中醫藥干預AGEs-RAGE信號通路改善糖尿病腎病的機制研究概述

姜婷 滕士超 安曉飛 易麗

糖尿病腎病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病主要并發癥之一，被認為是全球最致命的四大慢性疾病之一[1]。DN發病機制尚未明確闡明，但研究表明與某些因素相關，如血流動力學異常啟動、高血糖相關的生化代謝異常、氧化應激、遺傳因素等[2]。晚期糖基化終產物(advanced glycosylation end products,AGEs)及糖基化終末產物受體(receptor of AGEs,RAGE))組成的AGEs-RAGE信號通路是DN重要發病機理之一。AGEs是在高糖環境下的代謝產物，也稱為“糖毒素”。RAGE是低親和力模式識別受體家族的重要成員，在先天免疫和適應性免疫中發揮作用[3]。AGEs的毒性作用可直接破壞腎臟細胞和組織,也可與RAGE組成AGEs-RAGE信號通路，并激活下游信號傳導通路，包括p38有絲分裂原活化蛋白激酶(P38 mitogen-activated protein kinases,p38MAPK)、核轉錄因子-κB( nuclear transcription factor-κB, NF-κB)、磷脂酰肌醇3-激酶等，共同參與DN氧化應激、炎癥和足細胞凋亡[4]。因此，抑制AGEs-RAGE信號通路及其下游信號傳導通路的激活，是預防糖尿病腎病進展的有效策略。本文概述中醫藥干預AGEs-RAGE信號通路改善糖尿病腎病的作用機制，以期為DN的中醫藥治療提供更多的思路。

1 抑制AGEs形成,減少AGEs-RAGE軸的激活

長期高血糖狀態下，機體內蛋白質和葡萄糖分子發生非酶糖化反應，最終形成不可逆的大分子AGEs。AGEs在腎臟的積累是進行性腎損害的主要原因。現代醫學逐步發現了氨基胍、OPB-9195、ALT-946 、LR-90、吡哆胺等AGEs抑制劑，但由于副作用或僅局限于動物實驗，尚未進入臨床使用。此外，近年來的研究提示中醫藥可降低AGEs生成，保護腎組織。

1.1 降低TGF-β1表達，延緩腎纖維化

AGEs與蛋白共價交聯，血液循環中的白蛋白、免疫球蛋白等在腎小球系膜區沉積，系膜細胞增殖與細胞外基質(extracellular matrix,ECM)增多，導致腎小球硬化。AGEs/RAGE軸能夠通過ERK/p38/MAPK通路激活TGF-β1/Smad2/3信號，引起腎纖維化[5]；轉化生長因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)是重要的纖維化分子，通過直接生成ECM成分或上皮-間充質轉化、內皮-間充質轉化促進肌成纖維細胞生成，從而誘導腎纖維化[6]。張秋艷等[7]在體外培養人腎小球系膜細胞分組實驗中，結果顯示絞股藍皂苷組可明顯下調人腎小球系膜細胞TGF-β1表達，且呈濃度依賴性，推斷絞股藍皂苷可減少AGEs的形成,阻斷 AGEs-RAGEs 信號通路，減少TGF-β1水平,抑制人腎小球系膜細胞增殖及ECM堆積,延緩DN纖維化。馬建等[8-9]發現糖腎康飲下調AGEs、TGF-β1、PKC在DN大鼠腎臟中的表達, 減少腎小球ECM積聚，延緩腎臟病理損傷。王郁金等[10]對60 只大鼠分組、造模、干預，檢測早期DN大鼠腎臟PKC、AGEs 及TGF-β1 ，結果表明益氣活血方抑制大鼠AGEs的表達，降低TGF-β1介導的ECM合成，減緩腎小球纖維化。

1.2 保護腎小球濾過膜

AGEs在腎組織沉積，引起細胞外基質Ⅳ膠原蛋白(type IV collagen,ColⅣ)分子間的結合力下降，并破壞其空間支架結構；此外，層粘連蛋白自身多聚性下降，ColⅣ之間的連接能力降低，腎小球基底膜支架孔徑變大，通透性增加，導致蛋白尿[11]。研究發現葛根素[12]降低血漿Ⅳ型膠原水平，降低血管通透性，減少微量尿白蛋白排泄率。張明華等[13]通過體外AGEs誘導的系膜細胞損傷模型，發現牡丹皮能明顯抑制 ColⅣ及纖維連接蛋白的合成與分泌，抑制腎小球基底膜增厚。何澤等[14]將50只大鼠隨機分組處理，結果表明中藥解毒通絡保腎散組明顯抑制尿白蛋白排泄量,AGEs含量明顯降低，與氨基胍比較無明顯差異，提示解毒通絡保腎散可拮抗AGEs的毒性作用，減少AGEs分子間的異常交聯,抑制腎小球率過膜孔徑增大，減少尿蛋白生成。

