黃芪甲苷治療腎病的藥理作用研究進展

徐進 蔣春波

黃芪是豆科植物蒙古黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao或膜莢黃芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.的干燥根部，具有益氣生血、消腫利尿、排膿收瘡、固表斂汗等功效。中藥黃芪早在《神農本草經》中就有論述：“味甘，微溫。主癰疽，久敗瘡，排膿，止痛，大風癩疾，五痔，鼠瘺，補虛，小兒百病。”后世醫家多有注釋總結，如陶弘景《本草經集注》中云“益氣，利陰氣”，甄權在《藥性論》中提到“治發背，內補，主虛喘，腎衰耳聾，療寒熱”，首推“黃芪補腎氣”一說。葉天士《本草經集解》從經絡的角度闡明黃芪“補氣升陽、排膿敗瘡”之理。張錫純著《醫學衷中參西錄》曰：“黃芪，不但能補氣，用之得當，又能滋陰。”

黃芪甲苷是黃芪的主要活性成分之一[1]，為環烷型三萜苷類化合物，具體分子式如下：C14H68O14。近年來，大量的動物、細胞、臨床實驗表明黃芪具有抗炎、抗氧化、抗細胞凋亡、抗纖維化、抗腫瘤、抗神經損傷、保護心腦血管等作用，能廣泛應用于治療各種免疫性炎癥、糖尿病、神經血管疾病等。尤其是在腎臟病方面，黃芪甲苷可經多路徑、多靶點、多反應機理逆轉腎臟損傷或延遲腎病進展。

1 調控凋亡蛋白及通路

足細胞、上皮細胞、系膜細胞等的凋亡皆會造成腎組織破壞，尤其是足細胞。近年來隨著研究的深入，已證明足細胞損傷是腎小球硬化的關鍵因素。黃芪甲苷經調控細胞凋亡蛋白及連接通路，推遲細胞凋亡進程。

1.1 抑制足細胞凋亡

足細胞是覆蓋于腎小球基底膜外側的高度分化細胞，有構成蛋白濾過的電荷和分子屏障、抵抗腎小球內壓力、產生和分泌血管內皮因子等作用。諸多因素如炎癥、感染、遺傳等都會導致足細胞凋亡，而足細胞損傷在腎小球硬化的發病機制中至關重要[2]。

1.1.1 線粒體損傷 線粒體是機體內能量轉化的主要陣地，其通過一系列生化反應為各類細胞供能。足細胞的多足突級結構意味著線粒體高供能的必要性，且線粒體損傷是足細胞凋亡的內源性途徑。陳宜方等[3]探討黃芪甲苷延遲糖尿病腎病足細胞凋亡的機制，認為其通過上調Bcl-2家族蛋白及其mRNA、下調Bax蛋白及其mRNA以保護足細胞。 牛磺酸上調基因(taurine-upregulated gene,Tug)是一種廣泛表達的長鏈非編碼RNA(long noncoding RNAs，lncRNAs)，參與糖尿病腎病中的細胞能量代謝。Lei等[4]將腫瘤壞死因子受體相關因子5(tumor necrosis factor receptor-associated factor 5，TRAF5)作為靶點驗證黃芪甲苷的功用，結果顯示黃芪甲苷提高線粒體功能，抑制足細胞凋亡可經降解TRAF5、上升lncRNAs Tug實現。線粒體動力相關蛋白的異常活躍是線粒體分裂的重要標志，鄧文娟等[5]研究表明黃芪甲苷可增強足細胞沉默信息調節因子2相關酶1以降低線粒體動力相關蛋白表達。

1.1.2 內質網應激 內質網承擔著脂質運輸、膜連接、分泌蛋白質的責任，內質網錯誤蛋白折疊堆積會誘使內質網應激，足細胞的活動同樣離不開內質網支持。C/EBP同源蛋白是促凋亡和抗凋亡蛋白Bcl-2家族蛋白之間的平衡分子。Wang等[6]研究發現黃芪甲苷能通過阻斷內質網應激，下調糖調節蛋白78、氧調節蛋白150、C/EBP同源蛋白等的表達，斷裂半胱氨酸蛋白酶3，從而抑制足細胞的凋亡。線粒體、內質網之間的Ca2+梯度亦是足細胞生存的先決條件。Guo等[7]觀察到黃芪甲苷具備調節足細胞中Ca2+穩態的效應，通過平衡肌漿網/內質網Ca2+-ATP酶的水平，約束內質網應激誘導的足細胞凋亡。

