大黄素在延缓肾脏纤维化过程中的作用

金国华，房向东

(南昌大学第二附属医院，南昌330006)

各种慢性肾脏疾病最终均表现为肾脏纤维化而失去正常功能，尽管通过透析或移植使部分患者得以生存，但终未解决根本问题。寻找能有效延缓肾功能不全进展的药物是当前临床亟待解决的重要课题。肾小管上皮细胞(TEC)、肾小球系膜细胞(MC)及肾成纤维细胞(KFB)作为肾脏固有细胞，对维持正常人体生理及在慢性肾脏病变的进展中起重要作用。在一些损伤条件下这些细胞可发生异常增殖、凋亡及表型转化等改变而主动参与肾脏纤维化。大黄素是中药大黄的主要有效成分，具有抗炎、抑菌、免疫调节、抗氧化、清除自由基、抗肿瘤等多种作用。近期研究发现，大黄素可通过延缓肾脏纤维化进展参与保护肾功能，且具有物广价廉、半衰期长等优点，逐渐成为临床及科研应用的理想药物。现就大黄素在延缓肾纤维化方面的作用进行简要概述。

1 抗增殖作用

研究发现，大黄素对肝硬化、肿瘤等增殖类疾病有一定治疗作用。许多慢性肾脏疾病均伴有MC增殖，增殖的MC可产生多种炎症因子，促进过多的细胞外基质(ECM)合成，加重肾小球炎症和硬化过程;KFB的大量增殖及其产生的ECM的过量沉积是构成肾脏纤维化的两个重要环节。因此，抑制MC、KFB增殖成为减缓甚至逆转慢性肾脏疾病的途径。研究发现大黄素亦具有明显的抗肾脏细胞增殖作用。大黄素随浓度的增加，对MC及KFB的增殖及IL-6分泌的抑制作用增加［1］。而IL-6可作为刺激肾脏MC、KFB增殖的重要炎症因子，这表明大黄素不仅能直接抑制肾脏细胞的增殖，而且能通过抑制某些炎症因子的释放发挥间接抑制作用。

大黄素抑制细胞增殖主要体现在阻止细胞周期的进行。在观察大黄素对MC和KFB增殖周期调控的影响时，发现大黄素可能通过阻抑MC和KFB由G1期向S期转化，进而抑制细胞增殖［2］。调节细胞是否增生(即能否通过细胞周期中的G1/S检验点)的物质是细胞周期调节蛋白(CCRPs)。CCRPs分为正周期素依赖性激酶及负周期素激酶抑制剂。前者作用为促进细胞周期的运转，后者则发挥抑制效能。如果周期素激酶抑制剂对G1/S转换的抑制作用小于正CCRPs的促进作用，则细胞增生。而大黄素可通过提高周期素激酶抑制剂p27水平进而抑制TNF-α诱导的KFB增生。然而王青秀等［3］研究大黄素对人正常HK-2细胞毒性时发现，随大黄素剂量的增加，HK-2细胞增殖中G0/G1期细胞明显减少，S期细胞明显增多，G2/M期没有出现变化，故认为大黄素对HK-2细胞周期增殖的影响是阻滞其从S期到G2/M期的转化。

大黄素抗增殖过程中涉及到的信号通路逐渐被学者们关注和研究，p38丝裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)信号通路可能是其主要的研究通路。Wang等［4］发现大黄素诱导p38通路的失活过程是选择性下调P-MKK3、P-MKK6的活性所导致的，而对P-MKK4几无影响。Li等［5］报道称，大黄素抑制的是磷酸化后有活性的p38MAPK的表达，而这一作用可能涉及到过氧化物酶体增生物激活受体γ(PPARγ)。然而大黄素抑制上述细胞增殖的具体机制目前仍不明确，多数学者认为是大黄素阻滞钙通道，使钙内流障碍，细胞周期各调节因子间信号传递障碍，抑制细胞DNA合成，延迟细胞周期进程。

