中药单体及复方调控糖尿病肾病足细胞自噬的研究进展

李明侠，李小会

（陕西中医药大学，陕西 咸阳 712000）

糖尿病肾病（diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病常见的并发症之一，文献[1-2]报道，糖尿病患者继发DKD的发生率为25%～40%，其中约10%糖尿病患者因终末期肾衰竭死亡。DKD的发病机制较为复杂，受多种因素共同作用，如遗传、免疫炎症、糖代谢紊乱、血流动力学、细胞因子等[3-4]。目前研究[5]发现，足细胞自噬是引起肾小球滤过屏障受损和蛋白尿生成的重要机制。足细胞具有高度分化性，在高血糖状态下足细胞易发生自噬功能失调，从而导致足细胞损伤[6]。近年来，中医药治疗DKD具有独到见解，多项研究[7-8]显示中药单体及复方能够有效缓解肾功能损害，阻断DKD进展。随着中药现代药理学研究的深入，中药治疗DKD的机制可能与中药有效活性成分调控足细胞自噬密切相关[9-10]。本研究中药单体及复方调控DKD足细胞自噬的机制进行阐述，为中药治疗DKD提供新的思路。

1 DKD与足细胞自噬

自噬是细胞利用溶酶体降解途径进行自我吞食的过程，其具体过程为细胞吞噬自身细胞质蛋白或细胞器后包被进入囊泡，形成自噬体，并与溶酶体融合形成新的自噬溶酶体，对内部衰老的细胞器、翻译错误的蛋白质以及外来病原体进行降解，从而维持细胞内环境稳态。故自噬是细胞在营养不足、炎症、感染、肿瘤等压力情况下维持生存的主要代谢途径。在病理状态下，自噬失衡也会导致细胞凋亡或自噬性死亡[11]。

足细胞损伤是DKD发生、发展过程中的重要环节，但迄今其发生机制尚未明确。足细胞即肾小囊脏层上皮细胞，足细胞与肾小球基膜、血管内皮细胞共同构成肾小球滤过屏障。足细胞胞体具有许多足突，附着于肾小球基底膜外侧，并通过黏附分子和蛋白多糖分子与肾小球基底膜相连，相邻两个足细胞的足突相互交错，紧贴于毛细血管基膜，裂孔表面覆盖一层结构—裂孔膜，是维持肾小球电荷屏障的重要构成成分。另外，足细胞分泌IV型胶原、纤维连接蛋白、促肾纤维化因子，在肾小球滤过屏障的修复以及免疫应答中发挥重要作用。目前研究[12-13]发现，足细胞自噬与DKD密切相关，对肾脏功能的完整性至关重要。在DKD的发生发展中，受血糖代谢异常、炎症、氧化应激等因素影响，足细胞发生自噬引起细胞凋亡、坏死，进而引起肾小球滤过屏障损伤，体内离子渗透压和代谢物平衡稳态被破坏，发生炎症级联反应，肾小管上皮细胞萎缩，而足细胞无法再生，引起不可逆的肾小球损伤。

有动物实验[14-15]发现，在肾功能正常小鼠中，小鼠的肾组织足细胞具有丰富的自噬小体；而在足细胞自噬相关基因缺失的糖尿病小鼠中出现明显的蛋白尿症状以及肾小球硬化等病理改变。有研究[16]发现，在DKD早期，高血糖环境激活了足细胞自噬，以清除和降解折叠错误的蛋白质，保护足细胞免受高血糖影响而凋亡；随着DKD进展，足细胞过度自噬，引起足细胞大量坏死，导致更严重的肾功能损害。近年来学术界发现调控足细胞自噬的信号通路研究主要包括营养传感途径和细胞内应激途径两大方向。营养传感途径主要包括mTOR 信号通路[17]、AMPK信号通路[18]、SIRT1 信号通路[19]等，而细胞内应激途径包括氧化应激、内质网应激、低氧应激等[20]。

2 中药单体调控DKD足细胞自噬

2.1 黄酮类化合物

黄酮类化合物属于多酚类物质，其化学式为C6-C3-C6，具有广泛的生物活性。黄酮类化合物的中药来源多样，例如从黄芩中提取的黄芩素、从葛根中提取的葛根素、从山豆根提取的金雀异黄素等。

