞外基质（extracellular matrix，ECM）合成增多，肾间质单核巨噬细胞的聚集与纤维化程度高度相关。

1.1.2 肥大细胞

正常肾脏几乎没有肥大细胞浸润，在病变的肾脏中肥大细胞的数量与纤维化程度呈正相关，肥大细胞是啮齿动物UUO 模型中发生肾纤维化所必需的。在UUO 肾中发现成纤维细胞紧邻肥大细胞，表达血管紧张素ⅡAT1 受体和组胺H1R 亚型。Veerappan 等的研究结果表明，肥大细胞介质如血管紧张素Ⅱ和组胺的释放介导了一种将肥大细胞脱颗粒与成纤维细胞活化与随后的纤维化相结合的机制[1]。靶向肥大细胞及其产物可能成为预防肾纤维化的新型治疗靶点。另外，中性粒细胞和T 细胞在梗阻24h后出现增加，一直持续至第14d。

1.1.3 血管紧张素Ⅱ

血管紧张素Ⅱ（angiotensinⅡ，AngⅡ）在UUO 病变的肾间质中浓度高达血浆中的几十倍。Ang Ⅱ能直接刺激成纤维细胞的激活和转分化形成肌成纤维细胞，并且促进炎症反应、细胞凋亡、氧化应激加重纤维化[2]。AngⅡ的促生长效应可以通过促进结缔组织生长因子（connective tissue growth factor，CTGF）的表达、转化生长因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1），骨桥蛋白，和核因子-β 等的表达促进纤维化。血管紧张素也可通过影响肾小球血流动力和水电解质平衡造成肾损伤。可以通过受体拮抗剂的使用来减轻。在UUO 模型中使用AT1 受体拮抗剂（如氯沙坦）或AT2 受体拮抗剂、血管紧张素转化酶抑制剂均可防止炎症反应和肾纤维化的形成[3]。

1.1.4 TGF-β1

TGF-β1 是最初从血小板分离的多功能细胞因子，在它的几种异构体中TGF-β1 被认为是UUO 模型中引起肾纤维化的最主要因子，它的上调与肾纤维化程度成正相关。其主要通过以下几方面在促进RIF 的过程：（1）刺激纤维细胞以及肌成纤维细胞产生细胞外基质，包括Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ各型胶原以及FN、层粘蛋白等。（2）通过降低ECM 降解酶的活性和增加降解酶抑制剂的活性减少ECM 的降解，如改变基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活物、基质金属蛋白酶组织抑制剂等的活性。（3）刺激肾小管上皮细胞转分化，激活成纤维细胞，使生成的ECM 增多。TGF-β1 可以与细胞表面的受体结合，激活多条细胞信号通路，与肾纤维化关系比较密切的是调控Smad 信号通路，诱导靶基因的表达[4]。UUO 模型大鼠肾脏中，受体激活型信号介导分子Smad2 和Smad3 表达增高至正常水平的6 倍。受体抑制型信号分子Smad7 的蛋白水平则显著降低，这些改变在肾间质性纤维化的进展中起到了重要作用[5]。因此，通过抑制TGF-β1 的信号转导以预防肾纤维化也是比较有效的手段。

1.2 肌成纤维细胞的数量增多

肌成纤维细胞数量与肾纤维化的严重程度密切相关。除了间质成纤维细胞在多种细胞因子作用下由于过高的细胞反应性而导致过度增殖外，肾小管上皮细胞、周细胞、血管内皮细胞等多种细胞均可转分化肌成纤维细胞[6]。

1.2.1 周细胞和成纤维细胞

成纤维细胞是具有分泌功能的间充质细胞，存在于身体的各个器官和组织，在正常的肾脏中相对较少。合成的各种蛋白水解酶和抑制剂，使它们能够调控ECM 的生成和更新。它们的数量在肾损伤后增加，并且它们可以被多种细胞因子，生长因子特别是TGF-β1 或ECM 成分激活以分化成肌成纤维细胞。肾间质中的成纤维细胞呈现收缩性肌纤维母细胞表型时，大量形成充满间质导致肾单位丢失和肾功能下降的纤维状胶原丰富的细胞外基质。肌成纤维细胞数量与肾纤维化的严重程度密切相关[7]。

