肾间质纤维化氧化应激相关信号通路与中医药研究进展

罗珊，宋立群，马晓鹏，盛紫阳，于珊珊，楚鎏慈，贠捷*

(1.黑龙江中医药大学附属第一医院，黑龙江 哈尔滨 150040； 2.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

肾间质纤维化(RIF)是临床上各种慢性肾脏疾病最终发展成终末期肾病的共同病理改变，为慢性肾功能衰竭的主要病理基础[1]。据最新统计，在全球范围内慢性肾病患者人数已高达6.975亿，其中我国慢性肾病人数约为1.323亿[2]。随着全球慢性肾病发病率逐年增高，RIF患者的数量也随之呈上升趋势。因此，如何有效控制和延缓RIF进展在临床上具有重要意义。近年来研究表明[3-4]，氧化应激反应是导致RIF的重要因素之一，当肾脏疾病使其抗氧化能力减弱或体内活性氧自由基异常增加时，则会引起肾脏组织损伤，甚至导致细胞死亡。RIF是一个多步骤、多因素的动态病理过程，其形成和发展涉及多种细胞因子和信号通路的异常表达调控。中医药的多靶点、多组分、多途径特点在治疗RIF中具有独特的优势。因此，本文将以氧化应激相关信号通路为切入点，对中药治疗RIF的研究进展予以总结，以期为RIF的临床防治及新药研发提供参考。

1 氧化应激与RIF

RIF的发生发展过程较为复杂，涉及多种致病因素和机制，如炎性反应、氧化应激、肾脏固有细胞凋亡等，其中氧化应激被认为在RIF过程中发挥重要的作用[5]。氧化应激是指当机体遭受有害刺激时，体内氧化系统与抗氧化系统之间的平衡状态被打破，导致活性氧(ROS)的生成异常增多，使机体受到氧化应激损伤进而造成不同方面的损害。ROS是一类具有强氧化活性的小分子物质，可直接攻击核酸、蛋白质等生物大分子，最终引起细胞坏死、凋亡等；同时ROS也可作为信号分子活化细胞内外多条信号传导通路，从而造成组织损伤、炎症、纤维化等[5]。研究表明[6]，在RIF过程中，ROS升高和抗氧化酶活性下降与梗阻性肾损伤的发生发展密切相关。在肾脏局部，过量的ROS能够直接对各类肾细胞诱发病理损伤，另外还可以通过刺激纤维化相关因子(如TGF-β等)的表达，促使成纤维细胞的增殖和分化，减少系膜细胞对细胞外基质(ECM)的降解，最终加剧肾组织纤维化进展[7-8]。单侧输尿管梗阻导致的RIF是研究肾间质纤维化的经典动物模型，Saborio等[9]通过该实验模型发现，肾组织中脂质过氧化产物丙二醛的含量明显增加，说明氧化应激在RIF进展中起重要作用。

2 氧化应激相关信号通路与RIF

2.1 Keap1/Nrf2信号通路

核因子E2相关因子2(Nrf2)属于碱性亮氨酸拉链转录激活因子家族成员，是细胞调控氧化应激、介导氧化还原的主要转录调节因子[10]。在正常生理条件下，胞质中的Nrf2与Keap1结合，Nrf2的活性受到抑制，进而发挥负向调控抗氧化反应元件(ARE)启动相关基因的作用。当机体遭受外源性物质或氧化应激刺激时，Nrf2与Keap1解偶联并转移至细胞核中，以聚二体形式与ARE结合，促使抗氧化蛋白基因、Ⅱ相解毒酶基因及转运蛋白基因的表达[11]。

