黃芪甲苷治療腎病的藥理作用研究進(jìn)展

徐進(jìn) 蔣春波

黃芪是豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao或膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.的干燥根部，具有益氣生血、消腫利尿、排膿收瘡、固表斂汗等功效。中藥黃芪早在《神農(nóng)本草經(jīng)》中就有論述：“味甘，微溫。主癰疽，久敗瘡，排膿，止痛，大風(fēng)癩疾，五痔，鼠瘺，補(bǔ)虛，小兒百病。”后世醫(yī)家多有注釋總結(jié)，如陶弘景《本草經(jīng)集注》中云“益氣，利陰氣”，甄權(quán)在《藥性論》中提到“治發(fā)背，內(nèi)補(bǔ)，主虛喘，腎衰耳聾，療寒熱”，首推“黃芪補(bǔ)腎氣”一說。葉天士《本草經(jīng)集解》從經(jīng)絡(luò)的角度闡明黃芪“補(bǔ)氣升陽、排膿敗瘡”之理。張錫純著《醫(yī)學(xué)衷中參西錄》曰：“黃芪，不但能補(bǔ)氣，用之得當(dāng)，又能滋陰?！?/p>

黃芪甲苷是黃芪的主要活性成分之一[1]，為環(huán)烷型三萜苷類化合物，具體分子式如下：C14H68O14。近年來，大量的動(dòng)物、細(xì)胞、臨床實(shí)驗(yàn)表明黃芪具有抗炎、抗氧化、抗細(xì)胞凋亡、抗纖維化、抗腫瘤、抗神經(jīng)損傷、保護(hù)心腦血管等作用，能廣泛應(yīng)用于治療各種免疫性炎癥、糖尿病、神經(jīng)血管疾病等。尤其是在腎臟病方面，黃芪甲苷可經(jīng)多路徑、多靶點(diǎn)、多反應(yīng)機(jī)理逆轉(zhuǎn)腎臟損傷或延遲腎病進(jìn)展。

1 調(diào)控凋亡蛋白及通路

足細(xì)胞、上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞等的凋亡皆會(huì)造成腎組織破壞，尤其是足細(xì)胞。近年來隨著研究的深入，已證明足細(xì)胞損傷是腎小球硬化的關(guān)鍵因素。黃芪甲苷經(jīng)調(diào)控細(xì)胞凋亡蛋白及連接通路，推遲細(xì)胞凋亡進(jìn)程。

1.1 抑制足細(xì)胞凋亡

足細(xì)胞是覆蓋于腎小球基底膜外側(cè)的高度分化細(xì)胞，有構(gòu)成蛋白濾過的電荷和分子屏障、抵抗腎小球內(nèi)壓力、產(chǎn)生和分泌血管內(nèi)皮因子等作用。諸多因素如炎癥、感染、遺傳等都會(huì)導(dǎo)致足細(xì)胞凋亡，而足細(xì)胞損傷在腎小球硬化的發(fā)病機(jī)制中至關(guān)重要[2]。

1.1.1 線粒體損傷 線粒體是機(jī)體內(nèi)能量轉(zhuǎn)化的主要陣地，其通過一系列生化反應(yīng)為各類細(xì)胞供能。足細(xì)胞的多足突級(jí)結(jié)構(gòu)意味著線粒體高供能的必要性，且線粒體損傷是足細(xì)胞凋亡的內(nèi)源性途徑。陳宜方等[3]探討黃芪甲苷延遲糖尿病腎病足細(xì)胞凋亡的機(jī)制，認(rèn)為其通過上調(diào)Bcl-2家族蛋白及其mRNA、下調(diào)Bax蛋白及其mRNA以保護(hù)足細(xì)胞。 ?；撬嵘险{(diào)基因(taurine-upregulated gene,Tug)是一種廣泛表達(dá)的長鏈非編碼RNA(long noncoding RNAs，lncRNAs)，參與糖尿病腎病中的細(xì)胞能量代謝。Lei等[4]將腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子5(tumor necrosis factor receptor-associated factor 5，TRAF5)作為靶點(diǎn)驗(yàn)證黃芪甲苷的功用，結(jié)果顯示黃芪甲苷提高線粒體功能，抑制足細(xì)胞凋亡可經(jīng)降解TRAF5、上升lncRNAs Tug實(shí)現(xiàn)。線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白的異?；钴S是線粒體分裂的重要標(biāo)志，鄧文娟等[5]研究表明黃芪甲苷可增強(qiáng)足細(xì)胞沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1以降低線粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白表達(dá)。

