糖尿病腎病足細胞損傷機制及中醫藥干預研究進展

摘要：糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常見、最嚴重的并發癥之一，也是終末期腎病和慢性腎臟性疾病的首要病因，然而關于DN發病病因及分子機制，目前尚不明確。大量研究表明，足細胞損傷在DN發展過程中起到了關鍵性作用，其機制涉及到氧化應激、炎癥、纖維化、代謝等因素。通過探討DN中足細胞損傷的機制，總結中醫藥干預DN的研究進展，為中醫藥防治DN提供研究思路。

關鍵詞：糖尿病腎病；足細胞損傷；中醫藥干預

中圖分類號：R587.1 文獻標志碼：A 文章編號：1007-2349（2024）09-0079-06

據柳葉刀發表的研究數據顯示，2021年全球有5.29億糖尿病（diabetes mellitus，DM）患者，全球年齡標準化糖尿病總患病率為6.1%［1］。隨著DM患病率在全世界迅速增長，DM相關并發癥的患病率也隨之增加。其中，糖尿病腎病（diabetic nephropathy，DN）是DM最常見、最嚴重的并發癥之一，也是終末期腎病（ESRD）和慢性腎臟性疾病的首要病因［2，3］，大約40%的DM患者會發展為DN［4］。因此，深入研究DN的發病機制和治療方法，對于防治DN、提高國民健康水平尤為重要。

關于DN發病的病因及分子機制，目前仍尚不明確。研究表明，DN涉及到氧化應激、炎癥、纖維化、代謝等因素［5］。臨床上微量白蛋白尿是診斷DN的標志，尿蛋白的形成主要與腎小球濾過屏障（GFB）的破壞有關。足細胞作為GFB的重要組成部分，其損傷會導致蛋白尿出現［6］。故本綜述探討DN中足細胞損傷的機制，總結中醫藥干預的研究進展，為中醫藥防治DN提供研究思路。

1 足細胞損傷

1.1 DN中足細胞損傷特征 足細胞又稱腎小囊臟層上皮細胞，足細胞的足突是足細胞發揮功能的特征性結構。相鄰足突互相嵌合，附著于腎小球基底膜（GBM），間隙上由Nephrin、Podocin、CD2相關蛋白質等組成裂孔隔膜復合體［7］。在DM的發展過程中，足細胞損傷的特征包括以下幾個方面：數量和密度減少、凋亡、上皮-間充質轉分化、肥大，以及足突融合［8］。

1.2 足細胞損傷機制

1.2.1 氧化應激 氧化應激是大量活性氧（ROS）蓄積導致組織細胞損傷而產生的一種應激狀態。研究證實，ROS生成增加和/或抗氧化系統不足可導致ROS積累，引起氧化應激。在DN的發生和進展過程中，腎臟內部的氧化應激起著關鍵作用，腎臟內部的ROS主要通過多種NAD（P）H氧化酶介導生成，但也可能由缺陷的抗氧化系統或線粒體功能失調所致［9］。

（1）氧化與抗氧化系統失衡 機體處于慢性高血糖的環境下，ROS產生過剩并大量釋放。在高糖的刺激下，過量的ROS一方面直接攻擊足細胞，導致足細胞氧化與抗氧化系統失衡，加劇ROS的大量釋放從而引發惡性循環，進一步引起足細胞損傷并誘發凋亡；另一方面，由多種NAD（P）H氧化酶介導生成的過量ROS，可能進一步加劇NAD（P）H氧化酶的激活，形成另一個ROS大量釋放的惡性循環［10］。

（2）NAD（P）H氧化酶（NOXs） NAD（P）H氧化酶是在生物膜上傳遞電子的一類跨膜蛋白。其中NOX4和NOX5與DN的足細胞密切相關。通過對DM小鼠模型的足細胞特異性誘導，NOX4導致GBM增厚、蛋白尿產生和足細胞丟失［11］；在DN的NOX5轉基因小鼠模型中，足細胞過度表達NOX5會出現蛋白尿和足突消退［12］。Zhou等［13］發現，在小鼠模型中阻斷晚期糖基化終末產物受體（RAGE）可抑制NADPH氧化酶的激活和過多的細胞內超氧化物的產生。

（3）線粒體功能障礙 線粒體逐漸被認為是基因和獲得性腎臟疾病的關鍵因素［14］。在DN的進展中，ROS的過量產生、細胞凋亡途徑的激活和線粒體自噬缺陷相互關聯［15］。ROS會引發線粒體功能障礙，表現為脂肪酸β氧化、三羧酸循環、氧化磷酸化、線粒體自噬、線粒體動力學的改變［16］。

1.2.2 代謝紊亂

1.2.2.1 糖脂代謝紊亂

（1）高血糖 高血糖對足細胞有直接的損傷作用。鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病大鼠模型中，高級糖基化終產物（AGEs）和其受體RAGE相互作用，導致足細胞肥大、脫落、凋亡［17］。

