中醫藥基于JAK/STAT 信號通路治療糖尿病腎病研究概述*

李 邁，米登海，楊麗霞△，李次艷

1 甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000； 2 甘肅省中醫藥研究院，甘肅 蘭州 730050

糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病（diabetes mellitus，DM）最為嚴重的慢性微血管并發癥之一，也是導致終末期腎臟疾病的主要原因［1］。據國際糖尿病聯盟最新數據統計，當前全球DM 患者已達4.63 億，預計到2045 年增加到7.002 億，其中中國患者數量達1.164 億，位居世界第一［2］。隨著經濟社會的不斷發展，生活水平不斷提高，人們高脂、高糖攝入導致糖尿病發病率居高不下。作為嚴重的DM并發癥，DN發生發展的確切機制尚未明確。有研究表明，酪氨酸蛋白激酶/信號轉導因子和轉錄活化因子（janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）作為重要信號通路，在DN的發病機制中具有重要作用［3］。隨著中醫藥現代化的發展，近年來，一些學者做了很多關于中藥對JAK/STAT信號通路調控DN的研究，其中包括單味中藥及其提取物，如雷公藤、藕節、芍藥苷等，以及中藥復方如復方魚腥草、益腎膠囊、益氣養陰方、益糖康等。

1 JAK/STAT信號通路的生物學特征

JAK/STAT 信號通道結構包含兩部分［4］：JAK、STATs。其中受體主要有催乳素、生長激素等激素類受體及以白細胞介素和干擾素為代表的細胞因子受體；JAK 家族包括JAKl、JAK2、TYK2 及JAK3 四個成員。JAK 在結構上可分為兩部分，一部分是位于C端的兩個連接緊密的JAK活性樣品結構域，另一部分是位于N 端的7 個JAK 同源結構域（JAK homology domain，JH）。其中C-末端含具有催化功能的JH1、JH2域，即JAK催化功能活性區，而N-末端的4 個JH 結構域不具備JAK 催化活性。研究表明，一種因子并不是單獨活化特定的JAKs，而是一對多的關系，多種細胞因子能同時活化同一種JAKs信號通路，證實不同因子與JAKs之間不是兩兩相對關系［5］。

STATs屬JAKs下游底物，是一種胞質蛋白，可與靶基因調控區DNA結合。研究發現，STATs包含7 個成員，分別是STATl～STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6。結構上可分成6 個功能區，即卷曲螺旋結構域、氨基末段結構域、酪氨酸激活域、DNA 結合域（DNA-binding domains，DBD）、轉 錄 激活 域（transcriptional activation domains，TAD）、Src 同源2 區（Srchomology 2 domain，SH2）結構域［6］。其中氨基末段結構域具有相對獨立性，與其他功能區互不影響，氨基末端結構域能促使靜態STATs 成為同源二聚體結構，然后游離到細胞核內結合特定基因位點抑制特定基因表達。由特定4-α-螺旋束組成的具有曲螺旋域特殊結構提供了親水面，并能結合調節因子表達相對應的生物學效應。通過一個β-免疫球蛋白折疊組成的DNA結合區域，能直接與γ干擾素活化點家族相結合［7］。相比較而言，SH2 結構域具有很強的保守性，通過特殊結合位點才能與細胞因子受體的酪氨酸磷酸化區域結合，最終表達細胞因子與STATs 結合的特異性功能。酪氨酸活化區域直接與SH2 結構域融合，起阻止自身磷酸化作用。轉錄激活區域由C 末端殘基端組成，不同來源的STATs 家族成員之間存在一定程度的差異性，所以STATs 成員能與不同分子轉錄調節機制相關，從而產生不同生物學活性。

2 JAK/STAT信號通路與糖尿病腎病的發病機制

2.1 JAK/STAT 信號通路的啟動機制在DN 高糖、高尿蛋白環境刺激下，各種細胞因子、血管緊張素Ⅱ以及其他上游信號會變為JAK/STAT 通路的主要啟動信號。研究表明，JAK/STAT 信號通路的活化過程與血管緊張素Ⅱ具有一定相似度，即高血糖經過多元醇通路增加胞內活性氧含量，進而刺激包括JAK2 在內的胞內信號傳導，最終造成腎小球系膜細胞增殖，形成腎臟損傷［7］。同時在小鼠腎小球組織中也發現了高糖能通過血管緊張素Ⅱ誘導JAK2和STAT蛋白的磷酸化反應，進而啟動JAK/STAT信號通路，造成小鼠腎臟損傷［8］。

