吳天強 趙 娜 劉春燕 謝春郁 魏 然 馬 建△

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學2020級碩士研究生，黑龍江 哈爾濱 150040；2.黑龍江中醫(yī)藥大學附屬第一醫(yī)院內分泌科，黑龍江 哈爾濱 150040；3.黑龍江中醫(yī)藥大學2019級碩士研究生，黑龍江 哈爾濱 150040)

糖尿病腎病(diabetic nephropathy,DN)是糖尿病常見的慢性微血管并發(fā)癥，調查顯示，在我國大約有11.2%的成年人患有糖尿病，且發(fā)病率逐年上升，其中DN發(fā)生率為20%～40%，是導致終末期腎病的主要原因[1]。DN的發(fā)病機制目前尚未完全明確，一般認為主要與糖脂代謝異常、血流動力學改變、基因調節(jié)、炎性反應、氧化應激、腎素-血管緊張素系統激活等因素有關，且各因素之間存在交互或協同作用，DN一旦形成，病變發(fā)展很難逆轉[2]。目前西醫(yī)對DN主要針對其原發(fā)病進行調控，積極預防和控制DN病情進展，但臨床療效并不確定，所以積極探尋有效、安全的治療方法正受到越來越多地關注。近年來，從靶點—生物信號網絡角度開展的中醫(yī)藥防治DN的研究發(fā)現，中藥單體和復方在DN防治方面效果顯著，在糾正糖脂代謝、減少氧化應激、調節(jié)炎性反應、降低蛋白尿及保護腎功能方面優(yōu)勢突出[3]，能有效改善DN臨床癥狀，延緩病程發(fā)展。現對近年來中醫(yī)藥調控DN相關信號通路的研究進行綜述如下。

1 磷酯酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)信號通路

1.1 PI3K/Akt信號通路與DN PI3K/Akt信號通路是一條經典的參與調節(jié)細胞增殖分化、自噬凋亡的信號傳導途徑[4]。PI3K是位于真核細胞胞質的脂質激酶，作為該通路的起始因子，通過調節(jié)亞單位P85和催化亞單位P110將磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸(PIP2)磷酸化生成磷脂酰肌醇-3,4,5-三磷酸(PIP3)。Akt 是一種絲氨酸/蘇氨酸特異性蛋白激酶，作為PI3K下游的重要靶點，以PIP3為反應底物，轉位于細胞膜，在Thr308和Ser473位點被PIP3與磷酸肌醇依賴激酶-1(PDK1)結合磷酸化而激活[5-6]，進一步調控下游信號因子。PI3K/Akt信號通路與DN發(fā)病關系密切，特別是受胰島素刺激后在葡萄糖攝取和轉運過程中起著非常重要的作用[7]，是胰島素調控血糖水平的關鍵通路之一。研究表明，采用基因編輯手段使PI3K調節(jié)亞單位P85和催化亞單位P110的功能缺陷會導致嚴重的糖脂代謝障礙，包括肥胖、葡萄糖不耐受，以及脂肪、肌肉、肝臟組織中的胰島素信號減弱，而糖脂代謝障礙正是DN發(fā)病的重要機制[8-9]。調節(jié)PI3K/Akt信號通路活性能有效阻止DN的進一步發(fā)展，包括緩解DN腎臟損傷的病理過程[10-11]。