1.2 阻滯其他細胞凋亡

上皮細胞、系膜細胞亦是腎臟的重要組成部分。當然，黃芪甲苷能避免腎臟上皮細胞、系膜細胞的凋亡，如有研究表明黃芪甲苷下降肝細胞生長因子和轉化生長因子1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)，阻滯高糖誘導的腎小管上皮細胞凋亡[11]。同樣，黃芪對內質網應激引起的上皮細胞凋亡也起保護作用，主要是阻擊內質網相關蛋白，如p-PERK、ATF4等[12]。又有研究證實黃芪甲苷減少糖尿病腎病大鼠的蛋白尿，與下調eIF2α/PERK /IREα通路，緩解C/EBP同源蛋白介導的腎系膜細胞凋亡有關[13]。

2 抗炎性因子及小體

2.1 抗炎性因子

炎癥反應是機體抗爭致炎因子的防御性過程，下游炎性因子的釋放在其中起著關鍵的作用。炎癥過程常貫穿慢性腎臟病始終，黃芪甲苷能通過阻斷這些炎性因子上游通路，抑制炎性因子，減輕機體的炎癥反應。

梁文林等[14]研究發現，黃芪甲苷對系膜增生性腎炎小鼠腎功能的作用機制與減輕炎癥因子白介素(interleukin，IL)-1β和IL-17相關，以此達到抑制系膜細胞增殖和細胞外基質增加的目的。羅先榮等[15]同樣以系膜增生性腎炎為探究病種，更注重上游通路的調控，黃芪甲苷下調TLR4/NF-κB通路，平衡基質金屬蛋白酶9/金屬蛋白酶組織抑制因子1蛋白的表達，提高細胞外基質的降解能力。Lu等[16]研究黃芪甲苷和AKT相關途徑的關系，發現黃芪甲苷可降低P13K/AKT/AS106的表達，降低IL-1β、IL-6的水平，并促進自噬。

現代醫家多提及慢性腎臟病患者的“微炎癥狀態”，低水平的炎性因子、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)存在于血管中，日久損傷血管內皮。Gui等[17]認為黃芪甲苷是一種新的抗炎藥劑，能經過NF-κB通路調節多種致炎癥因子、趨化因子、黏附分子，顯著下降如TNF-α、單核細胞趨化蛋白、細胞間黏附分子1的水平。

長期的高糖會引起血管內炎癥因子增加，從而流入腎臟，導致糖尿病腎病。內皮功能障礙是糖尿病腎病的重要生理病理前提，有研究證實黃芪甲苷有能力降低IL-1β、TNF-α、單核細胞趨化蛋白的mRNA表達，保護內皮細胞屏障，得益其弱化JNK通路的激活[18]。Leng等[19]探討P38MAPK通路的受體P2X7R在黃芪甲苷應用于血管內皮細胞破壞治療中的影響，提出黃芪甲苷可阻斷P2X7R/P38MAPK信號通路，提高內皮型一氧化氮/一氧化氮水平以增加一氧化氮利用度，改善血管內皮依賴性舒張功能的觀點。

2.2 抗炎癥小體

2002年，炎癥小體被Tschopp實驗室發現。它們是胞漿內一組相對高分子質量的蛋白復合物，能激活促炎因子、流出炎癥因子(IL-1β、IL-18)從而引起炎癥[20]。NLRP3炎癥小體是目前最具特征性、研究最寬泛的炎癥小體。NLRP3炎癥小體作為炎癥反應的樞紐，參與糖尿病的發生，且和多種腎臟病有關，如急性腎損傷、慢性腎臟病。

