中藥干預線粒體自噬治療糖尿病腎病研究進展

魏金鳳，魏曉濤，王彩紅，王威威，張新麗，何志軍，劉 濤

1. 酒鋼醫院特需病區（甘肅嘉峪關 735100）

2. 甘肅中醫藥大學中醫臨床學院（蘭州 730000）

3. 甘肅省中醫院腎病科（蘭州 730000）

糖尿病腎病（diabetic kidney disease, DKD）是世界范圍內最常見的終末期腎臟疾病的病因，也是糖尿病主要微血管并發癥，常為慢性腎臟病和終末期腎病的結果，其主要臨床特征為蛋白尿和腎小球濾過率下降[1]。糖尿病的代謝和血流動力學改變將導致腎小球結構改變，如腎小球基底膜進行性增厚、細胞外基質擴張、支持細胞丟失和典型的腎小球硬化[2-3]。DKD 的發病機制尚未明確，但一些因素被認為參與了DKD 的發病過程，包括晚期糖基化終末產物的產生、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、內質網應激，以及炎癥因子和腎素血管緊張素系統的激活[4-6]。研究表明，線粒體功能受損、線粒體DNA 減少、受損線粒體積累、ROS 產生、ATP 含量和細胞活力降低，以及吞噬細胞線粒體數量減少均與DKD 有關，這些將導致腎小球、腎小管、血管和間質的破壞，提示線粒體吞噬功能紊亂可能參與了DKD的發病[7-8]。同時研究發現，腎小管上皮細胞（renal tubular epithelial cells，RTECs）、足細胞、腎小球系膜細胞和內皮細胞是線粒體自噬紊亂和防治糖尿病腎損傷的重要靶點[9]。

中醫藥防治DKD 具有強調整體調理、個體化治療和重視病因辨析的特點，注重平衡人體陰陽和氣血，針對個體不同體質、病情表現和DKD階段，采取不同的治療方法。同時，中醫藥防治DKD 還具有重視調理基礎疾病（如管理糖尿病、控制血壓）、多種治療手段綜合應用、作用靶點及途徑多、療效確切、副作用少、患者滿意度高和歷史實踐經驗豐富等優勢。近年來，中藥干預線粒體自噬治療DKD 備受關注。研究顯示，中藥可干預相關信號通路介導線粒體自噬，保護和恢復線粒體功能，達到預防、治療和緩解DKD的目的[10-11]。本文通過文獻回顧總結了中藥對DKD 線粒體自噬的調控作用，以期為中藥防治DKD 提供參考。

1 線粒體自噬與DKD的關系

自噬是一種保守的細胞內過程，其中受損或多余的細胞器被溶酶體降解[9,12]。有絲分裂是通過自噬選擇性地移除線粒體，以保持細胞的線粒體含量并確保質量控制[13]。研究發現，線粒體自噬主要由PTEN 誘導激酶1（PTEN-induced kinase 1，Pink1）/E3 泛素連接酶（Parkin）信號通路和有絲分裂受體通路兩條信號通路介導[14-15]。在高糖環境下，RTECs 的NOD 樣受體蛋白3（NODlike receptor protein 3，NLRP3）炎癥小體表達增加，Pink1、Parkin 和視神經蛋白（optic nerve protein，OPTN）的表達下降，線粒體自噬受到抑制。當OPTN 過表達時，核轉錄因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）信號通路受到抑制，且NLRP3 炎癥小體的激活受到抑制，線粒體自噬顯著增加，線粒體ROS 顯著減少，受損的線粒體得以清除，DKD 從而得到改善[16-17]。線粒體自噬功能障礙在糖尿病及其并發癥的發生發展中起重要作用[18]。線粒體自噬被激活，可恢復線粒體功能并改善足細胞內的氧化應激狀態，從而改善DKD 的病理狀態[19]。研究表明，在DKD小鼠模型和高糖損傷腎小球內皮細胞模型中，線粒體形態和功能發生異常，ROS 生成增加、線粒體膜電位降低，同時Pink1 和Parkin 的表達降低，線粒體自噬受抑制且腎小球內皮細胞凋亡增加[20-21]。在高糖環境下，系膜細胞中孤核受體4A（nucleosome receptor 4A, NR4A1）表達增加，進而激活P53 的表達，而P53 會上調線粒體分裂因子的表達，從而激活線粒體分裂并下調Parkin 的表達，抑制線粒體自噬，線粒體分裂下降，氧化應激水平得以改善[22]。Pink1/Parkin 介導的線粒體自噬被激活，使受損線粒體得以清除，腎系膜細胞穩態得以維持，從而改善DKD[23]。

