阐析糖尿病肾病之病机为“气虚浊留”

王向明 柳红芳 安志超 于博睿 杜青 郭燕 连心逸 王琳 袁钟瑜

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)即糖尿病所致的肾脏微血管并发症，已成为终末期肾病的主要构成[1]。目前西医的治疗措施虽能够在一定程度上延缓糖尿病肾脏病的进展，但并不能完全阻断患者肾功能衰竭的进程[2]。近年来，中医(药)在治疗DN等慢性疾病中越发凸显出优势和特色。

补气药黄芪在糖尿病肾病中医治疗的处方中使用频率最高(66.5%)，其作用机制涉及抗氧化应激、降血糖和减轻肾脏炎症等多个环节[3-4]。无独有偶，在所有与浊邪相关的研究文献中，与糖尿病和肾脏病相关的文献占到了三分之一(33%)[5]。因此，气虚和浊邪留滞在DN病机和治疗中的地位和作用已受到普遍关注。随着糖尿病肾病机制研究的逐渐深入，本文以分子生物学和病理生理学的现代研究为基础，阐析了“气虚浊留”病机理论在糖尿病肾病发生发展和防治中的价值，为中西医(药)结合更好地防治DN提供参考。

1 “气虚浊留”病机理论的形成

20世纪中期京城四大名医之一施今墨先生(1881-1969)发现：消渴病病人尽管多食、多饮，但大量的饮食水谷进入体内后，并没有被人所用，反而大多数患者伴有气短神疲，不耐劳累，虚胖无力或日渐消瘦等正气虚弱的征象。《素问·奇病论篇》：“此肥美之所发也，此人必数食甘美而多肥也，肥者令人内热，甘者令人中满，故其气上逆，转为消渴。”《素问·经脉别论篇》曰：“饮入于胃，游溢精气，上输于脾。脾气散精，上归于肺，……水精四布，五经并行。”因此，在认同消渴病阴虚火旺基本病机的同时，施老认为，脾气虚不能运化水谷精微布散全身也是糖尿病的基本病机之一[6]。

近代名医祝谌予(师承施今墨先生)教授结合《素问·经脉别论篇》中“食气入胃，浊气归心，淫精于脉”，认为：脾气虚弱，健运失司，无力输布饮食精微各归其所(脾不散精)，饮食精微中稠厚的部分(浊阴)失于运化，蓄积留滞脉络，内化为浊邪；一方面，浊邪之性重浊、黏滞，易阻塞气机，困遏脾阳，导致气血水液失于运化，痰、湿、瘀内生，进一步阻塞脉络；另一方面，浊邪常裹挟痰、湿、瘀、毒，导致痰、浊、瘀等互相胶结凝滞，阻滞气机，津液失于敷布，缠绵难愈，形成多种并发症的病理基础[7]。因此认为“气虚浊留”是贯穿于消渴病及其各种慢性并发症始终的核心病机[8]。

2 “气虚”与“浊留”的物质基础假说

2.1 线粒体能量合成障碍类似气虚

中医学认为：体内之“气”的实质是精微物质，是由脏腑之精所化，无形但运动不息，推动脏腑运行，调控生理功能的极细微物质。一直以来，学术界对于中医学中气的实质进行过多方的探索，目前趋向于认为气是物质和功能的统一，即具有能量的特点，又具有一定的物质属性[9-10]。《素问》有曰“脾气散精”“精化为气”，即脾胃吸收的水谷精微被运送至五脏及周身，水谷精微在细胞的线粒体内通过氧化磷酸化偶联电子传递呼吸链转化成机体维持各种生理功能所需要的能量腺苷三磷酸(adenosine triphosphate, ATP)。因此，有研究认为ATP与中医学的气具有相似的物质基础和功能特性[11]，并且研究发现：脾气虚的患者细胞内线粒体的数量明显减少、膜电位减弱、出现线粒体肿胀、膜缺损、嵴断裂等损伤表现，而通过使用补气药物后线粒体的数量和质量明显改善[12]。因此，气虚证的病理基础可能与线粒体功能损伤，ATP合成不足密切相关。

