腎間質(zhì)纖維化氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路與中醫(yī)藥研究進(jìn)展

羅珊，宋立群，馬曉鵬，盛紫陽，于珊珊，楚鎏慈，贠捷*

(1.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)附屬第一醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱 150040； 2.黑龍江中醫(yī)藥大學(xué)，黑龍江 哈爾濱 150040)

腎間質(zhì)纖維化(RIF)是臨床上各種慢性腎臟疾病最終發(fā)展成終末期腎病的共同病理改變，為慢性腎功能衰竭的主要病理基礎(chǔ)[1]。據(jù)最新統(tǒng)計(jì)，在全球范圍內(nèi)慢性腎病患者人數(shù)已高達(dá)6.975億，其中我國慢性腎病人數(shù)約為1.323億[2]。隨著全球慢性腎病發(fā)病率逐年增高，RIF患者的數(shù)量也隨之呈上升趨勢(shì)。因此，如何有效控制和延緩RIF進(jìn)展在臨床上具有重要意義。近年來研究表明[3-4]，氧化應(yīng)激反應(yīng)是導(dǎo)致RIF的重要因素之一，當(dāng)腎臟疾病使其抗氧化能力減弱或體內(nèi)活性氧自由基異常增加時(shí)，則會(huì)引起腎臟組織損傷，甚至導(dǎo)致細(xì)胞死亡。RIF是一個(gè)多步驟、多因素的動(dòng)態(tài)病理過程，其形成和發(fā)展涉及多種細(xì)胞因子和信號(hào)通路的異常表達(dá)調(diào)控。中醫(yī)藥的多靶點(diǎn)、多組分、多途徑特點(diǎn)在治療RIF中具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，本文將以氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路為切入點(diǎn)，對(duì)中藥治療RIF的研究進(jìn)展予以總結(jié)，以期為RIF的臨床防治及新藥研發(fā)提供參考。

1 氧化應(yīng)激與RIF

RIF的發(fā)生發(fā)展過程較為復(fù)雜，涉及多種致病因素和機(jī)制，如炎性反應(yīng)、氧化應(yīng)激、腎臟固有細(xì)胞凋亡等，其中氧化應(yīng)激被認(rèn)為在RIF過程中發(fā)揮重要的作用[5]。氧化應(yīng)激是指當(dāng)機(jī)體遭受有害刺激時(shí)，體內(nèi)氧化系統(tǒng)與抗氧化系統(tǒng)之間的平衡狀態(tài)被打破，導(dǎo)致活性氧(ROS)的生成異常增多，使機(jī)體受到氧化應(yīng)激損傷進(jìn)而造成不同方面的損害。ROS是一類具有強(qiáng)氧化活性的小分子物質(zhì)，可直接攻擊核酸、蛋白質(zhì)等生物大分子，最終引起細(xì)胞壞死、凋亡等；同時(shí)ROS也可作為信號(hào)分子活化細(xì)胞內(nèi)外多條信號(hào)傳導(dǎo)通路，從而造成組織損傷、炎癥、纖維化等[5]。研究表明[6]，在RIF過程中，ROS升高和抗氧化酶活性下降與梗阻性腎損傷的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。在腎臟局部，過量的ROS能夠直接對(duì)各類腎細(xì)胞誘發(fā)病理損傷，另外還可以通過刺激纖維化相關(guān)因子(如TGF-β等)的表達(dá)，促使成纖維細(xì)胞的增殖和分化，減少系膜細(xì)胞對(duì)細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)的降解，最終加劇腎組織纖維化進(jìn)展[7-8]。單側(cè)輸尿管梗阻導(dǎo)致的RIF是研究腎間質(zhì)纖維化的經(jīng)典動(dòng)物模型，Saborio等[9]通過該實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ桶l(fā)現(xiàn)，腎組織中脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物丙二醛的含量明顯增加，說明氧化應(yīng)激在RIF進(jìn)展中起重要作用。