1.1.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)承擔(dān)著脂質(zhì)運(yùn)輸、膜連接、分泌蛋白質(zhì)的責(zé)任，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)錯(cuò)誤蛋白折疊堆積會(huì)誘使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，足細(xì)胞的活動(dòng)同樣離不開內(nèi)質(zhì)網(wǎng)支持。C/EBP同源蛋白是促凋亡和抗凋亡蛋白Bcl-2家族蛋白之間的平衡分子。Wang等[6]研究發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷能通過阻斷內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，下調(diào)糖調(diào)節(jié)蛋白78、氧調(diào)節(jié)蛋白150、C/EBP同源蛋白等的表達(dá)，斷裂半胱氨酸蛋白酶3，從而抑制足細(xì)胞的凋亡。線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間的Ca2+梯度亦是足細(xì)胞生存的先決條件。Guo等[7]觀察到黃芪甲苷具備調(diào)節(jié)足細(xì)胞中Ca2+穩(wěn)態(tài)的效應(yīng)，通過平衡肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATP酶的水平，約束內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的足細(xì)胞凋亡。

1.2 阻滯其他細(xì)胞凋亡

上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞亦是腎臟的重要組成部分。當(dāng)然，黃芪甲苷能避免腎臟上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞的凋亡，如有研究表明黃芪甲苷下降肝細(xì)胞生長因子和轉(zhuǎn)化生長因子1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)，阻滯高糖誘導(dǎo)的腎小管上皮細(xì)胞凋亡[11]。同樣，黃芪對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激引起的上皮細(xì)胞凋亡也起保護(hù)作用，主要是阻擊內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白，如p-PERK、ATF4等[12]。又有研究證實(shí)黃芪甲苷減少糖尿病腎病大鼠的蛋白尿，與下調(diào)eIF2α/PERK /IREα通路，緩解C/EBP同源蛋白介導(dǎo)的腎系膜細(xì)胞凋亡有關(guān)[13]。

2 抗炎性因子及小體

2.1 抗炎性因子

炎癥反應(yīng)是機(jī)體抗?fàn)幹卵滓蜃拥姆烙赃^程，下游炎性因子的釋放在其中起著關(guān)鍵的作用。炎癥過程常貫穿慢性腎臟病始終，黃芪甲苷能通過阻斷這些炎性因子上游通路，抑制炎性因子，減輕機(jī)體的炎癥反應(yīng)。

梁文林等[14]研究發(fā)現(xiàn)，黃芪甲苷對(duì)系膜增生性腎炎小鼠腎功能的作用機(jī)制與減輕炎癥因子白介素(interleukin，IL)-1β和IL-17相關(guān)，以此達(dá)到抑制系膜細(xì)胞增殖和細(xì)胞外基質(zhì)增加的目的。羅先榮等[15]同樣以系膜增生性腎炎為探究病種，更注重上游通路的調(diào)控，黃芪甲苷下調(diào)TLR4/NF-κB通路，平衡基質(zhì)金屬蛋白酶9/金屬蛋白酶組織抑制因子1蛋白的表達(dá)，提高細(xì)胞外基質(zhì)的降解能力。Lu等[16]研究黃芪甲苷和AKT相關(guān)途徑的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可降低P13K/AKT/AS106的表達(dá)，降低IL-1β、IL-6的水平，并促進(jìn)自噬。

現(xiàn)代醫(yī)家多提及慢性腎臟病患者的“微炎癥狀態(tài)”，低水平的炎性因子、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)存在于血管中，日久損傷血管內(nèi)皮。Gui等[17]認(rèn)為黃芪甲苷是一種新的抗炎藥劑，能經(jīng)過NF-κB通路調(diào)節(jié)多種致炎癥因子、趨化因子、黏附分子，顯著下降如TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白、細(xì)胞間黏附分子1的水平。

