葛根素對糖尿病腎病的保護作用*

陳翠，汪小波，2

1.大理大學，云南大理671000；2.云南省高校細胞生物學重點實驗室，云南大理671000

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最嚴重的微血管并發癥之一，也是造成終末期腎病（end-stage renal disease，ESRD）最主要的原因［1］，給患者家庭及社會帶來了沉重的經濟負擔，因此預防和治療非常重要［2］。但目前該病的發病機理尚不明確，可能涉及多種因素，如血流動力學通路、高糖、炎癥因子、遺傳傾向［3］、高血壓、脂質代謝紊亂及環境因素等。葛根素是從豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的有效成分［4］，化學名為4，7-二羥基-8-β-D葡萄糖異黃酮［5］。現代藥理學研究表明，葛根素具有降血脂、降血糖、抗氧化、改善胰島素抵抗及增加血液流動性等作用［5］。目前，葛根素對DN的保護作用已越來越成為研究熱點，現就葛根素可能通過上述因素發揮對DN的保護作用，進而改善患者腎功能綜述如下。

1 降低血糖

大量研究證實，高血糖是DN最主要的危險因素［6］，血糖控制不佳與DN的發生發展密切相關。糖代謝異常可引起腎小球濾過率增加，從而導致腎小球肥大增生。此外，持續高血糖可促進葡萄糖、脂質、蛋白質和DNA分子晚期糖基化終末產物（advanced glycosylation end products，AGEs）的形成，沉積于腎，進一步加重腎臟負擔。因此，將血糖有效控制在正常范圍之內，可明顯降低高血糖狀態對腎臟的損害。葛根素可以通過改善氧化應激、減少細胞色素C和炎癥因子核轉錄因子-κB（nuclear-factor-kappa B，NF-κB）的表達，降低鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導糖尿病小鼠的空腹血糖水平［7］。葛根素對STZ誘導的糖尿病大鼠模型的活性氧（reactive oxygen species，ROS）有明顯的抑制作用，并可增加胰腺組織超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和過氧化氫酶（catalase，CAT）活性，提示葛根素可能通過減輕氧化應激損傷保護大鼠胰腺β細胞免受活性氧的毒性［8］。可見，葛根素可通過有效降低血糖水平，阻止蛋白糖基化的進程，減少血清AGEs的形成［9-11］，抑制氧自由基生成，減輕胰島細胞的氧化損傷，進而延緩DN的進展。

2 抗氧化應激

氧化應激在DN的發生發展中扮演著非常重要的角色。ROS過度產生和抗氧化能力受損所引起的氧化應激與DN的發生密切相關［12］。ROS可導致DN細胞外基質蛋白的過度產生以及線粒體損傷和腎小球損害［13］。此外，氧化應激還能引起血管內皮損傷，導致腎血管收縮、血流量減少、腎小球基底膜增厚以及蛋白尿產生等［14］。因此，抑制氧化應激能有效延緩患者病情的進展，改善腎功能。在STZ誘導的DN小鼠模型中，葛根素能明顯減少腎臟ROS水平，增加MnSOD和CAT活性，改善腎臟組織腎小球基底膜增厚和線粒體損傷，其對該病的腎臟保護作用被認為是通過抑制沉默信息調節蛋白（silent mating type information regulation，SIRT1）／叉頭蛋白轉錄因子-O1（forkhead transcription factor-O1，FOX-O1）信號通路改善氧化應激和線粒體損傷實現的［15］。葛根素還可提高糖尿病大鼠腎臟CAT、SOD及谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等抗氧化酶的活性，減少脂質過氧化產物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的產生和改善尿蛋白、血尿素氮、肌酐水平，提示葛根素能通過減輕糖尿病大鼠腎臟氧化應激反應，發揮腎功能保護作用［16］。因此，改善氧化應激可能為DN的治療提供了新策略，也為臨床防治用藥提供了一定的實驗證據。

