腎缺血再灌注損傷的病理基礎及中醫藥物治療的研究進展

程豐 李偉 王光策

摘要：腎移植術目前已經成為治療終末期腎病的最有效手段，然而術后發生的腎缺血再灌注損傷會大大影響腎臟的長期存活狀態并降低患者生存率，成為目前限制腎移植的一大難題。腎移植術后的微循環障礙是一個復雜的過程，涉及到多個方面、多個因素、多個途徑，很難用某一單獨因素解釋，中藥運用其整體觀辨證論治的思想，在整體調節方面優于傳統西藥治療，但是其在防治緩解腎臟缺血再灌注損傷的作用機制仍待深入研究。現就中醫藥緩解治療腎移植術后的缺血再灌注損傷問題結合近些年國內外相關研究做一綜述。

關鍵詞：腎移植;缺血再灌注損傷;中醫藥防治

中圖分類號：R692?? 文獻標志碼：A?? 文章編號：1007-2349（2022）02-0086-05

缺血再灌注（ischemia and reperfusion，I/R）損傷常發生于微血管區，造成微循環障礙，指的是由于各種原因引起的組織器官缺血和血液灌注恢復后所導致的損傷。組織器官發生缺血時可發生冷缺血和熱缺血兩個過程，但這兩個過程造成的損傷并沒有較大的區別，最重要的是再灌注的過程會加重組織器官的損傷。腎臟是臨床上常見的易受缺血再灌注損傷的器官之一，常發生于腎臟移植、急性缺血性腎衰竭、腎腫瘤切除術等[1]。

1 缺血再灌注損傷的機制

缺血再灌注損傷涉及多種病理過程，主要包括能量代謝、氧化應激、內質網應激、自噬等。

1.1 氧化應激 再灌注后，細胞的自由基形成與細胞防御自由基能力的平衡失調所誘發的氧化應激損傷是I/R損傷的主要原因之一。缺血再灌注后細胞內活性氧（ROS）的產生有多種途徑，包括線粒體電子傳遞鏈途徑、NADPH氧化酶（NOXs）、黃嘌呤氧化酶途徑途徑、未耦連的一氧化氮合酶（NOS）途徑等[2]。

1.1.1 線粒體電子傳遞鏈 線粒體不僅是機體內細胞能量的代謝中心而且還是細胞內自由基產生的重要基地之一[3]。在正常機體，葡萄糖和脂肪酸分別通過糖酵解途徑、β-氧化和三羧酸循環被氧化分解。在缺氧條件下，缺血組織中乳酸和琥珀酸的代謝產物水平顯著增加，琥珀酸的積累是缺血的主要代謝特征，被認為是缺血或缺氧時三羧酸循環受抑制的結果[4]。此外，由于缺血期間GTP和CoA的消耗，琥珀酸無法進一步轉化為琥珀酰CoA4。在再灌注過程中，線粒體復合物II中的琥珀酸脫氫酶會將積累的琥珀酸酯迅速重新氧化，導致復合體I通過反向電子傳輸產生超氧化物，此類超氧化物被認為是I/R損傷期間ROS的主要來源[5]。

NADPH氧化酶（NOXs）途徑 NADPH氧化酶與呼吸鏈中的線粒體酶共同被認為是細胞中ROS的主要來源，其中NOXs是唯一僅用于產生ROS的酶[6]。NOX家族共有七個成員，為跨膜酶，雖然七個成員受到不同的調控，但共享由兩個結構域組成的共同催化核心，即脫氫結構域黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）和跨膜結構血紅素結合域。當發生缺血再灌注時，電子先從胞質 NADPH 轉移到位于脫氫酶結構域的FAD，然后轉移至跨膜結構域的內部和外部血紅素，最后轉移至細胞膜另一側的O2，產生超氧化物或氫過氧化物[7]，從而損傷相應部位的細胞、組織、器官。

1.1.2 黃嘌呤氧化酶（XO）途徑 該途徑主要涉及兩種酶：黃嘌呤氧化酶（xanthine oxidase、XO）和黃嘌呤脫氫酶（xanthine dehydrogenase、XD），具有相同的催化底物但分別以O2、NAD+作為電子受體[8]。黃嘌呤在XO作用下生成黃嘌呤和尿酸在XD作用下生成黃嘌呤[9]。在器官組織處于缺血缺氧狀態時，ATP消耗增加，合成減少會導致ATP逐步分解成次黃嘌呤，同時ATP的減少會導致XD轉化為XO。缺氧狀態和XD的減少會導致次黃嘌呤堆積。再灌注時，氧氣的重新供應會導致次黃嘌呤在XO的作用下氧化形成黃嘌呤和尿酸，XO發揮作用時以O2作為電子受體，所以在此過程中會導致大量的O2-和H2O2釋放，從而導致嚴重的氧化應激反應[10]。

