小檗堿改善糖尿病腎病的分子作用機(jī)制研究進(jìn)展*

朱 珩 嚴(yán) 峰 錢學(xué)深 尚文斌

糖尿病腎病(DN)為糖尿病(DM)患者最易罹患的微血管并發(fā)癥，根據(jù)中國DKD患病率統(tǒng)計(jì)：目前該病的總體集中流行率為21%，以西部地區(qū)人口最多[1]。研究表明：血糖、血脂、血壓的代謝異常，血流動(dòng)力學(xué)的改變，氧化應(yīng)激的參與導(dǎo)致了DN的發(fā)生[2]。鑒于DN發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，目前尚未獲得有效手段來控制持續(xù)增長的發(fā)病率。

小檗堿又稱黃連素，歸屬于生物堿范疇，是清熱解毒類要藥—黃連的主要活性成分。大量研究數(shù)據(jù)顯示小檗堿可以通過降低血糖、膽固醇、C反應(yīng)蛋白，改善腎小球?yàn)V過率及血管損傷來治療DN[3]。本文將近年來關(guān)于小檗堿治療DN的作用機(jī)制作一綜述。

1 改善代謝紊亂

1.1 抑制多元醇通路醛糖還原酶(AR)是催化葡萄糖還原為山梨醇的控制酶，山梨醇積累和肌醇耗竭引起的損傷是導(dǎo)致腎臟損師的主因，AR抑制劑可降低DM小鼠的蛋白尿，逆轉(zhuǎn)足細(xì)胞融合、腎間質(zhì)纖維化，對腎臟具有保護(hù)作用[4]。高糖誘發(fā)多元醇通路的激活，增多山梨醇而加重腎臟損傷，因此抑制該通路的活化可保護(hù)腎臟。劉慰華等[5]給予DN大鼠小檗堿灌胃，可改善腎臟肥大，減少腎臟AR的活性以抑制多元醇通路的激活，延緩腎病的進(jìn)展。任妍林等[6]認(rèn)為小檗堿可削弱多元醇信號通路的活化，降低氧化作用來減緩腎小球硬化及腎纖維化。

1.2 抑制晚期糖基化終末產(chǎn)物DM患者體內(nèi)的晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)普遍高于健康人，并隨DN的進(jìn)展而遞增。AGEs會(huì)引起DM大鼠腎小球系膜擴(kuò)張及基底膜增厚，AGEs抑制劑通過降低Cr和24 h UAE來改善腎功能[7]。研究證實(shí)：AGEs在DM腎小球中累積，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)積累和肌成纖維細(xì)胞遷移，導(dǎo)致腎小球硬化及系膜纖維化，促進(jìn)DKD的發(fā)展[8]。李芮等[9]發(fā)現(xiàn)小檗堿可抑制高糖及AGE作用下的腎小管上皮細(xì)胞肥大，改善腎小管上皮轉(zhuǎn)分化，延緩腎纖維化進(jìn)展。該學(xué)者還發(fā)現(xiàn)持續(xù)的高糖和AGE會(huì)引起足細(xì)胞骨架蛋白的重構(gòu)，誘導(dǎo)足細(xì)胞凋亡，而小檗堿可以保護(hù)足細(xì)胞骨架蛋白，抑制足細(xì)胞凋亡[10]。

1.3 調(diào)節(jié)脂代謝異常DN患者易出現(xiàn)脂代謝障礙，進(jìn)而血管栓塞性疾病風(fēng)險(xiǎn)增加。高糖合并血脂異常會(huì)引起足細(xì)胞凋亡，致腎小球中的巨噬細(xì)胞浸潤過度及ECM生成旺盛，另外，脂質(zhì)不斷積聚在腎臟中，直接導(dǎo)致腎臟損傷[11]。游離脂肪酸(FFA)的增多導(dǎo)致脂質(zhì)過氧化、足細(xì)胞損傷和腎小球疾病，小檗堿可抑制FFA攝取和減輕脂質(zhì)積累,保護(hù)腎小球中的裂隙隔膜蛋白(SDs)并維持足細(xì)胞結(jié)構(gòu)，改善DM腎小球病變[12]。研究發(fā)現(xiàn)，棕櫚酸鹽(PA)可誘導(dǎo)TEC中脂質(zhì)沉積，小檗堿通過降低PA誘導(dǎo)的過量細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)積聚,減少腎臟的脂毒性[13]。

2 減輕炎癥反應(yīng)

炎癥反應(yīng)貫穿于DN的始終，越來越多的流行病學(xué)與臨床前證據(jù)表明炎癥反應(yīng)與DN關(guān)系密切[14]。研究表明DN患者和小鼠血清中IL-6、TNF-α和MCP-1水平較高，麥角甾醇(ERG)通過降低NF-κB信號通路，減輕腎臟損傷[15]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)在DN的小鼠體內(nèi)，腎臟中膜聯(lián)蛋白A1(Anxa1)的上調(diào)可促進(jìn)炎癥消退，改善腎損傷[16]。多種實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了炎癥在DN中的致病性，為預(yù)防及治療DDN提供了理論依據(jù)及研究思路。田鶴等[17]在DDN小鼠中驗(yàn)證了小檗堿可抑制NLRP3炎癥小體的活化，減輕炎癥反應(yīng)及細(xì)胞凋亡損傷，從而改善DDN的癥狀。小檗堿可抑制NF-κB信號通路的激活，增加足細(xì)胞膜蛋白(PDPN)的表達(dá)，降低DM小鼠的血糖，發(fā)揮腎臟保護(hù)作用[18]。

