中医药在肾间质纤维化中自噬相关机制研究进展

罗珊，宋立群，代丽娟，盛紫阳，于珊珊，楚鎏慈，贠捷*

(1.黑龙江中医药大学第一附属医院，黑龙江 哈尔滨 150040; 2.黑龙江中医药大学，黑龙江 哈尔滨 150040)

肾间质纤维化作为各种病因所致慢性肾脏疾病进行性发展的共同通路，是以成纤维细胞增生、细胞外基质在肾间质过度沉积为病理特征，系导致慢性肾功能衰竭的主要原因[1-2]。现代医学认为肾间质纤维化的发病机制颇为复杂，是一个涉及多因素、多环节共同作用的病理过程，其病变程度与慢性肾脏病的进展关系密切，然而临床上尚缺乏有效的针对性防治措施。因此，如何早期减缓甚至逆转肾间质纤维化、延缓肾功能减退已成为当前医学领域研究的热点。自噬作为一种进化过程中高度保守又广泛存在的一种能量代谢和自我更新的机制，日益受到研究人员的关注[3]。多项研究表明，细胞自噬在肾间质纤维化的病理进程中发挥重要作用，调控细胞自噬可能是防治肾间质纤维化新的作用靶点[4]。近年来，随着单味中药及中药复方等在防治肾间质纤维化方面研究的不断深入，已取得一定的进展，并逐渐显现出中医药的优势和前景。现将中医药通过自噬机制治疗肾间质纤维化的相关研究进展综述如下。

1 细胞自噬概述

二十世纪六十年代，Christian De Duve[5]首次提出“自噬”的概念。自噬是真核生物特有的一种高度保守的代谢过程，细胞通过形成自噬体与溶酶体融合，降解错误折叠的蛋白质和清除受损、老化的细胞器，以维持细胞自身的稳态和完整[6]。受到饥饿、氧化应激、中毒及缺血/再灌注损伤等应激条件下的影响均可激活自噬发生[7]。自噬发生时，其降解产生的氨基酸和小分子物质可再次得到利用，用于合成新的蛋白质和细胞器，提供细胞代谢所需的能量来源，但细胞自噬过度又可造成细胞程序性死亡[8]。

2 中医理论与细胞自噬

自噬的双向调节作用与中医学之阴阳理论相符合。“阴平阳秘，精神乃治”，疾病的发生都是机体阴阳动态失去平衡所致。在生理状态下，自噬能够及时清除细胞内废旧的代谢产物(阴)而产生新的能量物质(阳)以供机体利用，如同“阴阳自和”，通过相互制约、转化、消长、互根等变化维持体内微环境的动态平衡，保证细胞的正常功能[9]。过度的自噬则会导致细胞成分降解过多，造成细胞阴或阳偏衰，从而给细胞带来损伤；若自噬减退便会导致代谢产物堆积，引起细胞阴或阳偏盛，可导致细胞病变。这与阴阳偏胜或偏衰原则在一定程度上是一致的[10]。

当细胞遭受感染、缺血/再灌注损伤、氧化应激等条件下，自噬能够作为一种防御机制，在外界环境发生不良变化时，通过诱导自噬清除胞质内“垃圾”产物并保护细胞免受损害，这与中医气的防御作用是相似的，即“正气存内，邪不可干”。当正气不足，气的防御功能下降，细胞抗邪无力，自噬功能减弱而过度沉积的“垃圾”物质——异常蛋白质、受损细胞器等，则与中医的内生痰瘀之实邪有关，这是中医的痰瘀在细胞微观病理层面上的体现[11]。

3 细胞自噬在肾间质纤维化中的作用

肾间质纤维化是多种慢性肾脏疾病进展到终末期肾病的最终病理表现，在疾病的转归中发挥着主导作用。肾间质纤维化的发病机制尚未完全阐明，目前认为其与肾间质炎症细胞浸润、氧化应激反应、肾小管上皮细胞间充质转分化、成纤维细胞的激活与增生及细胞外基质的过度沉积等密切相关[12-13]。众多研究显示，在不同的组织类型和病理状态下，自噬可参与肾间质纤维化进程中的诸多环节，发挥促进或抑制肾纤维化的双重作用[14-15]。