Keap1/Nrf2信号通路是机体重要的抗氧化应激损伤调控靶点，其可通过激活转录编码一系列抗氧化酶的基因，形成强大的抗氧化防御体系，加速自由基的清除，从而提高机体的抗氧化能力，延缓肾脏疾病的进展[12-13]。Kong等[13]报道，Nrf2基因的缺失不仅能加重急性期单侧输尿管梗阻所致的肾组织损伤，还会在后期加速肾脏纤维化的进程。Aminzadeh等[14]研究发现，5/6肾切除慢性肾脏病模型大鼠的残余肾组织，出现肾间质纤维化、肾小球硬化和炎症，Nrf2及其靶基因的表达显著下调。Cho等[15]在肾间质纤维化小鼠模型中发现，通过激活Nrf2及上调ARE介导的抗氧化应激相关酶类基因，能够抑制ROS并减轻肾组织纤维化。Oh等[16]发现二甲基甲酰胺可通过活化Nrf2而上调其靶基因的表达，进而阻止肾纤维化的发生发展过程。由此可见，激活Keap1/Nrf2信号通路的抗氧化应激作用将可能成为临床上防治RIF的新途径。

2.2 p38 MAPK信号通路

丝裂原活化蛋白激酶(MAPKs)属于一类高度保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，是介导细胞反应的重要信号系统[17]。MAPK通路主要是通过三级激酶级联反应传递信号，逐渐磷酸化核内转录因子，将细胞外刺激传递至胞内及核内。MAPK主要由ERK、ERK5、JNK和p38 MAPK四个亚族组成。不同的细胞外刺激所活化的MAPK通路不同，p38 MAPK信号通路常被应激反应(如细胞炎症因子、氧化反应、紫外线等)激活，并与多种细胞因子相互作用，引起磷酸化激活并表达上调，进而介导应激条件下的细胞增殖、分化、凋亡及炎性反应等，参与组织纤维化、肿瘤、免疫调节等生理病理过程。

目前认为，p38 MAPK信号通路与氧化应激及RIF进展之间存在密切的关系。Tian等[18]报道，氧化应激过程中产生的ROS能够激活p38 MAPK通路，通过抑制ROS的生成可以抑制p38 MAPK的活化。p38 MAPK通路被认为是RIF的经典途径，也是RIF中多条信号通路的交汇点，在RIF的发生发展病程中占重要地位。相关研究证实肾组织氧化应激产生的ROS可使p-p38 MAPK表达上调，激活p38 MAPK信号通路，从而促进下游产物TGF-β1高表达，诱导肾小球系膜细胞增生以及ECM过多沉积，加剧RIF的发展[19]。Munoz等[20]发现，高表达的p-p38 MAPK/p38 MAPK可以激活肾小管上皮细胞，产生α-平滑肌肌动蛋白，从而参与RIF的发生发展，然而抑制p38 MAPK信号通路则能减慢RIF进程。

2.3 NF-κB信号通路

核转录因子-κB(NF-κB)属于核转录因子蛋白家族，其激活后可转移至胞核调控一系列因子的转录，在炎症反应、氧化应激及免疫应答中发挥重要作用[21]。正常条件下，NF-кB以无活性的形式存在于细胞质中；当细胞遭受外界刺激时，则NF-кB信号通路被激活，活化后的NF-кB以受体介导的模式进入细胞核内从而发挥调节作用[22-23]。

NF-κB是一种与氧化应激关系密切的转录因子，细胞内氧化应激的主要靶点则是NF-κB信号通路。氧化应激产生的ROS能够诱导NF-κB的活化，促使许多炎症因子(如ICAM-1、MCP-1等)表达，进一步激活NF-κB形成恶性循环，导致局部组织的氧化应激和炎症反应加重。NF-κB在肾小球细胞、肾小球上皮细胞和肾小管上皮细胞中均有表达。NF-κB信号通路被激活后，活化的NF-κB进入细胞核并产生一系列炎性因子，可沉浸于肾间质区的成纤维细胞，产生炎症反应，促使肾组织的损伤和肾纤维化的发展。另外，NF-κB还可诱导成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化，具有一定的致纤维化作用[24]。Zhou等[25]研究发现，单侧输尿管梗阻模型小鼠结扎侧肾脏的NF-κB信号通路被激活，p65、p50蛋白及TLR4的表达明显升高。但将N-乙酰半胱氨酸注射入单侧输尿管梗阻模型小鼠后，能够抑制NF-κB激活，减少肾脏纤维的损伤[26]。据报道，高血糖时氧化应激反应增强，可引起线粒体超氧化物生成增多，并激活NF-κB等信号通路，最终导致肾小球硬化和肾小管间质纤维化，加重肾损伤[27-28]。这些研究均表明NF-κB在肾纤维化的发病过程中起着重要作用。