2 氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路與RIF

2.1 Keap1/Nrf2信號(hào)通路

核因子E2相關(guān)因子2(Nrf2)屬于堿性亮氨酸拉鏈轉(zhuǎn)錄激活因子家族成員，是細(xì)胞調(diào)控氧化應(yīng)激、介導(dǎo)氧化還原的主要轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[10]。在正常生理?xiàng)l件下，胞質(zhì)中的Nrf2與Keap1結(jié)合，Nrf2的活性受到抑制，進(jìn)而發(fā)揮負(fù)向調(diào)控抗氧化反應(yīng)元件(ARE)啟動(dòng)相關(guān)基因的作用。當(dāng)機(jī)體遭受外源性物質(zhì)或氧化應(yīng)激刺激時(shí)，Nrf2與Keap1解偶聯(lián)并轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核中，以聚二體形式與ARE結(jié)合，促使抗氧化蛋白基因、Ⅱ相解毒酶基因及轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因的表達(dá)[11]。

Keap1/Nrf2信號(hào)通路是機(jī)體重要的抗氧化應(yīng)激損傷調(diào)控靶點(diǎn)，其可通過激活轉(zhuǎn)錄編碼一系列抗氧化酶的基因，形成強(qiáng)大的抗氧化防御體系，加速自由基的清除，從而提高機(jī)體的抗氧化能力，延緩腎臟疾病的進(jìn)展[12-13]。Kong等[13]報(bào)道，Nrf2基因的缺失不僅能加重急性期單側(cè)輸尿管梗阻所致的腎組織損傷，還會(huì)在后期加速腎臟纖維化的進(jìn)程。Aminzadeh等[14]研究發(fā)現(xiàn)，5/6腎切除慢性腎臟病模型大鼠的殘余腎組織，出現(xiàn)腎間質(zhì)纖維化、腎小球硬化和炎癥，Nrf2及其靶基因的表達(dá)顯著下調(diào)。Cho等[15]在腎間質(zhì)纖維化小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，通過激活Nrf2及上調(diào)ARE介導(dǎo)的抗氧化應(yīng)激相關(guān)酶類基因，能夠抑制ROS并減輕腎組織纖維化。Oh等[16]發(fā)現(xiàn)二甲基甲酰胺可通過活化Nrf2而上調(diào)其靶基因的表達(dá)，進(jìn)而阻止腎纖維化的發(fā)生發(fā)展過程。由此可見，激活Keap1/Nrf2信號(hào)通路的抗氧化應(yīng)激作用將可能成為臨床上防治RIF的新途徑。

2.2 p38 MAPK信號(hào)通路

絲裂原活化蛋白激酶(MAPKs)屬于一類高度保守的絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是介導(dǎo)細(xì)胞反應(yīng)的重要信號(hào)系統(tǒng)[17]。MAPK通路主要是通過三級(jí)激酶級(jí)聯(lián)反應(yīng)傳遞信號(hào)，逐漸磷酸化核內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子，將細(xì)胞外刺激傳遞至胞內(nèi)及核內(nèi)。MAPK主要由ERK、ERK5、JNK和p38 MAPK四個(gè)亞族組成。不同的細(xì)胞外刺激所活化的MAPK通路不同，p38 MAPK信號(hào)通路常被應(yīng)激反應(yīng)(如細(xì)胞炎癥因子、氧化反應(yīng)、紫外線等)激活，并與多種細(xì)胞因子相互作用，引起磷酸化激活并表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而介導(dǎo)應(yīng)激條件下的細(xì)胞增殖、分化、凋亡及炎性反應(yīng)等，參與組織纖維化、腫瘤、免疫調(diào)節(jié)等生理病理過程。

目前認(rèn)為，p38 MAPK信號(hào)通路與氧化應(yīng)激及RIF進(jìn)展之間存在密切的關(guān)系。Tian等[18]報(bào)道，氧化應(yīng)激過程中產(chǎn)生的ROS能夠激活p38 MAPK通路，通過抑制ROS的生成可以抑制p38 MAPK的活化。p38 MAPK通路被認(rèn)為是RIF的經(jīng)典途徑，也是RIF中多條信號(hào)通路的交匯點(diǎn)，在RIF的發(fā)生發(fā)展病程中占重要地位。相關(guān)研究證實(shí)腎組織氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS可使p-p38 MAPK表達(dá)上調(diào)，激活p38 MAPK信號(hào)通路，從而促進(jìn)下游產(chǎn)物TGF-β1高表達(dá)，誘導(dǎo)腎小球系膜細(xì)胞增生以及ECM過多沉積，加劇RIF的發(fā)展[19]。Munoz等[20]發(fā)現(xiàn)，高表達(dá)的p-p38 MAPK/p38 MAPK可以激活腎小管上皮細(xì)胞，產(chǎn)生α-平滑肌肌動(dòng)蛋白，從而參與RIF的發(fā)生發(fā)展，然而抑制p38 MAPK信號(hào)通路則能減慢RIF進(jìn)程。