2.2 JAK/STAT信號通路對DN的作用DN的主要病理特征是基質增生、間質纖維化和炎癥細胞浸潤［9］。很多因素都能影響DN 病理改變，其中包括多種細胞因子、生長因子等，均能引起腎臟細胞內信號轉導通路發生改變從而形成復雜的調控網絡結構。BERTHIER 等［10］對早期腎病患者腎小球組織細胞cDNA樣品進行分析，發現JAK/STAT基因在腎小管間質和腎小球組織細胞中均有較高水平表達，研究發現，DN 大鼠腎組織p-JAK2 和p-STAT3表達增加，而p-JAK1，JAK2和STAT3表達無明顯變化，DM 患者體內高血糖環境能通過各種信號途徑損害腎功能，其中JAK/STAT 通路是最主要的一條信號途徑［11］。JAK/STAT 信號通路主要通過糖尿病患者體內產生的細胞外基質蛋白、轉化生長因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、Ⅳ型膠原、炎癥因子和纖維連接蛋白等病理產物［12］，導致腎小球系膜異常增生和腎組織不斷纖維化，最終發展為DN 階段。通過在體外培養系膜細胞研究發現［13］，JAK2 磷酸化過程和其下游底物活化性加強，促使產生更多的活性氧，造成高血糖和DM。史永紅等［14］研究大鼠腎臟組織STAT1、STAT3 磷酸化程度時發現JAK/STAT 通路與DM 早期腎臟病理改變關系密切。由此證實JAK/STAT信號通路在DN中發揮了重要作用。

3 中藥對糖尿病腎病JAK/STAT信號通路的干預

3.1 單味中藥或提取物雷公藤含有雷公藤多苷（tripterygium wilfordii polyglycoside，TWP）、雷公藤甲素等在內的多種活性成分，其藥理作用豐富，包括抗炎、免疫調節及保護腎臟固有細胞等［14-15］，臨床用于腎病、類風濕性關節炎、DM 等的治療［15］。有研究報道［16-17］，在高糖環境下，JAK/STAT通路被激活，促使腎臟血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達增加，腎臟通透性變大，產生蛋白尿，從而損傷腎臟。厲莉等［18］研究發現，TWP能降低VEGF表達，可能是通過抑制JAK/STAT通路激活實現。相關研究［19-20］發現TWP能抑制實驗鼠腎臟組織JAK/STAT 活化，控制JAK2 和STAT3 蛋白過度磷酸化，降低炎癥因子表達，從而減輕腎損傷，通過多TWP聯合小檗堿對DM腎臟大鼠JAK/STAT通路的研究得出同樣結論。陳麗［21］在模擬DM高糖狀態下，應用雷公藤甲素對足細胞內JAK2/STAT3 蛋白表達進行干預，雷公藤甲素在一定程度上能降低JAK2/STAT3 炎癥因子表達，控制JAK/STAT 通路活化，從而起到保護腎臟的作用。

芍藥苷是從芍藥中提取的單萜類糖苷，具有抗炎、鎮痛、抗腫瘤等藥理作用［22］。李新玉［23］通過研究PF對DN小鼠影響以及可能的作用機理，證實PF 能控制p-JAK2 與p-STAT3 蛋白高表達，從而降低腎臟損害。LI 等［24］研究發現PF 能降低高糖誘導的JAK2、STAT3 蛋白磷酸化水平，控制炎癥反應，從而保護腎臟。隨后，蔡建月等［25］、楊靜［26］對PF 抑制高糖誘導的巨噬細胞激活是否通過JAK2/STAT3通路及抑制腎臟炎癥反應的研究也證實了該結論。