Zhang等[21]通過檢測炎癥基因mRNA轉錄本，論證黃芪甲苷減弱NLR信號的轉錄以拖滯IL-1β、IL-18，降低腎組織中晚期糖基化終產物，改善腎臟功能。糖尿病血管內皮功能損傷亦受NLRP3把控，氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)可以成為誘導NLRP3的因素，Qian等[22]研究揭示黃芪甲苷下行LOX-1/NLRP3促進內皮祖細胞的增殖和遷移。

3 清除氧化自由基

氧化應激指氧化劑與抗氧化劑之間的失調，通常是因為自由基的過量生成或清除系統的降解不及引起。活性氧(reactive oxygen species，ROS)和活性氮是最主要的氧化劑化合物，慢性腎臟病中的氧化應激則由抗氧化劑竭盡和ROS積累所致[23]。黃芪甲苷有平衡氧化與抗氧化機制，清除氧化自由基之功。

由表4中ANOVA分析結果F值和顯著值可知，切削參數中每齒進給量是介觀尺度銑削表面粗糙度最大的影響因素，主軸轉速的影響次之，而軸向切削深度對表面粗糙度影響較小。銑削區域對于表面粗糙度的影響同樣較大，當表面粗糙度要求較高時，有必要對局部區域表面粗糙度進行研究。

3.1 減弱氧化反應

還原型輔酶Ⅱ氧化酶是以生成活性氧為主要功能的酶類，發揮催化ROS產生的機能。Sun等[24]研究黃芪甲苷的抗氧化功能，發現經由下調還原型輔酶Ⅱ氧化酶/ROS/Akt/NFκB途徑，黃芪甲苷確能抑制腎小球系膜細胞的增殖和收縮功能障礙。腎小管中大量的脂肪和游離脂肪酸沉積會損傷上皮細胞，Chen等[25]的試驗提示黃芪甲苷可減少ROS和游離脂肪酸來維持腎小管上皮細胞。H2O2也能誘導ROS堆積，為氧化應激的紐帶。曹玲玲等[26]探討黃芪甲苷在H2O2誘導氧化損傷中起到的作用，得出黃芪甲苷拮抗H2O2，機制與P38MAPK信號轉導密切相關。

3.2 增強抗氧化效應

Nrf2/ARE是典型的抗氧化應激通路，有研究指出黃芪甲苷能顯著增強Nrf2的表達，提高谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶、超氧化歧化酶的活性，從而減輕腎小管上皮細胞的氧化應激損害[27]。Zhan等[28]研究顯示黃芪甲苷可上調腎皮質過氧化氫酶的表達，調節H2O2代謝。

3.3 下調ox-LDL水平

ROS水平增加會促進血管壁低密度脂蛋白的氧化，產生高水平的ox-LDL。ox-LDL是一種氧自由基攜帶者，對內皮細胞具有毒性作用。Qian等[29]研討P13K/Akt的上級miR1403p于內皮細胞中受黃芪甲苷影響的情況，得到其經過上調miR1403p蛋白以抵消KLF4的過表達，阻斷P13K/Akt通路，扭轉ox-LDL帶來的氧化反應。

3.4 消弭內外毒素

此外，黃芪甲苷抗氧化效應還體現在消弭內外毒素誘發的急慢性腎損傷。Zhou等[30]以脂多糖為傷害基礎，探究后發現黃芪甲苷可以減弱脂多糖致使的急性腎損傷，提升谷胱甘肽含量，降低趨化因子受體5及細胞外調節激酶水平，防止ROS侵襲。Ji等[31]觀察黃芪甲苷改善硫酸吲哚誘導腎小管間質損傷的能力，得出其由降行MDA/8-OXdG的表達以保護腎小管間質免受侵害。姜燕等[32]研究黃芪甲苷孵育后脂肪原性干細胞對順鉑誘導的急性腎損傷修復能力，認為經黃芪甲苷孵育，脂肪原性干細胞的修復可使急性腎損傷作用得到提升。

