基于肠肾轴理论探讨黄芪-丹参治疗糖尿病肾病作用机制

李颖，杨玉兰

1 天津中医药大学 天津 300250

2 天津中医药大学第二附属医院 天津 300250

世界范围内1 型糖尿病（T1D）和2 型糖尿病（T2D）患病率在过去几十年均显著增加，据统计30%～40%的糖尿病患者会发展为糖尿病肾病（DKD），这是最常见的微血管并发症，也是终末期肾病（End Stage Kidney Disease，ESKD）的主要原因[1]。使用肾素-血管紧张素-醛固酮系统抑制剂（如血管紧张素II 受体阻滞剂和血管紧张素转换酶抑制剂）和新的降糖药物（如钠-葡萄糖转运蛋白2 抑制剂）对DKD 的常规治疗已被证实有利于降低糖尿病相关心血管发病率和减缓T2D 患者慢性肾脏病的进展[2-3]。然而，DKD 发展为ESKD 的残留风险仍然很高，一旦进入ESKD，目前唯一有效的治疗方法就是肾脏替代治疗（包括血液透析和肾移植），给患者带来巨大经济压力，这促使我们寻找新的治疗思路和方法来及时治疗DKD。

“肠肾轴”一词最早由Ritz[4]于2011 年国际透析大会上所提出的“肠肾综合征”衍生而来，表明肠道微生物群及衍生代谢产物、肠道黏膜屏障与肾脏炎性及免疫反应、物质代谢等存在着密切关系。最近的研究发现，DKD 患者肠道中益生菌丰度下降伴随致病菌大量繁殖，菌群失调直接破坏肠屏障，肠道黏膜通透性增加，导致细菌易位和肠源性尿毒素在血液中积聚，激活炎症反应、氧化应激和纤维化途径，加重肾损伤。此外，过量的代谢废物不能经肾脏充分排出并重新进入肠腔，进一步加剧肠道菌群紊乱，从而导致恶性循环[5]。中药治疗DKD 疗效明确，王佳敏[6]前期统计分析导师杨玉兰教授治疗DKD 的临床经验及用药规律，依据其数据挖掘结果表明杨玉兰教授治疗DKD以补虚化瘀为主，其中黄芪-丹参为其治疗选用的高频药对。基于此，分析并总结黄芪-丹参通过肠肾轴改善DKD 的作用机制，明确其在临床中的应用价值，为其临床治疗与推广提供理论指导和科学依据。

保护肠道屏障

肠道屏障包括微生物屏障、机械屏障、化学屏障、免疫屏障，肠道中的菌群构成肠道微生物屏障[7]。Raparelli 等[8]研究表明，肠道菌群失调是肠道屏障受损的关键因素，肠道菌群丰富度及多样性发生改变时，肠道生态平衡被打破，一些有害代谢物质增加，使肠道pH 值升高，肠道黏膜受刺激、肠道屏障受损，血浆中肠源性尿毒素水平上升，诱发免疫细胞活化和促炎细胞因子、趋化因子释放，引起局部炎症和慢性全身性炎症，加剧肾功能的恶化。

