中醫藥治療糖尿病腎病實驗研究進展

曹春陽 田 苗 李富震 商春爽 張福利

(1 黑龍江中醫藥大學,哈爾濱,150040; 2 江西中醫藥大學,南昌,330004)

糖尿病腎病(Diabetic Nephropathy,DN)是糖尿病常見慢性并發癥之一,病變可累及腎小球、腎小管、腎間質、腎血管等全腎范圍,臨床病理診斷以持續性蛋白尿和(或)腎小球濾過率進行性下降為主。有文獻表明,大約有40%的糖尿病患者會出現DN[1],且我國DN的患病率已經呈上升趨勢。目前,在發達國家患者中,DN是導致終末期腎臟病的首位因素,我國入院糖尿病患者的并發癥相關檢測——腎病病理檢測機率高達33.6%[2]。DN不僅發生于1型、2型糖尿病患者身上,對于繼發性糖尿病患者也有影響。所以盡早地干預DN的危險因素,糾正胰島素代謝障礙導致的長期高血糖因素影響下的腎臟損傷,是能夠有效阻止DN進展為終末期腎臟疾病的關鍵。對于DN的治療,現代醫學主要讓患者服用血管緊張素轉換酶抑制劑類藥物/血管緊張素Ⅱ受體抑制劑等具有控制血糖、血壓和糾正脂質代謝紊亂作用的藥物,以控制病情的進展為好轉指標,但治療效果有一定限制。隨著中西醫多角度研究的不斷深入,中醫藥治療DN的實驗研究在不斷地發展和深化。本文將從中醫藥治療DN的相關作用機制進行闡述。

1 中醫藥對于DN的認識與研究

古代中醫雖沒有對DN進行明確病名的表述,卻對現代糖尿病及其并發癥有著很深的理論認識與臨床認知。在歷代醫家著作中,根據DN的證候特點進行分析概括,所提及的消渴兼證脹滿、虛勞、水腫、淋病、關格等均屬于DN的相關范疇[3]。有學者溯源DN的中醫病名,發現其與“腎消”“下消”的“消渴”類病癥較吻合[4]。在疾病的不同階段,受體質、情志、飲食、久病成郁等因素影響,其表現出的病理生理體征也不同。如《黃帝內經》所云:“消癉……肥貴人則膏粱之疾也。”脾不散精是DN發生的重要病機,其與DN治療中需控制的危險因素——高血壓、高血脂等代謝紊亂性疾病不謀而合,糖尿病患者脾胃的失衡導致氣機不暢,清氣不升,濁陰不降。葉天士有“病久入絡”一說,病久不解,郁而成瘀。脾胃失司,水谷不暢,行而外滲,郁而成痰。痰瘀互結,熱而傷陰,變生它臟,終損腎絡。因為糖尿病病程的進展是一個較為緩慢的持續性改變,高血糖誘導的糖尿病慢性并發癥包括心血管、腎臟、神經受到的組織損害屬于質與量的轉換過程。現代醫家認為其病機演變可分為早、中、晚期[5]。由于脾腎虧虛及氣陰兩虛,繼而累及肝腎,最終導致脾腎陽虛或腎陽衰敗,寒熱虛實夾雜,“瘀血”“濕熱”“濁毒”等病邪貫穿病情始終。

2 中醫藥研究DN常用動物模型的構建

根據造模原理不同,可將DN動物模型分為3類,分別為自發性型、誘導型、轉基因型[6]。誘導型的動物模型由于技術難度要求低、價格較為低廉并與人類DN發病機制較為相似被廣泛應用,其造模機制主要通過化學手段鏈脲佐菌素(Streptozotocin,STZ)、四氧嘧啶(Alloxan)損傷胰臟或胰島B細胞而導致胰島素缺乏。誘導型動物模型動物種屬多樣,SD大鼠、Wistar大鼠、C57BL6小鼠、新西蘭兔甚至豬、狗、猴等實驗動物均可經人為干預后出現DN的癥狀。目前,DN的病因和發病機制尚未完全闡明。然而,國內外基礎及臨床實驗均表明高血糖是造成DN的首要危險因素[7]。所以,國內最為常用動物模型是腹腔注射STZ誘導的糖尿病模型,在高血糖催化下自發形成并發癥損害——DN,但是有學者認為其缺點是成模時間長,成模率低,不能很好地適用于糖尿病腎臟病的相關研究,甚至不能形成DN[8-9]。STZ和四氧嘧啶的藥物不良反應強導致了模型的不穩定性,為避免干擾因素,采用不同劑量和次數的造模方式可造成不同的結果,如多次小劑量(50 mg/kg STZ,4 d)比單次大劑量(150 mg/kg,STZ)更能反映腎臟病理典型改變。現代中醫結合中醫證型特色,在自然整體觀上注重時代背景,“肥人多濕”“濕熱痰淤”成為中醫藥研究DN的關鍵詞,故多偏好高脂高糖飲食合并注射STZ的造模方式,并可通過這種方式建立糖尿病早期、進展期、中期糖尿病模型,對中醫藥防治DN的研究有一定的積極作用。