2.2 浊邪留滞与肾脏自噬活性抑制所导致的细胞内外代谢产物蓄积相似

《张氏医通》云：“其饮有四，……始先不觉，日积月累，水之精华，转为混浊。”认为浊邪的本质是因机体代谢失常，水谷不化精微(脾不散精)，反生壅滞之气，内瘀血分而酿生的具有毒害作用的病理物质。浊邪既可内蕴化热，耗伤阴精，又可瘀败腐化酿成浊毒。浊毒性烈善变，常兼加顽恶之邪损伤脏腑，被认为是糖尿病并发症形成的关键[13]。

自噬是细胞识别并降解受损或衰老的蛋白、细胞器以及入侵的病原体等，释放出降解产物以供细胞重新利用，并维持细胞内稳态的生物调节过程[14]。高血糖、糖基化产物以及自由基等能够损伤细胞内的大分子物质或者细胞器，这些受损的大分子和细胞器需要不断地被自噬降解清除和再生循环，从而维持细胞内稳态。研究发现糖尿病状态下肾脏细胞内自噬活性受到明显抑制，损伤产物不能被及时地降解清除而蓄积增多，从而引起损伤的生物大分子和细胞器蓄积以及细胞外代谢物堆积，并诱发肾脏细胞凋亡、系膜增生、间质微炎症反应及纤维化等[15]。因此，有研究认为：肾脏自噬活性抑制在促进浊邪及其他病理产物形成过程中扮演了重要角色[16]。因此，自噬激活被认为是治疗糖尿病肾病新的有前途的研究方向[17]。

3 肾气虚比象于DN肾脏能量供应障碍

3.1 线粒体能量供应是维持肾脏正常功能的前提

线粒体是细胞的“能量工厂”，正常情况下，线粒体三羧酸循环产生的烟酰胺腺嘌呤核苷酸和H+所维持的线粒体膜电位梯度，是呼吸链电子传递偶联氧化磷酸化反应生成ATP的必要条件[18]。肾脏凭借其丰富的线粒体含量(仅次于心脏)，以不足1%的体重占比消耗了全身10%的氧供，滤过了20%的心排血量，以高水平的能量代谢速率和自噬活性，维持了肾脏的代谢平衡和机体内环境稳定[19-20]。因此，线粒体功能的正常与否不仅被认为是维持肾脏细胞结构和功能的前提，也是影响糖尿病肾病病情演变的内在机制[19]。

3.2 肾虚不固与蛋白尿的形成

首先，在病变初期，高血糖和高代谢压力使肾小球滤过和肾小管重吸收负荷增加，引起细胞内相对缺氧和能量供应障碍[21]；同时，在线粒体内膜电子传递过程中，有约4%的游离电子漏出到胞浆内与游离的氧或者氮原子结合，形成具有强氧化作用的氧/氮自由基、丙二醛等[22]。当这些强氧化剂的产生超出细胞内抗氧化系统(超氧化物歧化酶、醛脱氢酶等)的清除能力时，将攻击细胞内的生物大分子和细胞器[23]。由于线粒体DNA缺乏组蛋白保护及其基质中较高的超氧化物水平[20]，因此线粒体易遭受自由基的攻击。当损伤的线粒体超出了其自我修复能力时，将会导致线粒体结构改变，如：双层膜结构消失、DNA损伤和膜电位梯度改变等。线粒体损伤直接导致ATP的生成相对不足，继而出现上述气虚的症候表现；近端小管细胞内依赖于ATP的钠通道功能障碍，从而使得尿葡萄糖、氨基酸和微量白蛋白等继发性重吸收障碍。

其次，肾脏足细胞形态的维持需要充足的能量供应。在DN状态下，一方面细胞内山梨醇代谢旁路等激活，大量葡萄糖经山梨醇旁路生成果糖，导致烟酰胺腺嘌呤核苷酸和ATP的合成减少[21]；另一方面肾小球高代谢和高滤过压力，导致肾小管重吸收负荷增加，进一步加剧了肾脏固有细胞内ATP的供需矛盾[24]。有研究发现DN肾皮质内ATP减少能够导致足细胞骨架紊乱和滤过屏障损伤[25]。因此，足细胞内能量供应障碍被认为是DN状态下足细胞损伤起始的关键因素[26]。足细胞作为肾小球滤过屏障的重要组成，当其形态损伤时血中精微物质白蛋白等漏出，形成蛋白尿。

