葛根素对糖尿病肾病的保护作用*

陈翠，汪小波，2

1.大理大学，云南大理671000；2.云南省高校细胞生物学重点实验室，云南大理671000

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最严重的微血管并发症之一，也是造成终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）最主要的原因［1］，给患者家庭及社会带来了沉重的经济负担，因此预防和治疗非常重要［2］。但目前该病的发病机理尚不明确，可能涉及多种因素，如血流动力学通路、高糖、炎症因子、遗传倾向［3］、高血压、脂质代谢紊乱及环境因素等。葛根素是从豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的有效成分［4］，化学名为4，7-二羟基-8-β-D葡萄糖异黄酮［5］。现代药理学研究表明，葛根素具有降血脂、降血糖、抗氧化、改善胰岛素抵抗及增加血液流动性等作用［5］。目前，葛根素对DN的保护作用已越来越成为研究热点，现就葛根素可能通过上述因素发挥对DN的保护作用，进而改善患者肾功能综述如下。

1 降低血糖

大量研究证实，高血糖是DN最主要的危险因素［6］，血糖控制不佳与DN的发生发展密切相关。糖代谢异常可引起肾小球滤过率增加，从而导致肾小球肥大增生。此外，持续高血糖可促进葡萄糖、脂质、蛋白质和DNA分子晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）的形成，沉积于肾，进一步加重肾脏负担。因此，将血糖有效控制在正常范围之内，可明显降低高血糖状态对肾脏的损害。葛根素可以通过改善氧化应激、减少细胞色素C和炎症因子核转录因子-κB（nuclear-factor-kappa B，NF-κB）的表达，降低链脲佐菌素（streptozocin，STZ）诱导糖尿病小鼠的空腹血糖水平［7］。葛根素对STZ诱导的糖尿病大鼠模型的活性氧（reactive oxygen species，ROS）有明显的抑制作用，并可增加胰腺组织超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）和过氧化氢酶（catalase，CAT）活性，提示葛根素可能通过减轻氧化应激损伤保护大鼠胰腺β细胞免受活性氧的毒性［8］。可见，葛根素可通过有效降低血糖水平，阻止蛋白糖基化的进程，减少血清AGEs的形成［9-11］，抑制氧自由基生成，减轻胰岛细胞的氧化损伤，进而延缓DN的进展。

2 抗氧化应激

氧化应激在DN的发生发展中扮演着非常重要的角色。ROS过度产生和抗氧化能力受损所引起的氧化应激与DN的发生密切相关［12］。ROS可导致DN细胞外基质蛋白的过度产生以及线粒体损伤和肾小球损害［13］。此外，氧化应激还能引起血管内皮损伤，导致肾血管收缩、血流量减少、肾小球基底膜增厚以及蛋白尿产生等［14］。因此，抑制氧化应激能有效延缓患者病情的进展，改善肾功能。在STZ诱导的DN小鼠模型中，葛根素能明显减少肾脏ROS水平，增加MnSOD和CAT活性，改善肾脏组织肾小球基底膜增厚和线粒体损伤，其对该病的肾脏保护作用被认为是通过抑制沉默信息调节蛋白（silent mating type information regulation，SIRT1）／叉头蛋白转录因子-O1（forkhead transcription factor-O1，FOX-O1）信号通路改善氧化应激和线粒体损伤实现的［15］。葛根素还可提高糖尿病大鼠肾脏CAT、SOD及谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等抗氧化酶的活性，减少脂质过氧化产物丙二醛（malondialdehyde，MDA）的产生和改善尿蛋白、血尿素氮、肌酐水平，提示葛根素能通过减轻糖尿病大鼠肾脏氧化应激反应，发挥肾功能保护作用［16］。因此，改善氧化应激可能为DN的治疗提供了新策略，也为临床防治用药提供了一定的实验证据。