3 中藥治療DN機制實驗研究

3.1 調節免疫炎癥反應 DN雖然被認為是非炎性腎臟疾病,但一些全基因組與轉錄組測序案例分析出多條炎癥信號通路[10],相關因子可作為治療DN的靶向因子。同時越來越多的臨床和實驗數據也表明發病機制與炎癥細胞的聚集有關,特別是T細胞和巨噬細胞進入腎小球和腎間質從而破壞腎組織[11]。受損或壞死的腎組織細胞通過模式識別受體識別內源性危險信號,先天免疫被激活致使炎癥反應的級聯反應發生。炎癥細胞及其產物細胞因子、趨化因子、活性氧(Reactive Oxygen Species,ROS)等可以改變腎臟微環境,說明從DN發病機制入手,調節免疫炎癥反應是治療DN的重要方式。有國外學者在實驗研究中發現核因子κB(Nuclear Factor Kappa-B,NF-κB)信號通路、NLR信號通路、Janus激酶/信號轉導與轉錄激活子(The Janus Kinase/Signal Transducer and Activator of Tran-scriptions,JAK/STAT)信號通路相關蛋白分子在腎小球和腎小管間質細胞中激活增強,以上炎癥免疫相關通路現廣泛應用于中醫藥防治DN作用機制實驗研究中[12]。黃芪湯(黃芪、茯苓、炙甘草、瓜蔞根、北五味子、麥門冬和生干地黃)具有益氣養陰補腎的功效,可降低患者蛋白尿、相關炎指標表達。池楊峰等[13]運用脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)誘導的DN大鼠炎癥模型以模擬高血糖背景下出現的腎小球體積增大硬化、基底膜增厚、系膜基質擴張的DN病理狀態,灌胃給藥8周后觀察其單核細胞趨化蛋白-1(Monocyte Chemotactic Protein-1,MCP-1)、腫瘤壞死因子-α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)、F4/80因子和Toll樣受體4(Toll-like Receptor 4,TLR4)、κB抑制因子激酶(Inhibitor of Kappa B Kinase,IKK)α/β、NF-κB、NF-κB抑制蛋白(Inhibitor of NF-Κb,IκB)表達水平,得出黃芪湯能夠抑制TLR4/NF-κB信號通路,能夠明顯緩解STZ誘導DN大鼠的炎癥反應。雷虹等[14]研究發現甘露消渴膠囊可顯著降低DN大鼠JAK2及STAT3在腎臟組織的表達,減輕糖尿病引起的腎小球增大及基底膜增生,降低尿蛋白、血肌酐和尿素氮的水平。孫亞林等[15]發現補腎消渴方觀察組蘇木精-伊紅染色的結果顯示該藥明顯降低了DN模型大鼠的腎小管空泡樣變性,炎癥細胞浸潤和系膜細胞增生,細胞外基質的堆積減少。該作者推測補腎消渴方可能通過抑制轉化生長因子β1(Transforming Growth Factor-β1,TGF-β1)/Smad信號通路延緩了DN的進展。磷脂酰肌醇3激酶(Phosphoinositide 3-kinase,PI3K)/蛋白激酶B(Protein Kinase B,AKT)信號通路是一個抑制細胞凋亡、促進細胞存活的經典信號轉導途徑,能夠活性調控糖脂代謝、炎癥、氧化應激等。蛋白尿是DN重要的臨床指征,而PI3K/AKT信號通路的抑制劑能夠有效改善系膜增生等多種病理損傷,減少蛋白尿的產生[16]。許帥等[17]研究證明化瘀藥和通絡藥聯合使用可以下調PI3K、AKT1表達水平,上調蛋白酪氨酸磷酸酶基因(Phosphatase and Tensin Homolog Deleted on Chromosome Ten,PTEN)表達水平,可以是減少DN蛋白尿的有效途徑。另外,源自朱震亨的參麥方也被證實其對于2型糖尿病大鼠腎臟具有保護作用,能夠明確調控PI3K/AKT信號通路,因此推測參麥方是通過抗炎途徑減輕糖尿病對腎臟的損害。