2 抑制转分化作用

在肾脏纤维化发生发展中，肾小管上皮—肌成纤维细胞转分化(EMT)作为肾间质纤维化(RIF)的一个重要机制已是研究热点，在生长因子(TGF、FGF)、细胞因子(IL-1)、纤溶酶原激活抑制物(PAI-Ⅰ)、单个核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)等的刺激或诱导下，肾间质KFB可转变为肌成纤维细胞，TEC或肾小球上皮细胞也可经过转分化机制转变为肌成纤维细胞，进而合成更多ECM。然而抑制EMT的研究更为临床肾脏病专家关注。内源性的因子如肝细胞生长因子、骨形成蛋白-7［7］、免疫抑制剂、AngⅡ抑制剂、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白等对EMT均有阻断作用。

在EMT过程中，转化生长因子β1(TGF-β1)是目前发现最关键的致纤维化因子。Smad信号通路被公认是TGF-β1诱导EMT过程中最重要的通路。然而，目前大黄素对TGF-β1/Smad信号通路的作用尚未见报道。除激活Smad通路外，TGF-β1还通过激活 RhoA/Rock、ERK1/2、p38MAPK、JAK/STAT、PI3K/PKB通路影响EMT的进程。秦建华等［8］通过系列实验发现，大黄素可通过抑制TGF-β1分泌减轻IL-1β诱导的NRK52E细胞发生转分化;大黄素的干预作用涉及到对p38MAPK信号通路的抑制。由于TGF-β1不仅在肾纤维化中发挥作用，其维持在机体生理方面亦起重要作用，故寻找信号通路下游因子也是目前抑制EMT研究的热点。整合素连接激酶(ILK)是一种Ser/Thr蛋白激酶，作为TGF-β1/ILK通路的下游因子，是诱导转分化的关键调节因子。ILK使E-Cadherin减少，纤维连接蛋白(FN)和基质金属蛋白酶2(MMP-2)增加，细胞迁移和侵入性增强最终导致EMT。深入研究发现，大黄素可能是通过抑制TEC的ILK表达而达到抑制细胞转分化。但实验发现如果IL-1β已作用一段时间，大黄素则无法逆转IL-1β诱导的EMT，提示大黄素可能阻止或延缓，但不能逆转肾小管间质纤维化。

3 抗氧化、清除自由基作用

炎症和氧化应激是促使慢性肾脏疾病患者发生心血管事件的危险因素，TC和LDL水平的升高在其中发挥重要作用。LDL可刺激细胞膜的炎症反应从而参与肾小球硬化的发生。TC对巨噬细胞有强烈的趋化作用，巨噬细胞浸润肾小球后可释放多种细胞因子刺激MC生成过多ECM胶原，刺激肾脏固有细胞转化为肌成纤维细胞，最终导致肾间质纤维化。长期予以抗氧化剂治疗可以降低LDL的氧化作用，保护肾血管对内皮依赖性血管扩张剂的反应性，防治高胆固醇血症所致的肾脏损伤。抗氧化剂在防治肾间质纤维化中有潜在的治疗作用。研究证实大黄素可通过抗氧化作用降低血清TG和TC水平，升高HDL-C水平，抑制动脉粥样硬化形成，且呈现剂量依赖关系。Gao等［9］将大黄素作用于db/db小鼠，结果发现LDL-C和载脂蛋白E水平均下降，且大黄素明显降低TGF-β1和FN的表达，推测大黄素改善糖尿病肾病的肾脏病变可能与调节血脂异常有关。

肾脏对反应性氧簇(ROS)氧化损伤亦甚为敏感，目前对糖尿病肾病中氧化应激损伤作用研究颇多。黄丽英等［10］研究发现大黄素对超氧阴离子自由基、羟自由基清除能力与浓度有明显的量效关系，其清除自由基的能力高于特异性清除剂维生素C。且大黄素易溶于有机溶剂而难溶于水，这种特性使之在体内抗氧化的效果更好。由此我们相信大黄素亦可通过清除ROS来保护肾脏，延缓肾纤维化进展。

