中药基于Nrf2信号通路干预糖尿病肾病的研究进展

陈潇颖， 殷立平

（南京中医药大学第二附属医院，江苏南京 210019）

糖尿病肾病（diabetic kidney disease，DKD）是一种严重威胁人类健康的慢性疾病[1]，糖尿病继发引起的肾脏微血管损伤是DKD 发生的前期病理基础。研究[2]表明，我国糖尿病患病率约为9.7%，其中20% ～ 60%患者可并发DKD。DKD 呈慢性进行性发展，在糖尿病持续10～20年时达到发病率高峰，最终可引起肾脏衰竭，病死率较高。核因子E2 相 关 因 子 2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）是碱性亮氨酸拉链家族中的重要核转录表达因子[3]，在肾脏中高度表达。激活后的Nrf2 与抗氧化反应元件（anti-oxidative response element，ARE）结合，启动下游多种保护因子，发挥抑制炎症反应、增强抗氧化活性以及提高线粒体免疫功能等作用，从而减轻肾脏纤维化、肾小球足细胞损伤等肾脏损害，对于预防或延缓DKD的发生发展有至关重要的作用。中医药防治DKD已成为当前的研究热点。以下对近年来中医药基于Nrf2 信号通路干预DKD 的研究进展进行梳理总结，以期为中医药通过调控Nrf2 信号治疗DKD 的进一步研究提供理论依据和思路。

1 Nrf2信号通路在糖尿病肾病中的作用

1.1 抗氧化应激作用DKD 患者长期处于高糖环境，易造成机体内活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）的生成增加[4]，导致氧化与抗氧化能力失衡。正常状态下[5]，Nrf2 与其活性抑制因子Keap1 相互作用，持续被26s蛋白酶降解，始终维持相对较低的蛋白表达水平。但当机体受到ROS 等多种外界因素的刺激时[6]，Nrf2 与Keap1 分离并移至细胞核，识别并结合抗氧化反应元件（ARE）后启动Nrf2转录过程，发挥抗氧化作用。

研究[5，7]表明，Nrf2 敲除后的 DKD 小鼠肾脏组织中，ROS 生成增多，更易发生氧化应激反应。而给予莱菔硫烷、肉桂醛等Nrf2 诱导剂后，DKD小鼠肾小管发生病理学改变，Nrf2可通过调节其下游相关的抗氧化因子缓解氧化应激引起的肾脏损伤。Zhang M 等[8]通过诱导DKD 小鼠肾小球系膜细胞中Nrf2 的过表达，观察牡丹皮对DKD 小鼠肾损伤的影响，结果发现小鼠体内ROS 和丙二醛（MDA）水平降低，血红素加氧酶1（HO-1）表达升高，提示牡丹皮可激活Nrf2 信号通路，提高抗氧化能力，从而对肾小球系膜细胞发挥防御保护作用。沉默信息调节因子1（silence information regulator 1，Sirt1）是一种高度保守的去乙酰化酶，具有调控肾脏细胞代谢、促进线粒体功能恢复等作用[9]。高糖环境易导致肾脏细胞内能量稳态失衡，Sirt1 通过作用于过氧化物酶体增殖剂激活受体γ的活化剂1α（PPAR-γ co-activator-1α，PGC-1α）的乙酰化过程，重构细胞能量稳态，并促进PGC-1α与Nrf相互作用，调节DKD 患者体内的氧化应激状态以及线粒体功能，从而改善肾脏纤维化[10]。该过程中Sirt1 被激活，可加速Nrf2 的核内聚集以及与DNA 结合并转录的过程，增加γ-谷氨酰半胱氨酸连接酶（γ-GCL）、谷胱甘肽-S 转移酶及HO-1 的表达，从而抑制肾脏氧化应激反应。因此，激活Nrf2 信号通路对减轻DKD 氧化应激损伤具有重要影响。

