糖尿病腎病腎間質纖維化“腎絡癥瘕聚散消長”病機內涵*

周夢琪，鄭慧娟，田蕾，于博睿，陶嘉茵，艾思南，劉偉敬，王耀獻，2

1.北京中醫藥大學東直門醫院，北京 100700；2.北京中醫藥大學，北京 100029

糖尿病腎病是由糖尿病導致的以微血管病變為主要特點的腎臟結構及功能的改變，不僅是終末期腎病的重要病因，還顯著增加了心腦血管疾病的發生率和死亡率[1]。在全球范圍內，糖尿病腎病的發病人數隨著糖尿病發病率的迅速增加而急劇飆升。據2016年北大醫院的統計結果，我國糖尿病相關慢性腎臟病已經超過了腎小球腎炎相關慢性腎臟病，成為慢性腎臟疾病的首要病因，據估算，目前我國患病人數已達2400萬以上[2]。糖尿病腎病組織學損傷的主要特征是腎小球系膜和腎小管間質中存在進行性沉積的膠原、纖維連接蛋白等細胞外基質(extracellular matrix，ECM)成分，最終導致不可逆的腎纖維化[3]。

轉化生長因子(transforming growth factor-bata，TGF-β)可以通過多種途徑導致并加重腎臟纖維化[4]，其中，TGF-β/Smad通路是最為重要的、研究最為廣泛的致纖維化通路。細胞內蛋白的降解主要通過泛素蛋白酶體系統和自噬溶酶體系統途徑進行，兩個系統共同維持細胞內平衡，也影響著TGF-β/Smad通路的調節，一旦出現調節失衡或紊亂狀態，就會產生一系列病理反應，這與糖尿病腎病腎間質纖維化的核心病機“腎絡癥瘕聚散消長”有相似之處。故本文試從自噬與泛素蛋白酶體途徑探討糖尿病腎病腎間質纖維化“腎絡癥瘕聚散消長”的病機內涵。

1 “腎絡癥瘕聚散消長”是糖尿病腎病腎間質纖維化的核心病機

“腎絡癥瘕”理論是由國醫大師呂仁和教授在絡病理論和癥瘕理論基礎上提出來的[5]，認為外感六淫、內傷七情、飲食不節、起居無常等因素會造成人體正氣虧虛，或毒阻血脈，或氣虛血滯，久病入絡，造成氣滯、血瘀、毒留而形成微型癥瘕，聚積于腎絡，即形成腎絡微型癥瘕。王耀獻等[6]把哲學范疇的“聚散”概念引入腎絡癥瘕理論，提出聚散消長失衡是腎絡癥瘕形成的病機。人體通過元氣各組元的動態平衡維持自穩，“聚”指元氣各組元的聚集，“散”指元氣各組元密度的疏散。腎絡是氣血運行的通道，津液滲灌與重吸收的場所。生理上，“散”指血液通過腎小球之絡脈滲出脈外而為津液，“聚”指津液經管周絡脈重吸收入脈內在化為血。聚散平衡則腎絡分泌和重吸收功能正常，腎絡固澀、氣化、排泌正常。

古代沒有糖尿病腎病的說法，現代中醫根據其發病特點稱“消渴病腎病”，又因該病發病部位主要在腎絡，將其歸于中醫典型的腎絡病變。清代葉天士指出凡病“初為氣結在經，久則血傷入絡”，消渴病腎病是在消渴日久的基礎上發展而來。消渴病日久，氣陰兩虛，燥熱內生，氣虛血行無力，陰虛血澀難行，停而成瘀，加之燥熱灼津煉痰，痰瘀膠結，阻滯氣機，氣行不暢，郁而化熱，“熱、瘀、痰、郁”充斥腎絡，彼此加劇，惡性循環，終致腎絡瘀結腫脹，息以成積，形成“微型癥瘕”。而在“癥瘕”形成的動態過程中，正氣也與之抗衡，不使邪氣聚摶過度成積，阻塞腎絡，亦不使邪氣耗散過度致虛，腎絡不榮，時刻處于聚散消長的變化之中。聚屬陽，散屬陰，聚與散消長平衡，對立制約。若勢均力敵，則陰平陽秘，聚散平衡；若某一方增長強盛，而另一方無法制約抗衡，便會陰陽失衡，聚散失調。在腎絡系統中，若聚強盛，正氣消散之力長期不能與之抗衡，瘀血、痰濁等病理產物便會形成，阻塞腎絡，形成“腎絡癥瘕”，致使腎體受損，腎用失司，相當于西醫的腎間質纖維化；若散強盛，正氣收攝之力長期不能與之抗衡，便會傷津耗氣，造成氣陰兩虛，甚則陰損及陽、陰陽兩虛，致使絡虛不榮，腎體失用，相當于西醫的腎功能衰竭。