3 减轻炎症反应

炎症反应可促进DN的发展［17］。研究表明，抑制炎症反应可有效阻止DN的发展，改善患者肾功能［18］。白细胞介素-6（interleukin，IL-6）、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）等促炎细胞因子、趋化因子和生长因子可在DN中表达［19］，且这些炎症因子通过调节信号通路，使系膜细胞外基质堆积、系膜扩张、肾小球基底膜增厚及肾小球硬化，最终导致DN的进一步发展。Wang等［20］发现2型糖尿病患者尿TNF-α水平明显高于健康对照组，且随着尿蛋白质排泄增加，尿TNF-α水平亦升高，表明TNF-α在DN的发生发展中起着重要作用。而DN患者经葛根素治疗后，血清TNF-α明显减少，表明葛根素可抑制炎症因子的释放，改善内皮细胞功能，进而改善肾脏系膜区的结构和功能［21］。TGF-β1是TGF-β超家族中的细胞因子，是一种和肾损伤密切相关的促肾纤维化转录因子，其作用是促进肾脏炎症反应与肾纤维化［22］。葛根提取物的灭菌水溶液葛根素注射液能在一定程度上减少α-平滑肌肌动蛋白的表达，抑制KKAy小鼠肾脏组织中TGF-β1和TGF-βI型受体蛋白表达，阻断并逆转肾小管上皮-间质转化过程，从而延缓肾间质纤维化的发生和发展［23］，改善DN。此外，在临床观察中发现，DN患者血清IL-6和TNF-α水平经葛根素治疗后显著降低，且通过抑制炎症反应有效改善了患者尿微量白蛋白的排除［24］。由上可知，葛根素能够通过有效抑制炎症反应发挥治疗作用。

4 改善血流动力学状态

DN在临床上是一种以血管损害为主的肾小球病变，血流动力学改变在DN的发生发展中扮演着重要角色［25］。糖尿病发生时，血液流变学发生改变，血小板功能出现异常，糖化血红蛋白含量增高，组织发生缺氧，引起微血管病变。在肾脏中表现为肾小球毛细血管壁增厚，肾小球基膜及系膜增生，肾小球出现高滤过、高灌注，从而导致肾损害［26］。葛根素的成分葛根异黄酮对DN患者全血高切黏度、全血低切黏度、血浆比黏度及纤维蛋白原等血液流变学参数均有明显的改善作用，同时，血清TGFβ、血管内皮生长因子、TNF-α等细胞因子的表达也显著下降，从而使肾脏血流动力学趋于正常［27］。临床研究发现，葛根素治疗后DN患者的全血黏度、血浆黏度、血小板聚集率明显下降，同时明显减少了患者蛋白尿的排出并改善了患者的血脂水平，表明葛根素对DN患者肾脏有较好的保护及治疗作用［28］。同时，白立炜等［29］研究也表明，葛根素注射液能改善早期DN患者的血液流变学及微循环，减少尿白蛋白的排出，具有减轻肾损伤和保护肾功能的作用，与管录宇［30］的报道相一致。

5 减少尿蛋白

临床研究表明，蛋白尿升高是肾小球损伤的重要表现，也是DN患者进行性肾损害的标志［31］。DN的特点是肾小球对蛋白质的通透性增加和系膜细胞外基质成分积聚，导致蛋白尿和进行性肾功能下降［32］。大量研究表明，葛根素治疗降低了DN患者蛋白尿水平，改善了肾功能。吴伟等［33］通过对早期2型DN的Meta分析得出，葛根素能够降低早期患者尿微量白蛋白和空腹血糖，验证了葛根素对DN的治疗作用。葛根素结合西医治疗DN可显著降低尿蛋白，调节脂质代谢，改善肾功能，且没有出现明显不良反应，提示葛根素结合西医治疗DN疗效显著［34］。经葛根素治疗后，DN患者尿微量蛋白、血小板聚集率、血栓素B2和血浆α颗粒膜蛋白显著降低，提示葛根素能通过改善患者血小板功能，降低血液高凝状态，从而降低尿白蛋白的产生，改善肾功能［35］。最近还有研究证明，葛根素治疗可显著减轻蛋白尿和肾损伤，这与葛根素在STZ诱导的内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）敲除的糖尿病大鼠中减轻氧化应激以及减少肾小球中氧化酶4的表达有关［36］。

6 保护肾功能

随着病情的发展，DN患者肾功能不全的症状进行性加重，血肌酐（serumcreatinine，Scr）、血尿素氮（blood urea nitrogen，BUN）增高一旦出现，患者的病情可能在数年内进展至尿毒症阶段，必须接受肾替代治疗［37］。在STZ诱导的糖尿病SD大鼠中，葛根素干预组大鼠体内Ⅳ型胶原蛋白（Collagen type-Ⅳ，Col-Ⅳ）的表达水平明显下降，降低BUN、Scr水平，增加了内生肌酐清除率，改善了肾功能［38-39］。刘淑霞等［40-41］通过原位杂交法、流式细胞术和免疫组织化学技术等检测发现，葛根素可使STZ诱导的糖尿病大鼠体内层粘连蛋白（laminin，LN）、Col-Ⅳ、基质金属蛋白酶（matrix metallo proteinase，MMP）-3、MMP-10、基质金属蛋白酶组织抑制剂-1等蛋白的表达减少，降低BUN、Scr水平，保护肾功能。此外还有研究发现，葛根素可降低DN大鼠肾组织NF-κB65、TNF-α的表达，抑制肾脏组织炎症反应，改善肾组织结构及肾功能的损伤，发挥对糖尿病肾病大鼠的保护作用［42］。由此可见，葛根素有可能通过降低Col-Ⅳ、MMP-10、LN、NF-κB65、TNF-α等因子的表达水平，使BUN、Scr水平降低，增加内生肌酐清除率，改善肾功能，从而发挥对DN的治疗作用，延缓DN的进展。