2.1.1 黄芩素 现代药理学研究[21]表明，黄芩素具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗肿瘤的作用，在治疗心脑血管疾病、糖尿病、免疫系统疾病、恶性肿瘤中均有广泛应用。近年来发现，黄芩素对糖尿病并发症DKD也具有良好的药理作用。杨柳等[22]研究探讨黄芩素介导PI3K/Akt信号通路对高糖诱导近端肾小管上皮细胞氧化应激和炎症反应的调控作用，结果显示，高糖模型组细胞的存活率明显低于正常细胞组和黄芩素组，并且黄芩素浓度越高，肾小管上皮细胞的存活率越高，细胞中活性氧（ROS）、丙二醛（MDA）水平以及细胞中磷酸化磷酸肌醇3-激酶（p-PI3K）、磷酸化蛋白激酶B（p-Akt）蛋白表达量越低，推测黄芩素可能通过抑制高糖诱导的氧化应激反应及PI3K/Akt通路活化来减少炎症因子产生，从而保护肾小管上皮细胞。周佳丽等[23]研究发现，黄芩水提取物中的黄芩素、黄芩苷处理小鼠胰岛β细胞，能够提高不同浓度葡萄糖刺激下胰岛β细胞胰岛素的分泌，并且通过自噬途径发挥作用，自噬标志性蛋白LC3表达量增加，自噬底物蛋白p62表达量减少，AMPK磷酸化水平升高，提示黄芩水提物通过激活AMPK途径诱导β细胞自噬。LIU等[24]对高糖诱导下的小鼠足细胞开展研究，应用黄芩素后发现，小鼠足细胞的自噬相关蛋白ATG7、LC3Ⅱ以及原癌基因Bcl-2蛋白和Beclin-1蛋白表达增加，提示黄芩素能够激活高糖诱导下的小鼠足细胞的自噬，并抑制凋亡。

2.1.2 葛根素 葛根素是从中药葛根中分离的异黄酮类衍生物，具有退热、镇静、扩张冠状动脉、降血压的作用。近年来研究[25]发现，葛根素还具有降血糖、改善胰岛素抵抗的作用。李丹等[26]研究建立体外RSC96细胞高糖损伤模型，探讨葛根素对高糖诱导的RSC96细胞损伤的自噬调节机制，结果发现葛根素可改善由高糖诱导的RSC96细胞损伤，细胞存活率明显提升，并抑制Cleaved Caspase-3蛋白的表达，抑制LC3-Ⅱ和Beclin-1蛋白的表达，增强p62蛋白的表达。张康雷[27]等研究分析葛根素在镉诱导大鼠肾小管上皮细胞线粒体自噬及细胞凋亡中的保护作用，采用葛根素与镉共处理原代大鼠肾小管上皮（rPT）细胞12 h，测定细胞活力、ROS含量、ATP水平、线粒体自噬相关蛋白和Cleaved Caspase-3蛋白表达量，结果显示葛根素与镉共处理组细胞活力显著升高，ROS含量降低，ATP水平上升，自噬相关蛋白DRP1、PINK1、Parkin表达量均降低，Cleaved Caspase-3蛋白表达量降低，细胞凋亡率降低，提示葛根素通过抑制线粒体自噬阻断大鼠肾小管上皮（rPT）细胞凋亡。

2.1.3 金雀异黄素 金雀异黄素主要存在豆类作物和齿状植物中，是一种天然异黄酮化合物。早期研究发现，金雀异黄素可抑制酪氨酸蛋白磷酸化、抑制DNA拓扑异构酶活性，抑制肿瘤血管增生，从而抑制恶性细胞增殖，具有广泛的抗肿瘤活性。有研究[28]发现金雀异黄素可调控糖脂代谢，降低胰岛素敏感性，刺激大鼠肾小球系膜细胞的氧化应激反应，提高转化生长因了 -β1（TGF-β1）表达，保护 DKD足细胞。王媛媛等[29]研究分析金雀异黄素对高糖环境足细胞自噬的机制，结果显示，在高糖刺激早期，金雀异黄素通过足细胞自噬，发挥对足细胞的保护作用；在高糖刺激晚期，金雀异黄素通过抑制TLRs/NF-κB信号通路减轻足细胞炎症损伤。

2.2 酚类化合物

酚类化合物是一种羟基与芳香烃基团结合而成的化合物，是近年来中药活性生物因子的研究热点。酚类化合物主要包括类黄酮和酚酸两大类，具有很强的抗氧化作用，另外还具有降血脂、凝聚血小板、抗炎症和抗癌等功能。目前发现，白藜芦醇、姜黄素在DKD足细胞自噬机制中具有一定的药理作用。