3 中医药对RIF氧化应激信号通路的干预

3.1 中医药与Keap1/Nrf2信号通路

姜黄素是从中药姜黄根茎中分离出的一种多酚类化合物。韩铁岭[29]等通过实验研究发现，姜黄素可以改善单侧输尿管梗阻所致的大鼠肾脏间质纤维化，其机制可能与升高肾组织Nrf2表达水平，提高HO-1、CAT、SOD、GSH等抗氧化酶活力，减少MDA含量，通过激活Nrf2信号通路，抑制肾组织氧化应激有关。益气化湿通络方是由当归、黄芪、川芎、红花、仙茅、仙灵脾、地龙、水蛭、藿香、佩兰、陈皮、积雪草、白豆蔻、土茯苓组成。研究显示[30]，5/6肾切除慢性肾衰大鼠模型具有氧化应激、肾纤维化及肾功能障碍的病理特点，而益气化湿通络方可通过激活Nrf2/Keap1信号通路，降低TGF-β1蛋白表达，从而减轻残肾组织的氧化应激损伤，提高抗氧化能力，改善肾纤维化程度。孔畅[31]研究发现，不同配比的黄芪-当归药对对糖尿病小鼠均具有不同程度的肾脏保护作用，通过激活Nrf2通路，上调糖尿病小鼠肾组织Nrf2及其下游CAT、HO-1、T-SOD、GSH-PX等抗氧化酶的表达，从而减轻肾脏组织氧化应激和炎症反应，改善肾功能和肾纤维化损伤，其中以黄芪-当归药对1:1组效果最好。此外，白藜芦醇、积雪草酸、柚皮苷、花青素等亦可通过提高Nrf2表达，启动抗氧化防御系统，以减缓肾脏纤维化[32]。

3.2 中医药与p38 MAPK信号通路

李军娜等[33]研究发现，大黄庶虫丸加减方在一定程度上可以改善肾间质纤维化，其作用机制可能与下调纤连蛋白(FN)，平滑肌肌动蛋白(α-SMA)的高表达，降低肾组织p38 MAPK信号通路中p-p38 MAPK，TGF-β1活性，从而减少肾脏细胞外基质的过度沉积和炎性细胞浸润，减轻肾脏固有细胞损伤有关。中药地龙组分能够下调TGFβ1、P38 MAPK和NF-κB的表达，通过多靶点阻断TGFβ1→p38 MAPK→NF-κB信号传导通路，来延缓肾间质纤维化的进展[34]。黄葵胶囊能够下调肾组织p38 MAPK信号通路活性，降低TGF-β1、TNF-α蛋白的表达，通过拮抗肾脏组织氧化应激损伤，从而起到改善糖尿病肾病模型鼠肾纤维化的作用[35]。杨少宁等[36]证实了益血降浊汤对肾组织损伤具有一定的修复作用，其机制是多靶点的，可能与通过调控TGF-β1/p38 MAPK信号通路活性，抑制氧化应激和炎症反应，减少细胞外基质的沉积，从而抑制肾纤维化有关。据报道，腺嘌呤所诱导的肾脏纤维化与TGF-β1/p38 MAPK信号通路活化相关。通腑泄浊方能够下调慢性肾脏病模型大鼠肾脏TGF-β1、p-p38MAPK蛋白的高表达，延缓肾脏纤维化的病程，其可能是通过抑制TGF-β1/p38MAPK信号通路以发挥作用[37]。健脾清化方是以益气健脾、清热利湿为配伍原则，由党参、生黄芪、草果仁、黄连、苍术、制大黄等中药组成。余弘吉等[38]研究发现，健脾清化方能通过下调SCr、BUN的含量，减少p38、p-p38、TGF-β1的蛋白表达，从而发挥改善单侧输尿管梗阻模型大鼠的肾脏病理改变，延缓肾脏纤维化的进展的保护作用。肾福康胶囊是由大黄、黄芪组成，实验结果显示其可显著改善单侧输尿管梗阻诱导的肾间质纤维化，其机制可能与抑制TGF-β1/p38 MAPK信号通路，减少细胞外基质在肾组织的沉积有关[39]。