1.1.3 未耦連的一氧化氮合酶（NOS）途徑 NOS目前有三種公認的類型，分別是神經元內皮 NOS（eNOS）、NOS（nNOS）和誘導型 NOS（iNOS）。NOS由氧化酶結構域和還原酶結構域組成，氧化酶結構域由含有血紅素和四氫生物蝶呤（BH4）并結合精氨酸構成，還原酶結構域由黃素（FAD 和 FMN）結合 NADPH 構成。BH4 濃度通過調節 eNOS 活性在NO產生中起關鍵作用[11]。然而，在組織再灌注時，BH4被氧化，導致BH4含量減少。BH4/NOS 比值的降低導致 NOS 和超氧化物的解偶聯從而產生ROS以誘導缺血再灌注損傷[12]。

1.2 內質網應激 內質網應激可以及時清理錯誤折疊及未折疊的蛋白質并加強內質網的清除作用，以恢復機體的平衡狀態。當細胞處于缺血缺氧狀態下，內質網應激被過度激活，從而錯誤折疊及未折疊的蛋白質大量積累，導致細胞凋亡[13]。其中，誘導產生內質網應激的信號機制中最重要的是內質網腔內未折疊蛋白反應（UPR），其主要是一個由需肌醇酶-1（IRE-1）、RNA依賴的蛋白激酶樣內質網激酶（PERK）、激活轉錄因子-6（ATF-6）、和ER分子伴侶葡萄糖調節蛋白78/免疫球蛋白重鏈結合蛋白（GRP78/BIP）介導的應激反應[14]。機體處于正常生理狀態下時，分子伴侶GRP78/BIP與PERK、IRE1和ATF-6相結合處于無活性狀態，但在一定條件下這些蛋白能夠導致細胞凋亡。

需肌醇酶-1（IRE-1）途徑 在內質網應激條件下，IRE1被激活發生二聚化和磷酸化，誘導剪切X 盒結合蛋白（XBP1）的mRNA，形成剪切的XBP1（sXBP1），從而組織器官內錯誤折疊蛋白質得以清除并且恢復內質網原有的蛋白質折疊能力[15]。哺乳動物基因組編碼的IRE1具有兩種同工型，分別為IRE1a和IRE1b，其中IRE1a可以募集銜接腫瘤壞死因子受體相關因子-2（TRAF2）從而激活凋亡信號調節激酶 1/MAP3K5（ASK1）及其下游靶標 c-Jun N-末端激酶 1（JNK/MAPK8/SAPK1）[16]。JNK被刺激因子激活后可誘導FASL、TNF配體蛋白表達，從而導致細胞凋亡。另一方面，在持續缺血缺氧狀態下，高反應的內質網應激會導致XBP1的mRNA過分降解，加重細胞、組織、器官的損傷。

蛋白激酶樣內質網激酶（PERK）途徑 PERK是一種I型跨膜激酶，發生內質網應激時，真核翻譯起始因子2α（eIF2α）會在PERK的作用下發生磷酸化，誘導激活轉錄因子4（ATF4）的表達，ATF4可以與CHOP啟動子上的氨基酸反應元件位點結合從而激活CHOP[17]，抑制內質網腔內的蛋白質合成，減少未折疊和錯誤折疊蛋白質的積累，減輕內質網應激。但在長期的缺血缺氧狀態下，過度激活的內質網應激會導致PERK信號的連續刺激從而誘導CHOP過度表達導致細胞凋亡。

激活轉錄因子-6（ATF-6）途徑 ATF6是一種II型跨膜蛋白，位于內質網中，在發生內質網應激時，它會轉移到高爾基體并且在高爾基體中裂解，釋放出活化形式的ATF6a。UPR蛋白是 ATF6 的直接靶標。另外，類似于PERK和IRE1a，ATF6a還可以誘導CHOP和XBP1基因[18]。

1.3 自噬 當組織器官處于缺血缺氧狀態時會啟動自噬以維持細胞的穩態，然而長時間的缺血缺氧會導致器官組織的過度自噬從而其損傷。自噬的調節涉及到多個方面，包括雷帕霉素靶蛋白（mTOR）、單磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）、蛋白激酶A（PKA）信號轉導途徑等[19]。

雷帕霉素靶蛋白（mTOR）途徑 mTOR是絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶家族成員，進化上相對比較保守，是兩個名為mTORC1和mTORC2的多蛋白信號傳導復合物的關鍵組成部分。mTORC1調節能量代謝和細胞生長、凋亡，與自噬關系較為密切，mTORC2則與細胞存活和細胞骨架結構有關。當體內細胞受到缺血缺氧刺激時可抑制mTOR信號通路蛋白的活性，從而加強體內自噬，短期的缺血缺氧，自噬的活性被增強會使得壞死細胞減少，然而長時間的缺血缺氧狀態下，多度的自噬會導致體內細胞的穩態失衡，壞死細胞增加，組織器官受損[20]。