1.2 抑制炎症反应Nrf2 的启动子区域是核转录因子核因子κB（NF-κB）的主要结合位点，Nrf2 具有活化NF-κB 的作用[11]。当受到炎症因子、生长因子等的刺激时，IκB 蛋白丝氨酸残基迅速被IκB激酶磷酸化，导致NF-κB 释放并转运入核，与相应基因的调控区发生特异性结合，促进相关炎症因子表达。DKD患者体内普遍存在微炎症[12]，而多种炎症因子的表达增加、释放并进而促进巨噬细胞浸润，是造成肾小球基底膜增厚，进一步导致肾小球硬化，从而加速DKD 发展的重要原因。纤维连接蛋白（fibronectin，FN）以及细胞间黏附分子1（intercellular cell adhension molecule-1，ICAM-1）等细胞因子的表达增加可导致肾小球硬化，最终引起肾脏不可逆性损害[13]。Gong W 等[14]的研究发现，酪蛋白激酶2 相互作用蛋白1（casein kinase 2 interacting protein-1，CKIP-1）可通过激活Nrf2-ARE 信号通路，减少FN 与ICAM-1 表达，在抑制DKD 肾脏纤维化中发挥重要作用。同时，CKIP-1下调后，糖尿病小鼠肾组织中的NF-κB、肿瘤坏死因子、白细胞介素1（IL-1）、白细胞介素6（IL-6）等炎性因子较正常增加。另有研究[15]发现，Nrf2 基因缺失小鼠的中性粒细胞炎症浸润更为明显，逆转录抑制因子p65 和NF-κB 显著升高，相关的下游炎症因子明显增加。在DKD 大鼠肾组织中[16]，NF-κB 活化增加，还原型辅酶Ⅱ（NADPH）水平上调，并出现炎症反应增加以及肾间质纤维化改变，该过程的发生机制可能与Nrf2 核易位减少有关。以上研究提示，被激活后的Nrf2 信号可抑制NF-κB 因子水平，从而减轻肾组织中各类免疫炎性介质表达，发挥肾脏保护作用。

2 中药基于Nrf2 信号通路干预糖尿病肾病的机制

中药基于Nrf2 信号通路干预糖尿病肾病涉及中药提取物及中药复方，各成分基于Nrf2 信号通路干预糖尿病肾病的机制如图1所示。

图1 中药基于Nrf2信号通路治疗糖尿病肾病（DKD）的机制Figure 1 Illustration of therapeutic mechanism of Chinese medicine for the treatment of DKD based on Nrf2 signaling pathway

2.1 中药提取物基于Nrf2 信号通路干预糖尿病肾病的中药提取物有姜黄素、白藜芦醇、白皮杉醇、丹皮酚、丹酚酸B、黄芩苷、五味子醇提液、木犀草素等。

2.1.1 姜黄素 姜黄素是一种以不饱和脂族及芳香族基团为主链的酸性多酚类物质，在中草药郁金、姜黄、莪术中多见。姜黄素可直接参与活性物质反应并介导超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）等抗氧化因子表达的上调。研究[17]发现，姜黄素通过激活Nrf2/HO-1 途径启动抗氧化机制，从而下调MDA 表达以及升高ROS、SOD 水平，并有效提高尿蛋白排泄率，从而改善DKD 足细胞损伤。Yang H 等[18]观察姜黄素口服干预治疗对2型糖尿病患者肾脏损害的影响，结果显示姜黄素能抑制氧化应激，延缓DKD 进展，该机制与启动抗氧化Nrf2 系统中的特异性调节蛋白NQO-1密切相关。