4 抑制腎組織纖維化

當細胞外基質的增生修復超過腎組織細胞的限度，腎組織纖維化由此而生。腎組織纖維化是腎臟病走向終末期的轉折點。

4.1 降低TGF-β1過表達

TGF-β1是調節纖維化的關鍵因子，它能促進成纖維化細胞的活化及細胞外基質的產生，TGF-β1常以Smad作為下游效應轉錄因子。Mao等[33]研究表示黃芪甲苷抗腎小球系膜過度增生和腎纖維化能力由抑制miRNA-192/TGF-β1/Smad的表達體現。無獨有偶，Cao等[34]也以miRNA-192作為實驗源點，提出黃芪甲苷可顯著的降低α平滑肌肌動蛋白、波形蛋白、Ⅰ型膠原蛋白、miRNA-192表達，上調上皮細胞粘鈣蛋白水平，抗腎臟纖維化的機制涉及TGF-β1/ZEB2路徑。Wang等[35]檢測黃芪甲苷干預后腎內纖維連接蛋白、結締組織生長因子、TGF-β1、α平滑肌肌動蛋白、細胞外基質沉積等的含量，并做了體內外研究，發現這些因子均減少，黃芪甲苷通過阻斷TGF-β/Smad，來延遲腎小管間質纖維化的進程。

NF-κB、MAPK、Wnt/β-catenin等通路同樣參與把控TGF-β1。Zhou等[36]研究顯示黃芪甲苷經抑制TLR4/NF-κB信號的轉導，減輕炎性因子浸潤，改善腎纖維化中的細胞外基質聚積。Xu等[37]用TGF-β1誘傷腎小管上皮細胞，觀察得出黃芪甲苷可以下調JNK/P38MAPK途徑，呈劑量依賴性地阻止上皮細胞損傷，減慢腎臟纖維化。脫乙酰酶1有滅活NF-κB的功用，研究指明黃芪甲苷能增強脫乙酰酶1，降低NF-κB P65乙酰化，提高自噬，壓制腎小球系膜細胞的活化，阻擋腎臟病的纖維化進展[38]。又有研究揭示黃芪甲苷抑制腎間質纖維化可因下調Wnt/β-catenin路途呈現[39]。

4.2 改善上皮—間充質轉化

上皮—間充質轉化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)是腎臟纖維化的潛在機制之一。Chen等[40]研究黃芪甲苷在治療腎小球上皮細胞EMT方面的潛力，發現應用黃芪甲苷后，EMT的特征指標如α平滑肌肌動蛋白、Ⅳ型膠原蛋白、纖維連接蛋白下降，E-粘鈣蛋白上升，高糖誘導人腎皮質近曲小管上皮細胞的snail和twist高表達得到逆轉。而這些改變由黃芪甲苷制約mTORC1/p70S6K通路達到。

5 其他

炎性貧血是由于血清鐵的低含量和低鐵結合能力導致，為慢性腎臟病的常見并發癥。聶取等[41]研究黃芪甲苷對炎癥貧血的作用，檢測到黃芪甲苷經過抑制NF-κB通路，降低炎性因子，刺激鐵調素的誕生等改善鐵代謝的紊亂，紅細胞、血紅蛋白、促紅細胞生成素等指標都有所回升。巨噬細胞快速清除受損紅細胞有利于維持鐵/血紅素的動態平衡，加快貧血的恢復。Gong等[42]探究用黃芪甲苷處理的巨噬細胞，發現血紅素加氧酶、鐵孔蛋白、膽綠素還原酶A和B的表達增加，調節機制涉及Nrf2/ARE的轉導易位。

除此以外，黃芪甲苷在治療腎臟腫瘤層面亦有建樹。張悅等[43]探討腎癌細胞于黃芪甲苷干預下的凋亡情況，發現半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3顯著升高，細胞周期蛋白D1明顯下降，腎癌細胞凋亡率提升，該作用由抑制miR-21調控。

6 結語

黃芪甲苷提取自中藥黃芪，作用多元化，現研究已深入分子、信號通路層面，提示其能從不同維度、不同聯級治療急、慢性腎臟疾病。此外，黃芪的副作用小，可長期使用，能充分發揮中醫學在難愈性疾病方面的優勢。目前黃芪甲苷與腎病的“聯通”機制尚未明確闡釋，望后期研究者著力于此層面，探尋黃芪甲苷的更多效能。