長期的高糖會(huì)引起血管內(nèi)炎癥因子增加，從而流入腎臟，導(dǎo)致糖尿病腎病。內(nèi)皮功能障礙是糖尿病腎病的重要生理病理前提，有研究證實(shí)黃芪甲苷有能力降低IL-1β、TNF-α、單核細(xì)胞趨化蛋白的mRNA表達(dá)，保護(hù)內(nèi)皮細(xì)胞屏障，得益其弱化JNK通路的激活[18]。Leng等[19]探討P38MAPK通路的受體P2X7R在黃芪甲苷應(yīng)用于血管內(nèi)皮細(xì)胞破壞治療中的影響，提出黃芪甲苷可阻斷P2X7R/P38MAPK信號(hào)通路，提高內(nèi)皮型一氧化氮/一氧化氮水平以增加一氧化氮利用度，改善血管內(nèi)皮依賴性舒張功能的觀點(diǎn)。

2.2 抗炎癥小體

2002年，炎癥小體被Tschopp實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)。它們是胞漿內(nèi)一組相對(duì)高分子質(zhì)量的蛋白復(fù)合物，能激活促炎因子、流出炎癥因子(IL-1β、IL-18)從而引起炎癥[20]。NLRP3炎癥小體是目前最具特征性、研究最寬泛的炎癥小體。NLRP3炎癥小體作為炎癥反應(yīng)的樞紐，參與糖尿病的發(fā)生，且和多種腎臟病有關(guān)，如急性腎損傷、慢性腎臟病。

Zhang等[21]通過檢測(cè)炎癥基因mRNA轉(zhuǎn)錄本，論證黃芪甲苷減弱NLR信號(hào)的轉(zhuǎn)錄以拖滯IL-1β、IL-18，降低腎組織中晚期糖基化終產(chǎn)物，改善腎臟功能。糖尿病血管內(nèi)皮功能損傷亦受NLRP3把控，氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)可以成為誘導(dǎo)NLRP3的因素，Qian等[22]研究揭示黃芪甲苷下行LOX-1/NLRP3促進(jìn)內(nèi)皮祖細(xì)胞的增殖和遷移。

3 清除氧化自由基

氧化應(yīng)激指氧化劑與抗氧化劑之間的失調(diào)，通常是因?yàn)樽杂苫倪^量生成或清除系統(tǒng)的降解不及引起?；钚匝?reactive oxygen species，ROS)和活性氮是最主要的氧化劑化合物，慢性腎臟病中的氧化應(yīng)激則由抗氧化劑竭盡和ROS積累所致[23]。黃芪甲苷有平衡氧化與抗氧化機(jī)制，清除氧化自由基之功。

由表4中ANOVA分析結(jié)果F值和顯著值可知，切削參數(shù)中每齒進(jìn)給量是介觀尺度銑削表面粗糙度最大的影響因素，主軸轉(zhuǎn)速的影響次之，而軸向切削深度對(duì)表面粗糙度影響較小。銑削區(qū)域?qū)τ诒砻娲植诙鹊挠绊懲瑯虞^大，當(dāng)表面粗糙度要求較高時(shí)，有必要對(duì)局部區(qū)域表面粗糙度進(jìn)行研究。

3.1 減弱氧化反應(yīng)

還原型輔酶Ⅱ氧化酶是以生成活性氧為主要功能的酶類，發(fā)揮催化ROS產(chǎn)生的機(jī)能。Sun等[24]研究黃芪甲苷的抗氧化功能，發(fā)現(xiàn)經(jīng)由下調(diào)還原型輔酶Ⅱ氧化酶/ROS/Akt/NFκB途徑，黃芪甲苷確能抑制腎小球系膜細(xì)胞的增殖和收縮功能障礙。腎小管中大量的脂肪和游離脂肪酸沉積會(huì)損傷上皮細(xì)胞，Chen等[25]的試驗(yàn)提示黃芪甲苷可減少ROS和游離脂肪酸來維持腎小管上皮細(xì)胞。H2O2也能誘導(dǎo)ROS堆積，為氧化應(yīng)激的紐帶。曹玲玲等[26]探討黃芪甲苷在H2O2誘導(dǎo)氧化損傷中起到的作用，得出黃芪甲苷拮抗H2O2，機(jī)制與P38MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)密切相關(guān)。

