楊立新，郝丹丹

（赤峰學(xué)院醫(yī)學(xué)部基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，內(nèi)蒙古赤峰 024005）

糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常見和最嚴(yán)重的并發(fā)癥，也是最常見的慢性微血管并發(fā)癥之一[1-2]，與糖尿病患者的發(fā)病率和死亡率增加有關(guān)[3]。在美國，終末期腎病的糖尿病患者數(shù)量顯著增加，而中國DN的發(fā)病率和患病率在過去10年中也急劇上升[4]。國際糖尿病聯(lián)合會2019年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2030年，糖尿病患者人數(shù)將達到5.78億[5]，而20%～40%糖尿病患者發(fā)生DN，最終導(dǎo)致慢性腎功能衰竭[6]。因此，探究DN的發(fā)病機制和治療尤為迫切。

最近研究顯示，鐵死亡（ferroptosis）參與了DN的發(fā)病機制。鐵死亡是一種新發(fā)現(xiàn)的依賴于鐵和活性氧（reactive oxygen species，ROS）的調(diào)節(jié)性細胞死亡[7]。越來越多研究表明，鐵死亡參與DN發(fā)病機制，使鐵死亡在DN中的作用日益凸顯。近年來研究表明，一些中藥活性成分可通過靶向抑制鐵死亡從而緩解DN的進展，該方面的研究也備受關(guān)注。本文將抑制鐵死亡治療DN的中藥活性成分按其作用機制分為3類，即抑制腎小管損傷、腎小球損傷和腎纖維化，并綜述它們在不同DN模型中通過抑制鐵死亡減輕DN的最新研究進展。

1 鐵死亡與DN

鐵死亡是一種不同于凋亡、壞死、自噬和其他形式的細胞死亡的鐵依賴性細胞死亡，“鐵死亡”一詞是2012年提出的概念[8]，是一種由細胞膜中含有磷脂的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated-fattyacid-containing phospholipids，PL-PUFA）的過氧化損傷驅(qū)動的鐵依賴性的調(diào)節(jié)性細胞死亡方式，主要包括鐵的聚集，鐵依賴的ROS產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化（lipid peroxidation，LPO）3個過程[8]。研究顯示，鐵死亡的發(fā)生與以下3個因素密切相關(guān)[9-10]：①細胞內(nèi)二價鐵離子（Fe2+）含量升高。鐵在鐵死亡中起著核心作用，F(xiàn)e2+含量與輸運和結(jié)合鐵相關(guān)的受體和蛋白相關(guān)，轉(zhuǎn)鐵蛋白受體1（transferrin receptor 1，TfR1）增加、鐵蛋白和鐵轉(zhuǎn)運蛋白（transferrin，Tf）減少均可導(dǎo)致Fe2+含量增加，從而誘發(fā)鐵死亡。②脂質(zhì)過氧化物過度產(chǎn)生。Fe2+又可與NADPH氧化酶激活產(chǎn)生的過氧化氫通過芬頓反應(yīng)產(chǎn)生脂質(zhì)過氧化物前體羥自由基，從而使脂質(zhì)過氧化物增加誘發(fā)鐵死亡。③脂質(zhì)過氧化損傷修復(fù)機制抑制。谷胱甘肽過氧化物酶4（glutathione peroxidase 4，GPX4）和胱氨酸/谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運體（system Xc-，xCT）對鐵壞死過程中脂質(zhì)過氧化損傷的修復(fù)具有重要作用。xCT是細胞膜上的一種氨基酸轉(zhuǎn)運體，由溶質(zhì)載體家族7成員11（solute carrier family 7 member 11，SLC7A11）和SLC3A2組成，可將細胞外的胱氨酸轉(zhuǎn)運到細胞內(nèi)與谷氨酸合成谷胱甘肽（glutathione，GSH），而GPX4可利用產(chǎn)生的GSH將脂質(zhì)過氧化物還原為相應(yīng)的醇或水，從而對抗細胞的氧化應(yīng)激，來完成脂質(zhì)過氧化修復(fù)。以鐵死亡激活劑伊拉斯?。╡rastin）或RSL3為例，它們分別通過抑制xCT中GPX4活性，最終導(dǎo)致細胞鐵死亡發(fā)生。

研究表明，鐵死亡通過誘導(dǎo)腎小管損傷[11-16]、腎小球損傷[17-22]和腎纖維化[23-24]最終導(dǎo)致DN的發(fā)生。腎小管損傷是DN的關(guān)鍵因素，高糖引發(fā)腎小管細胞鐵超載、抗氧化能力降低、大量ROS產(chǎn)生和脂質(zhì)過氧化[11，25]。動物實驗表明，鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN模型小鼠和糖尿?。╠b/db）DN模型小鼠的腎組織中，尤其是腎小管中鐵含量增加，長鏈脂酰輔酶A合成酶4（acyl-CoA synthetase long-chain family 4，ACSL4）抑制劑羅格列酮（rosiglitazone）改善DN模型小鼠的腎功能，降低脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物和鐵含量，這些作用與減輕鐵死亡有關(guān)[11]。腎小球系膜細胞是一種特殊的平滑肌細胞，分布于腎小球毛細血管的毛細血管環(huán)之間，其損傷是DN的基本病理改變[19]。最近研究表明，鐵死亡參與DN的腎纖維化[11，15]，后者是DN的最終病理改變[26]。DN患者血清鐵蛋白和乳酸脫氫酶釋放均增加[20]；腎活檢標(biāo)本中，xCT和GPX4mRNA表達降低[14]。低鐵飲食或鐵螯合劑可以延緩大鼠DN進展[27]。最近研究表明，抑制鐵死亡可能是探索 DN 進展和治療的新途徑[11，14-15，20，27]。綜上所述，鐵死亡參與DN發(fā)病機制，而通過靶向抑制鐵死亡有望成為治療DN的新途徑。