3 減輕炎癥反應

炎癥反應可促進DN的發展［17］。研究表明，抑制炎癥反應可有效阻止DN的發展，改善患者腎功能［18］。白細胞介素-6（interleukin，IL-6）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等促炎細胞因子、趨化因子和生長因子可在DN中表達［19］，且這些炎癥因子通過調節信號通路，使系膜細胞外基質堆積、系膜擴張、腎小球基底膜增厚及腎小球硬化，最終導致DN的進一步發展。Wang等［20］發現2型糖尿病患者尿TNF-α水平明顯高于健康對照組，且隨著尿蛋白質排泄增加，尿TNF-α水平亦升高，表明TNF-α在DN的發生發展中起著重要作用。而DN患者經葛根素治療后，血清TNF-α明顯減少，表明葛根素可抑制炎癥因子的釋放，改善內皮細胞功能，進而改善腎臟系膜區的結構和功能［21］。TGF-β1是TGF-β超家族中的細胞因子，是一種和腎損傷密切相關的促腎纖維化轉錄因子，其作用是促進腎臟炎癥反應與腎纖維化［22］。葛根提取物的滅菌水溶液葛根素注射液能在一定程度上減少α-平滑肌肌動蛋白的表達，抑制KKAy小鼠腎臟組織中TGF-β1和TGF-βI型受體蛋白表達，阻斷并逆轉腎小管上皮-間質轉化過程，從而延緩腎間質纖維化的發生和發展［23］，改善DN。此外，在臨床觀察中發現，DN患者血清IL-6和TNF-α水平經葛根素治療后顯著降低，且通過抑制炎癥反應有效改善了患者尿微量白蛋白的排除［24］。由上可知，葛根素能夠通過有效抑制炎癥反應發揮治療作用。

4 改善血流動力學狀態

DN在臨床上是一種以血管損害為主的腎小球病變，血流動力學改變在DN的發生發展中扮演著重要角色［25］。糖尿病發生時，血液流變學發生改變，血小板功能出現異常，糖化血紅蛋白含量增高，組織發生缺氧，引起微血管病變。在腎臟中表現為腎小球毛細血管壁增厚，腎小球基膜及系膜增生，腎小球出現高濾過、高灌注，從而導致腎損害［26］。葛根素的成分葛根異黃酮對DN患者全血高切黏度、全血低切黏度、血漿比黏度及纖維蛋白原等血液流變學參數均有明顯的改善作用，同時，血清TGFβ、血管內皮生長因子、TNF-α等細胞因子的表達也顯著下降，從而使腎臟血流動力學趨于正常［27］。臨床研究發現，葛根素治療后DN患者的全血黏度、血漿黏度、血小板聚集率明顯下降，同時明顯減少了患者蛋白尿的排出并改善了患者的血脂水平，表明葛根素對DN患者腎臟有較好的保護及治療作用［28］。同時，白立煒等［29］研究也表明，葛根素注射液能改善早期DN患者的血液流變學及微循環，減少尿白蛋白的排出，具有減輕腎損傷和保護腎功能的作用，與管錄宇［30］的報道相一致。

5 減少尿蛋白

臨床研究表明，蛋白尿升高是腎小球損傷的重要表現，也是DN患者進行性腎損害的標志［31］。DN的特點是腎小球對蛋白質的通透性增加和系膜細胞外基質成分積聚，導致蛋白尿和進行性腎功能下降［32］。大量研究表明，葛根素治療降低了DN患者蛋白尿水平，改善了腎功能。吳偉等［33］通過對早期2型DN的Meta分析得出，葛根素能夠降低早期患者尿微量白蛋白和空腹血糖，驗證了葛根素對DN的治療作用。葛根素結合西醫治療DN可顯著降低尿蛋白，調節脂質代謝，改善腎功能，且沒有出現明顯不良反應，提示葛根素結合西醫治療DN療效顯著［34］。經葛根素治療后，DN患者尿微量蛋白、血小板聚集率、血栓素B2和血漿α顆粒膜蛋白顯著降低，提示葛根素能通過改善患者血小板功能，降低血液高凝狀態，從而降低尿白蛋白的產生，改善腎功能［35］。最近還有研究證明，葛根素治療可顯著減輕蛋白尿和腎損傷，這與葛根素在STZ誘導的內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）敲除的糖尿病大鼠中減輕氧化應激以及減少腎小球中氧化酶4的表達有關［36］。

6 保護腎功能

隨著病情的發展，DN患者腎功能不全的癥狀進行性加重，血肌酐（serumcreatinine，Scr）、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）增高一旦出現，患者的病情可能在數年內進展至尿毒癥階段，必須接受腎替代治療［37］。在STZ誘導的糖尿病SD大鼠中，葛根素干預組大鼠體內Ⅳ型膠原蛋白（Collagen type-Ⅳ，Col-Ⅳ）的表達水平明顯下降，降低BUN、Scr水平，增加了內生肌酐清除率，改善了腎功能［38-39］。劉淑霞等［40-41］通過原位雜交法、流式細胞術和免疫組織化學技術等檢測發現，葛根素可使STZ誘導的糖尿病大鼠體內層粘連蛋白（laminin，LN）、Col-Ⅳ、基質金屬蛋白酶（matrix metallo proteinase，MMP）-3、MMP-10、基質金屬蛋白酶組織抑制劑-1等蛋白的表達減少，降低BUN、Scr水平，保護腎功能。此外還有研究發現，葛根素可降低DN大鼠腎組織NF-κB65、TNF-α的表達，抑制腎臟組織炎癥反應，改善腎組織結構及腎功能的損傷，發揮對糖尿病腎病大鼠的保護作用［42］。由此可見，葛根素有可能通過降低Col-Ⅳ、MMP-10、LN、NF-κB65、TNF-α等因子的表達水平，使BUN、Scr水平降低，增加內生肌酐清除率，改善腎功能，從而發揮對DN的治療作用，延緩DN的進展。