3.2 增強(qiáng)抗氧化效應(yīng)

Nrf2/ARE是典型的抗氧化應(yīng)激通路，有研究指出黃芪甲苷能顯著增強(qiáng)Nrf2的表達(dá)，提高谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化歧化酶的活性，從而減輕腎小管上皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激損害[27]。Zhan等[28]研究顯示黃芪甲苷可上調(diào)腎皮質(zhì)過氧化氫酶的表達(dá)，調(diào)節(jié)H2O2代謝。

3.3 下調(diào)ox-LDL水平

ROS水平增加會(huì)促進(jìn)血管壁低密度脂蛋白的氧化，產(chǎn)生高水平的ox-LDL。ox-LDL是一種氧自由基攜帶者，對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞具有毒性作用。Qian等[29]研討P13K/Akt的上級(jí)miR1403p于內(nèi)皮細(xì)胞中受黃芪甲苷影響的情況，得到其經(jīng)過上調(diào)miR1403p蛋白以抵消KLF4的過表達(dá)，阻斷P13K/Akt通路，扭轉(zhuǎn)ox-LDL帶來的氧化反應(yīng)。

3.4 消弭內(nèi)外毒素

此外，黃芪甲苷抗氧化效應(yīng)還體現(xiàn)在消弭內(nèi)外毒素誘發(fā)的急慢性腎損傷。Zhou等[30]以脂多糖為傷害基礎(chǔ)，探究后發(fā)現(xiàn)黃芪甲苷可以減弱脂多糖致使的急性腎損傷，提升谷胱甘肽含量，降低趨化因子受體5及細(xì)胞外調(diào)節(jié)激酶水平，防止ROS侵襲。Ji等[31]觀察黃芪甲苷改善硫酸吲哚誘導(dǎo)腎小管間質(zhì)損傷的能力，得出其由降行MDA/8-OXdG的表達(dá)以保護(hù)腎小管間質(zhì)免受侵害。姜燕等[32]研究黃芪甲苷孵育后脂肪原性干細(xì)胞對(duì)順鉑誘導(dǎo)的急性腎損傷修復(fù)能力，認(rèn)為經(jīng)黃芪甲苷孵育，脂肪原性干細(xì)胞的修復(fù)可使急性腎損傷作用得到提升。

4 抑制腎組織纖維化

當(dāng)細(xì)胞外基質(zhì)的增生修復(fù)超過腎組織細(xì)胞的限度，腎組織纖維化由此而生。腎組織纖維化是腎臟病走向終末期的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

4.1 降低TGF-β1過表達(dá)

TGF-β1是調(diào)節(jié)纖維化的關(guān)鍵因子，它能促進(jìn)成纖維化細(xì)胞的活化及細(xì)胞外基質(zhì)的產(chǎn)生，TGF-β1常以Smad作為下游效應(yīng)轉(zhuǎn)錄因子。Mao等[33]研究表示黃芪甲苷抗腎小球系膜過度增生和腎纖維化能力由抑制miRNA-192/TGF-β1/Smad的表達(dá)體現(xiàn)。無獨(dú)有偶，Cao等[34]也以miRNA-192作為實(shí)驗(yàn)源點(diǎn)，提出黃芪甲苷可顯著的降低α平滑肌肌動(dòng)蛋白、波形蛋白、Ⅰ型膠原蛋白、miRNA-192表達(dá)，上調(diào)上皮細(xì)胞粘鈣蛋白水平，抗腎臟纖維化的機(jī)制涉及TGF-β1/ZEB2路徑。Wang等[35]檢測(cè)黃芪甲苷干預(yù)后腎內(nèi)纖維連接蛋白、結(jié)締組織生長因子、TGF-β1、α平滑肌肌動(dòng)蛋白、細(xì)胞外基質(zhì)沉積等的含量，并做了體內(nèi)外研究，發(fā)現(xiàn)這些因子均減少，黃芪甲苷通過阻斷TGF-β/Smad，來延遲腎小管間質(zhì)纖維化的進(jìn)程。