綜上所述，DN腎臟的病理損傷與AGEs形成密切相關，因此，針對AGEs的形成和積聚的干預成為DN治療的新策略，逐漸引起國內外學者的重視。現階段研究發現的氨基胍、OPB-9195等可以抑制AGEs的形成，但由于有效性和安全性沒有較好的解決，目前仍未見此類成熟有效的手段運用于DN臨床治療。中醫藥可抑制AGEs的生成，減少AGEs-RAGE 軸的激活，減少ECM積聚、降低TGF-β1表達、延緩腎纖維化、保護腎小球濾過膜，減輕糖尿病腎病病理損傷。

2 抑制RAGE表達， 減輕AGEs-RAGE軸及其下游信號通路對腎臟的損傷

RAGE是一種多配體跨膜受體，與AGEs具有高親和力[15]。在生理環境下，RAGE的表達是低的，但可以在應激和炎癥反應中上調，DN期間RAGE表達增加并激活，激活的RAGE可間接促進AGEs的產生[16]。RAGE轉基因小鼠出現腎臟增大、腎小球系膜擴張、腎小球硬化和蛋白尿等DN的特征[17]，提示RAGE是介導DN的重要途徑。近年來的多項研究證明RAGE拮抗劑是治療糖尿病腎病的有效靶向藥物。重組sRAGE可競爭性的拮抗RAGE與AGEs結合，阻斷AGEs- RAGE通路引發的不良信號事件的激活，但由于其與AGEs相近，可導致其他RAGE配體增加等局限性，暫不能應用于臨床[18]。

中醫藥在抑制RAGE方面有一定的優勢。山茱萸有效成分馬錢苷[19]、莫諾苷[20]下調RAGE蛋白水平，抑制AGEs-RAGE通路的表達,改善DN；最近研究發現黃連素[21]可以下調AGEs- RAGE信號轉導通路相關蛋白AGEs、RAGE及下游因子p-PKC-β、TGF-β1的表達,有效地破壞AGEs-RAGE軸和下游過程，改善腎臟病理結構。腎安提取液[22]抑制DN模型小鼠腎皮質RAGEs mRNA和RAGE表達, 對DN模型鼠腎臟有保護作用。此外，張文順等[23]將70只大鼠隨機分組，檢測各組AGEs、RAGE、RAGE mRNA水平，與模型組比較,中藥各劑量組、西藥組大鼠腎臟組織中AGEs、RAGE、RAGE mRNA含量均顯著下降,得出結論益糖康降低RAGE在腎組織的表達，抑制AGEs-RAGE激活,從而延緩DN的發生和發展。王曉光等[24]認為DN病機在于脾腎兩虛,痰濁瘀血內生，用補脾腎活血方治療DN大鼠12周后,發現大鼠腎皮質RAGEmRNA表達明顯下調,腎小球基底膜損害減輕。

總之，RAGE是介導DN的重要因素，RAGE拮抗劑是治療DN的有效靶向藥物，是治療DN的藥物研究方向。中藥通過抑制RAGE表達，減輕 AGEs-RAGE軸及其下游信號通路對腎臟的損傷，有效改善DN。

3 阻斷氧化應激與AGEs-RAGE軸之間的的反饋通路

還原型輔型Ⅱ(NADPH)氧化酶是糖尿病患者細胞內活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成的主要來源[25]。ROS誘導多種炎癥和纖維化基因表達，從而參與DN[26]。另一方面，ROS又可促進AGEs的形成和積累，在RAGE下游信號和AGEs之間形成一個正反饋回路[27]。因此，ROS不僅是AGEs-RAGE激活的結果，也是AGEs-RAGE信號通路的誘導劑。抗氧化劑被認為是AGEs-RAGE相關疾病如DN的治療策略。目前已發現抗氧化劑如維生素E、谷胱甘肽和硫辛酸等減少內源性AGEs的形成[28]。此外，有研究顯示二甲雙胍可通過阻斷AGEs-RAGE-ROS軸來保護糖尿病腎病小管細胞損傷[29]。