3.1 自噬与氧化应激

在氧化应激状态下产生的活性氧自由基(ROS)可充当强有效激活剂，诱导自噬的发生，而自噬作为真核细胞一种本能的保护和防御机制，又可清除过多的ROS以降解氧化应激造成的损伤，维持细胞稳态[16-17]。Xu等[18]通过观察UUO术后大鼠肾脏，发现梗阻侧肾组织的自噬可持续7天后减弱，凋亡可持续到第14天，而在此期间梗阻侧肾脏的脂质过氧化产物、线粒体的数量也有所变化，这说明了自噬、凋亡与氧化应激导致的线粒体损伤有关。另有研究显示[19]，在UUO大鼠肾脏组织中持续存在的缺氧条件会导致大量过氧化物积聚，激活自噬并加剧肾组织损伤。由此可以看出，在UUO早期，自噬可作为一种保护性程序降解氧化应激产物，以起到保护肾组织的作用。但在持续性UUO的刺激下，自噬的诱导没有起到积极保护作用，反而最终导致肾小管上皮细胞死亡，这可能与过度的自噬有关。

3.2 自噬与炎性反应

在肾间质纤维化的病理过程中，炎性反应起着重要作用。当肾脏受到某种程度的损害时，会通过激活免疫细胞、细胞因子的分泌等介导自噬的发生，从而对肾脏细胞发挥一定的保护效应。细胞自噬具有调控肾脏内的炎症反应的作用，可抑制肾组织炎性细胞因子的浸润，以减缓炎症状态下肾间质纤维化的进展[20]。自噬的抗炎作用可能与其充当抗原呈递细胞，加速自身抗原向免疫细胞的呈递，调节炎症状态有关[21]。也有学者认为自噬能够及时清除受损线粒体和异常溶酶体，在抑制炎症反应的同时起免疫调节作用，从而发挥肾功能保护作用[22]。Chang等[23]研究发现，白藜芦醇能够抑制巨噬细胞中NLRP3炎性小体的表达，通过激活p38诱导自噬，但使用自噬抑制剂后则抑制了白藜芦醇的抗炎作用；另外，在IgA肾病小鼠模型中也观察到，注射白藜芦醇后能够减少肾脏单核白细胞浸润，抑制肾脏NLRP3炎症小体活化。说明白藜芦醇可通过增强自噬而减轻肾脏组织的炎症反应。但也有研究显示，自噬可能通过NF-κB通路增加肾脏的炎症反应，进而加剧肾脏的损伤，促进肾纤维化的进展[24]。所以在不同条件下所诱导的自噬既可以发挥抗炎作用以减缓肾间质纤维化的进展，也可能会促进炎症反而加重肾脏损害。

3.3 自噬与细胞外基质沉积

细胞外基质沉积是肾间质纤维化最主要的病理特征。自噬作为一种自动消化的程序，可促使细胞中过量产生的物质转移至溶酶体，通过降解细胞内多余的胶原纤维沉积物和延缓肾小管的退化，以达到肾保护作用。研究显示[25]，在UUO术后转染GFP-LC3的大鼠，可以观察到肾小管上皮细胞自噬的诱导，而敲除LC3B的大鼠在肾脏梗阻侧可以观察到胶原纤维沉积增加，致纤维化因子TGF-β水平也同时升高。同样有类似的研究显示[26]，自噬可以通过减少肾脏胶原纤维沉积而抑制肾纤维化。TGF-β1上调是引发肾纤维化的重要因素。Du等[27]研究显示：在UUO模型中，TGF-β1能够诱导自噬发生，限制细胞外基质积聚，从而抑制梗阻侧肾小管上皮细胞的肾纤维化。但值得注意的是，TGF-β1对自噬具有双重调节作用。在UUO模型中TGF-β1既能诱导自噬发生，自噬激活后又能使TGF-β1过度表达，说明自噬过度可能会促进肾小管细胞死亡，进一步加剧肾纤维化[28]。