1.2 中醫(yī)藥調節(jié)PI3K/Akt 信號通路防治DN Tu Q等[12]研究表明，與接受鏈脲霉素(STZ)和高脂高糖飲食誘導的DN模型大鼠相比，給予中藥姜黃提取物姜黃素治療后的DN大鼠腎組織病理改變顯著減輕，腎小球無明顯萎縮，腎小管擴張和炎癥細胞浸潤減少，進一步用DN模型大鼠的血清誘導培養(yǎng)小鼠腎足細胞間充質轉化，再將其暴露于姜黃素中發(fā)現，處理后的足細胞足突部分融合，出現自噬空泡，姜黃素上調了DN大鼠腎組織和足細胞中E-鈣黏蛋白(E-cadherin)和微管相關蛋白輕鏈3(LC3)蛋白的表達，下調了p-Akt、PI3K和磷酸化的哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(p-mTOR)水平，表明姜黃素可通過PI3k/Akt/mTOR途徑在體內和體外調節(jié)自噬，抑制足細胞間充質轉化的機制來治療DN。Rai U等[13]研究顯示，與STZ-煙酰胺(NCT)誘導的DN模型大鼠相比，服用川芎嗪治療后的大鼠腎小管間質損傷明顯減輕，空腹血糖(FPG)、糖化血紅蛋白(HbA1c)、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白(LDL)、極低密度脂蛋白(VLDL)及腎臟中丙二醛(MDA)水平顯著降低，其中HbA1c、VLDL及腎臟中MDA水平呈劑量依賴性下降，研究還發(fā)現，模型組大鼠的Akt信號傳導減少，表現為p-Akt和抗凋亡因子B淋巴細胞瘤-2(Bcl-2)水平降低，促凋亡因子磷酸化葡萄糖合成激酶3β(p-GSK-3β)、Bcl-2相關X蛋白(Bax)和裂解的半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)表達增加，但在治療組大鼠中，川芎嗪能夠抵消并劑量依賴性地逆轉這些異常，使p-Akt和Bcl-2的表達恢復到正常水平，說明川芎嗪可通過調控PI3k/Akt信號傳導，改善代謝標志物，而保護DN所致的腎功能和形態(tài)損傷。Zhang L等[14]研究顯示，與DN模型組大鼠相比，固腎解毒膠囊治療組大鼠24 h尿蛋白定量明顯降低，血肌酐(SCr)、尿素氮(BUN)、TG及TC水平明顯改善，固腎解毒膠囊部分修復了腎小球病變，使腎小球系膜細胞凋亡率從52%降至20%以下，改善了Bcl-2上游信號通路—Akt通路信號傳導，并通過上調DN大鼠腎臟中Bcl-2的表達和抑制Bax信號來調控線粒體凋亡，此外固腎解毒膠囊還可恢復DN大鼠足細胞足突標記蛋白的表達，保護腎小球濾過屏障功能，表明固腎解毒膠囊可通過Akt途徑和調節(jié)線粒體凋亡的潛在機制，減輕DN大鼠臨床癥狀，阻止病情進一步發(fā)展。Meng X L等[15]研究顯示，調胃承氣湯能顯著降低STZ誘導的DN小鼠的攝食量、飲水量、TG水平及尿白蛋白排泄率，改善DN小鼠腎小球襻體積增大、結節(jié)性硬化及系膜間質增生，并通過減輕腎臟組織的形態(tài)學損害，使小鼠肌酐清除率恢復正常，進一步研究表明調胃承氣湯可促進小鼠胰島素受體底物1(IRS-1)、PI3K及Akt的磷酸化，抑制α-平滑肌肌動蛋白(α-SMA)、核因子κB(NF-κB)及蛋白激酶C-α(PKC-α)的表達，說明調胃承氣湯可通過激活PI3K/Akt信號通路調節(jié)細胞凋亡，并與NF-κB/α-SMA信號通路產生一定交互作用，從而改善STZ誘導DN小鼠的癥狀。

2 NF-κB信號通路

2.1 NF-κB信號通路與DN NF-κB是一類廣泛存在于機體B淋巴細胞中促進κ輕鏈基因表達的重要核轉錄調控因子[16]，包括NF-κB1(p50/p105)、NF-κB2(p52/p100)、RelA(p65)、RelB及c-Rel 5個亞基，其中以p50、p65 2個亞基組成的異源二聚體為主要活性形式，廣泛參與細胞的存活、分化、炎癥誘發(fā)、免疫應答及凋亡等過程[17]。NF-κB抑制蛋白(IκB)激酶被激活是調控NF-κB信號通路的中心環(huán)節(jié)，當機體受到多種信號刺激時，包括細胞免疫應激、炎癥因子、自由基及各種病毒、細菌感染，IκB激酶被激活，再經過磷酸化、泛素化后最終被降解,失去IκB 抑制作用的NF-κB轉入細胞核，參與多種基因如腫瘤壞死因子α(TNF-α)、白細胞介素6(IL-6)、粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子(GM-CSF)的轉錄和表達，是炎癥過程的關鍵調節(jié)因子[18-19]。DN發(fā)生、發(fā)展的重要原因之一是高血糖所引發(fā)的免疫炎癥信號通路激活和相關炎癥因子的分泌失調[20]，這些都與NF-κB信號通路密切相關。Ka S M等[21]研究發(fā)現，通過對腎臟靶向遞送Smad7基因，DN模型小鼠腎小球和腎小管上皮細胞細胞核中NF-κB的水平顯著降低,而與NF-κB信號傳導關聯的促炎癥細胞因子IL-1、單核細胞趨化蛋白1(MCP-1)、誘導型一氧化氮合成酶(iNOS) 的mRNA水平也明顯下降，表明通過對NF-κB信號通路的抑制，可以減輕炎性反應帶來的DN腎臟損傷。