中醫藥關于抗氧化應激的研究較多：中藥有效成分三七總皂苷[30]、絞股藍皂苷[31]、白藜蘆醇[32]通過抑制AGEs-RAGE軸，改善細胞內氧化應激水平。中藥雞血藤[33]通過抑制AGEs-RAGE表達，激活Nrf2/ARE系統抑制糖尿病誘導的糖毒性、血脂異常和氧化應激來改善腎臟損傷。中藥復方糖腎寧方[34]從DN“虛、痰、瘀”病機出發，益氣活血, 健脾化痰, 標本同治，減少DN大鼠腎臟AGEs、ROS含量，抑制腎臟的氧化應激, 減緩DN發展。王悅芬[35]等強調“腎絡瘀阻”發病學說，發現補腎活血方(熟地黃、肉蓯蓉、川芎、懷牛膝、山藥)可增加AGEs從尿液排泄，減少AGEs在DN大鼠腎臟蓄積，下調氧化應激水平，對DN有防治作用。洪金妮[36]等從“熱毒”立論，具有清熱活血、益氣養陰功效的中藥降糖復方(地錦草、丹參、黃芪、黃連、知母)水提取物能減少KK-Ay糖尿病小鼠腎臟組織中AGEs、RAGE沉積，上調過氧化氫酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)等抗氧化應激指標表達，延緩腎臟損傷。有學者提出DN多為脾腎氣陰兩虛兼毒瘀互結，以此設立的培元通絡方[37]降低DN患者血清 ROS、 AGEs水平，提高SOD活性，增強抗氧化能力，降低尿蛋白。此外，中藥注射劑黃芪注射液[38]、生脈注射液[39]抑制AGEs表達，降低ROS生成,抑制腎臟氧化應激，從而減緩DN的進展。

現代醫家多以“虛、痰、瘀、熱、毒”立論，辨證施治，發現單味中藥、中藥復方、中藥注射劑可通過干預AGEs-RAGE信號通路拮抗氧化應激，降低ROS等氧化物水平，同時可增加SOD、CAT等抗氧化指標,打破氧化應激與AGEs-RAGE軸之間的的反饋通路，從而使腎臟獲益。

4 抑制AGEs-RAGE信號通路激活的炎癥通道

DN是一種免疫介導的炎癥相關性疾病，炎癥是DN持續發展的獨立風險因素。AGEs-RAGE軸激活多種細胞內信號級聯，其中核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是參與炎癥環境建立的重要信號通路。AGEs-RAGE激活NF-κB相關的促炎基因轉錄，增加白介素-1(interleukin-1,IL-1)、IL-6和腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor α,TNF-α)的合成和釋放；NF-κB的激活也誘導RAGE進一步合成，進而激活更多的NF-κB，從而形成一個正循環，最終促炎基因轉錄增加，炎癥反應加重[40]。因此，抑制AGEs-RAGE信號通路激活的炎癥通道，減輕炎癥反應是防治DN進展的有效手段。

體內、體外研究均提示當歸有效成分AG降低TGF - β1、TNF - α、IL - 1、IL - 6等由NF - κB調控的炎癥因子的表達，AG拮抗AGEs，阻斷RAGE/NF-κβ信號通路，是有效的腎臟保護劑[41]。動物實驗研究表明，枸杞多糖[42]、黃連素[43]、石韋黃酮[44]組分、梓醇[45]、馬錢子苷[46]等均下調AGEs介導的炎癥通路,降低炎癥因子的表達，保護腎功能。陳紅艷等[47]觀察發現連芪消渴膠囊降低DN模型鼠TGF-β1、TNF-α及AGEs的水平, 抑制炎癥因子，減輕糖尿病腎損害，同時該方抑制氧化應激，體現中醫藥整體調節的優勢。徐孝旺等[48]用糖腎降濁顆粒治療DN模型大鼠后，模型鼠AGEs、TGF-β1表達下降,同時CRP、IL-6等炎癥因子水平降低，腎臟功能得到保護。