總的來講，聚偏盛表現為邪實，多見瘀血、痰濁等病理產物的堆積，散偏盛表現為正虛，多見于氣、血、津、液等“正氣”的減弱。聚與散對立制約，消長平衡，當一方出現偏盛偏衰、消長失衡時，聚散消長的最終結局便是聚散完全失衡，表現為腎絡癥瘕、腎體受損、腎用失司[7-8]。結合臨床表現和中醫病機理論，可將糖尿病腎病的發展進一步細分為早、中、晚三期：早期的臨床表現為微量白蛋白尿，此時腎絡癥瘕初現，但可消散，為聚散功能態；中期時病理已經出現典型的K-W結節，臨床出現大量蛋白尿，此時腎絡癥瘕大量形成，難以逆轉，為聚散消長態；晚期的病理表現為腎小球硬化和纖維化，臨床表現為腎功能進行性下降，此時腎絡癥瘕更加廣泛，固定不移，為癥瘕形成態。

2 自噬、泛素化蛋白體途徑與糖尿病腎病腎間質纖維化

2.1 TGF-β/Smad通路失衡與腎絡癥瘕細胞外基質代謝失衡，ECM進行性積聚，引起腎小球硬化、腎小管間質纖維化，是糖尿病腎病重要的病理基礎，而在各種病理變化中腎間質纖維化決定了腎功能進行性減退的速度，且與腎臟病的預后緊密相關。目前的研究認為，TGF-β是各種損傷后引起腎纖維化發生發展的關鍵介質[9]，由三種結構亞型組成(TGF-β1、TGF-β2、TGF-β3)。其中，TGF-β1是體內含量最豐富的亞型。在糖尿病腎病中，高血糖會導致TGF-β1基因、蛋白及其受體的表達增加。過量表達的TGF-β與其細胞表面的1型受體(TGF-β receptor-1，TGF-βR1)和2型受體(TGF-β receptor-2，TGF-βR2)相結合，使TGF-βR1磷酸化，進而激活其下游的Smad2、Smad3，招募Smad4，形成三聚體。Smad4的作用主要是調節核基因的轉錄，Smad2/3/4三聚體轉位至細胞核內后，與ECM合成相關的基因表達上調，使基質蛋白的產生增多，同時抑制水解ECM蛋白酶活性，最終導致膠原蛋白、纖連蛋白、層粘連蛋白(laminin，LN)和內皮素在腎小球系膜和上皮細胞沉積，促進腎小球硬化和腎間質纖維化[10-11]。TGF-β/Smad通路失衡致纖維化的過程與腎絡癥瘕的聚散失衡十分相似，聚強盛而散不能與之抗衡，血瘀、痰濁阻于腎絡成積，腎體失司，形成“腎絡癥瘕”。

參與人體生理反應的各種酶類、受體、信號轉導介質等多由蛋白質組成，故蛋白的降解和更新在機體的正常生命活動和自我平衡中發揮著不可替代的作用，包括處理損傷或錯誤折疊的蛋白、機體不需要的組分、翻譯后修飾的蛋白、外來蛋白降解成氨基酸在細胞內的再利用等。細胞內降解蛋白有兩個主要途徑，其中泛素蛋白酶體系統(ubiquitin-proteasome system，UPS)是由泛素介導的一種高度復雜的蛋白降解機制，能將細胞內多數蛋白質經泛素化修飾后由蛋白酶體降解，這個過程具有高度特異性[12]。另一主要途徑自噬是一種由溶酶體介導的細胞內衰老器官或異常蛋白的降解機制，多局限于細胞質內，主要降解長壽命和大分子蛋白質[13-14]。兩個系統各司其職，維持細胞穩定，也參與TGF-β/Smad通路的調節。