人体肠道中存在100 万亿个细菌，种类多达400种，其中厚壁菌门和拟杆菌门占比最高，约占人体菌群的90%，厚壁菌门（Firmicutes）与拟杆菌门（Bacteroidetes）之比（F/B）及其丰富度、多样性均是反映肠道菌群紊乱的重要指标[9]。大量研究发现黄芪丹参可通过调节肠道菌群改善肠道屏障受损状态，韩聪等[10]采用16SrDNA 测序对黄芪丹参给药后的高血压模型大鼠肠道菌群进行分析，结果表明肠道菌群的丰富度及多样性均优于对照组，且F/B 的比值降低。张新霞等[11]探究参芪复方对Ⅱ型糖尿病大鼠肠道微生态的影响中发现参芪复方能够降低患者的血糖、血脂，同时也在一定程度上改善了肠道微生态的失衡，降低放线菌属的丰度，上调拟杆菌属、乳酸杆菌及克雷伯氏杆菌属的丰度。在黄芪丹参给药后，大鼠肠道菌群中嗜黏蛋白阿克曼氏菌、肠道乳杆菌、罗伊氏乳杆菌的丰度增加。目前已经明确拟杆菌属、乳杆菌属、双歧杆菌属和阿克曼菌属，其丰度的增加均有利于维持肠道屏障的完整性[12]。除此之外，张愿[13]在参芪复方调节糖尿病GK 大鼠肠道菌群及代谢产物的实验研究中，发现参芪复方能够增加肠道免疫屏障的重要组成部分SIgA（肠道分泌型免疫球蛋白A，SecretoryimmunoglobulinA）水平；提高肠道黏膜细胞间紧密连接骨架蛋白ZO-1（胞质蛋白-1，Zonulaoccludens-1）的蛋白表达，改善糖尿病GK 大鼠肠道黏膜上皮溃疡、肠腺损伤、肠绒毛脱落及大量炎性细胞浸润等病理表现。

调节肠道微生物代谢产物

1 减少肠源性尿毒素

在DKD 患者中，微生物代谢由糖水解发酵转变为蛋白水解发酵，肠道中大量氨基酸及蛋白质在致病菌的作用下被酵解，从而导致肠源性尿毒素硫酸对甲酚（pcresylsulfate，PCS）、硫酸吲哚酚（indoxylsulfate，IS）的产生。由于PCS、IS 与血浆蛋白的高度结合，传统的血液透析很难将其清除[14]，当其在体内大量积聚时，可介导肾小管间质纤维化相关基因的表达，诱导氧化应激，促进炎症反应，加速肾小球硬化，使肾功能显著下降[15]。

实验研究表明，黄芪丹参可减少肠源性尿毒素的生成。王宏等[16]使用丹参药物治疗慢性肾衰竭模型大鼠12 周后，大鼠肠源性尿毒素AMTO、PCS、IS 的指标均有下降。高婷婷[17]在基于肠道菌群研究黄芪治疗慢性肾炎的研究中的发现，慢性肾脏病模型大鼠双歧杆菌门（Bifidobacteriaceae）及梭杆菌门（Clostridieceae）相对丰度较黄芪给药大鼠高，双歧杆菌门和梭杆菌门作为肠道菌群的基础菌且被广泛认为对人体有益，但是在肾脏病研究中发现，它们能作为媒介参与尿毒素的产生。如食物中的苯丙氨酸和酪氨酸在Clostidiumdifficile、Bifidobacterium 等厌氧菌的作用下转变为对甲酚，大部分对甲酚被肠道黏膜吸收，在肠道上皮细胞磺基转移酶的作用下转化为PCS。Clostridiumsporogenes、Escherichiacoli 将 食 物中的色氨酸分解产生吲哚，吲哚经门静脉循环进入肝脏经羟化、硫酸化最终生成IS[18]。因此，黄芪丹参可通过调节肠道菌群，减少尿毒素产生菌，从而减少尿毒素的产生。

2 增加短链脂肪酸，有效调控血糖

短链脂肪酸（Shortchainfattyacids，SCFA）是肠道细菌发酵的末端产物，包括丁酸、醋酸和丙酸等，是肠道菌群和宿主肠上皮细胞的重要能量来源，可维持肠道酸碱平衡，抑制有害病原体生长，调节宿主肠道免疫，从而减少炎症反应[19]。SCFAs 不仅服务于共生细菌所在的肠道，而且在提高机体肠道的屏障能力[20]和抵抗外来病原体的入侵方面具有关键作用[21]。此外，SCFAs 可通过与G 蛋白偶联受体的结合调节机体对胰岛素的敏感性，从而达到调控血糖的目的[22]。在DKD 患者中，由于低钾饮食的限制，水果和蔬菜作为膳食纤维的重要来源摄入减少，导致SCFAs 的缺乏。