由于糖尿病晚期或DN的持續進展可能會導致患者免疫功能產生障礙,從而導致感染概率的增加。所以選取能夠整合調節免疫炎癥反應和安全性更好的治療方案是亟須解決的問題,而隨著中醫藥對DN的機制研究的不斷深入和臨床治療效果的取得,可期待這一狀況得到改善。

3.2 減輕氧化應激水平 健康的機體需要維持細胞內ROS形成與抗氧化物產生二者的動態平衡。ROS的過度產生和(或)抗氧化防御功能減弱會出現氧化應激。由高血糖介導的ROS的過度產生會導致毒性作用,暴露在毒性環境中的細胞功能會產生各種不良損傷,進而導致腎小球內皮功能障礙、腎小球膜細胞緊縮,并隨著時間的推移引發腎小球纖維化和系膜擴張樣改變,炎癥反應和氧化應激進一步加重腎功能的損害[18-19]。若過量的ROS產生減少,以上的每個過程都可以被預防。臨床數據表明,中藥復方治療可以升高超氧化物歧化酶、過氧化氫酶、總抗氧化能力,降低丙二醛、晚期氧化蛋白產物、尿白蛋白排泄率,證明用中草藥成分的抗氧化藥物治療效果比單一的西藥治療效果更明顯[20]。劉爽和宋立群[21]通過觀察蟲草益腎顆粒含藥血清對高糖培養下人腎小球系膜細胞(Human Glomerular Mesangial Cells,HMCs)氧化應激水平的影響來確認其對DN的作用機制及抗氧化效果。p47phox是還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶被激活后被磷酸化形成的復合物,能在短時間內產生大量的ROS,蟲草益腎顆粒能夠抑制p47phox基因轉錄,下調p47phox蛋白表達,增加SOD活性,提高腎組織的抗氧化能力,從而減輕氧化應激反應對MCs的損傷,起到保護腎臟組織的作用。中藥單體姜黃素和黃芪皂苷能夠提高機體抗氧化能力,抑制氧化應激損傷來改善腎間質纖維化[22]。河南中醫藥大學實驗室開展姜黃素聯合黃芪皂苷配伍的DN藥效研究,推測二者協同作用于DN的干預效果,能顯著降低DN模型大鼠24 h尿蛋白含量、血肌酐和尿素氮水平,改善腎臟腎小球肥大、基底膜增厚等病理改變[23]。國內外多位學者進行過中藥單體和中藥復方拮抗腎組織氧化應激的實驗,且藥理機制均與降糖作用無直接關系[24-25]。

3.3 改善腎臟血流動力學改變

在血糖控制欠佳的前提下,腎臟血流動力學改變主要體現在腎小球高灌注、高壓力和高濾過。在DN早期病理光鏡下可見腎小球肥大,基底膜與系膜輕度增生,隨著病情的進展增生加重,進而發展為腎小球硬化癥[2]。腎小球濾過屏障(Glomerular Filtration Barrire,GFB)具有對血漿中的中小型溶質高通透性,能夠有效阻止血漿白蛋白和其他大分子進入原尿。通過腎小球內皮細胞和腎小球基底膜和足細胞的分子相互作用來維持GFB的完整性,以抵抗濾過率增加導致的腎小球血流量及毛細血管壓力增高、血管活性因子/生長因子釋放增加、蛋白尿生成等。除了系膜外基質沉積和基底膜增厚外,推測足細胞損傷和血管內皮微循環改變與DN的腎功能下降關系最為密切[26]。

3.3.1 血管內皮微循環 血管內皮作為控制血管功能的重要部位,當血管內皮不能發揮正常功能維持器官和組織運轉時即為血管內皮功能障礙。在DN和其他血管疾病的發病機制的認識中,血管內皮功能障礙起著關鍵作用[27]。血管內皮功能并不能直接測量,中醫藥學者們通過檢測內皮細胞活化和損傷的標志物來佐證中藥調理血管內皮微循環的正向作用。王映等[28]用中西醫聯合治療糖尿病早期階段老年患者,發現與芪術膠囊、達格列凈聯合觀察組血栓調節蛋和血管性假血友病因子數值明顯下降,單核趨化因子MCP-1和免疫應答關鍵因子NF-κB同時下降,與治療前比較有顯著差異,說明該藥在治療老年早期DN方面具有抑制炎癥反應、減輕血管內皮損傷等腎功能保護作用。血管內皮鈣依賴性黏附分子(VE-cadherin)作為內皮細胞功能的重要標志,可促進血管內皮通透性。謝瑞燕和方雪玲[29]通過實驗證明紅景天苷能減輕高糖誘導的腎小球內皮細胞的損傷,紅景天苷的濃度到達一定區域時可使VE-cadherin的mRNA表達上調,HIF-1α的mRNA及蛋白表達增加。