2.2.1 白藜芦醇 白藜芦醇是一种非黄酮类多酚化合物，主要来源于蓼科植物虎杖的根茎提取物。白藜芦醇是一种天然抗氧化剂，具有抗氧化应激、抗炎症、抗癌、预防心脑血管疾病的功效，可降低血液粘稠度，抑制血小板凝结和血管舒张，保持血液畅通，预防动脉粥样硬化、冠心病、缺血性心脏病、高血脂。CAI等[30]研究发现白藜芦醇可调节肠道微生物群和炎症，以预防小鼠糖尿病肾病。有关DKD足细胞自噬机制研究[31]发现，在高糖诱导下的足细胞中，白藜芦醇可增加足细胞LC3Ⅱ/LC3Ⅰ表达，降低Caspase-3蛋白表达，促进自噬，抑制足细胞凋亡。杜萌萌等[32]研究采用链脲佐菌素法建立1型糖尿病小鼠模型，分析白藜芦醇对糖尿病小鼠足细胞保护作用与自噬的关系，结果发现，白藜芦醇干预组与糖尿病组相比，24 h尿蛋白降低，沉默信号调节因子1（SIRT1）、微管相关蛋白1轻链3Ⅱ（LC3Ⅱ）、裂孔膜蛋白肾病蛋白（nephrin）、足突蛋白（podocin）表达增高，自噬接头蛋白（p62）表达减少，叉头状转录因子O1（FoxO1）表达减少，提示白藜芦醇通过激活SIRT1/FoxO1通路提高肾脏自噬水平，对糖尿病小鼠肾脏足细胞起保护作用。

2.2.2 姜黄素 姜黄素是从姜黄、莪术等姜科类植物中提取的一种二酮类多酚化合物，具有降血脂、抗肿瘤、抗炎、利胆、抗氧化、抗凝、抗肝纤维化、抗动脉粥样硬化等广泛的药理活性。葛亮等[33]研究分析中药姜黄素促进自噬并减轻大鼠糖尿病肾病肾脏纤维化的机制，采取腹膜内注射链脲佐菌素溶液诱发糖尿病肾病，结果显示，姜黄素可降低大鼠血糖、糖化血红蛋白、尿素氮水平，姜黄素可逆转DKD大鼠的肾脏病理损害，降低肾脏TGF-β1、LC3、p-AMPK蛋白表达水平，机制可能与AMPK信号通路促进自噬有关，从而减轻大鼠糖尿病肾病的肾脏纤维化。ZHANG等[34]研究发现，姜黄素调控Beclin1/UVRAG/Bcl2信号通路，促进DKD大鼠的足细胞自噬，从而保护肾功能。TU等[35]研究发现，姜黄素激活 PI3K/Akt/mTOR信号通路诱导足细胞自噬。

2.3 萜类化合物

萜类化合物根据异戊二烯单位的数目可以将萜类分为单萜、倍半萜、二萜、三萜、四萜、多萜、类萜等。大多数萜类化合物中药具有祛痰、止咳、驱风、抗炎、驱虫的功效，是近年来研究天然药物和开发新药的重要来源。

2.3.1 雷公藤甲素 雷公藤甲素是一种环氧二萜内酯化合物，主要从雷公藤中提取，是雷公藤的主要活性成分之一。多项研究[36-37]已证实雷公藤甲素具有抗炎、免疫抑制、抗类风湿、抗肿瘤的药理作用。雷公藤甲素的分子机制较为复杂，通过促进RNA聚合酶II功能亚基Rpb1磷酸化，Rpb1上游激酶PTEF-b在雷公藤甲素诱导的Rpb1磷酸化过程中发挥正调控作用，促进Rpb1降解，抑制原癌基因转录。多项研究[38-39]表明，雷公藤甲素对DKD足细胞保护机制与足细胞自噬有关，雷公藤甲素作用于JAK2/STAT3信号通路、PTEN/Akt/m TOR信号通路，恢复自噬，进而缓解肾脏纤维化。唐小铁等[40]研究分析雷公藤甲素对DKD小鼠肾足细胞自噬及凋亡的影响，也发现DKD组小鼠系膜基质增多，雷公藤甲素组小鼠系膜基质明显减少，足细胞数量明显增多；雷公藤甲素组肾小球裂孔膜的Podocin蛋白表达明显增加，LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值明显上升，凋亡相关蛋白Bax及Caspase-3蛋白表达减少，提示雷公藤甲素可减轻足细胞损伤延缓DKD病程进展。