周细胞是支持脉管系统的基质细胞，在肾脏中，周细胞在血管生成，肾髓质和皮质血流的调节中起关键作用，并且在肾纤维发生中充当间质成肌纤维细胞的祖细胞。它们通过不同的信号传导途径与内皮细胞相互作用，并且在肾损伤后它的激活和从毛细血管分离对于驱动肾纤维化进展作用关键。Lan 等[8]的研究表明，血管损伤或血管因素是周细胞迁移和分化成肌成纤维细胞的最可能触发因素。

1.2.2 肾小管上皮细胞

其中不少于1/3 的肌成纤维细胞是由肾小管上皮细胞转分化而来。在损伤的肾脏中，肾小管上皮细胞转分化的过程中，E-钙粘蛋白的表达减少，粘附和极性的丧失[9]，肾小管上皮细胞中肌成纤维细胞标志物α-SMA 的表达增加，逐渐分化成间质中的肌成纤维细胞[10]。在EMT 过程中，上皮细胞呈现间质表型，通过降解基底膜和产生细胞外基质降解酶破坏上皮层。另外还有许多因素促进肾小管EMT的发生，包括氧化应激、炎症、成纤维细胞增殖和激活以及细胞凋亡等[11]。过去十几年中关于EMT 是否能促进肾间质的纤维化一直存在争议，现在一些新的研究结果表明EMT也是导致肾间质纤维化的重要因素[12，13]。

1.3 肾间质纤维化

在大鼠或小鼠完成UUO 手术后，进展到严重肾实质肾损伤发生在1～2 周。在TGF-β1 等多种因子作用下，成纤维细胞活化，纤溶酶原激活物抑制剂等基质降解抑制酶激活，ECM 合成增多，基质金属酶和纤溶酶原激活物等基质降解酶的活性受抑制，ECM 降解减少。最终细胞外基质在肾小球和间质区域中的异常和过度沉积，导致肾间质纤维化的不可逆进展，纤维连接蛋白、胶原蛋白等大量表达。此外，肾小管萎缩、毛细血管稀少和组织缺氧也加剧了纤维化的形成[14]。

2 基于UUO 模型的中药研究进展

近年来基于UUO 模型对于肾间质纤维化的研究更加深化了我们对于其机制的认识，但是目前我们仍缺乏更有效的防治肾纤维化的方法。中药的使用起到了不错的效果，近年来一些有代表性的单味中药和有效提取物以及中药复方在UUO 模型上的研究如下。

2.1 抑制TGF-β1 水平及其下游信号转导

郑龙等[15]研究发现黄芩苷能降低单侧输尿管梗阻后血清和肾组织中的TGF-β1 的水平，并抑制大鼠肾组织中的Smad2/3 磷酸化。体外研究也发现黄芩苷可以抑制Smad2/3 在相同TGF-β1 浓度下的磷酸化。使用大鼠建立的UUO 肾纤维化模型中，黄芩苷被证明通过抑制TGF-β1产生及其下游信号转导能降低纤连蛋白和胶原I mRNA表达水平，上调N-和E-钙粘蛋白表达水平以及下调α-平滑肌肌动蛋白和波形蛋白的表达，能抑制EMT 并显著改善肾纤维化。

钱辉军等[16]的研究证明，传统的中草药黄芪处理可减少TGF-β1 诱导的Smad2/3 磷酸化，抑制Smad 信号通路，显著降低UUO 小鼠肾脏梗阻诱导的α-平滑肌肌动蛋白上调和E-cadherin 下调，抑制EMT 的诱导和细胞外基质的沉积。在体外试验中，黄芪共处理也能逆转TGF-β1 刺激的小鼠肾近端肾小管细胞系的α-SMA 高表达。