最后，2型糖尿病肾病的高营养状态改变了营养敏感性信号分子腺苷一磷酸(adenosine monophosphate，AMP)活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)、雷帕霉素哺乳动物靶标(the mammalian target of rapamycinm，mTOR)和乙酰化酶1(sirtuins 1，SIRT1)等的表达[27]，从而导致胰岛素敏感性降低，ATP生成减少，细胞正常的代谢和生理功能受到影响[28-29]。因此，患者也会表现出施今墨老先生所描述的那样，尽管多饮多食，而患者却出现气虚证的表现。同时，包括本研究在内的大量研究发现：补气类中药，具有抗氧化应激，减轻线粒体损伤，增加ATP合成(发挥补气作用)等改善肾脏损伤的作用[30-31]。

4 浊邪留滞比象于DN肾脏细胞内外代谢物堆积

正常情况下，细胞内受损的线粒体膜电位改变，膜通透性转换孔异常开放，导致膜表面PTEN诱导假定激酶1(PTEN-induced putative kinase 1，PINK1)活化并表达增加[32]，招募并磷酸化激活泛素链接酶Pankin(Ser65)，后者能够使损伤的线粒体膜融合蛋白MFN1/2泛素化，以便于自噬底物相关转运蛋白p62的识别和转运。将受损的线粒体包裹形成双层膜的自噬泡，随后自噬泡与溶酶体融合形成自噬溶酶体而完成经典的自噬降解过程[15]。

然而，在DN早期的高营养状态下，细胞内自噬活性代偿性增高。但当代谢物堆积超出了细胞的自噬清除能力时，细胞的自噬活性下降[26]。目前的研究结果发现：2型糖尿病模型动物肾脏内自噬标志性蛋白微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein1-light chain 3)减少，底物转运蛋白P62升高，即自噬囊泡诱导合成不足[33]。同时，也有研究认为：细胞内LC3和P62均增多，推测可能与溶酶体合成减少，即自噬泡的降解受阻有关[34]。然而，不管自噬泡的诱导还是自噬溶酶体降解受阻，其共同的表现是与泛素化底物特异性结合的自噬转运蛋白P62均明显增多，说明受损的生物大分子和细胞器并没有被及时地自噬降解，而大量堆积在细胞内。最终，促进了肾脏实质细胞凋亡。

随着病情进展，细胞内外大量蓄积的糖基化产物能够导致溶酶体功能障碍和溶酶体膜通透性增加，刺激了细胞外基质增生和炎症反应[34-35]。同时，持续增加的代谢压力、损伤产物的蓄积和炎症刺激等加速了肾脏细胞向成纤维细胞分化，促进了间质纤维化的发生。因此，肾脏自噬活性抑制所引起的细胞内能量供应障碍和代谢产物蓄积，直接诱导了肾脏的微炎症反应和间质纤维化。在DN早中期，由于滤过屏障损伤，纤维化程度相对较轻微，因此主要以肾小球滤过和重吸收障碍，表现为临床蛋白尿为主。随着间质增生和纤维化逐渐加重，出现肾小球硬化和肾小管萎缩，最终导致肾功能衰竭[36]。因此，肾脏自噬功能降低在DN的疾病进程中发挥了重要的角色[37]。