2.2 泛素-蛋白酶體系統異常導致TGF-β/Smad通路的調節失衡UPS在多種生物學過程中起著關鍵作用，包括信號轉導、細胞周期進程和轉錄調控等，其對TGF-β/Smad通路的調節屬于合成后調節，主要體現在對該通路相關蛋白的泛素化與去泛素化。UPS主要包括兩個過程，底物蛋白的泛素化和隨后的26S蛋白酶體介導的蛋白質降解。底物蛋白的泛素化是一種多步驟酶促反應，涉及泛素激活酶E1、泛素結合酶E2、泛素連接酶E3三種酶。由這些酶泛素化的蛋白質隨后被26S蛋白酶體降解。在UPS中，泛素連接酶E3在目標蛋白識別和26S蛋白酶體降解中發揮著關鍵作用。泛素化調節因子2(smad ubiquitin regulatory factor 2，Smurf2)屬于HECT型E3連接酶家族，可以特異性降解Smad蛋白。Smad7為抑制型Smad，主要參與TGF-β的負性調節，能夠與Smad2、Smad3競爭性地結合 TGF-β 受體，并參與降解TGF-β受體[15]。SnoN、Ski是兩種核轉錄調節因子，可以干擾Smad2、Smad3、Smad4的正常聚合，使其無法有效地介導纖維化相關基因的轉錄，較高濃度SnoN、Ski還可以抑制Smad2、Smad3的磷酸化[16]。Smurf2通過與Smad7連接而轉至細胞膜，降解Smad7、TGF-βR1[17]，還可與Smad2結合，參與核轉錄調節因子SnoN的降解，但其對Smad2的影響較弱，且不影響Smad3、Smad4的表達水平。Arkadia是RING型E3連接酶的成員，與Smurf2同時降解Smad7、TGF-βR1不同，Arkadia只與Smad7反應，不影響TGF-βR1，且可以降解SnoN、Ski[18-19]，從而增強TGF-β/Smad通路的效應。

研究表明，糖尿病腎病發生時，Smurf2、Arkadia、Smad2、Smad3的表達明顯增加，而抑制性因子Smad7、SnoN、Ski的表達下降，因而TGF-β/Smad通路持續激活[20-21]。盡管增高的Smurf2可以降解TGF-βR1，但有研究表明高糖刺激下腎小球系膜細胞TGF-βR1表達反而增多，其機制可能與泛素C末端水解酶(ubiquitin C-terminal hydrolase L5，UCHL5)表達增多有關，其可與Smad7結合，發揮去泛素化作用，直接抑制TGF-βR1的泛素化降解[22]。由此表明，糖尿病腎病發病時UPS異常導致TGF-β/Smad通路調節的失衡，可能是參與了糖尿病腎病腎間質纖維化過程，促進了腎絡癥瘕中“邪聚”因素的產生。

2.3 自噬溶酶體途徑調節TGF-β的表達機體在饑餓、氧化應激、高血糖等狀態下可激活細胞內的自噬溶酶體途徑，消化自身細胞內的蛋白質以適應環境變化。自噬作為細胞在應激狀態下的一種適應性調節機制，對糖尿病腎臟損傷也具有一定的保護作用，具體機制尚未明確，既往研究多集中于自噬對于腎臟固有細胞的保護方面，發現自噬缺陷可導致足細胞及腎小管上皮細胞的損傷，而激活自噬能夠減輕這一損傷從而保護腎功能[23-24]。