藕節，性甘味澀，具有止血消瘀功效，主要活性成分包括鞣質、天門冬素等，具有抗炎、治療DM及腎炎作用［27］。劉明［28］通過研究藕節對DM 腎病大鼠腎臟可能存在的保護機制證實，藕節可能通過抑制腎組織JAK/STAT 通路的活性而降低VEGF表達從而起保護腎臟作用，降低腎臟病理損傷。王金晶等［29］研究認為藕節能下調p-JAK2、p-STAT3在腎臟的表達，減少尿蛋白，延緩DN進展。

蛹蟲草多糖是從蛹蟲草中提取出的有效成分之一，陳丹丹［30］研究發現蛹蟲草多糖能抑制JAK/STAT 通路中JAK1～2、STAT1 及STAT3 相應蛋白表達，調控JAK/STAT 信號通路誘導細胞自噬，減少DN小鼠腎損傷，從而延緩DN進一步發展。

鐮形棘豆具有抗炎、抗腫瘤和抗氧化等作用，其化學成分主要是黃酮類化合物，薛艷芳［31］研究鐮形棘豆提取物治療糖尿病及其并發癥的作用機理，發現鐮形棘豆提取物通過提高實驗小鼠細胞因子信號轉導抑制因子（suppressor of cytokine signaling-3，SOCS3）表達，從而控制JAK2/STAT3表達，最終調控白細胞介素6 表達，達到控制炎癥反應、降低腎損傷、改善腎功能的目的。見表1。

3.2 中藥復方

3.2.1 益腎膠囊 益腎膠囊藥物組成包括：黃芪、當歸、芡實、澤瀉、紅景天等，具有補益腎氣、利尿消腫、調節和增強機體免疫力功效，常用于慢性腎小球腎炎下焦濕熱者。丁武杰等［32］、盧文娟等［33］通過動物實驗發現，益腎膠囊可降低DN 大鼠24 h尿蛋白定量、尿素氮、肌酐，減少腎組織JAK2、STAT3 等的表達，提示益腎膠囊可能通過對JAK/STAT 信號通路的影響發揮其腎臟保護作用。在此基礎上，劉宇翔等［34］研究發現益腎膠囊可降低大鼠足細胞SOCS3、JAK2 及STAT3 表達，說明益腎膠囊可能通過調控JAK/STAT/SOCS 信號通路改善高糖導致的足細胞損傷，發揮腎臟保護作用。

3.2.2 復方魚腥草 復方魚腥草由魚腥草、牛蒡子組成，具有清熱解毒、利尿通淋等功效。滑先冬等［35］研究表明復方魚腥草能降低24 h 尿蛋白定量、尿白蛋白及粘連蛋白分泌，各提取物均能不同程度降低STAT1，改善糖尿病腎損傷。王海穎等［36］研究復方魚腥草對DM腎損傷的改善作用，提出其分子機制可能是通過SOCS負反饋減少JAK/STAT信號轉導通路中腎組織JAK2、STAT3 蛋白表達，從而抑制降低下游原癌基因c-fos、c-jun 表達，抑制炎癥因子活化。

3.2.3 丹蛭降糖膠囊 丹蛭降糖膠囊是安徽中醫學院一附院的院內制劑。該方由太子參、牡丹皮等組成，有益氣養陰活血功效。李艷［37］通過體外培養小鼠系膜細胞以及高脂飲食結合小劑量鏈脲佐菌素（streptozotocin，STZ）多次腹腔注射復制DM 大鼠模型，在丹蛭降糖膠囊治療8 周后發現其有降低血糖、減少炎癥因子表達、調節血脂、降低尿微量蛋白作用，其機制與通過下調腎小球系膜細胞及腎組織JAK2/STAT3/SOCS3 信號通路STAT1、STAT3、SOCS3 表達有關，從而起到保護晚期糖基化終產物誘導的炎癥損傷及改善DM 腎損傷作用。龐靜雯等［38］基于網絡藥理學探討該方治療DM 的分子機制發現，它能下調JAK/STAT 通路，調節多種炎癥反應，從而對腎臟起保護作用。