5 气虚和浊留协同作用于DN发生发展的始终

上文虽分别论述了气虚和浊留在DN进展中可能的病理基础，但气虚和浊留并非是两个孤立的过程，而是既各自独立又相互协同的贯穿于DN发展的始终。一方面，ATP既是由水谷精微所化(精化气)，又是促进肠系膜绒毛吸收水谷精微(气生精)和血管平滑肌收缩(脾气散精)所必需的能源物质。另一方面，ATP的生成需要足够数量和质量的线粒体，而自噬是维持线粒体质量的主要降解机制。自噬功能抑制，导致线粒体损伤，细胞代谢紊乱和功能障碍，ATP合成不足(气虚加重)、水谷精微不能充分吸收和运化(痰湿内生)；而且代谢物的蓄积增多导致细胞外基质增生，并诱发微炎症反应和局部纤维化(肾络癥瘕)。因此，尽管目前糖尿病肾病的中医病机有诸多不同的观点(痰瘀毒试论，毒损肾络等)[38-39]，并且具体到不同疾病阶段和患者个体呈现出不同出现的虚实侧重，但是气虚浊留贯穿其始终，是导致复杂多变病理表现的主要原因。因此，无论在理论探讨还是临床治疗中，均逐渐被认同和应用。

一般来说，DN的临床治疗大多采用通补结合的治法，既补气益肾，又通络泄浊。中医认为，黄芪性甘微温，补脾肺之气，脾肺之气充盛方能运化水谷、推动血行。脾胃吸收的水谷精微与肺所吸收的自然界之清气，奉心化赤、生成宗气，充盈五脏六腑，濡养四肢百骸。后天之精充足方能补养肾脏先天之精，以补气生精，填补于肾脏。因为气充则能利水、生血和行血；因此黄芪又能利尿通淋、补血、活血，促进血行从而起到减轻浊邪留滞的功效。同时，现代研究发现黄芪不仅能够通过抗氧化应激发挥保护肾脏细胞作用，而且能够通过调节AMPK等营养敏感信号分子的表达，从而改善肾脏细胞的自噬活性，促进受损大分子和细胞器的降解，从而减少细胞内损伤积聚和细胞外基质沉积，减轻肾脏间质的炎症和纤维化[40]；另外，黄芪还能促进线粒体和溶酶体的生物合成，促进细胞内线粒体和溶酶体平衡[34]。因此，黄芪一药兼通补之功，一方面增强细胞的能量供应(补气)，另一方面促进细胞内外代谢产物的清除，减轻代谢损伤产物的积聚(降浊)。

6 “气虚浊留”病机理论的传承和创新

从《内经》有消渴病记载以来，中医药治疗消渴病(糖尿病)可谓历史悠久，并且学术理论呈现出百花齐放的盛况。北京东直门医院内分泌肾病科对消渴病及消渴病肾病病机的观点和研究成果，不仅被越来越多的国内外从事中医学研究的学者所接受和认同，并且取得了较好的临床疗效。从施今墨先生提出消渴病中存在脾(气)虚，强调在滋阴清热的同时，注重补气健脾，到祝谌予教授发现消渴病存在血流动力学异常，提出“气虚浊留”为糖尿病并发症的基本病机，倡导补气泄浊、活血化瘀法治疗，再到当代国医大师吕仁和教授结合DN病理表现，提出了消渴病肾病“肾络微型癥瘕”的病机理论。继吕仁和教授之后，北京东直门医院对于消渴病肾病的认识分化出不同的学术方向：其中，赵进喜教授传承并进一步发扬了吕仁和教授提出的肾络微型癥瘕理论[41]；王耀献教授针对肾络微型癥瘕形成的原因，提出糖尿病肾病“内热致癥”的病机理论[42]；而本团队负责人柳红芳教授在张景岳肾精易亏的基础上，结合气虚浊留的病机特点，提出消渴病肾病“精损络痹”的病机理论[43]，认为在补气同时应注重填固肾精，并辅以通络泄浊。

7 总结

“肾络微型癥瘕”“内热致癥”以及“精损络痹”是在“气虚浊留”理论基础上针对糖尿病肾病不同时期的病机特点先后提出的，分别是对消渴病肾脏并发症在不同阶段或不同类型患者群的病机演变特点的高度概括。这一演变过程反映出一百多年来糖尿病及其并发症人群整体的病机特点。今天，随着糖尿病患病人群激增，DN正在逐渐取代慢性肾小球肾炎成为终末期肾病最主要的构成。在国家大力发扬中医的背景之下，本综述在此抛砖引玉，希望能够为寻找DN的中西医防治之策提供借鉴和帮助。