3.3 中医药与NF-κB信号通路

宋立群等[40]通过采用单侧输尿管梗阻的方法制备RIF模型，发现真武汤能够显著减少肾间质纤维化和肾组织损伤，其延缓RIF进程的作用机制可能与抑制NF-κB的表达有关。温肾活血化湿方具有较好的改善肾纤维化作用，通过减少NF-κB、TGF-β1的表达，使ECM合成及沉积降低，从而延缓RIF进程[41]。水蛭素可以减弱大鼠肾间质损伤程度，延缓RIF的进展，其作用机制可能是通过干预了模型大鼠肾间质NF-κB、PAR-1蛋白的表达来实现的[42]。中药复方抗纤灵是由桃红四物汤去红花、川芎、熟地黄、白芍，加入丹参、牛膝、制大黄而组成，研究发现抗纤灵可以抑制肾组织NF-κB的活性和血管紧张素Ⅱ及其受体的表达，是其发挥抗5/6肾切除所致肾脏纤维化的重要途径[43]。清肾颗粒能够降低慢性肾衰竭湿热证患者外周血中NF-κBp65、磷酸化NF-κB抑制蛋白(p-IκBα)和ROS的蛋白表达，通过抑制氧化应激介导NF-κB信号通路的活化，进而改善慢性肾衰竭湿热证患者的肾功能和临床症状[44]。清化固肾排毒颗粒是由黄芪、柴胡、金钱草、大黄、山药、白花蛇舌草、白芥子组成，项协隆等[45]研究发现，清化固肾排毒颗粒能够下调NF-κB、MCP-1表达以发挥抗肾脏纤维化作用。肾衰泻浊丸是由大黄、草果仁、黄连、黄芩、砂仁、干姜、紫苏、藿香、苍术、陈皮、半夏组成，黄彦彬等[46]研究发现肾衰泻浊丸具有一定的改善肾间质纤维化作用，其机制可能与抑制NF-κB、骨桥蛋白(OPN)表达、上调肝细胞生长因子(HGF)表达有关。益肾活血清利方是依据“肾虚湿癖”理论，方由川芎、杜仲、白花蛇舌草等中药组成。研究显示[47]，益肾活血清利方能够降低NF-κB、EDI在肾间质的表达，对单侧输尿管梗阻模型大鼠的肾间质纤维化进程有着明显的干预作用。肾炎四味片是由细梗胡枝子、黄芪、黄芩、石苇等中药组成，研究发现其可下调NF-κB、TGF-β1因子在肾间质中的表达，从而发挥延缓肾间质纤维化的作用[48]。见表1。

表1 中药对肾间质纤维化氧化应激相关信号通路的作用

4 小结

综上所述，本文通过对氧化应激相关信号通路与RIF关系的梳理，发现Keap1/Nrf2信号通路、p38 MAPK信号通路及NF-κB信号通路在RIF进程中起着重要作用。然而RIF的病理机制复杂，在其发生发展过程中往往涉及多靶点失衡、多信号通路的交互作用。因此，多条信号通路在RIF中的相互关联作用及具体调控机制仍待深入发掘。近年来，人们逐渐认识到中医药在复杂疾病中的治疗优势。综上可见，单味中药及中药复方可干预多条氧化应激相关信号传导通路，如Keap1/Nrf2信号通路、p38 MAPK信号通路及NF-κB信号通路等，通过抑制氧化应激反应、减少ECM沉积、降低促纤维化因子水平及改善肾功能等方面，以延缓RIF的进展。今后应充分发挥中医药的特色，从提高机体抗氧化能力入手探索相关的作用机制，将为RIF的预防及治疗开辟一条新途径。