2 線粒體自噬相關信號通路

2.1 Pink1/ Parkin信號通路

Pink1 是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，是RBR（RING-between-RING）E3 連接酶家族的成員，通常位于細胞質中[24]。Pink1/Parkin 通路的激活目前被認為是有絲分裂中首個也是研究最多的調控機制[14]。Parkin 長期處于一種穩定無活性狀態，需要由Pink1 激活，Pink1 的自動磷酸化是Parkin 線粒體易位及其磷酸化和激活的關鍵事件[25]。線粒體蛋白質的錯誤折疊或聚集以及線粒體基質中過量的ROS 水平會刺激線粒體損傷或去極化[26-27]。因此，線粒體不能將Pink1 導入線粒體內膜（inner mitochondrial membrane, IMM），從而在正常線粒體中誘導了Pink1 的降解途徑。Parkin 識別磷酸絲氨酸65-泛素（phosphatidylserine 65-ubiquitin,PSER65-UB），并將其轉移到IMM 蛋白或泛素底物，后者為Pink1 提供更多的磷酸化底物，并招募更多的Parkin，形成一個正反饋循環[28]。PSER65-UB 促進Parkin 中UBLS65 殘基的磷酸化，從而充分激活Parkin、泛素和許多IMM 蛋白，最終導致IMM 中特定蛋白的泛素化及選擇性自噬適配蛋白的招募，如核點蛋白52kDa（nuclear dot protein 52kDa, NDP52）、OPTN、自噬受體蛋白P62（P62/SQSTM1）、緊鄰BRCA1 基因1 和Tax1 結合蛋白1，這些蛋白質與微管相關蛋白輕鏈3（LC3）相互作用，觸發線粒體降解過程[29-30]。

2.2 有絲分裂受體通路

有絲分裂在維持腎臟動態平衡和發病機制中具有重要意義，尤其是高度專業化的細胞（如RTECs、足細胞、腎小球系膜細胞和內皮細胞）的有絲分裂是糖尿病腎損傷的重要靶點[9]。線粒體分裂/有絲分裂抑制物可加速RTECs 的衰老，同時增加線粒體形成，減少線粒體ROS 積累[16]。OPTN 作為一種重要的自噬受體，其表達激活了有絲分裂，緩解了腎小管細胞的過早衰老。在DKD 小鼠的腎臟中觀察到腎小球基底膜增厚和足細胞擴張，表明足細胞的有絲分裂受到抑制，并影響DKD 的進展[31]。在高糖條件下，腎小球系膜細胞中自噬相關蛋白Pink1 和Parkin 的mRNA表達也降低[32]。刺激雷帕霉素靶蛋白（mTOR）/Pink1/Parkin 介導的有絲分裂吞噬可以改善腎臟炎癥、腎小球膜擴張和細胞外基質沉積[33]。當暴露于高糖環境時，線粒體腎小球內皮細胞的LC3-II、Pink 和Parkin 水平降低[34]。激活Nrf2/Are 信號促進腎小球內皮細胞的有絲分裂，可能會恢復DKD 導致的線粒體功能障礙和腎功能受損[34]。

