基于“肾虚湿热”病机探讨自噬与慢性肾脏病的关系*

吴静怡，蒋春波

1.南京中医药大学，江苏 南京 210023；2.南京中医药大学附属苏州市中医医院，江苏 苏州 215000

慢性肾脏病是指由各种原因引起的慢性肾脏结构或功能障碍，其发病机制复杂，目前仍缺乏有效的治疗手段。近几年研究发现，细胞自噬与慢性肾脏病的形成、发展密切相关，或可成为临床治疗新靶点。中医认为，慢性肾脏病属“虚劳”范畴，其发病多为内外合因，内因主要是肾气亏虚，外因则主要为六淫、疮毒、肾毒药物等。而慢性肾脏病在发展过程中总属本虚标实，在肾虚的基础上又可兼夹外感、湿热、瘀血等，病机繁多。但随着现代中医学对慢性肾脏病认识的不断深入，越来越多医家发现，“肾虚湿热”在慢性肾脏病的病因病机中尤为重要，且贯穿疾病始终，肾虚津液代谢失常酿生湿邪，久则郁而化热，湿热胶结，进一步损伤肾络，致使肾气衰微，或蕴结为毒，凌心射肺，推动疾病进展，因此“肾虚湿热”可看作慢性肾脏病病因病机的总概括［1］。本文试从“肾虚湿热”角度阐明自噬与慢性肾脏病之间的联系，并探索中医药治疗慢性肾脏病的新思路。

1 慢性肾脏病与细胞自噬

1.1 自噬概念与形成机制自噬最早由比利时科学家Christian de Duve在1963年伦敦召开的“溶酶体CIBA基金研讨会”上提出。自噬本质是细胞在特定条件下通过溶酶体（或液泡）降解自身组分以维持胞内正常生理活动及稳态的一种细胞代谢过程。根据降解底物的特异性［2］，分为选择性自噬和非选择性自噬；根据降解底物进入溶酶体（或液泡）方式的不同，分为巨自噬、微自噬和分子伴侣介导的自噬［3－4］。本文所指的自噬主要为巨自噬。

以哺乳动物细胞为例，自噬的形成分为5个步骤：①哺乳动物细胞中欧米茄体和分离膜形成杯状结构；②自噬体的双层膜扩展、延伸、包裹各种胞内组分；③双层膜延伸、封闭，形成自噬体；④自噬体外膜与溶酶体融合，形成自噬溶酶体，内膜和内含物被溶酶体内酯酶和蛋白酶降解为小分子；⑤自噬溶酶体在膜相关蛋白质的帮助下再生，形成新的溶酶体［5－6］。

1.2 自噬介导的信号通路与慢性肾脏病慢性肾脏病的发生发展机制非常复杂，且与肾脏固有细胞的改变密切相关［7］。近几年，研究发现足细胞作为肾小球滤过膜的重要组成部分，其损伤是慢性肾脏病进展的重要因素［8］，而自噬异常与足细胞损伤密切相关，过程中也涉及多种信号通路。

1.2.1 m TOR相关信号通路哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mammalian target of rapamycin，mTOR）信号通路是足细胞自噬的主要调控通路，包括mTORC1和mTORC2两种形式的复合体，细胞自噬则主要与mTORC1相关［9－10］。正常情况下，mTOR通过磷酸化自噬相关基因13（autophagy－related gene 13，Atg13）降低与Atg1的亲和力，干扰Atg1激活，从而抑制自噬［11］，且mTOR活性与自噬活性在足细胞内保持动态平衡。此外，mTOR信号通路的上游通路也可间接调控自噬水平。研究表明，活化的磷脂酰肌醇3－激酶（phosphatidylinositol 3 kinases，PI3K）通过催化底物磷脂酰肌醇二磷酸（phosphatidylinositol diphosphate，PIP2）转化为PIP3，再与3－磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1（3－phosphoinositide－dependent protein kinase 1，PDK1）协同激活蛋白激酶B（protein kinase B，Akt），抑制mTORC1，提高细胞的自噬能力［12］。而腺苷酸活化蛋白激酶（adenosine 5′－monophosphate－activated protein kinase，AMPK）通路在缺糖、缺氧、缺血、氧化应激等条件下，则可直接或间接活化自噬相关蛋白结节性硬化复合物（tuberous sclerosis complex，TSC）或磷酸化UNC－51样激酶1（UNC－51－like kinase 1，ULK1）激活下游通路，降低mTOR活性，诱导自噬［13］。