3.3.2 腎小球足細胞功能障礙 腎臟細胞中的足細胞、內皮細胞和系膜細胞主要參與腎小球濾過膜的形成和腎功能的調節,而腎小管上皮細胞主要參與物質的重吸收和分泌。足細胞作為DN的重要損傷靶點,逐漸成為了中醫藥機制研究的熱點。

足細胞是附著在腎小球基底膜(Glomerular Basement Membrane,GBM)外側高度分化的細胞,為腎小球中最易受損細胞[30]。足細胞足突之間形成的裂孔膜是GFB的終末防線,在改變高壓、高濾狀態下,對減少蛋白尿的發生起著重要作用。尿足細胞標志蛋白(Podocalyxin,PCX)作為腎小球毛細血管脫離出來的特異性蛋白,是糖尿病并發腎臟疾病早期臨床高靈敏性指標,能夠較為精確地測出足細胞的損傷[31],對于中醫藥治療DN的療效機制有重要的標志性意義[32]。單味中藥金釵石斛在足細胞保護作用方面的研究較為廣泛,其性寒,味甘、淡、咸,主要化學成分為生物堿類、多糖類、黃酮類、酚類等,并具有調節糖尿病糖脂代謝紊亂、改善記憶、保護神經、抗白內障、抗腫瘤等藥理作用[33]。劉園園[34]證明草藥水煎劑可通過PPARγ上調足細胞跨膜蛋白Nephrin表達,從而改善已被破壞的足細胞、足突和基底膜結構。樊小寶等[35]則從DN的關鍵通路PI3K/AKT/mTOR角度探究石斛堿抑制足細胞凋亡的作用,并且總結出藥物劑量依賴性對結果的影響。ZHONG等[36]發現牛蒡子提取物牛蒡子素可以通過調節蛋白磷酸酶2A的活性,進而影響足細胞中NF-κB p56的表達,從而證明了牛蒡子素可以激活足細胞保護作用,抑制高葡萄糖環境誘導和腎組織損傷中的炎癥反應。

足細胞的自噬活性與維持足細胞正常狀態有密切關系,研究發現自噬相關基因Atg家族蛋白,尤其是敲除Atg5會抑制細胞自噬,自噬體膜延伸失敗和老舊的細胞組織、累積的氧自由基以及代謝產物無法被及時清除,加速引導腎小球濾過屏障障礙和腎小球硬化[37-38]。周海[39]認為降糖三黃片(大黃、芒硝、桃仁、桂枝、葛根、黃芪、山藥、甘草、生地黃、麥冬、玄參)能夠增強db/db小鼠胰腺組織自噬,減輕炎癥反應,促進胰島素分泌功能的正常發揮,改善腎臟組織胰島素抵抗介導的IRS1/PI3K/AKT通路表達受損,發現該藥在胰島素抵抗和足細胞自噬、減輕炎癥方面有一定療效。尹德輝等[40]從腎論治,剖析縮泉丸的核心藥對益智仁-烏藥,分析益智仁-烏藥配伍治療DN與調控細胞自噬有關,得出結論為高劑量的益智仁-烏藥配伍對動物腎臟組織損傷有較好的改善效果。目前,腎小球足細胞功能障礙已為中醫藥研究DN的防治熱點,實驗多從細胞死亡與細胞衰老方面入手,證明中醫藥可以通過調節足細胞障礙來緩解DN的進展,且藥物有效劑量與治療效果正相關。