目前，自噬與腎纖維化關系的相關研究尚少。有研究表明，TGF-β可以通過TAK1-MKK3-p38通路激活自噬，而反過來，誘導腎小管上皮細胞自噬又可抑制細胞凋亡，促進TGF-β分解，減少成熟 TGF-β 的分泌，同時減少TGF-β誘導的Ⅰ型膠原(collagen type I，Col-I)的聚積，減輕ECM的形成，減輕腎間質纖維化，從而延緩腎功能進展。但研究并未發現自噬能夠減少TGF-β1、Col-I mRNA的表達，推測自噬抑制腎纖維化的作用可能與其對TGF-β等蛋白的降解作用有關[25-27]。也有研究報道，在單側輸卵管梗阻小鼠模型遠端小管上皮細胞內，自噬可通過調節TGF-β和IL-1β的表達緩解腎間質纖維化進程[28]。最新研究發現，糖尿病腎病腎纖維化小鼠模型的細胞自噬活性降低，且體外高糖培養的細胞模型也顯示自噬受到抑制，Ⅳ型膠原(collagen type Ⅳ，Col-Ⅳ)表達升高，在增加自噬流通量后，Col-Ⅳ表達水平降低[29]，表明激活自噬可能是緩解腎間質纖維化進程的有效療法。研究發現糖尿病腎病動物模型及患者腎臟自噬功能明顯降低，與腎絡癥瘕理論中的“正氣虧虛”相對應。

由此可見，自噬、UPS在TGF-β/Smad通路的調節方面相互對立，糖尿病腎病中細胞自噬功能降低，而UPS則處于激活狀態，這種“邪實正虛”的失衡狀態激活了TGF-β及其下游通路，進而加速腎臟纖維化進程，與糖尿病腎病的發生發展關系密切。自噬與UPS的關系類似中醫理論中的陰與陽，當出現偏盛偏衰、陰陽失衡時，“陰平陽秘，精神乃治”的健康狀態便被打破，致使正氣不足，邪氣得以趁機入侵，倘若偏盛偏衰未能及時糾正，則正氣進一步虧虛，抗邪乏力，形成惡性循環，終致疾病向惡。這一過程也類似于腎絡癥瘕理論中的聚與散，聚之力強盛，消散之力長期不能與之抗衡，便會形成“瘀血、痰濁”等病理產物，阻塞腎絡，形成“腎絡癥瘕”，終致使腎體受損，腎用失司。然而，自噬與UPS作為機體蛋白代謝的兩個重要途徑，又是緊密聯系、相互依存的，一方面，對于降解損傷和異常蛋白，二者可以相互補充；另一方面，自噬的激活需要泛素化對蛋白的修飾，自噬可以特異性地清除泛素化底物，防止底物復合物的蓄積[30]。這又與陰陽學說中的交感互藏、互根互用有異曲同工之妙。

3 和解聚散法通過調節TGF-β/Smad通路緩解糖尿病腎病腎間質纖維化

糖尿病腎病腎間質纖維化久病入絡，由氣及血、病位深錮，屬沉疴痼疾，若欲補其虛，但虛不受補，補而助邪。若單用攻法，又易克伐正氣，易犯虛虛之戒。因此，既要聚其正氣，又要散其邪氣，以達到聚散平衡狀態，即和解聚散法。聚者散之，散者聚之，達到聚散動態平衡。對于腎絡癥瘕的治法而言，消癥散結屬于散法，補氣扶正屬于聚法，均屬于中醫正治法范疇。在前期腎間質纖維化和糖尿病腎病的研究中，和解聚散法的代表方劑腎炎防衰液與和解聚散方均具有良好的臨床療效，兩方共同組成的鱉甲、海藻、牡蠣，消癥散結以聚者散之立法，黃芪、當歸，益氣和血以散者聚之立法，三七、熟地黃加強攻補之力，共奏扶正消癥、和解聚散之功效。