1.2.2 非m TOR信号通路随着研究的深入，学者们发现一些非mTOR信号通路也参与调控足细胞自噬：①沉默信息调节因子2相关酶1（sirtuin 1，Sirt1）：Sirt1通过脱去自噬相关蛋白（如Atg5、Atg7）的乙酰基诱导自噬，而Sirt1的缺乏及活性降低与糖尿病肾病足细胞损伤相关［13－14］；②晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）：AGEs在肾脏中累积可引起高血糖肾损害［15－16］，其机制可能为AGEs通过AGEs受体激活Wnt／βcatenin信号通路，抑制足细胞自噬和迁移能力［17］；③β－抑制蛋白（β－arrestins）：研究证实，体外高糖刺激足细胞条件下，β－arrestins 1、β－arrestins 2通过抑制Atg12与Atg5的结合以及活化Wnt／βcatenin信号通路，减少足细胞自噬［18］；④内质网应激：糖尿病或高糖状态下，内质网应激可引起自噬减少，导致足细胞功能障碍，诱发糖尿病肾病［19］。

除足细胞外，肾小球系膜细胞、肾小球内皮细胞、肾小管上皮细胞也存在着不同水平的自噬。由此可见，慢性肾脏病的发生、发展与细胞自噬失调密切相关，且由多种信号通路介导，而这些信号通路有望为慢性肾脏病的治疗提供新的方法与途径。

2 从“肾虚湿热”角度解读细胞自噬与慢性肾脏病

2.1 “肾虚湿热”与细胞自噬的理论相关性古人素有“肾病多虚证”之说，认为没有肾虚便没有肾脏病。《医方考》又云：“下焦之病，责于湿热”，因此慢性肾脏病发病机制总以肾虚湿热立论。肾气亏虚状态下，肾蒸腾气化功能失司，膀胱气化不利，导致水液输布排泄障碍，羁留不去，久而酿蕴湿热。细胞自噬异常与这一病理机制具有相似性，或可看作肾虚湿热病机的微观体现。

肾气亏虚是自噬发生的基础条件。细胞感知营养状态的变化主要依赖AMPK这一关键激酶［20］。能量匮乏时，无论是在哺乳动物细胞还是酵母细胞，AMPK均可通过多种通路诱导自噬［21－22］，将胞质和细胞器降解为核苷酸、氨基酸、游离脂肪酸等小分子物质，再经三羧酸循环，产生小分子和ATP，实现再利用［23］。从中医角度来看，肾气亏虚状态下，机体为恢复平衡，通过“精化气”实现物质和能量的转化，这与细胞自噬在能量供应不足时降解胞质、细胞器等转化为可利用的小分子物质相一致。因此肾气亏虚可看作自噬发生的基础条件，而自噬则是肾气亏虚时的一种自救方式。

湿热胶结是自噬异常的病理产物。自噬除了能在应激状态下维持胞内稳定外，还是细胞的“清道夫”，可帮助清除衰老细胞器、错误折叠蛋白等代谢废物。有报道称，敲除小鼠足细胞或近端肾小管上皮细胞特异性Atg5基因可抑制自噬，引起损伤线粒体和泛素化蛋白（衰老相关蛋白质）累积，最终导致肾脏细胞衰老［24－25］。这种由自噬异常引起的代谢废物堆积与中医“内生湿热”概念一致。中医认为，水液输布濡润周身有赖于肾的蒸腾、膀胱的气化，当气化功能失司，水液不归正化，就会聚而生湿，郁久化热。“内生湿热”实则是机体能量转化运输失败的产物，自噬异常则是这一过程的微观机制。