3.4 糾正糖脂代謝紊亂 中國糖尿病腎臟疾病臨床治療指南指出,DN的風險因素包括高血糖、高血壓、肥胖(尤其是腹型肥胖)、高鹽飲食、血脂異常、攝入過多等[41]。因此,糾正糖脂代謝紊亂成為防治DN的必經環節。高糖環境是腎臟病變的根本因素,并誘導了腎臟血流動力學改變、糖代謝紊亂等DN病變因素的發生。未經嚴格控糖治療的患者極易導致脂代謝紊亂、三酰甘油和膽固醇沉積于腎臟,使腎功能遭受損害,甚至出現腎小球硬化等嚴重后果[42]。中藥多糖能夠有效糾正糖脂代謝紊亂,如玄參、黃精、牛蒡根、玉竹、澤瀉、石斛、當歸等[43]。實驗證明,玄參多糖可以明顯提升糖尿病大鼠體質量,有效降低低密度脂蛋白膽固醇、空腹血糖、血脂總膽固醇、三酰甘油水平,提高高密度脂蛋白膽固醇水平[44]。同時,玄參多糖能夠有效升高FINS和C-肽的分泌量,降低糖化血紅蛋白水平。玉竹多糖可上調Nrf2介導的HO-1從而參與PI3K/AKT途徑調節細胞脂代謝過程,并在其降低高血糖狀態的基礎上,調節高脂飲食引起的脂肪堆積、血脂總膽固醇和三酰甘油水平[45]。與控制糖尿病陽性藥物二甲雙胍比較,玉竹多糖可明顯緩解“三多一少”的典型癥狀[46]。

眾多實驗數據表明,除以多糖為代表的中藥單體外,中藥組方干預DN也具有明顯的療效。如申正日[47]和許可[48]分別研究糖腎方對于DN脂代謝作用機制的研究,發現糖腎方可以有效改善db/db模型小鼠體質量、血糖、血脂、尿白蛋白與肌酐比值、肝功能、腎功能以及病理變化,多靶點治療脂代謝水平。前者基于其導師臨床經驗認為“肝腎同治”是改善糖脂代謝紊亂導致肝腎損傷的有效切入點,以益氣柔肝,活血通絡為立法的糖腎方為基礎探討其調節法尼醇X受體(Farnesoid X Receptor,FXR),激活PGC-1α/FXR/ApoE信號通路,最終達到改善肝腎脂代謝的目的。觀察糖尿病臨床重要指標進一步說明了無論是中藥單體還是復合方劑都能夠對2型糖尿病糖脂代謝回調作用具有積極意義[49]。

另外,中醫藥基于腸道菌群失調治療糖尿病等代謝疾病的研究也愈加熱烈。有證據表明腸道菌群可通過以下途徑影響人體代謝:從食物中提取熱量,脂肪組織中熱量儲存以及微生物增殖變化[50-51]。腸道菌群失調可能會加重胰島素抵抗和機體微炎癥程度,2型糖尿病的進一步加重導致斑塊加速形成,促使腎單位功能喪失[52-53]。CHEN等[54]實驗發現腎炎康復片可減輕炎癥反應,證明厚壁菌群相對豐度的增加、擬桿菌群相對豐度的減少能夠減緩腎小球和腎小管的損害。腸道菌群結構的改變與該疾病的進展程度存在密切相關度,肉桂醛和桑葉多糖可影響小鼠的腸道菌群種類和數量[55],恢復DN導致腸道菌群失調狀態,減輕了疾病早期階段蛋白尿的發生[56],提示中藥有效組分的多靶點效應不同于傳統降糖藥。中醫藥能夠在治療DN的同時調節腸道菌群,調節腸道菌群失調可能成為中醫藥治療DN的新的研究重點。

4 討論與展望

源于自然、社會環境和人民生活方式的轉變,糖尿病患者日趨增多。20世紀70年開始,DN的發生發展危險程度穩步增加,甚至進展到終末期腎臟疾病階段[57]。DN屬于慢性虛損性疾病,可能需要一個長期的進展過程。鑒于這種特殊的病理生理改變,以單一或聯合化學標志物為治療成功標準不利于患者的長期生命質量。中醫藥治療DN的優越性在于其成本低、不良反應少、形式多樣[58],且在延緩DN進展和改善腎功能損害等方面擁有獨特的療效[59]。臨床數據表明在2型糖尿病患者確診前可能已經經歷了多年的代謝失調,此時中醫“治未病”的前置有效手段具有巨大價值[60]。目前,大量的中藥單體和復方的實驗研究可有力佐證中醫治療DN的良好療效,并在藥物的最佳劑量和量效關系方面有所進展,但涉及中醫特色證候因素來闡述治療DN的具體機制相對匱乏,以組分中藥、單味中藥的原始實驗數據相對缺失。由于DN屬于進展性疾病,是否可考慮在病理變化的時間節點上對比探索藥物療效,以便更好地探究早期干預效果。同時,實驗研究多處于動物實驗或細胞實驗階段,需要重視實驗與臨床密切結合,注重成果轉化以完善中醫藥針對DN疾病的防治體系。

利益沖突聲明:無。