2.3.2 黄芪甲苷 黄芪甲苷是一种四环三萜皂苷类化合物，主要从黄芪中提取。药理研究[41]表明，黄芪甲苷具有增强机体免疫功能、强心降压、降血糖、利尿、抗衰老、抗疲劳等作用。目前研究[42]表明，黄芪甲苷对多种器官细胞具有保护作用，黄芪甲苷治疗DKD小鼠具有降血糖、改善胰岛素抵抗、抑制炎症反应。赵静等[43]研究对小鼠肾小球系膜细胞（SV40）采取黄芪甲苷体外培养48 h处理，与高糖组比较，黄芪甲苷中、高剂量组细胞的炎症因子、活性氧（ROS）、核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3（NLRP3）炎症小体、Caspase-1表达水平均降低，细胞活力、LC3、自噬蛋白区域Beclin-1表达水平均升高，高糖可导致小鼠SV40细胞处于微炎症状态，黄芪甲苷可以抑制NLRP3表达，通过线粒体自噬机制减缓DKD进展。马可可等[44]研究发现，2型糖尿病大鼠采取黄芪甲苷中、高剂量干预后，肾脏组织病变明显改善，抑制肾组织磷酯酰肌醇3-激酶（PI3K）、蛋白激酶B（Akt）、叉头框转录因子O亚族1（FoxO1）磷酸化水平，并增强自噬反应，上调LC3Ⅱ/LC3I和自噬蛋白区域Beclin-1表达，提示黄芪甲苷可能通过抑制PI3K/Akt/FoxO1信号增加肾组织细胞自噬活性。

3 中药复方调控DKD足细胞自噬

DKD属中医“消渴”“ 关格”“水肿”范畴，阴虚燥热，脾肾虚衰，水湿浊毒，气化不利，久病导致气阴两虚，病位在肾，本虚标实为基本病机。根据其辩证可分为肝肾气阴两虚、肾络瘀滞型，脾肾气阳两虚、肾络瘀阻型、气血阴阳俱虚、肾络瘀结型等，其辩证治疗方剂主要分为益气养阴活血法、温肾益气降浊法两大类。

3.1 益气养阴活血法

当归补血汤含黄芪、当归，黄芪具有健脾补中、升阳举陷、益卫固表、利尿之功效，现代药理学研究也发现黄芪甲苷促进自细胞自噬而延缓DKD进展。当归具有活血补血之功效。尹世伟等[45]研究分析当归补血汤对2型糖尿病大鼠IRS-1/PI3K/Akt2信号通路的影响，发现当归补血汤大鼠的IRS-1、p-IRS1、PI3Kp85、p-PI3Kp85、Akt2、p-Akt2 蛋白表达量明显降低，促进足细胞自噬，抑制肾脏系膜增生。叶太生等[46]研究探讨当归补血汤干预miRNA-21调控自噬保护早期DKD大鼠肾功能，结果显示当归补血汤改善DKD大鼠的肾功能指标，减轻了肾系膜增生，足细胞nephrin蛋白表达增加，miRNA-21表达下降，增强了肾足细胞自噬活性，延缓肾衰竭。

3.2 温肾益气降浊法

金匮肾气汤含地黄、山药、山茱萸、茯苓等，具有温补肾阳、补肾纳气之功效，主治肾虚水肿。陶娅等[47]研究采用高脂饲料联合腹腔注射40 mg·kg-1链脲佐菌素制备DKD大鼠模型，与模型组比较，金匮肾气汤高剂量组空腹血糖、24 h尿蛋白、血肌酐（Scr）、尿素氮（BUN）、TNF-α、IL-6和 IL-1β水平降低，高迁移率族蛋白B（HMGB1）、Toll样受体4（TLR4）和p62蛋白表达下降，LC3-Ⅱ/LC3-I和自噬信号Beclin 1蛋白表达升高，提示金匮肾气汤可以抑制HMGB1蛋白表达，促进Beclin 1介导的自噬，减轻DKD大鼠肾组织损伤。刘春燕等[48]研究发现，金匮肾气汤治疗后，糖尿病小鼠24 h尿白蛋白减少、血肌酐下降，肾小球内系膜增宽程度减轻，足细胞内自噬体增加，肾皮质内LC3Ⅱ表达增加、p62表达降低，AMPK磷酸化增加，提示金匮肾气汤通过AMPK-mTOR途径促进足细胞自噬。

4 小结

DKD是糖尿病的严重并发症之一，研究DKD的发生机制对于DKD的防治具有重要意义。足细胞自噬可以保护足细胞免受高糖环境诱导的凋亡，多种中药单体以及复方治疗DKD的疗效得到临床验证，其机制可能与足细胞自噬存在密切关联，但足细胞自噬的具体分子调控机制仍需要进一步探索，以期为临床预防和治疗DKD提供新的靶点。