2.2 适度自噬干预肾脏病进展的中医理论内涵适度自噬在实现蛋白代谢平衡及内环境稳定方面发挥着积极作用［26］，而慢性肾脏病“肾虚湿热”正是因为正气亏虚，打破了转化平衡，导致湿热等病理产物堆积。因此，适度诱导自噬或可有助于扶助正气，清除体内邪毒。目前已有研究表明，适度自噬可通过延缓纤维化、减少蛋白尿有效缓解糖尿病肾损伤。

首先，延缓肾脏纤维化。糖尿病患者组织病理表现为系膜细胞增生与系膜基质增多，伴系膜细胞外蛋白蓄积，最终导致肾小球硬化［15，27］。Ding等［28］发现转化生长因子－β1（transforming growth factor－β1，TGF－β1）经转化生长因子激活激酶－1（transforming growth factor activates kinase－1，TAK－1）和PI3K－Akt途径诱发自噬可有效保护系膜细胞，阻止其凋亡。同时，适度自噬还可负调节系膜细胞产生细胞外基质，抑制肾脏纤维化［29］。肾小球血管内皮细胞也与肾脏纤维化相关。有研究证实，受自噬调控且表达于肾脏内皮细胞的骨形成蛋白和激活素跨膜抑制剂（BMP and activin membranebound inhibitor，BAMBI）通过阻碍TGF－β受体信号传导可有效减轻肾脏纤维化［30］。

其次，降低尿蛋白排泄率。糖尿病肾病的主要临床特征之一是尿蛋白排泄率的增加，而足细胞损伤与缺失是蛋白尿发生的重要原因。实验发现，足细胞特异性Raptor（mTORC1的一个重要组成部分）杂合子缺失可下调mTORC1的表达，诱导自噬，减轻蛋白尿。而下调Sirt1在近曲小管细胞中表达的同时上调足细胞Claudin－1，则会增加蛋白尿的形成［13］，由此推断肾脏自噬的正调因子Sirt1可能通过加强自噬、保护肾小球近曲小管上皮细胞而减轻蛋白尿［31］。

适度诱导自噬能够干预慢性肾脏病的进展，这与中医“扶正祛邪”的治疗思想不谋而合。然而自噬是一把“双刃剑”，研究表明，自噬过度表达可导致大量正常细胞器被降解，使自噬体数量超过溶酶体降解能力，进而诱发细胞Ⅱ型程序性死亡［32］。因此，过度激活自噬反而容易耗伤人体正气，导致能量耗竭，对疾病预后产生负面影响，体现了中医动态平衡的传统理念。

2.3 益肾清利治法能调控细胞自噬延缓肾脏病进展慢性肾脏病总属本虚标实，现代医家大多认为其病机为肾虚湿热，益肾清利乃其治疗大法。笔者团队的早期研究发现，具有益肾清利作用的肾炎1号口服液对慢性肾脏病患者有着较好的疗效，能改善蛋白尿，提高血清白蛋白，调节血脂［33］。动物实验也发现，具有益肾清利作用的肾炎1号口服液改善蛋白尿与其调控自噬－炎症反应相关。基于此，推测益肾清利法治疗慢性肾脏病可能与其调控细胞自噬有着密切关系，而针对该治法的中医药起效机制研究将成为领域内的一大热点。

目前，相关的单味中药主要分为两大类：扶正补虚药和清热利湿药。扶正补虚药具有补益气血、扶助正气的功效，能提高机体免疫力，参与自噬相关信号通路的调节。作为其中的代表，冬虫夏草被证实可通过下调TGF－β1及其受体的核酸和蛋白水平，加强细胞自噬，保护5／6肾切除大鼠的残余肾组织［34］。而人参中的有效成分人参皂苷Rg1通过调控AMPK／mTOR／PI3K信号通路能改善足细胞自噬［35］。清热利湿药的清利作用则与细胞自噬降解大分子蛋白、坏死细胞器过程相似，从这类药物中提取出的黄连素、白藜芦醇可通过激活AMPK信号通路诱导自噬，从而减轻细胞损伤［36－37］。