7 降低血压水平

高血压是引发肾病的危险因素，同时也是肾病的并发症，对DN患者来说，并发高血压可使肾损伤程度进一步加重［43］。因此，有效降低血压对阻止DN的发生、延缓病情进展、改善患者肾功能尤为重要。在AngⅡ建立的高血压大鼠模型中，腹腔注射葛根素注射液可明显降低高血压大鼠的血压水平，阻止p-eNOS（Ser1177）表达的下降，减少烟酰胺腺嘌呤二核苷酸氧化酶的2个亚基gp91phox及p22phox的蛋白表达量，改善内皮功能［44］。在肾性高血压大鼠模型中，葛根素降低了模型大鼠血压，且降压作用呈剂量依赖性，这可能与降低大鼠血清和肾脏组织中Apelin-12、AngⅡ及增加一氧化氮的含量有关［45］。葛根素治疗后，明显降低了高血压大鼠血压，同时改善了血糖及血脂水平等代谢指标［46］。研究发现，葛根素还能通过改善高血压大鼠的胰岛素抵抗，增加胰岛素敏感性，抑制肾素血管紧张素系统，从而降低大鼠的血压［47］。可见，葛根素可通过改变Apelin-12、AngⅡ、一氧化氮以及改善胰岛素敏感性降低血压，从而发挥葛根素对靶器官的保护作用，延缓DN患者病情的进展。

8 调节血脂

高脂血症是DN发展的独立危险因素和主要决定因素［48］。研究结果显示，临床白蛋白组总胆固醇（total cholesterol，TC）、甘油三酯（triglycerides，TG）、低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）、脂蛋白α等显著高于非DN组，而高密度脂蛋白（high density lipoprotein，HDL）显著低于非DN组，这表明血脂异常与DN具有密切的关联，高脂促进了DN的发生发展，反之DN则加重了脂质代谢紊乱［49］。因此，在有效控制DN患者血糖的基础上，使用调血脂药物改善血脂水平，对于改善DN患者的病情、保护肾功能具有重要意义。葛根素能明显降低2型糖尿病大鼠的TG、TC、LDL、游离脂肪酸的水平以及脂肪组织分化相关蛋白基因mRNA表达水平，从而改善2型糖尿病大鼠体内脂质代谢紊乱［50］。葛根素治疗能明显降低大鼠血浆TC、MDA的含量，同时显著增加SOD活力和HDL含量，这提示葛根素能明显降低大鼠血脂水平，防止脂质过氧化，最终达到调节血脂的目的［51］。葛根素还可下调乙醇脱氢酶6在脂肪醇循环中的表达，减少脂肪酸的生成，增强SOD的活力，清除氧自由基，减少脂质沉积，降低血液中MDA的含量，防止LDL发生过度氧化，从而调节脂肪酸代谢，改善血管壁和内皮细胞的功能［52］。

9 小结与展望

葛根素具有药理活性强、安全范围广等特点，对于防治DN及其并发症具有独特优势，已被广泛应用于临床［52］。葛根素可以通过降低血糖、抗氧化应激、抑制蛋白质非酶糖基化反应、改善血流动力学及减少尿蛋白等发挥肾保护作用，从而改善糖尿病肾病导致的肾损害。然而，Meta分析结果发现葛根素联合血管紧张素转换酶抑制剂治疗III期DN可显著降低尿白蛋白排泄率，但对24 h尿蛋白BUN和Scr无影响，葛根素对DN的保护作用仍需更多临床证据的支持［53］。随着现代医学技术的发展、科学研究工作者的不懈努力及对葛根素提取方法和药理作用的深入研究，葛根素对DN的治疗作用研究将有可能成为解锁DN的钥匙，延缓病情的发展，提高患者生存质量，减轻患者家庭和社会的负担，也为更有效地开发利用葛根的药用植物资源及其在医药食品领域的应用提供一定的理论和实践依据。