3 抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)

氧化應(yīng)激伴隨著DN的進(jìn)程，拮抗此效應(yīng)有利于減少腎毒性在體內(nèi)的蓄積，從而延緩ESRD的發(fā)生。外源性短鏈脂肪酸(SCFA)通過GPR43-β-arrestin-2信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的作用，抑制了高糖誘導(dǎo)下小鼠的氧化應(yīng)激，減少了蛋白尿的排泄，改善了腎功能，同時(shí)SCFA的保護(hù)作用與抑制ROS和MDA有關(guān)[19]。體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)證實(shí)吡咯喹啉醌(PQQ)通過激活A(yù)MPK/FOXO3a通路，促進(jìn)了SOD的增加，降低了血漿LDH和MDA的水平，從而改善了DN大鼠腎臟結(jié)構(gòu)和功能[20]。了解氧化應(yīng)激在DN中的作用，對于尋求新的治療方法提供了方向。

岳薇薇等[21]發(fā)現(xiàn)小檗堿可提高DN大鼠腎組織SOD的活性，降低MDA的水平，改善了大鼠的腎臟病理學(xué)。研究證實(shí)小檗堿可抑制ROS依賴性內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，防止足細(xì)胞凋亡，起到減緩慢性腎臟病(CKD)進(jìn)展的結(jié)局[22]。

4 提高自噬水平

自噬及巨自噬的失調(diào)是導(dǎo)致DN發(fā)病的機(jī)制之一，SMAD3可以促進(jìn)溶酶體耗竭,破壞自噬量可促進(jìn)TEC損傷并加速DN進(jìn)展[23]。P2Y2R的缺乏通過增加自噬量和其他自噬相關(guān)蛋白的表達(dá)，增強(qiáng)了自噬功能，恢復(fù)了DN的足細(xì)胞數(shù)量，減緩了間質(zhì)纖維化和腎細(xì)胞的凋亡，因此增強(qiáng)自噬的活性可以改善腎功能[24]。鄢秀等[25]通過細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明：小鼠永生系足細(xì)胞(MPC-5)在高糖環(huán)境下的存活率降低，小檗堿可誘導(dǎo)MPC-5自噬活性上調(diào)，減輕MPC-5的損傷，加強(qiáng)對DN足細(xì)胞的保護(hù)作用。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：小檗堿對小鼠腎臟顯著上調(diào)了自噬相關(guān)蛋白LC3 II/LC3 I、PINK 1和Parkin的蛋白表達(dá)水平，下調(diào)了p62的蛋白表達(dá)水平，調(diào)節(jié)了細(xì)胞自噬水平，對腎臟損傷起到保護(hù)作用[26]。

5 增強(qiáng)線粒體功能

腎臟需要儲(chǔ)備足夠的能量來維持內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，線粒體作為“能量加工廠”，發(fā)揮自身的分裂及融合效能來調(diào)節(jié)腎功能。線粒體在負(fù)責(zé)細(xì)胞呼吸、活性氧生成和產(chǎn)生ATP的所有細(xì)胞存活中起著關(guān)鍵作用[27]。線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)的保存將防止腎損傷，因此，靶向線粒體對DKD起到改善性效果[28]。高糖飲食可誘發(fā)腎細(xì)胞線粒體融合，而致線粒體形態(tài)學(xué)變化、動(dòng)力學(xué)失衡及ROS過度生成都會(huì)引起DN的發(fā)病[29]。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)：動(dòng)力蛋白相關(guān)蛋白1(Drp1)可以促進(jìn)細(xì)胞損傷和凋亡、線粒體功能障礙及斷裂，小檗堿通過抑制Drp1的活性保護(hù)足細(xì)胞免受線粒體功能障礙，有助于減緩DN的進(jìn)展[30]。小檗堿可抑制HK-2細(xì)胞線粒體呼吸，通過調(diào)節(jié)lncRNA的表達(dá)來維持腎小管細(xì)胞的線粒體能量代謝，從而減輕腎損傷[31]。

6 結(jié)語與展望

DM的不可根治性，致使對腎臟的損害產(chǎn)生持續(xù)效應(yīng)，何種治療可以延緩DN的進(jìn)程是目前醫(yī)學(xué)界的熱點(diǎn)及難點(diǎn)。迄今為止，國內(nèi)外相關(guān)研究認(rèn)為DKD的發(fā)病與代謝紊亂、炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、自噬水平、線粒體功能障礙有關(guān)。基于現(xiàn)代藥理學(xué)通過細(xì)胞及動(dòng)物體內(nèi)外實(shí)驗(yàn)、中西醫(yī)臨床試驗(yàn)，挖掘出小檗堿的多重藥用價(jià)值，發(fā)現(xiàn)小檗堿在一定程度上可以改善腎功能，對DN的治療發(fā)揮優(yōu)勢。但基于其發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，小檗堿在治療該病的作用機(jī)制仍需進(jìn)行不斷深入的研究，特別是通過嚴(yán)格的臨床試驗(yàn)獲得高質(zhì)量的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)，以推廣運(yùn)用，造福病患。