SCFAs 是由肠道细菌发酵所产生的，研究发现糖尿病肾病个体肠道中SCFAs 含量较少，尤其产丁酸菌属丰度更低。董涵等[23]发现黄芪的主要成分黄芪总多糖能促进SD 大鼠的丁酸梭菌属、乳酸杆菌属等有益菌的生长，抑制肠杆菌属有害菌的生成。随后刘桠等[24]在观察参芪复方对糖尿病血糖波动模型大鼠的肠道菌群影响中，同样证实了参芪复方能够促进丁酸菌属的增殖。徐卓等[25]对Ⅱ型糖尿病肾病小鼠模型药物干预实验中，表明丹参茎叶总酚酸及丹参根总酚酸均可调节Ⅱ型糖尿病肾病小鼠肠道菌群，对肠道中乙酸、丁酸、异戊酸和戊酸含量均具有显著上调作用。

保护肾小球滤过屏障

CKD 患者肾小球滤过功能异常，导致肾功能逐渐下降并且不可逆转[26]，其代谢废物如肌酐、尿素、尿酸不能经过肾脏排泄而蓄积于体内，血液中的代谢废物浓度变高，这些废物透过肠壁血管不断进入肠腔，使肠内处于高代谢废物水平状态，肠内细菌的生活环境发生变化，肠道菌群发生改变，肠道微生态严重失衡。同时代谢废物造成肠道pH 值升高，刺激肠黏膜，改变肠道屏障结构。肾小球滤过屏障由肾小球内皮细胞、肾小球基底膜和脏层上皮细胞（足细胞）共同构成，若肾小球内皮细胞损伤、血管通透性增加，肾小球基底膜增厚或者足细胞裂隙蛋白缺乏或突变，均会导致肾小球滤过屏障受损。黄芪丹参配伍及其有效成分可通过多种途径保护肾小球滤过屏障。

1 保护肾小球内皮细胞

肾小球血管内皮细胞呈扁平状覆盖于毛细血管壁腔侧，作为肾小球滤过膜的第一道屏障，其具有抗凝、抗血栓，合成基底膜及血管活性物质等作用。研究表明黄芪有效成分毛蕊异黄酮能够通过激活蛋白-丝裂源活化蛋白激酶（Mitogen Activated Protein Kinase，MAPK）的表达，促进血管新生，阻断内皮细胞转化，抑制其形态改变[27]。黄芪甲苷可通过激活Nrf2/HO-1 通路、升高细胞自噬相关蛋白LC3 和Beclin1 的蛋白水平，改善炎症及氧化应激反应，减轻尿毒症大鼠血管内皮损伤[28]，还可通过降低血糖抑制缺氧诱导因子-1α（HIF-1α），减少缺氧导致的内皮细胞凋亡[29]。黄芪多糖可通过抑制TNF-α/NF-κB 信号通路介导的炎症及氧化应激途径的激活，降低内皮细胞凋亡率[30]。丹参酮ⅡA 可抑制肾脏基质金属蛋白酶的表达，改善炎症反应，调控内质网应激和内皮细胞氧化应激[31]。黄芪丹参药对中活性有效成分毛蕊异黄酮和丹参酮ⅡA 联合作用，可通过调控CS、VEGFA、SGK1、TP53、SLC2A3 表达，下调miRNA-200c-3p/ZEB2，上调靶向基因ZEB2 的表达，减少细胞内活性氧含量，抑制线粒体自噬，增强葡萄糖代谢，增强内皮细胞增殖及迁移能力，提高细胞存活率，抑制凋亡，显著改善肾小球血管内皮细胞屏障损伤[32]。