2.1.2 白藜芦醇、白皮杉醇 白藜芦醇来源于虎杖、桑椹等中草药，是一种活性较强的多酚类抗氧化物。白藜芦醇及其类似物能通过下调机体内一氧化氮（NO）水平[19]，减轻脂多糖堆积引起的肾脏损伤，并通过抑制氧化应激反应发挥对DKD 的肾脏保护作用。高丝娜等[20]观察白藜芦醇对DKD小鼠肾脏氧化应激以及对Nrf2 信号通路的影响，结果发现白藜芦醇可降低MDA 水平、增加SOD 活性，同时促进肾组织中Nrf2、HO-1 蛋白的表达。由此推测，白藜芦醇可能通过激活Nrf2-ARE 通路，上调其靶基因HO-1表达，从而发挥抗氧化作用，延缓DKD进展。

白皮杉醇是白藜芦醇的羟基化类似物。姚重阳[21]在探讨白皮杉醇干预DKD 足细胞损伤的研究中发现，随着剂量的增加，白皮杉醇促进高糖状态下足细胞内Nrf2 的核转位及相关蛋白表达水平的作用亦增加。同时，肾脏细胞内炎症小体NLRP3 水平降低，ROS 生成减少。由此推测，白皮杉醇可通过抑制NLRP3 炎症小体的表达而发挥抗炎作用，并通过上调Nrf2以及HO-1、NOQ-1蛋白的表达，减少细胞内ROS 生成，从而减轻DKD足细胞损伤。

2.1.3 丹皮酚 丹皮酚广泛存在于牡丹皮、徐长卿等中草药之中，是一种酚类化合物。Xing S 等[22]研究丹皮酚对链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病小鼠模型的影响，发现丹皮酚可上调Sirt1 表达，激活Nrf2/ARE 通路，从而抑制氧化应激反应，延缓DKD 进展。张蕾等[23]通过建立肾小球系膜细胞（glomerular mesangial cells，GMCs）体外模型，观察丹皮酚对高糖诱导的肾小球系膜细胞纤维化的影响，结果发现丹皮酚不仅可在较短时间内提高酪蛋白激酶2 相互作用蛋白1（CKIP-1）及核内Nrf2水平，且对HO-1、SOD 均有上调作用。提示丹皮酚可能通过激活CKIP-1 及Nrf2-ARE 通路发挥肾脏保护作用。

2.1.4 丹酚酸B 丹酚酸B 是从丹参根或根茎中提取的一类丹酚酸物质。丹酚酸B对于糖尿病微血管病变的作用机制不仅包括抑制内皮细胞凋亡以及调控血脂，同时也与抗氧化应激密切相关。明建松等[24]发现丹酚酸B 可减少DKD 大鼠蛋白尿生成，降低血糖、血肌酐等指标，并通过提高肾组织中Nrf-2 及HO-1 蛋白表达水平，改善氧化应激损伤；丹酚酸B高剂量组指标水平变化较低剂量组明显，表明丹酚酸B 通过作用于Nrf2 改善DKD 大鼠氧化应激损伤，且呈剂量依赖性。

2.1.5 黄芩苷 黄芩苷（baicalin）是从中药植物黄芩中提取的一种活性黄酮类化合物，具有抑菌、消炎、抗氧化等作用。尹青桥等[25]探讨黄芩苷通过miR⁃141 靶向调控沉默信息调节因子1（Sirt1）改善糖尿病肾病的作用机制，结果显示，黄芩苷干预治疗后的DKD 小鼠肾组织中miR⁃141 表达下调，Nrf2 及其激活因子Sirt1 表达增加，且Sirt1 可明显上调HO-1表达。结果提示黄芩苷可通过抑制miR⁃141 表达，从而激活Sirt1/Nrf2 信号通路，提高肾组织中HO-1水平，减轻DKD氧化损伤。