2.3 NF-κB信號(hào)通路

核轉(zhuǎn)錄因子-κB(NF-κB)屬于核轉(zhuǎn)錄因子蛋白家族，其激活后可轉(zhuǎn)移至胞核調(diào)控一系列因子的轉(zhuǎn)錄，在炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激及免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用[21]。正常條件下，NF-кB以無活性的形式存在于細(xì)胞質(zhì)中；當(dāng)細(xì)胞遭受外界刺激時(shí)，則NF-кB信號(hào)通路被激活，活化后的NF-кB以受體介導(dǎo)的模式進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)從而發(fā)揮調(diào)節(jié)作用[22-23]。

NF-κB是一種與氧化應(yīng)激關(guān)系密切的轉(zhuǎn)錄因子，細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激的主要靶點(diǎn)則是NF-κB信號(hào)通路。氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS能夠誘導(dǎo)NF-κB的活化，促使許多炎癥因子(如ICAM-1、MCP-1等)表達(dá)，進(jìn)一步激活NF-κB形成惡性循環(huán)，導(dǎo)致局部組織的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)加重。NF-κB在腎小球細(xì)胞、腎小球上皮細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞中均有表達(dá)。NF-κB信號(hào)通路被激活后，活化的NF-κB進(jìn)入細(xì)胞核并產(chǎn)生一系列炎性因子，可沉浸于腎間質(zhì)區(qū)的成纖維細(xì)胞，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)，促使腎組織的損傷和腎纖維化的發(fā)展。另外，NF-κB還可誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞向肌成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化，具有一定的致纖維化作用[24]。Zhou等[25]研究發(fā)現(xiàn)，單側(cè)輸尿管梗阻模型小鼠結(jié)扎側(cè)腎臟的NF-κB信號(hào)通路被激活，p65、p50蛋白及TLR4的表達(dá)明顯升高。但將N-乙酰半胱氨酸注射入單側(cè)輸尿管梗阻模型小鼠后，能夠抑制NF-κB激活，減少腎臟纖維的損傷[26]。據(jù)報(bào)道，高血糖時(shí)氧化應(yīng)激反應(yīng)增強(qiáng)，可引起線粒體超氧化物生成增多，并激活NF-κB等信號(hào)通路，最終導(dǎo)致腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化，加重腎損傷[27-28]。這些研究均表明NF-κB在腎纖維化的發(fā)病過程中起著重要作用。

3 中醫(yī)藥對(duì)RIF氧化應(yīng)激信號(hào)通路的干預(yù)

3.1 中醫(yī)藥與Keap1/Nrf2信號(hào)通路

姜黃素是從中藥姜黃根莖中分離出的一種多酚類化合物。韓鐵嶺[29]等通過實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，姜黃素可以改善單側(cè)輸尿管梗阻所致的大鼠腎臟間質(zhì)纖維化，其機(jī)制可能與升高腎組織Nrf2表達(dá)水平，提高HO-1、CAT、SOD、GSH等抗氧化酶活力，減少M(fèi)DA含量，通過激活Nrf2信號(hào)通路，抑制腎組織氧化應(yīng)激有關(guān)。益氣化濕通絡(luò)方是由當(dāng)歸、黃芪、川芎、紅花、仙茅、仙靈脾、地龍、水蛭、藿香、佩蘭、陳皮、積雪草、白豆蔻、土茯苓組成。研究顯示[30]，5/6腎切除慢性腎衰大鼠模型具有氧化應(yīng)激、腎纖維化及腎功能障礙的病理特點(diǎn)，而益氣化濕通絡(luò)方可通過激活Nrf2/Keap1信號(hào)通路，降低TGF-β1蛋白表達(dá)，從而減輕殘腎組織的氧化應(yīng)激損傷，提高抗氧化能力，改善腎纖維化程度。孔暢[31]研究發(fā)現(xiàn)，不同配比的黃芪-當(dāng)歸藥對(duì)對(duì)糖尿病小鼠均具有不同程度的腎臟保護(hù)作用，通過激活Nrf2通路，上調(diào)糖尿病小鼠腎組織Nrf2及其下游CAT、HO-1、T-SOD、GSH-PX等抗氧化酶的表達(dá)，從而減輕腎臟組織氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，改善腎功能和腎纖維化損傷，其中以黃芪-當(dāng)歸藥對(duì)1:1組效果最好。此外，白藜蘆醇、積雪草酸、柚皮苷、花青素等亦可通過提高Nrf2表達(dá)，啟動(dòng)抗氧化防御系統(tǒng)，以減緩腎臟纖維化[32]。