3 中藥干預線粒體自噬治療DKD

3.1 中藥提取物

雷公藤苷是一種具有免疫抑制、抗炎和抗腎纖維化作用的中藥提取物[35]。Tao 等研究顯示，雷公藤苷可顯著降低P62、堿性螺旋-環-螺旋轉錄因子1（basic helix-loop-helix transcription factor 1, Twist1）蛋白表達水平及mTOR、p-mTOR比值，表明雷公藤苷可通過mTOR/Twist1 信號通路上調足細胞自噬，緩解足細胞EMT 和凋亡[36]。此外，雷公藤苷對高糖血清誘導的足細胞損傷具有保護作用，這種作用由伴隨的自噬激活和β抑制蛋白-1（β-arrestin-1）下調介導，雷公藤苷預處理后足細胞凋亡顯著改善，足細胞裂孔膜蛋白（nephrin）水平升高，β-arrestin-1 表達受到抑制，從而上調了足細胞自噬活性并改善足細胞凋亡，與雷公藤苷聯合可提高LC3-II 水平和LC3-II/LC3-I 比率并降低P62 的表達。劉新輝在探討黃芪甲苷對高糖誘導大鼠近端腎小管上皮細胞（NRK-52E）線粒體自噬相關研究中發現，黃芪甲苷可抑制腎小管上皮細胞的增殖功能，并有效抑制線粒體自噬蛋白Pink1、Parkin 的表達，下調NRK-52E 細胞促凋亡蛋白cleaved-caspase-3表達和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值[37]。這表明黃芪甲苷可減輕Pink1/Parkin 介導的腎小管上皮細胞NRK-52E 線粒體自噬，保護腎小管上皮細胞，達到防治DKD 腎臟損傷的目的。Qin 等研究發現，小檗堿治療逆轉了DKD 患者的線粒體功能障礙和代謝紊亂、足細胞損傷和腎小球硬化[38]。在DKD 小鼠模型和培養的足細胞中，小檗堿抑制脂質積累、線粒體ROS 的過度生成、線粒體功能障礙和脂肪酸氧化不足，同時小檗堿對DKD 的保護作用伴隨過氧化物酶體增殖物激活受體γ coactivator-1α（PGC-1α）信號通路的激活，促進足細胞線粒體能量穩態和脂肪酸氧化，這提示小檗堿恢復PGC-1α 活性和能量穩態是DKD 的潛在治療策略。鄭華等研究發現，瑤山甜茶提取物可降低大鼠空腹血糖、腎臟指數，改善大鼠腎小球足細胞突大面積融合及上皮細胞線粒體結構異常等病理改變[39]。這表明瑤山甜茶提取物可改善腎小球足細胞的鏡下結構，清除功能異常的線粒體，抑制足細胞凋亡，提示瑤山甜茶提取物通過調節線粒體自噬，抑制足細胞凋亡，起到保護腎臟的作用。Xiang 等研究發現，丹參提取物丹酚酸B 可通過下調內皮細胞凋亡和線粒體自噬減輕糖尿病內皮和線粒體功能障礙，其顯著增加了B 淋巴細胞瘤-2（Bcl-2）表達，并降低Bcl-2 相關X 蛋白（Bax）、Beclin-1、Parkin 和Pink1 表達，顯著增強遷移和線粒體活性，從而保護內皮細胞免于凋亡和線粒體自噬[40]。總體而言，丹酚酸B 具有通過下調內皮細胞凋亡和線粒體自噬改善糖尿病誘導的內皮和線粒體功能障礙的潛力。田東研究發現，葛根提取物可改善DKD 小鼠腎小球系膜、基底膜增生增厚、足細胞足突腫脹肥大、功能異常線粒體增多的現象，還可激活腺嘌呤核苷酸依賴的蛋白激酶（AMPK），上調沉默信息調節因子1（SIRT1）表達，增強PGC-1α 去乙酰反應，促進線粒體生物發生，同時增強Pink1 蛋白表達，抑制Parkin 蛋白表達[41]。這表明葛根提取物通過抑制Pink1/Parkin 通路，激活Pink1 蛋白，進而介導Parkin 蛋白對功能異常線粒體的泛素化過程，加速線粒體自噬，從而平衡線粒體生物發生和線粒體自噬的關系，發揮保護DKD 小鼠腎臟、防治DKD 的作用。