3.2.4 益腎活血方 益腎活血方由生黃芪、山萸肉、白術、丹參等組成，具有補益腎氣、補血活血功效。劉仲棟等［39］研究發現益腎活血方加減能降低24 h 尿蛋白與白蛋白含量，抑制腎小球動脈硬化及腎毛細血管高滲透性，延緩腎功能損害，保護腎臟。宋純東等［40］通過復制DM 大鼠模型，用煎煮中藥藥液灌服DN 模型大鼠6 周并監測相關指標，運用免疫組化檢測腎組織JAK2/STAT3 表達，發現腎活血方可通過減少DN 腎小管JAK2、STAT3 表達降低實驗大鼠血尿素氮、24 h 尿蛋白等指標，減輕腎臟病理損害。

3.2.5 芪術膠囊 芪術膠囊由黃芪、地龍、蒼術等組成，具有養血活血、清熱燥濕功效。陳曦［41］通過腹腔注射STZ 復制DN 大鼠模型，用芪術膠囊治療8周后發現芪術膠囊能減少DN大鼠糖化血紅蛋白、24 h 尿蛋白、血尿素氮、血肌酐。采用免疫組化方法研究大鼠腎組織p-JAK、p-STAT 蛋白表達，發現芪術膠囊能減少腎組織JAK2、STAT1、STAT3表達，說明芪術膠囊可能部分抑制JAK/STAT 信號通路，保護大鼠腎臟不受病理侵犯，降低尿蛋白，達到對大鼠腎臟的保護作用。

3.2.6 益糖康 益糖康由紅參、黃連、黃精、黃芪等14 味中藥組成，有健脾益氣、清熱養陰佐以活血功效，用于消渴氣陰兩虛者。李進［42］通過腹腔注射STZ及灌服耗氣傷陰顆粒復制氣陰兩虛型DM大鼠模型，用益糖康治療6 周后發現中藥復方益糖康能延緩糖尿病腎損傷進程、修復受損腎組織，其治療機制與干預JAK2、STAT3 磷酸化，進而抑制JAK2/STAT3信號通路表達，延緩DM腎臟炎癥發展進程有關，這可能是益糖康對DM 腎臟功能保護作用的機制之一。

3.2.7 芪石腎舒膠囊 芪石腎舒膠囊為西南醫科大學附屬中醫醫院院內制劑，由黃芪、石葦、益母草等多種藥物組成，具有益氣養陰、舒絡固腎、清熱解毒功效。唐小玲［43］通過腹腔注射STZ 誘導建立DM 大鼠模型，用芪石腎舒膠囊治療8 周后發現，芪石腎舒膠囊能降低DN 大鼠尿微量白蛋白/尿肌酐比值及24 小時尿蛋白定量。其對DN 大鼠腎臟保護作用可能與下調JAK/STAT/SOCS 信號通路中JAK2、STAT3表達及上調SOCS-1、SOCS-3表達有關。見表2。

表2 中藥復方對糖尿病腎病JAK/STAT通路干預作用

4 展望

近年來，在腎臟相關疾病中JAK/STAT 信號通路所起的調控作用受到了學者的關注，研究證實其與多種腎臟疾病中系膜細胞、足細胞、腎小管上皮細胞、腎小球血管內皮細胞等細胞的病理改變相關［44］。充分了解JAK/STAT作用機制，調節JAK/STAT信號通路，可為臨床相關疾病的治療提供更有效更具特異性的治療方法。雖然JAK/STAT通路的組成并不復雜，但是其他途徑常常相互作用，組成一個復雜的信號網絡，為研究JAK/STAT 的作用機理增加了難度。相關研究［45-46］證實某些單味中藥和中藥復方能調節JAK/STAT 信號通路，對JAK/STAT信號通路起抑制作用，從而改善DN 的腎組織損傷，然而目前相關研究較少，其對JAK/STAT 信號通路的具體調控機制還未完全明確。相信隨著對JAK/STAT 信號通路具體作用機制的深入研究，將更加明晰DN 的發生機制和人體中各種生理過程，這有利于臨床尋找新的治療靶點、研發新的靶向藥物治療DM、DN 以及其他并發癥，改善臨床療效。同時，隨著醫學的不斷進步與發展，對中藥作用機制的研究將會更加深入，人們將越來越認識到中藥治療疾病的突出療效，相信中醫藥會為人類健康做出更大貢獻。