2.2 中醫(yī)藥調節(jié)NF-κB信號通路防治DN 白宇等[22]研究顯示，當歸多糖能有效降低STZ誘導DN大鼠的血糖、24 h尿蛋白定量，抑制NF-κB(p-p65)蛋白及炎癥因子IL-1、MCP-1、TNF-α mRNA表達，改善模型大鼠細胞外基質沉積和腎小球基底膜的通透性，減少纖維細胞增殖，說明當歸多糖可通過對NF-κB信號通路的下調，抑制IL-1、MCP-1及TNF-α的釋放，減輕腎臟組織中的炎性反應，延緩DN進展。郭楊志等[23]建立高脂飲食結合腹腔注射STZ誘導的DN大鼠模型，并給予全成分提取的黃連配方顆粒進行干預，結果顯示黃連能減少大鼠腎小球內NF-κB介導的炎性反應，抑制炎癥細胞向腎小球聚集，同時增加腎臟皮質中對NF-κB具有抑制作用的過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ) mRNA含量，且經黃連干預治療后，DN大鼠腎小球病變明顯改善，毛細血管球結構無明顯破壞，毛細血管腔狹窄緩解，系膜基質部分增生減輕，表明中藥黃連單體可通過增強PPARγ mRNA表達，抑制DN大鼠腎小球內NF-κB信號傳導，減輕腎小球損傷。白璐等[24]研究顯示，化瘀通絡中藥(藥物組成：丹參、川芎、水蛭、地龍及全蝎)干預DN模型大鼠可一定程度上改善“三多一少”癥狀,減少大鼠24 h 尿蛋白定量，抑制大鼠腎皮質中NF-κB p65 mRNA及蛋白的表達，減輕大鼠腎小球肥大、腎小囊囊腔裂隙狀改變及部分節(jié)段出現的球囊粘連，改善腎臟微炎癥狀態(tài)，說明抑制腎皮質 NF-κB p65的高表達是化瘀通絡中藥發(fā)揮對DN大鼠腎臟保護作用的重要靶點，并且化瘀通絡中藥還能改善大鼠腎臟局部微血管血液循環(huán)，減輕腎臟病理損傷及蛋白尿漏出。陶鵬宇等[25]以六味地黃丸灌胃干預DN模型大鼠，結果顯示中藥組大鼠的FPG、BUN、SCr及24 h尿蛋白定量均明顯降低，大鼠腎小球纖維化程度、炎癥細胞浸潤和管腔狹窄情況均得到改善，腎組織中NF-κB、MCP-1、轉化生長因子β(TGF-β)、α-SMA、信號轉導分子2(Smad2)及Smad3蛋白表達均明顯下調，說明抑制NF-κB和TGF-β/Smad信號通路是六味地黃丸減輕DN大鼠腎臟纖維化及炎癥損傷的可能機制。

3 TGF-β/Smad信號通路

3.1 TGF-β/Smad信號通路與DN TGF-β是一種多功能細胞因子，在人體中有3種結構亞型，分別為TGF-β1、TGF-β2及TGF-β3，參與了多種組織細胞的增殖、凋亡、傷口修復及纖維化的調控[26],其中TGF-β1是人體內含量最多的亞型，在腎小球、腎小管及腎間質中都有廣泛分布，是公認的慢性腎臟病纖維化的關鍵介質[27]。Smad是TGF-β下游的主要信號傳導蛋白，至今共發(fā)現8種，分別為Smad1～Smad8，其中Smad1、Smad2、Smad3、Smad5及Smad8是TGF-β受體激酶直接底物，主動參與特異性信號傳導，Smad4是TGF-β家族下游共同蛋白因子，Smad6及Smad7能夠競爭性結合TGF-β受體，發(fā)揮抑制TGF-β信號傳導的作用[28-29]。TGF-β1的生物學效應是在細胞膜上與TGF-βⅡ型受體相結合，招募Ⅰ型受體，然后磷酸化激活Smad2及Smad3，激活的Smad2、Smad3再與Smad4形成異三聚體復合物Smad2/3/4，轉運到細胞核，完成信號的跨膜轉導，最終調控靶基因的mRNA轉錄。研究表明，DN的許多特征，如系膜擴張、SCr升高、BUN升高、蛋白尿增加、肌酐清除率降低等，都會隨著TGF-β1表達的降低而逐漸改善，也會隨著TGF-β1表達的增加而逐漸惡化[30]，通過抑制TGF-β1/Smad信號通路，如基因敲除TGF-βⅡ型受體或使用TGF-β1中和抗體和Smad3特異性抑制劑，都可以減少腎小管、腎小球上皮細胞、系膜細胞向肌成纖維細胞轉變，改善DN腎臟血管生成和纖維化反應，延緩DN進展[31-33]。