3.2 中醫(yī)藥與p38 MAPK信號(hào)通路

李軍娜等[33]研究發(fā)現(xiàn)，大黃庶蟲丸加減方在一定程度上可以改善腎間質(zhì)纖維化，其作用機(jī)制可能與下調(diào)纖連蛋白(FN)，平滑肌肌動(dòng)蛋白(α-SMA)的高表達(dá)，降低腎組織p38 MAPK信號(hào)通路中p-p38 MAPK，TGF-β1活性，從而減少腎臟細(xì)胞外基質(zhì)的過度沉積和炎性細(xì)胞浸潤，減輕腎臟固有細(xì)胞損傷有關(guān)。中藥地龍組分能夠下調(diào)TGFβ1、P38 MAPK和NF-κB的表達(dá)，通過多靶點(diǎn)阻斷TGFβ1→p38 MAPK→NF-κB信號(hào)傳導(dǎo)通路，來延緩腎間質(zhì)纖維化的進(jìn)展[34]。黃葵膠囊能夠下調(diào)腎組織p38 MAPK信號(hào)通路活性，降低TGF-β1、TNF-α蛋白的表達(dá)，通過拮抗腎臟組織氧化應(yīng)激損傷，從而起到改善糖尿病腎病模型鼠腎纖維化的作用[35]。楊少寧等[36]證實(shí)了益血降濁湯對(duì)腎組織損傷具有一定的修復(fù)作用，其機(jī)制是多靶點(diǎn)的，可能與通過調(diào)控TGF-β1/p38 MAPK信號(hào)通路活性，抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)，減少細(xì)胞外基質(zhì)的沉積，從而抑制腎纖維化有關(guān)。據(jù)報(bào)道，腺嘌呤所誘導(dǎo)的腎臟纖維化與TGF-β1/p38 MAPK信號(hào)通路活化相關(guān)。通腑泄?jié)岱侥軌蛳抡{(diào)慢性腎臟病模型大鼠腎臟TGF-β1、p-p38MAPK蛋白的高表達(dá)，延緩腎臟纖維化的病程，其可能是通過抑制TGF-β1/p38MAPK信號(hào)通路以發(fā)揮作用[37]。健脾清化方是以益氣健脾、清熱利濕為配伍原則，由黨參、生黃芪、草果仁、黃連、蒼術(shù)、制大黃等中藥組成。余弘吉等[38]研究發(fā)現(xiàn)，健脾清化方能通過下調(diào)SCr、BUN的含量，減少p38、p-p38、TGF-β1的蛋白表達(dá)，從而發(fā)揮改善單側(cè)輸尿管梗阻模型大鼠的腎臟病理改變，延緩腎臟纖維化的進(jìn)展的保護(hù)作用。腎福康膠囊是由大黃、黃芪組成，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示其可顯著改善單側(cè)輸尿管梗阻誘導(dǎo)的腎間質(zhì)纖維化，其機(jī)制可能與抑制TGF-β1/p38 MAPK信號(hào)通路，減少細(xì)胞外基質(zhì)在腎組織的沉積有關(guān)[39]。