2 靶向抑制鐵死亡與DN治療

針對抑制鐵死亡治療DN做了一定的探索。目前研究表明，一些中藥活性成分能夠靶向抑制鐵死亡進而減弱糖尿病誘導(dǎo)的腎小管、腎小球損傷及腎纖維化，進而達到治療DN的作用。

2.1 改善DN腎小管損傷

鐵死亡介導(dǎo)DN腎小管損傷，提示抑制腎小管損傷鐵死亡能夠治療DN[11]。甘草可以通過抗炎或抗氧化機制對糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)揮治療作用[28]。甘草黃酮（glabridin）是從中藥甘草中提取出的有效成分，甘草黃酮可以通過增加腎小管上皮細胞NRK-52E SOD和GSH活性，上調(diào) GPX4，SLC7A11和SLC3A2表達、降低丙二醛和鐵濃度及TfR1表達抑制鐵死亡，促進腎小管上皮細胞存活。而同樣具有抗氧化和抗炎作用的毛蕊異黃酮（calycosin）通過上調(diào)人腎皮質(zhì)近曲小管上皮細胞HK-2細胞GSH/GPX4通路、降低LPO和抑制核受體輔激活因子4（nuclear receptor coactivator 4，NCOA4）表達，從而，阻斷高糖誘導(dǎo)的細胞鐵死亡損傷[29]。7-羥基香豆素（umbelliferone）[30]和桔梗皂苷 D（platycodin D）[31]中通過抑制HK-2細胞鐵死亡阻斷高糖誘導(dǎo)的細胞損傷從而保護腎小管。綜上所述，上述化合物可能通過抑制腎小管細胞鐵死亡發(fā)揮對DN的治療作用。

2.2 改善DN腎小球損傷

系膜細胞是一種特殊的平滑肌細胞，分布于腎小球毛細血管的毛細血管環(huán)之間，其損傷是DN腎損傷的基本病理改變[19]。體外實驗結(jié)果顯示，鐵死亡誘導(dǎo)劑伊拉斯?。╡ratin）和高糖均誘導(dǎo)腎小球腎系膜細胞鐵死亡，高糖和伊拉斯汀均顯著誘導(dǎo)LDH釋放，促進ACSL4、環(huán)氧合酶2和NADPH氧化酶1的表達，并降低GPX4水平，而鐵螯合劑逆轉(zhuǎn)小鼠腎小球系膜細胞中葡萄糖誘導(dǎo)的LDH釋放和鐵死亡相關(guān)基因的改變，表明高糖可誘導(dǎo)系膜細胞鐵死亡[20]。高糖可誘導(dǎo)足細胞鐵死亡，導(dǎo)致足細胞損傷[22]。小檗堿在高糖誘導(dǎo)的腎小球足細胞中，小檗堿通過抑制ROS產(chǎn)生、促進GSH生成，上調(diào)核因子紅細胞系2相關(guān)因子2（nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2）、血紅素加氧酶（heme oxygenase-1，HO-1）、GPX4和足突蛋白（podocin）的表達，降低環(huán)氧合酶2和ACSL4的水平，從而緩解高糖作用下足細胞質(zhì)膜起泡、線粒體皺縮等變化，即通過激活Nrf2/HO-1/GPX4通路抑制腎小球足細胞鐵死亡的發(fā)生，進而發(fā)揮其腎保護作用[32]。甘草酸主要通過上調(diào)GPX4和抑制ROS的產(chǎn)生抑制高糖誘導(dǎo)的足細胞鐵死亡，從而發(fā)揮腎保護作用[34]。綜上所述，上述中藥活性成分可能通過抑制鐵死亡改善DN導(dǎo)致的腎小球損傷。

2.3 改善DN腎纖維化

研究表明，鐵死亡參與DN的腎纖維化[11，15]，后者是DN的最終病理改變[26]。在高質(zhì)飲食和鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型中，天狼星紅染色發(fā)現(xiàn)，甘草黃酮可改善腎功能，抑制腎間質(zhì)纖維化，這與其促進SOD和GSH活性、上調(diào)GPX4，SLC7A11和SLC3A2表達、降低丙二醛含量和鐵濃度及下調(diào)TFR1表達有關(guān)，表明甘草黃酮通過抑制鐵死亡改善DN腎纖維化[28]。在db/db糖尿病模型小鼠中，毛蕊異黃酮可上調(diào)GPX4、抑制LPO和NCOA4表達，抑制腎組織中膠原沉積，表明毛蕊異黃酮具有通過抑制鐵死亡減弱膠原沉積和腎纖維化的作用[29]。綜上所述，上述化合物可能通過抑制鐵死亡改善DN腎纖維化。

表1 中藥活性成分抑制鐵死亡治療糖尿病腎病作用機制

3 結(jié)語

自2020年明確鐵死亡參與DN發(fā)病機制，學(xué)者們便開始探索靶向抑制鐵死亡治療DN的藥物。一些中藥活性成分能夠通過靶向抑制鐵死亡減弱高糖和糖尿病誘導(dǎo)的腎小管和腎小球損傷及腎纖維化，從而達到治療DN的作用。盡管目前探索性實驗研究表明，鐵死亡參與DN的病理機制，通過藥理學(xué)手段可以靶向干預(yù)，但其詳細機制還有待闡明，其廣闊的應(yīng)用前景也待進一步開拓。總之，鐵死亡在DN發(fā)病進展中具有非常重要的作用，而靶向鐵死亡也是治療DN有希望的靶點之一，是一種潛在的治療途徑。