（2）脂代謝紊亂 脂代謝紊亂可能影響足細胞胞內信號傳導，導致足細胞損傷。Hu等［18］在STZ誘導的糖尿病大鼠與體外足細胞的研究中，證實了高血糖引起的膽固醇積累和腎小球細胞損傷可能與三磷酸腺苷結合盒轉運蛋白1（ABCA1）回收障礙有關。高血糖條件下，ABCA1回收紊亂，足細胞內ABCA1減少，從而加劇足細胞中的膽固醇積累和細胞損傷。

1.2.2.2 胰島素抵抗 胰島素具有信號傳導、調節糖脂代謝等功能。腎臟作為胰島素的靶器官，胰島素受體在腎小管細胞和足細胞上表達，胰島素信號傳導在足細胞活力和腎小管功能中起重要作用。在腎臟疾病中，胰島素敏感性和胰島素信號傳導發生改變［19］。在高糖環境中，胰島素水平升高會導致胰島素受體降解，從而削弱胰島素信號響應能力和誘導足細胞胰島素抵抗。機制包括活化NADPH氧化酶引起的反應性氧化物產生、AMP依賴的蛋白激酶（AMPK）磷酸化水平下降、去乙酰化酶（SIRT1）蛋白水平和活性減少，以及與胰島素依賴性信號通路和葡萄糖攝取調節中起關鍵作用的鈣信號傳導［20］。

1.2.3 炎癥反應

（1）腫瘤壞死因子（TNF）-α/TNF-α受體系統 研究發現，在大鼠與小鼠的足細胞中，活化的巨噬細胞可通過依賴TNFa-JNK/p38的機制誘導足細胞損傷，表現為足細胞中Nephrin和Podocin基因和蛋白表達水平的下調［21］。

（2）單核細胞趨化蛋白-1/CC趨化因子受體-2（MCP-1/CCR2）系統 MCP-1是足細胞分泌的趨化因子，MCP-1與單核細胞同源受體CCR2結合后驅動腎小球單核細胞募集活化。在db/db小鼠模型與體外培養人足細胞中發現，阻斷或刪除MCP-1或CCR2均可減少單核/巨噬細胞浸潤、蛋白尿和足細胞損傷，MCP-1一方面通過吸引巨噬細胞間接誘導足細胞損傷，另一方面還可以與CCR2結合誘導/介導Nephrin下調、足細胞遷移和TGF-β1誘導的足細胞凋亡［22-23］。

（3）NALP3/ASC/Caspase-1信號通路 Liu等［24］研究發現，在體外小鼠足細胞中，NALP3/ASC/Caspase-1信號通路減輕了高糖誘導的足細胞損傷。NLRC3通過與ASC競爭前半胱天冬酶-1的結合來干擾NALP3炎癥小體的活性［25］。

1.2.4 自噬 自噬是一種溶酶體降解細胞質成分的保守途徑。自噬可以清除功能失調的細胞器和錯誤折疊的蛋白質并循環利用，從而維持足細胞的結構功能和代謝。自噬異常受營養感應mTOR復合物1（mTORC1）、AMPK和nadd依賴性SIRT1途徑的相關通路調控［26］。Zhao等［27］在db/db小鼠與足細胞的模型中，揭示了經由激活mTOR并抑制轉錄因子EB（TFEB）的核轉位來抑制足細胞自噬的機制。Li等［28］詳細闡述了AMPK對自噬過程的直接和間接調控。通過磷酸化自噬相關蛋白，AMPK可直接促進自噬的發生；而通過調控轉錄因子如FOXO3、TFEB和BRD4下游的自噬相關基因的表達，AMPK可間接調控自噬過程。Wang等［29］提出，SIRT1通過調節代謝平衡和自噬、抵抗凋亡和氧化應激、以及抑制炎癥等多種機制發揮腎臟保護作用。

2 中醫藥干預足細胞損傷治療DN

2.1 葛根及其提取物 葛根性甘、辛、涼。有解肌退熱、透疹、生津止渴、升陽止瀉、通經活絡之效。葛根素（puerarin）是葛根發揮藥效的關鍵成分。Li等［30］揭示了葛根素在STZ誘導的糖尿病小鼠與小鼠足細胞模型中通過上調SIRT1抑制NF-κB活性，降低NOX4的表達，從而對足細胞產生抗氧化作用的機制。Li等［31］還發現，在STZ誘導的糖尿病小鼠和用高糖處理的小鼠足細胞中，葛根素通過血紅素加氧酶1（HMOX-1）、SIRT1和AMPK途徑促進自噬，防止足細胞損傷。Xu等［32］研究證實，葛根素通過激活PERK/eIF2α/ATF4信號通路的表達水平，來增強DN中足細胞自噬的作用；并能減輕STZ誘導的C57BL/6小鼠模型的腎臟肥大、系膜擴張、蛋白尿和足細胞足突改變，增加足細胞Nephrin、Podocin的表達。