4 调节ECM合成与降解

正常情况下ECM处于合成与降解不断更新的动态平衡中，病理情况下ECM异常合成或降解障碍导致组织纤维化。纤溶酶系统和基质金属蛋白酶系统(MMPs)是调节ECM降解的两个关键系统［11］，研究表明大黄素可降低AngⅡ诱导的KFBⅠ型胶原的表达及纤溶酶原激活物抑制剂-1的活性，促进FN的降解且能拮抗TGF-β1刺激的MC分泌FN。在抗肝纤维化研究中［12］，大黄素可抑制内源性基质金属蛋白酶抑制剂的表达，减少对 MMP-2、MMP-9作用的抑制，增强ECM的降解，从而达到减少肝星状细胞发生纤维化。在抗肿瘤细胞转移方面的研究却发现［13］，大黄素可通过抑制核转录因子NF-κB的表达而减少MMP-9的分泌，进而阻滞肿瘤ECM的降解，达到减少肿瘤细胞转移的目的。然而大黄素在肾脏纤维化过程中能否调节MMPs/TIMP(基质金属蛋白酶抑制剂)系统来促进ECM降解，研究资料尚缺乏。

5 总结与展望

肾间质纤维化是所有肾脏疾病发展到终末期肾衰竭的共同变化，及早阻止甚至逆转肾间质纤维化对防治终末期肾衰竭有重大意义。大黄素通过抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、抑制细胞因子及ECM的合成、抑制EMT起到抗肾间质纤维化作用。大黄素不仅可抑制原发性肾脏疾病进展至肾纤维化，亦能对继发性肾脏病，如狼疮性肾炎(LN)的肾间质纤维化及糖尿病早期的肾损害具有保护作用，因而具有广阔的药物研发和临床应用前景。尽管如此，大黄素的具体分子调控机制尚不完全清楚，部分实验结论亦存有争议，大黄素抑制肾纤维化机制的研究还有待进一步深入。

［1］吴喜利，孙万森，乔成林.大黄素对大鼠肾小球系膜细胞增殖及IL-6 的影响［J］.中药材，2006，29(1):53-54.

［2］张杰，屈燧林，王剑勤.大黄素对血管紧张素Ⅱ刺激人肾成纤维细胞增殖、胶原表达的抑制效应研究［J］.四川医学，2002，23(11):1114-1116.

［3］王青秀，吴纯启，杨红莲，等.大黄素对HK-2细胞周期增殖的影响［J］.毒理学杂志，2007，21(6):440-443.

［4］Wang R，Wan Q，Zhang Y，et al.Emodin suppresses interleukin-1beta induced mesangial cells proliferation and extracellular matrix production via inhibiting P38 MAPK［J］.Life Sci，2007，80(26):2481-2488.

［5］Li XJ，Liu WH，Wang Q，et al.Emodin suppresses cell proliferation and fibronectin expression via p38MAPK pathway in rat mesangial cells cultured under high glucose ［J］.Mol Cell Endocrinol，2009，307(1-2):157-162.

［6］姚翠微，邓声京，刘华锋，等.BMP-7对油酸诱导肾小管上皮细胞转分化的影响［J］.山东医药，2009，49(46):11-12.

［8］Chen TF，Chen M，Qin JH，et al.Interventional effects of emodin on transforming growth factor-beta1/integrin-linked kinase signal way in interleukin-1beta-induced transdifferentiation of rat tubular epithelial-myofibroblasts［J］.Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao，2009，7(1):59-64.

［9］Gao Q，Qin WS，Jia ZH，et al.Rhein improves renal lesion and ameliorates dyslipidemia in db/db mice with diabetic nephropathy［J］.Planta Med，2010，76(1):27-33.

［10］黄丽英，林新华，陈伟.芦荟大黄素、芦荟素清除氧自由基作用的研究［J］.中国医院药学杂志，2006，26(1):12-14.

［11］黄翀，涂卫平，徐高四.基质金属蛋白酶-9及组织抑制剂-1与肾小管间质纤维化［J］.山东医药，2010，50(7):116-118.

［12］Gui M，Zhang YF，Xiao ZY，et al.Inhibitory effect of emodin on tissue inhibitor of metalloproteinases-1(TIMP-1)expression in rat hepatic stellate cells［J］.Dig Dis Sci，2007，52(1):200-207.

［13］Lin ML，Chung JG，Lu YC，et al.Rhein inhibits invasion and migration of human nasopharyngeal carcinoma cells in vitro by downregulation of matrix metalloproteinases-9 and vascular endothelial growth factor［J］.Oral Oncol，2009，45(6):531-537.