3.3 中醫(yī)藥與NF-κB信號(hào)通路

宋立群等[40]通過采用單側(cè)輸尿管梗阻的方法制備RIF模型，發(fā)現(xiàn)真武湯能夠顯著減少腎間質(zhì)纖維化和腎組織損傷，其延緩RIF進(jìn)程的作用機(jī)制可能與抑制NF-κB的表達(dá)有關(guān)。溫腎活血化濕方具有較好的改善腎纖維化作用，通過減少NF-κB、TGF-β1的表達(dá)，使ECM合成及沉積降低，從而延緩RIF進(jìn)程[41]。水蛭素可以減弱大鼠腎間質(zhì)損傷程度，延緩RIF的進(jìn)展，其作用機(jī)制可能是通過干預(yù)了模型大鼠腎間質(zhì)NF-κB、PAR-1蛋白的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)的[42]。中藥復(fù)方抗纖靈是由桃紅四物湯去紅花、川芎、熟地黃、白芍，加入丹參、牛膝、制大黃而組成，研究發(fā)現(xiàn)抗纖靈可以抑制腎組織NF-κB的活性和血管緊張素Ⅱ及其受體的表達(dá)，是其發(fā)揮抗5/6腎切除所致腎臟纖維化的重要途徑[43]。清腎顆粒能夠降低慢性腎衰竭濕熱證患者外周血中NF-κBp65、磷酸化NF-κB抑制蛋白(p-IκBα)和ROS的蛋白表達(dá)，通過抑制氧化應(yīng)激介導(dǎo)NF-κB信號(hào)通路的活化，進(jìn)而改善慢性腎衰竭濕熱證患者的腎功能和臨床癥狀[44]。清化固腎排毒顆粒是由黃芪、柴胡、金錢草、大黃、山藥、白花蛇舌草、白芥子組成，項(xiàng)協(xié)隆等[45]研究發(fā)現(xiàn)，清化固腎排毒顆粒能夠下調(diào)NF-κB、MCP-1表達(dá)以發(fā)揮抗腎臟纖維化作用。腎衰瀉濁丸是由大黃、草果仁、黃連、黃芩、砂仁、干姜、紫蘇、藿香、蒼術(shù)、陳皮、半夏組成，黃彥彬等[46]研究發(fā)現(xiàn)腎衰瀉濁丸具有一定的改善腎間質(zhì)纖維化作用，其機(jī)制可能與抑制NF-κB、骨橋蛋白(OPN)表達(dá)、上調(diào)肝細(xì)胞生長因子(HGF)表達(dá)有關(guān)。益腎活血清利方是依據(jù)“腎虛濕癖”理論，方由川芎、杜仲、白花蛇舌草等中藥組成。研究顯示[47]，益腎活血清利方能夠降低NF-κB、EDI在腎間質(zhì)的表達(dá)，對(duì)單側(cè)輸尿管梗阻模型大鼠的腎間質(zhì)纖維化進(jìn)程有著明顯的干預(yù)作用。腎炎四味片是由細(xì)梗胡枝子、黃芪、黃芩、石葦?shù)戎兴幗M成，研究發(fā)現(xiàn)其可下調(diào)NF-κB、TGF-β1因子在腎間質(zhì)中的表達(dá)，從而發(fā)揮延緩腎間質(zhì)纖維化的作用[48]。見表1。

表1 中藥對(duì)腎間質(zhì)纖維化氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路的作用

4 小結(jié)

綜上所述，本文通過對(duì)氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)通路與RIF關(guān)系的梳理，發(fā)現(xiàn)Keap1/Nrf2信號(hào)通路、p38 MAPK信號(hào)通路及NF-κB信號(hào)通路在RIF進(jìn)程中起著重要作用。然而RIF的病理機(jī)制復(fù)雜，在其發(fā)生發(fā)展過程中往往涉及多靶點(diǎn)失衡、多信號(hào)通路的交互作用。因此，多條信號(hào)通路在RIF中的相互關(guān)聯(lián)作用及具體調(diào)控機(jī)制仍待深入發(fā)掘。近年來，人們逐漸認(rèn)識(shí)到中醫(yī)藥在復(fù)雜疾病中的治療優(yōu)勢(shì)。綜上可見，單味中藥及中藥復(fù)方可干預(yù)多條氧化應(yīng)激相關(guān)信號(hào)傳導(dǎo)通路，如Keap1/Nrf2信號(hào)通路、p38 MAPK信號(hào)通路及NF-κB信號(hào)通路等，通過抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)、減少ECM沉積、降低促纖維化因子水平及改善腎功能等方面，以延緩RIF的進(jìn)展。今后應(yīng)充分發(fā)揮中醫(yī)藥的特色，從提高機(jī)體抗氧化能力入手探索相關(guān)的作用機(jī)制，將為RIF的預(yù)防及治療開辟一條新途徑。