3.4 自噬调控肾间质纤维化的相关信号通路

PI3K/Akt/mTOR信号通路是参与自噬的经典信号转导通路，与自噬的诱导、调控密切相关。Kim等[29]研究显示：Akt/m TOR信号通路可参与调节UUO大鼠模型的自噬活性，诱导自噬发挥积极保护作用，抑制梗阻侧肾小管细胞凋亡和肾小管间质纤维化。Li等[30]发现雷公藤内酯醇可以通过miRNA-141-3p/PTEN/Akt/m TOR通路恢复自噬，以减缓糖尿病大鼠肾脏纤维化。Wang等[31]研究发现，对UUO模型大鼠使用mTOR抑制剂雷帕霉素后，自噬表达上调，TGF-β1表达显著下降，表明雷帕霉素可能通过抑制mTOR信号途径，使自噬活性增强，从而减轻UUO大鼠的肾小管间质纤维化程度。

AMPK作为m TOR上游的重要分子，也参与细胞自噬的调控而在肾间质纤维化进程中发挥作用。Tu等[32]研究显示，大黄酸可通过调节AMPK/m ToR信号转导通路以抑制自噬活性，从而减轻大鼠肾纤维化。此外，有报道发现自噬与Notch/Hes1信号通路之间亦存在相互作用关系。刘兴梅[33]在高糖培养的大鼠肾小管上皮细胞中发现，高糖刺激能够上调Notch1表达，Notch1进一步通过转录因子Hes1引起PTEN蛋白表达下调，导致细胞自噬水平下降，细胞外基质合成增多，最终促进肾脏间质纤维化的发展。

4 中医药调控自噬治疗肾间质纤维化

与单一成分的西药相比，中医药具有多成分、多效应、多靶点的干预优势，日益受到广大人民的青睐。中医药可从整体上调节机体的阴阳平衡，通过促进或抑制自噬治疗肾间质纤维化，已成为肾间质纤维化新的治疗靶点。

4.1 中药单体及有效成分

丹酚酸B是丹参的主要活性成分之一，黄小娟等[34]通过实验证实了丹酚酸B能够改善UUO诱导所致的肾间质纤维化，其作用机制可能与通过上调自噬标记性蛋白LC3-Ⅱ、Beclin1表达，下调mTOR表达，进一步加强肾组织自噬的激活有关。窦芳等[35]研究显示：用大黄素干预UUO模型后，自噬标志蛋白Beclin-1、LC3表达增加，自噬体数量增多，E钙黏蛋白表达增高，TGF-β1、α-SMA表达下降，PI3K、p-Akt和mTOR蛋白表达降低，通过PI3K/Akt/mTOR信号通路促进UUO小鼠自噬，使肾间质纤维化的程度显著减轻，保护肾脏组织。方珣等[36]研究发现，在UUO模型早期自噬被激活，而中药槐耳能显著下调beclin-1、FN水平，抑制肾组织中自噬的继续激活，延缓肾脏小管间质纤维化的进程，发挥肾脏保护作用，防止肾功能继续恶化。肖东[37]对糖尿病肾病模型大鼠研究发现，以黄连素为有效成分的黄癸固体分散体能够显著降低细胞外基质主要成分I型胶原 、IV型胶原及FN的含量，抑制TGF-β1、α-SMA的表达，上调AMPK、ULK1及自噬相关蛋白LC3、Beclin-1的表达，下调mTOR的表达，从而通过调控AMPK/mTOR自噬信号通路，促进自噬，抑制细胞外基质沉积，改善肾脏纤维化程度，发挥肾脏保护作用。雷公藤内酯醇是一种中药提取物，Li等[38]研究表明其可通过miR-141-3p/PTEN/Akt/mTOR信号通路来促进自噬，从而减轻肾纤维化。徐喆等[39]研究发现，冬虫夏草能够提高糖尿病肾病大鼠的p-mTOR蛋白含量，降低p-AMPK、LC-Ⅱ蛋白含量，减少肾小管上皮细胞凋亡数量，通过调节肾小管上皮细胞中AMPK/mTOR自噬相关信号通路，改善肾间质纤维化，发挥一定的肾脏保护作用。马可可等[40]发现黄芪甲苷能够减少肾组织胶原纤维及细胞外基质沉积，延缓2型糖尿病肾病的进展，其机制可能与下调肾组织PI3K、FoxO1、Akt磷酸化水平，上调BNIP3、LC3 Ⅱ/LC3Ⅰ和Beclin1表达水平，通过抑制PI3K/Akt /FoxO1信号通路，增强自噬活性有关。钟娟等[41]研究显示，川芎嗪可以使糖尿病肾病大鼠的肾组织p-PI3K、p-Akt、p-mTOR的表达降低，使自噬标志蛋白LC3B、LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ的表达升高，通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路，促进细胞自噬，进而改善肾脏病理变化，发挥肾保护作用。据报道，白藜芦醇也可明显抑制糖尿病肾病小鼠肾组织上皮-间充质细胞转化，改善肾间质纤维化程度，其机制可能与促进beclin-1介导的自噬水平，下调Snail1的表达有关[42]。