上述中藥提取物均表現出對足細胞的保護作用，其中部分藥物通過調節自噬過程維持細胞穩態。雷公藤苷、黃芪甲苷、小檗堿和瑤山甜茶提取物均表現出抑制足細胞凋亡和調節線粒體自噬的能力，進而保護腎臟免受DKD 損傷。丹酚酸B和葛根提取物也顯示出對線粒體功能的影響，通過調節線粒體的生物發生和自噬過程，改善糖尿病誘導的內皮功能障礙和腎臟損傷。雖然這些中藥提取物在保護腎臟免受糖尿病損傷方面表現出相似的效果，但其作用機制和影響細胞過程的途徑可能存在差異。中藥提取物的多樣性表明不同藥物可能在治療過程中發揮著互補作用，針對腎臟損傷的不同方面提供保護作用，但其安全性、有效性有待進一步研究驗證。

3.2 中藥復方

Zhang 等研究發現，固腎解毒膠囊治療組表現出尿白蛋白降低、腎功能障礙（包括血清肌酐和血尿素氮）改善，以及總膽固醇、甘油三酯和總蛋白水平降低[42]。組織學顯示，固腎解毒膠囊可以延緩DKD 的進展，將細胞凋亡率從52%降至20%以下，其通過下調DKD 大鼠腎臟Bax 表達、上調Bcl-2 及上游信號通路Akt 通路表達調節線粒體凋亡通路。此外，實驗觀察到固腎解毒膠囊上調了DKD 大鼠的足細胞足突標志物NPHS2 蛋白Podocin 和Nephrin，表明固腎解毒膠囊可能通過在DKD 病理變化過程中抑制細胞凋亡和調節線粒體凋亡和Akt 通路發揮腎臟保護作用[42]。Jin 等通過實驗結合網絡藥理學預測發現，解毒通絡保腎方可降低DKD 大鼠24 h 尿蛋白定量，改善腎功能，促進足細胞中Podocin、Nephrin 的表達，從而減輕足細胞損傷[43]。同時，解毒通絡保腎方激活足細胞自噬相關蛋白（Beclin-1、LC3和P62）的表達，說明解毒通絡保腎方可增強足細胞自噬、減少足細胞損傷，從而有效治療DKD蛋白尿，保護腎功能。Han 等研究發現，通絡地桂湯可降低DKD 大鼠24 h 尿蛋白濃度，降低血糖、血紅蛋白A1c、血清肌酐、尿素氮濃度、血清總蛋白和白蛋白[44]。同時，系膜增寬和足突融合減少，腎小球基底膜未明顯增厚，足細胞數量和足細胞內自噬體數量增加，DKD 大鼠腎組織中Nephrin、Podocin、LC3Ⅱ、Beclin-1 蛋白表達上調，P62 蛋白表達下調，mTOR 磷酸化受到抑制，表明通絡地桂湯可通過抑制mTOR 磷酸化來抑制DKD 的進展，從而增加自噬以保護足細胞，減少蛋白尿，保護腎臟功能。Liu 等研究發現，黃芪丹參湯顯著減少了DKD 小鼠的尿白蛋白排泄并改善腎損傷，同時Pink1/Parkin 介導的線粒體自噬被激活，蛋白表達增加和明顯的包裹線粒體的自噬泡，DKD 小鼠腎臟中的線粒體裂變增加，這表明黃芪丹參湯可通過抑制Pink1/Parkin 介導的線粒體自噬預防2 型糖尿病引起的腎損傷，起到保護腎臟的作用[45]。李小會等研究發現，通絡益腎方可降低大鼠空腹血糖、24 h 尿蛋白定量和尿蛋白水平，并通過增強線粒體生物合成相關基因PGC-1 表達，調節線粒體合成、抑制線粒體氧化應激，減輕DKD 大鼠線粒體病變，改善后足細胞線粒體損傷，表明通絡益腎方可通過阻斷DKD大鼠腎皮質線粒體功能障礙，改善DKD 大鼠腎小球損害，發揮保護腎臟的作用[46]。萬紅波等研究發現，益腎化濕顆粒可顯著增加DKD 大鼠腎臟足細胞水平，增強Nephrin 與Podocin 蛋白表達，并改善DKD 大鼠血小板衍生生長因子受體β（platelet-derived growth factor receptor β, PDGFR β）蛋白水平，說明益腎化濕顆粒可增加足細胞數量，改變足細胞自噬缺失、足細胞受損狀態，增強足細胞自噬，保護足細胞，同時改善腎臟功能，達到防治DKD 的目的[47]。