3.2 中醫(yī)藥調節(jié)TGF-β/Smad信號通路防治DN Mao Q等[34]研究顯示，蒙古豆科黃芪提取物黃芪甲苷Ⅳ(ASI)可以通過增加STZ誘導DN模型大鼠的Smad7 mRNA和蛋白表達，降低TGF-β1、Smad3、α-SMA的mRNA和蛋白表達，抑制DN引起的腎小球系膜細胞過度增殖和腎臟纖維化，改善大鼠腎小球萎縮、基底膜變薄及近曲小管損傷，促進細胞修復，說明ASI對DN的治療作用是通過抑制TGF-β1/Smad信號傳導，減輕腎間質纖維化而實現的。Li Z等[35]研究表明，紫草主要成分乙酰紫草素可明顯抑制STZ誘導DN小鼠腎臟中TGF-β1的表達，降低Smad2/3磷酸化水平，增加Smad7水平，降低腎臟中IL-1、IL-6、MCP-1等促炎因子水平，減少巨噬細胞浸潤，抑制纖溶酶原激活物抑制物1(PAI-1)、結締組織生長因子(CTGF)、Ⅲ型膠原蛋白及Ⅳ型膠原蛋白表達，且采用體外培養(yǎng)的人近端腎小管上皮細胞在經過乙酰紫草素處理后也可出現同樣上述表現，說明乙酰紫草素對TGF-β1/ Smad信號通路的抑制作用可應用于DN腎臟纖維化病變的治療。Yoon J J等[36]研究顯示，經五苓散干預8周后，DN模型小鼠的TG、LDL、BUN、肌酐清除率及胰島素抵抗穩(wěn)態(tài)評估指數(HOMA-IR)均明顯降低，系膜和腎小球基底膜增厚、近端腎小管空泡形成增多及上皮細胞管腔間隙收縮等DN的特征性病理改變減少，進一步研究顯示小鼠腎臟中TGF-β1/p-Smad2的蛋白和mRNA表達減少，p-Smad2的核易位降低，MCP-1和Ⅳ型膠原蛋白的表達也同樣受到抑制，推測TGF-β1/Smad信號通路中相關基因、蛋白及細胞因子可能是五苓散治療DN的靶點。沈金峰等[37]臨床觀察加味參芪地黃湯(藥物組成：生黃芪、黨參、生地黃、山茱萸、淮山藥、丹參、澤瀉、茯苓、芡實、金櫻子、玉米須、薏苡仁、大黃及積雪草)治療DN的結果顯示，DN患者腎臟損害與TGF-β1、血管內皮細胞生長因子(VEGF)水平呈正相關關系，加味參芪地黃湯能顯著抑制患者血中TGF-β1、VEGF水平，改善患者尿白蛋白排泄率(UAER)、24 h尿蛋定量、SCr及BUN水平，表明加味參芪地黃湯可能是通過調節(jié)TGF-β/Smad信號通路，降低TGF-β1和VEGF水平，保護腎功能，進而延緩DN進展。

4 細胞外因子(Wnt)/β-連環(huán)蛋白(β-catenin)信號通路

4.1 Wnt/β-catenin信號通路與DN Wnt/β-catenin信號通路是糖蛋白Wnt信號傳導的一條經典路徑，具有進化保守性，通過調控細胞的增殖、分化、黏附、凋亡來參與人體的生理病理過程[38]。Wnt作為一種富含半胱氨酸的糖蛋白，在高糖環(huán)境下被激活，與跨膜受體卷曲蛋白(FZD)及低密度脂蛋白受體相關蛋白5/6(LRP5/6)結合形成復合物，將能夠降解β-catenin的復合物中軸蛋白-糖原合成激酶-3β(Axin-GSK3β)解離，導致β-catenin蛋白在細胞中穩(wěn)定累積，在達到一定濃度后，β-catenin易位至細胞核，與轉錄因子T細胞因子(TCF)/淋巴增強因子(LEF)等結合，生成纖維化因子和炎癥介質誘導疾病的發(fā)生[39]。DN患者腎臟及動物模型的研究表明，Wnt/β-catenin信號通路參與了DN腎間質纖維化和腎小球硬化的發(fā)生發(fā)展，尤其是在系膜細胞、足細胞及腎小管上皮細胞的損傷中起著關鍵作用，高糖刺激下Wnt/β-catenin信號傳導過度激活，纖維粘連蛋白(FN)、α-SMA、PAI-1及VEGF表達增加，E-cadherin、足突蛋白(Podocin)及腎病蛋白(Nephrin)表達下降，腎臟固有細胞向肌成纖維細胞轉化，進而引起腎臟不可逆的病理損傷，造成尿蛋白進行性增多[40]，而內源性拮抗劑Dickkopf相關蛋白1(DKK-1)的使用，可以抑制Wnt信號，減少足細胞損傷和蛋白尿產生[41]。因此，調控DN中Wnt/β-catenin信號通路可以降低腎臟損害和減輕腎臟纖維化程度，是治療DN一種可行的干預策略。