單磷酸激活的蛋白激酶（AMPK）途徑 在各種生理和病理條件下，AMPK 可以被上游激酶磷酸化并與AMP或ADP結合活化從而調節自噬。AMPK可通過磷酸化 mTORC1、ULK1 和 PIK3C3/VPS34 復合物中的自噬相關蛋白直接促進自噬[21]，或通過調節轉錄因子（如 FOXO3，TFEB 和 BRD4）下游的自噬相關基因的表達來間接促進自噬。另外AMPK 還可以誘導受損的線粒體破碎，并促進自噬。

2 中醫藥物的防治作用

2.1 中藥單體及提取物

2.1.1 丹參 丹參中的多種化學成分均可改善缺血再灌注后腎臟組織的損傷。顧暉等[22]的研究結果顯示丹參的主要成分丹參酮IIA可抑制AMPK/ULK1通路調節自噬，從而減輕腎臟的炎癥反應，保護腎臟。陳少秀等[23]的研究結果表明丹參酮IIA可提高氧化物歧化酶（SOD）活性，抑制體內氧化應激水平，從而對I/R后受損傷腎臟組織起到保護作用。從丹參根中提取的活性成分隱丹參酮（CTS）可抑制細胞內活性氧的產生，減輕氧化應激水平，從而減輕腎臟I/R損傷[24]。丹酚酸A可通過Akt/mTOR/4EBP1途徑改善I/R后腎臟組織的損傷。丹酚酸B能夠激活Nrf2/NLRP3信號通路從而降低氧化應激水平，減輕腎臟的I/R損傷[25]。

2.1.2 黃芪 王虹等[26]的研究發現黃芪多糖可抑制TLR-4/NFκB信號通路從而減輕腎I/R所誘發的急性腎損傷。Xin等[27]的研究表明黃芪皂苷IV（AS-IV）可下調NF-κB的p65基因磷酸化和PUMA的表達對I/R/I誘發的腎損傷起到保護作用。

2.1.3 川芎 川芎是中醫常用的活血化瘀藥物，有研究表明其主要活性成分川芎嗪（TMP）可改善氧化應激，介導線粒體自噬，對I/R后損傷的腎組織有保護作用[28]。Jiang等[29]的研究顯示川芎嗪可通過抑制NOD2介導的炎癥反應保護腎臟組織免受損害。羅梓垠等[30]研究發現川芎嗪可通過抑制XO活性減少氧自由基的產生抑制氧化應激從而減輕腎I/R損傷。

2.1.4 三七 Fan等[31]研究發現三七有效活性成分三七皂苷R1可抑制體內細胞氧化應激水平從而保護I/R后損傷的腎組織。陳興宇等[32]研究表明三七活性成分三七總皂苷可增強體內氧化物歧化酶（SOD）活性，下調AP-1、TGF-β1表達從而降低體內氧化應激水平保護損傷的腎組織。

2.1.5 積雪草 汪緒祥等[33]研究表明積雪草顆粒可減輕腎臟細胞調亡，起到保護腎臟的作用。王帝34實驗研究表明積雪草提取物積雪草苷可提高氧化物歧化酶（SOD）活性，降低丙二醛（MDA）表達，減輕腎臟I/R損傷。

2.1.6 姜黃素 李紅波等[35]研究發現姜黃素可增強SOD活性，降低MDA含量，從而降低組織細胞的氧化應激水平保護腎組織。Liu等[36]研究表明姜黃素可介導miR-146a/nNOS/NO/cGMP/PKG信號通路，降低體內nNOS、iNOS、cGPM、caspase-3和PKG的表達及NO的合成從而保護腎臟組織免受I/R損傷。

2.2 中藥復方制劑

2.2.1 復方益腎解毒湯 復方益腎解毒湯由茯苓、六月雪、生黃芪、生大黃、生地黃等組成。賈躍軍等[37]研究表明該方可降低體內炎癥因子的釋放，減輕腎臟組織的炎癥反應，保護受損傷的腎組織。

2.2.2 抗纖靈方 抗纖靈方主要由牛膝、丹參、當歸、桃仁等組成。吉晶等[38]研究表明此方可促進細胞合成氧化物歧化酶（SOD），增強組織細胞抗氧化能力，減輕體內氧化應激水平，改善腎功能。

2.2.3 健脾清化方 陳文浩等[39]實驗研究顯示該方可抑制內體氧自由基產生，減輕NO水平，抗氧化應激、減輕體內炎癥反應及細胞調亡從而減輕腎臟I/R損傷。

3 小結

本綜述討論了中藥及其活性成分通過多種機制對腎 I/R 損傷起到保護作用，具體保護機制包括炎癥的抑制、氧化應激和脂質氧化產物的減少、黏附分子釋放的減少、程序性細胞死亡的調節及能量代謝和內皮損傷的調節。目前，有多種機制可以解釋腎臟缺血再灌注損傷，然而部分理論僅處于理論階段，如何將既有理論運用到臨床才是重中之重。今后這方面的緩解治療藥物勢必是由單獨作用轉向多靶點、多途徑作用。相信進一步的臨床研究能夠探索中藥的作用及其潛在機制并用于患者的治療。

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（收稿日期：2021-08-17）