多種中藥復方在治療DKD 中發揮了重要作用，包括固腎解毒膠囊、解毒通絡保腎方、通絡地桂湯、黃芪丹參湯、通絡益腎方和益腎化濕顆粒，它們在改善DKD 進展和保護腎臟功能方面表現出相似的效果。這些中藥復方均在尿白蛋白、腎功能指標、血脂（總膽固醇、甘油三酯）、血糖等方面具有正面調節作用，通過影響細胞凋亡、線粒體功能和足細胞自噬保護腎臟免受DKD損傷。固腎解毒膠囊、解毒通絡保腎方、通絡地桂湯和黃芪丹參湯顯示出對足細胞標志物（如Nephrin 和Podocin）的調節作用，以及對自噬途徑（如mTOR、LC3 和Beclin-1）的影響，以減少蛋白尿、改善腎功能，并保護足細胞免受DKD損傷。盡管這些中藥復方在治療DKD 方面效果相似，但它們通過不同的途徑發揮作用。未來應進一步探究中藥復方對DKD 的作用機制，特別是針對細胞凋亡、線粒體功能、足細胞自噬等關鍵通路的調控機制，更詳細和精準地探析中藥復方對細胞和器官水平的影響。

4 小結

目前DKD 患者的治療原則以控制血糖、血壓、血脂，降低心血管風險為主。糖尿病的治療藥物包括腎素-血管緊張素系統抑制劑、血管緊張素轉換酶抑制劑、血管緊張素受體阻滯劑、鈉葡萄糖共轉運體-2 抑制劑、胰高血糖素樣肽-1 受體激動劑和二肽基肽酶抑制劑，但這些藥物具有較多的副作用。因此，尋找新的DKD 治療靶點尤為重要。既往證據表明，線粒體靶向可有效治療DKD 并保護腎臟。Pink1/Parkin 通路與有絲分裂受體通路均可有效調控線粒體自噬，發揮治療DKD 的作用，但過度的有絲分裂可能導致腎臟細胞損傷。因此，有絲分裂途徑對線粒體自噬，以及腎小管和腎小球中有絲分裂對DKD 的確切作用及利弊等有待進一步深入研究。未來仍需探索與有絲分裂相關的其他細胞過程在DKD 中的作用，進一步加深對DKD 分子機制的認識，并發現潛在的治療方法。

隨著中藥現代化的發展，中藥有效成分治療糖尿病相關疾病的效果已被大量研究證實，運用中藥治療糖尿病等慢性疾病具有廣闊前景。中藥提取物及中藥復方對DKD 作用機制錯綜復雜，未來需在循證醫學指導下進行相關臨床研究，為臨床上使用中藥防治DKD 提供依據。

中藥干預線粒體自噬治療DKD 的研究也存在一些局限性：第一，中藥成分復雜且種類繁多，因此中藥干預研究具有多樣性和復雜性，難以準確評估不同中藥對線粒體自噬的影響；第二，中藥的質量控制和標準化制備具有挑戰性，由于原材料來源、加工工藝等的不同，藥物質量和含量易受影響，將影響研究的一致性和可重復性；第三，多數中藥干預線粒體自噬治療糖尿病腎病的研究仍停留在動物實驗或細胞水平，臨床試驗和大規模臨床數據較少，難以直接證明其在人體內的安全性和有效性；第四，中藥的劑量和用法缺乏統一標準，不同研究可能采用不同的劑量和給藥方式，導致結果出現差異和難以比較；第五，線粒體自噬作為一個復雜的細胞過程，其調控機制尚未完全明確，中藥干預線粒體自噬治療DKD的具體調控機制仍需更深入的研究；最后，人體對中藥的反應存在個體差異。未來需要開展更高質量的臨床試驗，探索標準化的制備方法、深入的機制研究及個體化治療方案，以深入探究中藥干預線粒體自噬治療DKD 的機制和臨床應用。