2.1.6 五味子醇提液 五味子醇提液（Schisandra chinensis fruit extract，SE）是五味子经乙醇加热回流后而得到的一种有效成分。Zhang M 等[26]建立链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病小鼠模型，探讨SE 对DKD 肾脏损伤的影响。实验发现SE 能有效降低蛋白尿量及肾脏纤维化水平，从而减轻DKD 足细胞损伤。董奥等[27]研究五味子醇提取液对db/db 纯合子小鼠糖尿病肾病氧化应激反应的保护机制，结果显示予以五味子醇提取液治疗后，糖尿病肾病小鼠24 h 尿微量白蛋白以及MDA 水平降低，Nrf2、HO-1、谷氨酰半胱氨酸连接酶调节亚基（GCLM）、SOD 等因子的表达显著上调。由此推测，SE 可能通过激活Nrf2/HO-1 通路，介导GCLM、SOD 等抗氧化蛋白酶表达，从而减轻DKD肾脏氧化损伤。

2.1.7 木犀草素 木犀草素是清热解毒药白毛夏枯草、金银花、菊花等的有效成分之一，临床常用于抗氧化、抗炎、抗肿瘤等治疗。沃冠群[28]观察不同剂量木犀草素干预正常及Nrf2 基因敲除（Nrf2-/-）DKD 小鼠的肾脏功能以及 SOD、γ 谷氨酰半胱氨酸合成酶（γ-GCS）水平，结果显示木犀草素可上调肾脏系膜细胞内Nrf2 水平，并进一步促进HO-1、SOD 及r-GCS 的蛋白表达，并且小鼠尿蛋白排泄率、血肌酐以及尿素氮水平随剂量的增加而降低。以上研究提示木犀草素可通过激活Nrf2/HO-1通路，减轻氧化应激引起的DKD肾脏损害。

2.2 中药复方冠心丹参方主要由丹参、三七、冰片等组成，具有活血散瘀、行气通络功效。张彬等[29]建立db/db 小鼠模型，分别予以二甲双胍及冠心丹参方干预，结果显示冠心丹参方可改善小鼠血尿素氮（BUN）、血清肌酐（Scr）水平，减轻DKD 引起的肾脏损伤；且冠心丹参方较二甲双胍可显著提高雌激素受体α（ERα）、Nrf2、HO-1蛋白的表达，提示冠心丹参方通过上调Nrf2 介导的HO-1 表达发挥治疗糖尿病肾病的作用。李都[30]的研究发现，中药复方糖肾安（主要组成为黄芪30 g、茯苓20 g、丹参20 g、枸杞子20 g、桑寄生20 g、山茱萸肉20 g、炒白术15 g、熟地黄15 g、牛膝10 g）可降低尿蛋白排泄率，升高SOD、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）等抗氧化酶活性，其作用机制主要通过Nrf2/ARE 通路发挥抑制DKD 氧化应激及炎症反应作用。邓文娟[31]探讨由黄芪、茯苓、瓜蒌根、麦冬、北五味子、炙甘草、生地黄组成的黄芪汤对DKD 足细胞损伤的影响机制，结果显示黄芪汤干预后的DKD 小鼠肾足细胞凋亡减少，且AMPK/Nrf2 信号通路中的磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶（p-AMPK）、N 末端核因子E2 相关因子2（n-Nrf2）蛋白的表达以及抗氧化影响因子SOD、HO-1蛋白的表达均增加。

3 小结

糖尿病肾病的长期不良发展可引起终末期肾病，造成永久不可逆性肾脏损害。随着病程发展，患者最终可能需要选择血液透析、肾脏移植等替代疗法，经济负担较重且存在较大的风险与副作用。中医药在DKD 的防治方面具有独特优势。 Nrf2 信号通路目前已成为治疗糖尿病肾病的研究新靶点，主要通过调控下游相关的抗氧化因子发挥抗氧化作用，或通过抑制促炎因子表达从而减轻肾脏的炎性损伤。但临床基于该通路的中医药治疗研究尚少，且目前已被证实的中药及其有效成分的具体作用机制仍需进一步实验论证。中药“多成分，多靶点，多途径”的作用特点使中医药调控Nrf2 通路的研究成为未来热点，同时也为中药治疗DKD提供更多的可能性。