2.2 淫羊藿及其提取物 淫羊藿性辛、甘、溫。有補腎陽、強筋骨之效。淫羊藿苷（Icariin，ICA）作為淫羊藿的有效成分，已被研究證實具有治療DN的作用。Ding等［33］發現高糖處理的足細胞和STZ誘導的糖尿病大鼠模型經ICA干預后，通過增加Sesn2誘導的線粒體自噬，來抑制Keap1-Nrf2/HO-1軸激活的NLRP3炎癥小體，改善足細胞損傷。Qiao等［34］發現在高糖處理的足細胞中，ICA可以抑制足細胞氧化應激，減少ROS的產生，保護線粒體膜的完整性；還可抑制線粒體凋亡信號和通過GPER依賴途徑促進Bcl-2線粒體易位來減輕足細胞凋亡。Qi等［35］報道ICA可以抑制TLR4/NF-κB信號通路來減輕腎臟炎癥反應；且顯著降低STZ誘導小鼠的24小時尿蛋白、血清肌酐和尿素氮的水平，減少腎組織中丙二醛（MDA）的含量，增強超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）和谷胱甘肽過氧化物酶（GSH-Px）的活性，從而保護腎臟免受DN的損傷。

2.3 紅景天及其提取物 紅景天性平、味澀、善潤肺、能補腎。Xue等［36］研究發現紅景天苷可以減輕STZ誘導小鼠的DN癥狀，包括尿蛋白、血尿素氮和血清肌酐的減少，同時通過改善腎臟結構、恢復腎小球上皮細胞的完整性以及抑制腎臟纖維化來緩解DN。此外，紅景天苷還能夠促進線粒體生物合成，增強Sirt1/PGC-1α信號通路的活性。Pei等［37］驗證了紅景天苷通過Akt/GSK-3β信號通路對DN的改善作用，經紅景天苷處理后，STZ誘導的糖尿病大鼠腎臟中Akt和GSK-3β的磷酸化水平升高，血清炎性細胞因子和腎臟氧化應激標志物的水平降低。

2.4 黃芪及其提取物 黃芪性微溫，味甘，健脾補中，升陽舉陷，益衛固表。Su等［38］研究證實黃芪皂苷II可以部分恢復STZ誘導的糖尿病大鼠腎臟中與線粒體動力學和自噬相關的蛋白表達，包括Mfn2、Fis1、P62和LC3；此外，黃芪皂苷II通過增加Nrf2的表達并降低Keap1蛋白水平，提高抗氧化應激能力；同時，黃芪皂苷II還可增加與線粒體自噬相關的PINK1和Parkin的表達。Feng等［39］揭示了黃芪皂苷IV治療可以顯著改善db/db小鼠模型的腎功能，降低尿蛋白排泄量和尿蛋白肌酐比率，改善腎臟結構改變。黃芪皂苷IV還能夠降低TNF-α和MCP-1的水平，抑制NLRP3炎癥小體和半胱天冬酶-1的表達來保護高糖誘導的小鼠足細胞損傷。Xing等［40］實驗發現黃芪皂苷IV通過激活PPARγ-Klotho-FoxO1信號通路，抑制db/db小鼠和高糖培養的足細胞氧化應激，減輕足細胞凋亡。

2.5 黃連及其提取物 黃連性寒，味苦，清熱燥濕，瀉火解毒。小檗堿是存在于小檗屬與黃連屬植物中的季銨生物堿。Qin等［41］揭示小檗堿通過激活過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α（PGC-1α）信號通路，促進足細胞中線粒體的能量平衡和脂肪酸氧化，從而抑制db/db小鼠模型和高糖培養的足細胞中的脂質積累、線粒體ROS過量產生、線粒體功能障礙和脂肪酸氧化不足。Qin等［42］還發現在db/db小鼠和高糖培養的足細胞中，小檗堿可抑制動力蛋白相關蛋白1（Drp1）的激活來穩定足細胞線粒體形態，從而減少線粒體碎片化和功能障礙。

2.6 地黃及其提取物 地黃性涼，味甘苦，滋陰補腎、養血補血。梓醇是一種在地黃中發現的環烯醚萜糖苷。Shu等［43］首次發現梓醇對于DN中的內皮功能障礙和炎癥具有保護作用。梓醇可以通過抑制RAGE/RhoA/ROCK信號通路，減輕C57BL/6J糖尿病小鼠的內皮功能障礙和炎癥；并有效改善腎臟病變，降低尿蛋白、血清肌酐和血尿素氮水平。Chen等［44］構建了STZ誘導的糖尿病小鼠和高糖培養的足細胞模型，驗證了梓醇具有抑制DN氧化應激和炎癥并降低焦亡的潛力，其作用機制可能與AMPK/SIRT1/NF-κB通路相關。

3 小結

DN的發病機制十分復雜，其中足細胞損傷已被證實在DN發展過程中密切相關，足細胞損傷的機制同樣復雜，涉及到氧化應激、代謝紊亂、炎癥反應、自噬等方面，并且多個信號通路多種損傷機制之間彼此相互交雜。因此，目前對于足細胞損傷的研究仍有待突破。在中醫藥干預方面，現有的研究大多集中在中藥單體，但目前臨床上應用較多的仍是中藥復方，故應加強對中藥復方的研究，使基礎研究與臨床實際相結合，提高DN研究的全面性。

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（收稿日期：2024-03-13）