张娜等[17]研究证实，通心络及其某些成分在UUO 模型上抑制肾纤维化或EMT 方面具有积极的作用。降低TGF-β1 和α-SMA的表达，抑制UUO引起的肾脏中smad2/3 的激活，恢复smad7 的表达，减少肾组织胶原沉积，减轻UUO 小鼠肾脏纤维化。姜黄素可以通过抑制TGFβ1 的下游介质结缔组织生长因子减缓成纤维细胞增殖，使其在细胞周期G1 期停滞，减少了ECM 积累，成为更有希望的治疗纤维化药物[18]。

中药复方黄芪煎剂能改善UUO 小鼠肾纤维化，不仅能 下 调TGF-β1、TβRI、TβRII，Smad2/3，P-Smad2/3 的 表达，同时也能通过诱导Smad7 抑制TGF-β/Smad3 介导的肾纤维化[19]。绿茶多酚降低细胞外基质积累减轻肾间质纤维化，也是通过降低TGF-β1 和磷酸化Smad2 降低的水平实现的[20]。

2.2 抑制炎症细胞因子

An 等[21]研究发现，蜂毒对UUO 诱导的肾纤维化的治疗，是通过降低炎症细胞浸润，降低TNF-α 和IL-1β，TGF-β1 以及纤连蛋白的表达，抑制多种炎症因子的介导，降低炎症反应实现的。

黎颖等[22]的研究证实，补肾活血排毒法配伍的中药复方各剂量组均明显下降血肌酐、尿素氮。减轻肾小管上皮细胞凋亡、坏死、脱落，炎性细胞浸润等病理损伤。TUNEL法检测，补肾活血排毒法中药各剂量组可显著减少细胞凋亡数目，明显上调Bcl-2，下调Bax 水平，升高iBcl-2／Bax比值，并且以上结果均呈剂量依赖性。改善了UUO 模型的肾脏损害，减轻了纤维化。

孟力强等[23]研究发现，黄芪当归合剂的肾保护作用从病变早期治疗后3d 开始，明显减轻大鼠的肾间质炎性细胞浸润、肾小管萎缩及肾间质纤维化，同时可使肾组织中的TGF-β1 分泌减少，治疗后7d 开始可减少肾间质的α-SMA 表达、下降FN 表达，下降减少肾脏固有细胞转化、分化及细胞外基质成分沉积并持续发挥作用，特征是通过减轻肾间质纤维化从而改善肾功能。

同时也有研究[24]证明了当归补血汤可显著减轻间质胶原沉积和肾小管间质损伤，降低胶原和α-SMA 水平。NLRP3、pro-caspase-1、白细胞介素-1β 的前体，白细胞介素-1β 同步表达降低。与依那普利相比，当归补血汤显著减少肾小管间质损伤、间质胶原沉积以及I 型胶原和白细胞介素-1β 的表达。当归补血汤在UUO 大鼠中提供的肾保护作用，与抑制NLRP3 炎性体表达和减少细胞因子白细胞介素-1β 的分泌有关。

3 展望

自20 世纪70年代以来，UUO 的动物模型就已经用于进行肾纤维化的研究，能模拟肾纤维化主要机制，制作简单，重复性好。基于UUO 模型，对RIF 的发病机制又有了一些新的认识，明确了转分化等机制在细胞外基质形成中的重要作用。很多中药及中药复方及单体能显著抑制肾间质的纤维化，减少细胞外间质的累积，且大多通过抑制TGF-β1 和其下游信号转导以及炎症细胞因子发挥抗纤维化的作用，更多中药抗纤维化的作用机制有待进一步探究。肾间质纤维化的机制错综复杂，是绝大多数慢性肾脏病的病理基础，中药抗纤维化的多靶点作用在肾纤维化的防治上有着很大的潜力。