在對腎炎防衰液與和解聚散方進行臨床觀察有效的基礎上，有學者進行了基礎實驗研究，證明腎炎防衰液能夠明顯降低5/6腎切除大鼠腎組織纖維連接蛋白(febrile neutropenia，FN)表達[31-32]，抑制單側輸卵管梗阻大鼠Smad2、Smad3、TGF-β1、CTGF蛋白的表達，減少ECM的生成，減輕腎間質纖維化。通過動物和細胞實驗證實，腎炎防衰液可以降低TGF-β1表達，抑制FN、Col-Ⅳ產生，減輕ECM積聚，延緩糖尿病腎病的進展[33]。和解聚散方能夠抑制單側輸卵管梗阻大鼠腎組織中α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)的產生，抑制腎臟固有細胞的表型轉化，下調FN、Col-Ⅳ、結締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)和LN的表達，同時顯著減少單側輸卵管梗阻大鼠血清尿素氮、血清肌酐水平，下調大鼠腎組織 TGF-β1 的表達，減輕腎間質纖維化的程度[34-36]。糖尿病腎病腎間質纖維化階段，尿中潛血、蛋白、葡萄糖等指標的持續升高是“散”偏盛所致，精微泄露，傷津耗氣，致使絡脈失養；而血肌酐、尿素氮等不斷升高，FN、膠原等ECM成分大量積聚，則是“聚”偏盛所致，熱、痰、瘀、毒膠結，阻滯腎絡，終致腎體失用。使用和解聚散法扶正益氣、增強正氣的固攝之效以對抗邪氣的消散之力；使用消癥散結法化解已成的癥瘕，疏通腎絡，使氣血重新流通，滋養腎體，將兩種相互對立的治法聯合應用以達到聚散平衡狀態，緩解糖尿病腎病腎間質纖維化進程。

雖然兩種治法對腎間質纖維化和糖尿病腎病自噬水平的影響還未見相關報道，但有研究表明，黃芪甲苷可能通過增強腎組織細胞自噬活性，有效改善糖尿病腎病癥狀，減緩2型糖尿病腎病的發展進程[37]；當歸補血湯(由黃芪和當歸組成)可影響細胞自噬活性，減少糖尿病腎病大鼠腎組織細胞的凋亡，減少腎小球系膜區ECM的異常積聚[38]；三七皂苷R1可以激活被高糖抑制的足細胞自噬活性，發揮保護腎臟足細胞的作用[39]。自噬在糖尿病腎病腎間質纖維化中的作用是多方面和復雜的，需深入了解自噬的作用以及和解聚散法通過干預UPS與自噬調節 TGF-β/Smad通路緩解糖尿病腎病腎間質纖維化的機制內涵。

4 小結

在腎間質纖維化過程中，ECM蛋白降解異常、進行性積聚與UPS、自噬兩個途徑密切相關，TGF-β/Smad作為致糖尿病腎病腎間質纖維化的重要通路之一，其平衡失調受UPS和自噬的雙重影響，這與中醫“腎絡癥瘕聚散消長”理論中，“邪聚正散”的失衡狀態相一致。前期已證實和解聚散法可以抑制TGF-β/Smad通路，緩解糖尿病腎病腎間質纖維化，其作用機制可能與調節糖尿病腎病狀態下自噬與泛素蛋白降解途徑的平衡有關，但仍需加強實驗設計，以明確和解聚散法干預TGF-β/Smad信號通路是否與抑制泛素蛋白酶體降解通路進而減少其對Smad7、SnoN、Ski等蛋白的降解相關，且和解聚散法干預泛素蛋白酶體途徑的具體節點有待研究；和解聚散法抑制TGF-β/Smad信號通路是否與激活自噬進而減少TGF-β、Smad2、Smad3等蛋白的表達有關，和解聚散法干預自噬-溶酶體降解途徑的具體節點有待明確；有待通過體外實驗闡明其含藥血清是否通過干預上述通路發揮作用，干預上述通路能夠增加TGF-β/Smad通路中哪些關鍵蛋白的降解。

此外，自噬是把“雙刃劍”，適度自噬有助于減少細胞凋亡、減輕腎損害，自噬不足或過表達則可加重腎間質纖維化的進展[40]。泛素蛋白酶體途徑亦是如此。這與《黃帝內經》中“壯火食氣，少火生氣”的觀點不謀而合，陰陽、正邪交爭之間均需一個合適的“度”，才能最終達到“陰平陽秘，精神乃治”。今后需進一步研究和解聚散法調節糖尿病腎病狀態下自噬與泛素蛋白降解途徑的具體節點，同時探究在此法指導下所處方劑的配伍、用量等問題，明確 TGF-β 的平衡調節，在和解聚散法的指導下合理遣方用藥，以更有效地延緩糖尿病腎病腎間質纖維化，進一步發展“腎絡癥瘕聚散消長”病機理論。