4.2 中药复方

刘春燕等[43]研究发现，金匮肾气汤可能通过抑制NOX4激活，上调LC3II/LC3I 蛋白表达和下调p22phox 、p47phox 及p62蛋白表达，使AMPK磷酸化增加，mTOR磷酸化减少，通过AMPK-mTOR信号通路促进UUO大鼠梗阻肾组织自噬，从而改善肾间质纤维化程度。柴亚男等[44]证实了益气活血解毒中药能够下调自噬蛋白Beclin-1、Atg5、SGK-1、 LC3Ⅱ/Ⅰ及P-ERK1/2的表达，上调P-mTOR的表达，进而通过调控P-mTOR、SGK-1和P-ERK1/2 信号通路，抑制盐皮质激素受体(MR)的活化，使UUO模型大鼠的细胞自噬水平下降，减缓肾脏损伤。刘芳[45]通过观察UUO诱导的大鼠肾纤维化模型发现，自噬参与肾纤维化的病理过程，但自噬过度可能会加速肾纤维化进展。六味地黄丸具有延缓肾纤维化进展，改善大鼠肾功能的作用，可能是通过降低自噬标志蛋白LC3、Beclin1水平，从而抑制肾脏自噬水平实现的。赵明明等[46]研究发现蝉苏地黄汤能够下调LN、FN的表达水平来抑制肾小球纤维化，同时下调LC3、Beclin1的表达以抑制过度自噬，从而减轻肾组织病理损伤，延缓慢性肾脏病的进展。王蒙等[47]采用5 / 6( A/I) 肾切除术建立慢性肾衰竭大鼠模型，其研究表明肾衰Ⅱ号方可以上调自噬相关蛋白LC3 、Atg5及Beclin-1蛋白的表达水平，改善肾功能相关指标，进而减轻肾间质纤维化，改善肾组织病理形态，这可能与自噬相关信号通路的激活有关。李刘生等[48]以阿霉素肾病大鼠为研究对象，发现益气祛风通络饮可以有效改善肾脏病理损伤，保护肾脏组织，其机制可能与下调肾脏纤维化相关指标FN、LN的表达水平，拮抗自噬相关蛋白Beclin-1、LC3的过度表达有关。叶太生等[49]研究发现，当归补血汤组能够抑制miR-21表达，下调mTOR、Akt及其mRNA表达，促进肾足细胞的自噬活性，从而延缓肾纤维化进展，减少肾脏损害。 郭燚等[50]运脾和络方可明显减轻糖尿病大鼠肾脏损伤，减少肾间质纤维增生，这可能是通过提高Sirt1、p-AMPK、P62、LC3Ⅱ/Ⅰ的表达水平，激活AMPK来促进自噬，从而发挥保护肾脏作用。见表1。

表1 中药单体及复方调控细胞自噬治疗肾间质纤维化

4 小结

自噬是细胞内普遍存在的新陈代谢过程，能够保持内部环境稳定，并且可以平衡疾病与健康[51]。由前所述，细胞自噬在氧化应激、炎症反应、细胞外基质沉积及调控自噬相关信号通路等方面参与肾间质纤维化的进展，但是在这个过程中有时会出现相互矛盾的结果，即自噬可以改善肾间质纤维化，但过度自噬反而会加重纤维化，因而表现出自噬的双向调节作用。这与中医学之阴阳理论、气虚痰瘀理论在一定程度上是相符合的。所以，自噬在肾间质纤维化中究竟是发挥保护作用还是损害作用仍存有争议，需在未来的研究中进一步深入探索，使其作用效应控制在有益的范围内。

众多研究显示，无论是中药单体有效成分或是复方，均能通过调控细胞自噬有效治疗肾间质纤维化。但基于目前的报道，中医药对于本方面的研究较少，仍处于初级阶段，期待未来有更多的中药调控自噬抗肾纤维化的作用机制被揭示，对肾脏疾病产生积极治疗意义。