NF-κB、MAPK、Wnt/β-catenin等通路同樣參與把控TGF-β1。Zhou等[36]研究顯示黃芪甲苷經(jīng)抑制TLR4/NF-κB信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)，減輕炎性因子浸潤，改善腎纖維化中的細(xì)胞外基質(zhì)聚積。Xu等[37]用TGF-β1誘傷腎小管上皮細(xì)胞，觀察得出黃芪甲苷可以下調(diào)JNK/P38MAPK途徑，呈劑量依賴性地阻止上皮細(xì)胞損傷，減慢腎臟纖維化。脫乙酰酶1有滅活NF-κB的功用，研究指明黃芪甲苷能增強(qiáng)脫乙酰酶1，降低NF-κB P65乙酰化，提高自噬，壓制腎小球系膜細(xì)胞的活化，阻擋腎臟病的纖維化進(jìn)展[38]。又有研究揭示黃芪甲苷抑制腎間質(zhì)纖維化可因下調(diào)Wnt/β-catenin路途呈現(xiàn)[39]。

4.2 改善上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化

上皮—間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)是腎臟纖維化的潛在機(jī)制之一。Chen等[40]研究黃芪甲苷在治療腎小球上皮細(xì)胞EMT方面的潛力，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用黃芪甲苷后，EMT的特征指標(biāo)如α平滑肌肌動(dòng)蛋白、Ⅳ型膠原蛋白、纖維連接蛋白下降，E-粘鈣蛋白上升，高糖誘導(dǎo)人腎皮質(zhì)近曲小管上皮細(xì)胞的snail和twist高表達(dá)得到逆轉(zhuǎn)。而這些改變由黃芪甲苷制約mTORC1/p70S6K通路達(dá)到。

5 其他

炎性貧血是由于血清鐵的低含量和低鐵結(jié)合能力導(dǎo)致，為慢性腎臟病的常見并發(fā)癥。聶取等[41]研究黃芪甲苷對(duì)炎癥貧血的作用，檢測(cè)到黃芪甲苷經(jīng)過抑制NF-κB通路，降低炎性因子，刺激鐵調(diào)素的誕生等改善鐵代謝的紊亂，紅細(xì)胞、血紅蛋白、促紅細(xì)胞生成素等指標(biāo)都有所回升。巨噬細(xì)胞快速清除受損紅細(xì)胞有利于維持鐵/血紅素的動(dòng)態(tài)平衡，加快貧血的恢復(fù)。Gong等[42]探究用黃芪甲苷處理的巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)血紅素加氧酶、鐵孔蛋白、膽綠素還原酶A和B的表達(dá)增加，調(diào)節(jié)機(jī)制涉及Nrf2/ARE的轉(zhuǎn)導(dǎo)易位。

除此以外，黃芪甲苷在治療腎臟腫瘤層面亦有建樹。張悅等[43]探討腎癌細(xì)胞于黃芪甲苷干預(yù)下的凋亡情況，發(fā)現(xiàn)半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3顯著升高，細(xì)胞周期蛋白D1明顯下降，腎癌細(xì)胞凋亡率提升，該作用由抑制miR-21調(diào)控。

6 結(jié)語

黃芪甲苷提取自中藥黃芪，作用多元化，現(xiàn)研究已深入分子、信號(hào)通路層面，提示其能從不同維度、不同聯(lián)級(jí)治療急、慢性腎臟疾病。此外，黃芪的副作用小，可長期使用，能充分發(fā)揮中醫(yī)學(xué)在難愈性疾病方面的優(yōu)勢(shì)。目前黃芪甲苷與腎病的“聯(lián)通”機(jī)制尚未明確闡釋，望后期研究者著力于此層面，探尋黃芪甲苷的更多效能。