7 降低血壓水平

高血壓是引發腎病的危險因素，同時也是腎病的并發癥，對DN患者來說，并發高血壓可使腎損傷程度進一步加重［43］。因此，有效降低血壓對阻止DN的發生、延緩病情進展、改善患者腎功能尤為重要。在AngⅡ建立的高血壓大鼠模型中，腹腔注射葛根素注射液可明顯降低高血壓大鼠的血壓水平，阻止p-eNOS（Ser1177）表達的下降，減少煙酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶的2個亞基gp91phox及p22phox的蛋白表達量，改善內皮功能［44］。在腎性高血壓大鼠模型中，葛根素降低了模型大鼠血壓，且降壓作用呈劑量依賴性，這可能與降低大鼠血清和腎臟組織中Apelin-12、AngⅡ及增加一氧化氮的含量有關［45］。葛根素治療后，明顯降低了高血壓大鼠血壓，同時改善了血糖及血脂水平等代謝指標［46］。研究發現，葛根素還能通過改善高血壓大鼠的胰島素抵抗，增加胰島素敏感性，抑制腎素血管緊張素系統，從而降低大鼠的血壓［47］。可見，葛根素可通過改變Apelin-12、AngⅡ、一氧化氮以及改善胰島素敏感性降低血壓，從而發揮葛根素對靶器官的保護作用，延緩DN患者病情的進展。

8 調節血脂

高脂血癥是DN發展的獨立危險因素和主要決定因素［48］。研究結果顯示，臨床白蛋白組總膽固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglycerides，TG）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）、脂蛋白α等顯著高于非DN組，而高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）顯著低于非DN組，這表明血脂異常與DN具有密切的關聯，高脂促進了DN的發生發展，反之DN則加重了脂質代謝紊亂［49］。因此，在有效控制DN患者血糖的基礎上，使用調血脂藥物改善血脂水平，對于改善DN患者的病情、保護腎功能具有重要意義。葛根素能明顯降低2型糖尿病大鼠的TG、TC、LDL、游離脂肪酸的水平以及脂肪組織分化相關蛋白基因mRNA表達水平，從而改善2型糖尿病大鼠體內脂質代謝紊亂［50］。葛根素治療能明顯降低大鼠血漿TC、MDA的含量，同時顯著增加SOD活力和HDL含量，這提示葛根素能明顯降低大鼠血脂水平，防止脂質過氧化，最終達到調節血脂的目的［51］。葛根素還可下調乙醇脫氫酶6在脂肪醇循環中的表達，減少脂肪酸的生成，增強SOD的活力，清除氧自由基，減少脂質沉積，降低血液中MDA的含量，防止LDL發生過度氧化，從而調節脂肪酸代謝，改善血管壁和內皮細胞的功能［52］。

9 小結與展望

葛根素具有藥理活性強、安全范圍廣等特點，對于防治DN及其并發癥具有獨特優勢，已被廣泛應用于臨床［52］。葛根素可以通過降低血糖、抗氧化應激、抑制蛋白質非酶糖基化反應、改善血流動力學及減少尿蛋白等發揮腎保護作用，從而改善糖尿病腎病導致的腎損害。然而，Meta分析結果發現葛根素聯合血管緊張素轉換酶抑制劑治療III期DN可顯著降低尿白蛋白排泄率，但對24 h尿蛋白BUN和Scr無影響，葛根素對DN的保護作用仍需更多臨床證據的支持［53］。隨著現代醫學技術的發展、科學研究工作者的不懈努力及對葛根素提取方法和藥理作用的深入研究，葛根素對DN的治療作用研究將有可能成為解鎖DN的鑰匙，延緩病情的發展，提高患者生存質量，減輕患者家庭和社會的負擔，也為更有效地開發利用葛根的藥用植物資源及其在醫藥食品領域的應用提供一定的理論和實踐依據。