4.2 中醫(yī)藥調節(jié)Wnt/β-catenin信號通路防治DN Xie L等[42]研究證實，三七顆粒灌胃治療DN大鼠后尿蛋白水平顯著降低，腎小球系膜擴張和足細胞足突脫落情況明顯改善，腎組織中Wnt-1、β-catenin、Snail、結蛋白(Desmin)及α-SMA表達下降，Nephrin蛋白表達上調，表明中藥三七治療DN的可能機制與抑制Wnt/β-catenin信號通路和保護足細胞有關。Xiang X等[43]研究發(fā)現，丹參提取物可呈濃度依賴性抑制體外高糖誘導的腎小球系膜細胞增殖及腎小球系膜細胞肥大，同時Wnt-4、β-catenin和TGF-β信號在腎小球系膜細胞中的表達也同樣受到抑制，進一步用DN模型大鼠進行實驗發(fā)現，丹參提取物治療后，大鼠腎組織中Wnt-4、β-catenin和TGF-β信號表達也同樣下調，HDL、LDL、TG、TC、糖化血清蛋白(GSP)、胱抑素C(Cys-C)及β2微球蛋白(β2-MG)恢復到正常水平，說明丹參提取物可通過抑制Wnt/β-catenin和TGF-β信號通路，改善DN糖脂代謝異常引起的腎臟損傷。Zou X R等[44]研究顯示，腎安顆?？娠@著降低DN模型小鼠腎皮質中Wnt-1、β-catenin的信號表達和mRNA轉錄，減少腎小球濾過屏障結構破壞，降低小鼠尿白蛋白排泄量、BUN及SCr水平，治療效果與氯沙坦相當，說明腎安顆?？赏ㄟ^抑制Wnt/β-catenin信號通路的異常激活，減少尿蛋白，改善腎功能，延緩DN進展。Zhang Q等[45]研究表明，DN模型大鼠經芪參益氣滴丸治療后，腎小球系膜和基底膜膠原纖維沉積明顯減少，腎小球肥大和腎小管間質纖維化改變減輕，腎小球、腎小管及腎間質中Wnt-1、β-catenin、TGF-β、Smad2表達明顯降低，說明芪參益氣滴丸可通過抑制Wnt/β-catenin和TGF-β/Smad信號通路，改善DN大鼠的腎臟纖維化和保護腎功能。

5 小結

盡管DN的發(fā)病機制目前尚未完全明確，但中醫(yī)藥多成分、多效應的作用優(yōu)勢使其在DN的臨床治療中獲效顯著，能對DN發(fā)生、發(fā)展過程中的多條信號通路進行有效調控，主要包括PI3K/Akt、NF-κB、TGF-β/Smad及Wnt/β-catenin信號通路。基于這些信號通路展開的相關研究也使我們對中醫(yī)藥治療DN的作用機制、治療靶點有了更深了解，在臨床應用時有了更多選擇范圍和理論依據。同時我們也要認識到中醫(yī)藥調控DN相關信號通路的研究存在一定局限性：①中醫(yī)藥成分復雜，缺乏精準分析，未來應從分子學、細胞學、基因學等層面探討中醫(yī)藥作用于信號通路的具體機制；②有關中醫(yī)藥的長期療效和毒理學研究數據不足，迫切需要進行更全面、更深入的實驗研究；③目前研究方向大多是近年來單個熱點信號通路的實驗研究，多靶點間相互作用和臨床療效觀察相對缺乏，現有的臨床證據也需上升至循證級別；④中醫(yī)臨床治療更注重辨證論治，如何將中醫(yī)藥治療節(jié)點的信號通路與中醫(yī)基礎理論相統一，也是日后系統研究的重要課題。綜上所述，中醫(yī)藥調控DN相關信號通路具有多途徑、多靶點、多效應的優(yōu)勢，在糾正糖脂代謝、減少氧化應激、調節(jié)炎性反應、改善DN所致的腎功能和形態(tài)損傷方面獲效顯著，但仍需進一步拓展和深入研究。