除单味药外，中药复方经自噬途径影响慢性肾脏病进展也颇受关注。研究发现，具有补益气血作用的当归补血汤能抑制miRNA－21的表达，下调Akt、总mTOR及其mRNA表达，增强足细胞自噬活性，延缓肾衰竭［38］。而以益气养阴药为主的糖肾方通过抑制早幼粒细胞白血病锌指（promyelocytic leukemia zinc finger，PLZF）基因并上调自噬，可减少肾小管上皮细胞增殖［39］。中药复方在抑制自噬过表达方面也有用武之地。加味黄芪赤风汤具有补肾培本、清热利湿、活血通络等作用，有学者对其展开研究后发现，加味黄芪赤风汤可显著抑制肾组织中的纤维连接蛋白（transforming growth factor－β1，FN）、层粘连蛋白（laminin，LN），并拮抗自噬相关蛋白（light chain 3，LC3）、Beclin－1的过度表达，通过调控自噬水平保护阿霉素肾病大鼠肾脏［40］。

笔者认为，中药复方是单味药应用的发展，具有增强疗效、减轻毒副作用、扩大单味药应用范围等优点，但也存在成分复杂、通路繁多等研究难点。而基于“益肾清利”治法与自噬微观联系治疗慢性肾脏病的中药复方在凸显中医优势方面具有巨大潜力，有待更多循证依据的支持。

3 结语

细胞自噬是细胞适应外界环境改变、清除胞内异常组分的代谢过程，由多种信号通路介导。适度自噬有助于减少细胞凋亡、减轻肾损害，自噬不足或过表达则可加重慢性肾脏病的进展。“肾虚湿热”是中医对慢性肾脏病病因病机的总概括，自噬异常或可看作其微观层面的具体机制。多项研究表明益肾清利药具有减轻细胞损伤、改善蛋白尿、延缓肾脏纤维化等作用，临床基于“益肾清利”法治疗慢性肾脏病具有良好的疗效，然而这一防治思路仍有许多问题需要解决：①起效机制研究主要集中于AMPK／mTOR、PI3K／Akt／mTOR等mTOR相关信号通路，而缺乏对Sirt1、AGEs、β－arrestins、内质网应激等非mTOR信号通路的关注，进一步明确益肾清利中药通过非mTOR通路调控自噬水平的机制有望为中药治疗慢性肾脏病赋予新的内涵。同时，随着分子机制研究的深入，发现miRNA调控网络对人体的生理病理过程具有重要意义，而益肾清利中药有效成分是否是通过调控miRNA影响细胞自噬的相关环节、改善细胞功能从而发挥肾脏保护作用尚待证实。②过度自噬与自噬不足皆可引起细胞损伤，如何利用好细胞自噬这把“双刃剑”是问题的关键所在。传统中医理论追求相对平衡，认为“阴平阳秘，精神乃治”，这与现代医学对于自噬在细胞生存代谢中意义的认识殊途同归，只有适度的自噬才有助于维持细胞正常的生理功能。许多中药具有双向调节作用，或与剂量相关（如小剂量人参兴奋中枢，大剂量则起抑制作用），或与不同组分相关（如大黄所含番泻甙A是泻下的有效成分，而鞣质则具收敛止泻之功效）。益肾清利中药对自噬水平的调控是否也具有双向性，如果存在这一特性，是否与药物剂量或单一中药的不同有效成分相关，尚待研究。③现有的机制研究主要着眼于中药单体或单味中药，而中药复方成分复杂，涉及多种信号通路，作用靶点的探明难度大，报道尚不充分。但是近年来，随着基因组学、蛋白组学等生命科学的发展及计算机辅助技术的进步，中药复方物质基础的相关研究有望取得关键性突破。历代医家治疗慢性肾脏病验方皆为临床经验所得，君臣佐使配伍相宜，具有减毒增效之功，有待深入挖掘。然则复方所表现出的整体功效并不是单味中药的简单叠加，其繁多的有效成分是否经水煎后发挥协同拮抗作用，有待更多现代药理学的证据支持。基于上述，相信基于益肾清利法调控自噬水平治疗慢性肾脏病具有广阔的研究前景与临床价值。