腎臟組織的局部炎癥反應是DN發生、發展的重要原因，中醫藥打破AGEs-RAGE信號通路激活的炎癥通道，抑制腎臟炎性反應，改善腎功能。現階段此類研究多處于動物實驗階段，今后的研究可開展大樣本臨床試驗，為中醫藥干預AGEs-RAGE信號通路治療DN提供有力的臨床依據。

5 改善AGEs-RAGE途徑介導的內皮細胞損傷

血管內皮細胞損傷是糖尿病血管疾病發展的核心事件，而DN是最常見的微血管并發癥之一。AGEs與內皮細胞膠原蛋白交聯，血管彈性下降，血管壁通透性增加；AGEs-RAGE信號通路可激活氧化應激和腎素-血管緊張素-醛固酮系統系統，促進內皮細胞、腎小管上皮細胞增生，加速ROS生成，參與足細胞損傷。

足細胞是腎小球濾過屏障的重要組成，足細胞通過分泌血管內皮生長因子和血管緊張素I等物質來影響內皮功能[51]。最近一項研究中，馬錢苷和梓醇通過靶向AGEs-RAGE及其下游通路p38 MAPK、Nox4協同拮抗DN介導的足細胞凋亡[49]。AGEs-RAGE損傷內皮細胞的主要機制是激活RhoA/ROCK信號引起的F-actin細胞骨架紊亂，丹參酚酸A(Salvianolic acid A,SalA)是從丹參中提取的一種水溶性酚酸，SalA顯著降低血清和腎皮質AGEs的積累，并下調RAGE在腎臟中的表達，通過AGEs-RAGE-RhoA/ROCK通路抑制AGEs誘導的肌動蛋白細胞骨架重排，恢復腎小球內皮細胞通透性，減輕腎臟結構紊亂[50]。早前有研究表明當歸補血湯[51]抑制AGEs-RAGE誘導的糖尿病血管內皮細胞凋亡，保護AGEs誘導的人臍靜脈內皮細胞損傷；最近胡光勇等[52]探討血府逐瘀湯對大鼠腎小球內皮細胞增殖和凋亡作用，發現血府逐瘀湯組腎小球微血管內皮細胞的凋亡率較AGEs組下降，并促進內皮細胞的管腔形成，表明該方可抑制AGEs-RAGE軸對腎小球內皮細胞管腔形成的破壞，對AGEs引起的微血管內皮細胞損傷起到保護作用。杜月光等[53]強調血管內皮細胞損傷是中醫氣陰兩虛病機的體現，認為益氣養陰的中藥可保護血管內皮細胞，糖腎方(靈芝、黃芪、大黃、葛根、丹參)通過抑制AGEs-RAGE 途徑保護DN 大鼠腎功能，并且認為AGEs-RAGE 途徑與“氣陰兩虛、絡脈瘀阻”病機存在一定相關性。

以上研究表明，AGEs-RAGE是損傷內皮細胞的重要機制，中藥通過作用于AGEs-RAGE信號通路，改善腎小球內皮功能障礙，減緩腎損害進展。現代醫家多選用益氣養陰、活血化瘀兩類中藥觀察其對血管內皮細胞的作用，但AGEs-RAGE 信號通路引發的內皮功能障礙與“氣陰兩虛、絡脈瘀阻”病機之間是否有明確的相關還需更多的研究來驗證。

6 總結

綜上所述，中醫藥干預AGEs-RAGE信號通路治療DN相關機制有抑制AGEs生成、抑制RAGE表達、抗氧化應激、抑制炎癥反應、保護內皮細胞。總的來說，中醫藥通過AGEs-RAGE信號通路治療DN療效明確，安全可靠，但目前研究也存在以下問題：(1)目前的研究集中在動物模型上，尚缺乏大樣本臨床試驗來進一步證實中醫藥對AGEs-RAGE信號通路的干預來改善DN；(2)中藥具有多成分、多靶點的特點,其干預AGEs-RAGE信號通路的成分與靶點尚未完全明確；(3)現階段的研究尚不夠深入，中醫藥干預AGEs-RAGE信號通路的機制尚處于初級階段，中醫藥干預其下游信號通路具體機制缺乏研究。(4)辨證論治相關研究較少，可建立證候動物模型，將信號通路的靶點與證型相聯系進行研究。(5)多數學者重視“濕”“瘀”“毒”“熱”等病理因素，探討這些致病因素與AGEs-RAGE信號通路之間的關系，很有必要。在今后的研究中,可以從這些方面思考，為中醫藥治療DN提供科學依據。