2 保护足细胞

足细胞中的多种裂隙蛋白相互插入构成肾小球滤过屏障中的重要分子屏障，具有防止蛋白质漏出的作用，当裂隙蛋白缺失、突变或足细胞肥大变形、足突增宽、足突融合可引起分子屏障受损，大量蛋白质及代谢产物渗出。黄芪甲苷可通过上调a3β1 整合素改善足细胞形态学改变，缩小足突宽度[33]。黄芪总苷可抑制转化生长因子β1（TGF-β1）表达，提高瞬时受体电位通道蛋白的表达，减少细胞内钙离子流失，调节渗透压，改善肾小球滤过屏障通透性，此外TGF-β1 也是介导足细胞损伤的关键蛋白[34]。丹参酮ⅡA 能够调控足细胞骨架蛋白ynaptopodin、F-actin的排列和重组，改善结构紊乱，下调Rac1 /Cdc42 的磷酸化水平，抑制伪足细胞生成，稳定足细胞骨架，保护受损的足细胞[35]。黄芪多糖与总丹酚酸均可有效抑制高糖和游离脂肪酸诱导的足细胞凋亡，减少足细胞足突融合，改善分子屏障受损[36]。

3 保护肾小球基底膜

肾小球基底膜具有维持肾小球正常形态学结构，参与构成滤过屏障的重要作用。细胞外基质（ECM）沉积可导致基底膜增厚，从而损伤肾小球滤过屏障[37]。镜下对DKD 大鼠模型肾脏组织切片研究表明，黄芪注射液及黄芪总苷可使增厚的肾小球基底膜变薄[38]。黄芪丹参配伍可通过调控钙调磷酸酶抑制剂，不同程度上抑制TGF-β1、α-SMA、COL-Ⅰ、TNF-α 的蛋白表达，减少ECM 沉积，改善肾小球基底膜增生[32]。

中医理论中的“肠肾轴”

肾主藏精，为先天之本；脾主运化，为后天之本。两者之间相互资生，经络相连，生理相关，病理相及。《景岳全书·脾胃》云：“水谷之海，本赖先天为之主，而精血之海，又必赖后天为之资。”古代医学文献中“脾胃”的概念较广泛，藏象学说中，将大肠、小肠的生理功能归属于脾胃运化的范畴中。《灵枢·营卫生会》曰：“下焦者，别回肠，注于膀胱而渗入焉。” 肠与肾同居下焦，肾主水，小肠主液，大肠主津，共司水液代谢。历代医家在诊疗过程中，常强调脾肾同治的诊疗原则。《严氏济生方·水肿门》云：“治阴水，先实脾土，次温肾水。”由此可见，在早期祖国医学中就已形成肠肾相关理论。

传统医学文献及典籍中无糖尿病肾病这一病名，依据现代医学对DKD 的定义以及DKD 患者的临床表现，可将其归属于肾消、水肿、尿浊、肾劳、溺毒等中医学范畴中。在历代医家的共同观点中，认为DKD病位在脾肾，病机特点可概括为本虚标实，本虚是指脾肾亏虚，标实多指血瘀、湿浊、邪毒。孙超等[39]从中医学角度探究DKD 证素分布规律，表明DKD 发病常与血瘀有关，血瘀贯穿于DKD 整个病程。治疗应以补脾益肾、活血化瘀为基本治疗原则，这也是选择黄芪-丹参配伍治疗DKD 的主要依据。

结 语

目前DKD 发病机制尚不明确，“肠肾轴”的紊乱可能是诱导其进展的原因之一，并且通过靶向调节肠道微生态治疗DKD 已取得一定疗效[40]。研究发现，黄芪丹参及其活性有效成分可基于肠道菌群的结构及丰度，通过增加有益菌、抑制有害菌、提高SIgA 水平及ZO-1 的表达来减少肠源性尿毒素的产生、提升SCFAs 水平、修复肠道黏膜屏障，调控DKD 患者糖化血红蛋白水平，减少炎症及氧化应激反应，最终达到缓解肾脏炎症和改善肾功能的作用。另一方面，黄芪丹参及其有效组分可通过rf2/HO-1、TNF-α/NFκB、miRNA-200c-3p/ZEB2、Rac1 /Cdc42 等多个通路，改善葡萄糖和游离脂肪酸代谢、线粒体自噬紊乱、内质网应激，抑制炎症反应和氧化应激，保护肾小球滤过屏障，以缓解肾功能下降对肠道生态平衡的再次危害，阻断肠肾间的恶性循环。