基于Hedgehog信号通路的中药抗肾纤维化研究进展

廖永丽，李均

(遵义医科大学珠海校区中药应用与基础研究重点实验室，广东 珠海 519000)

肾纤维化是各种类型的慢性肾脏疾病(chronic kidney disease，CKD)的主要病理变化过程，最终发展为终末期肾病。其主要特征为对肾固有细胞的损害、炎症细胞浸润、大量成纤维细胞的活化和增殖以及大量细胞外基质(extracellular matrix，ECM)的积累，从而导致肾小球硬化、肾小管萎缩和肾间质纤维化[1-2]。进行性的肾纤维化是各种CKD进展为终末期肾病的共同途径，因此延缓肾纤维化是防止CKD进展的中心环节。肾纤维化过程与某些关键信号通路的不恰当激活有关，如转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)、肾素-血管紧张素系统、Wnt/β联蛋白、Notch、核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)等，其中Hedgehog信号通路异常激活在肾纤维化发展中的作用备受学者关注。肾纤维化是一个复杂的病理过程，现阶段临床用于防治肾纤维化的西药比较单一，而仅通过单一的用药途径很难解决临床复杂疾病的治疗需求，目前中药在治疗纤维化方面取得了一定进展，中药方剂的作用特点是多靶点、多环节，注重整体调节，这是传统中药治疗肾纤维化的优势[3]。目前已发现多种中药复方、单体或提取物可通过调控Hedgehog信号通路抗肾纤维化。现就中药通过调节Hedgehog信号通路抗肾脏纤维化的研究进展予以综述。

1 Hedgehog信号通路概述

Hedgehog信号是一种进化保守的发育信号级联，可调节胚胎发育、组织稳态、损伤修复和肿瘤发生等。在大多数脊椎动物中，Hedgehog信号具有Shh(sonic hedgehog)、Ihh(Indian hedgehog)、Dhh(desert hedgehog)3种配体，每种配体均有不同的表达方式和功能，其中Shh是研究最广泛、最具特征的配体[4-5]。除Hedgehog配体外，该通路还包括Ptch(patched)1和Ptch2两个跨膜蛋白受体、换能器Smo(smoothened)、胞质蛋白[包括丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶Fused(Fu)和Fu抑制剂]、下游转录因子Gli(包括Gli1、Gli2和Gli3三个同源物，其中Gli1和Gli2为激活因子，Gli3为阻遏因子)[6-8]。在非活化状态下，跨膜蛋白受体Ptch1与Smo相互作用并抑制其活性，阻遏转录因子Gli进入细胞核，抑制下游靶基因的表达。在活化状态下，Shh与Ptch1结合，使Smo激活，从而激活Gli转录因子使其进入细胞核并在细胞核中发挥调节下游转录因子的作用，激活下游的靶基因转录并启动翻译[8-9]。

2 Hedgehog信号通路与肾纤维化

Shh在多种器官(包括肾脏)发育过程中在上皮细胞内表达。但在成年肾脏中，Shh基本没有表达。其激活与肾、肺和肝等器官中组织纤维化的发病机制有关[10]。Hedgehog信号在损伤后的肾脏中重新激活，且是肾脏进行性纤维化的重要媒介[11]。随着肾脏损伤的进展，过度活跃的Shh信号转导会通过多种机制(主要通过上皮-间充质相互作用的方式)引起成纤维细胞活化、增殖和基质过度产生[10]。在各种类型的CKD中，Shh在肾小管上皮细胞中特异性上调，但靶向间充质成纤维细胞；Shh被认为是受损的肾小管上皮细胞与间充质成纤维细胞之间的主要信号传递者，它可以导致成纤维细胞的活化和扩增，并在肾纤维化的发生发展中起重要作用[8]。在单侧输尿管梗阻(unilateral ureteral obstruction，UUO)模型、缺血再灌注损伤模型、阿霉素肾病模型、5/6肾切除损伤模型等常见肾纤维化模型中，肾脏Shh蛋白均被诱导，表明Hedgehog信号通路在多种肾纤维化模型中上调，且参与小鼠肾纤维化[4,12]。

3 中药基于Hedgehog信号通路的抗肾纤维化作用

3.1中药单体或提取物

3.1.1白藜芦醇 白藜芦醇是从白藜芦根中提取出的多酚类化合物，具有抗氧化、心肌保护、神经保护、抗炎和抗肿瘤作用[13]。其具有肾脏保护作用，如Kim等[14]的研究表明，白藜芦醇可改善衰老小鼠的肾功能、蛋白尿、组织学变化、炎症。Zhang等[15]发现，在大鼠UUO模型中，白藜芦醇可抑制与增殖相关的信号通路(包括促分裂原活化的蛋白激酶、磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B、Wnt/β联蛋白和Janus激酶/信号转导及转录激活因子3)，从而抑制体外TGF-β1诱导的成纤维细胞中肌成纤维细胞表型的表达。此外，白藜芦醇还具有通过抑制Hedgehog信号抗肾纤维化的作用。Bai等[16]通过观察白藜芦醇对UUO肾脏中Hedgehog信号的影响和对TGF-β1处理的肾小管上皮细胞中Hedgehog信号的作用发现，白藜芦醇不仅抑制UUO大鼠中Hedgehog信号的激活，还抑制了TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞中Hedgehog信号过度激活。因此提出白藜芦醇可通过拮抗Hedgehog信号通路来改善肾纤维化。王斯璐等[17]的研究显示，白藜芦醇上调了TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞中Ptch1蛋白的表达，同时下调Glil和Smo蛋白的表达，表明白藜芦醇可能通过拮抗Hedgehog信号抑制TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞增殖、上皮-间充质转化(epithelial-mesenchymal transition，EMT)和ECM的累积，从而改善肾纤维化。

3.1.2橙皮素 橙皮素是一种来自柑橘类水果的类黄酮衍生物，具有抗炎、抗氧化和细胞保护作用[18]。而这些作用均与其肾脏保护作用有一定关系，Zhang等[19]研究表明，橙皮素可减缓链脲佐菌素诱导的糖尿病肾病小鼠肾小球基膜的不规则畸变，并扩大了肾小球系膜区域。同时，橙皮素还可通过增加肾脏nephrin的表达和减少肾脏α平滑肌肌动蛋白表达来修复足细胞的功能。Chen等[20]发现，橙皮素在体内外均具有肾脏保护作用。在体外，橙皮素通过降低顺铂处理的肾小管上皮细胞中的活性氧类水平显著减轻氧化应激诱导的细胞凋亡；在体内，其可以显著减轻顺铂引起的肾毒性，降低血尿素氮和血清肌酐水平。近年有文献报道，橙皮素可通过干预Hedgehog信号通路起肾脏保护作用，如Wang等[21]研究发现，橙皮素减少了UUO小鼠肾脏中梗阻性肾脏损伤和ECM成分(Ⅰ型胶原和纤连蛋白)的沉积，明显降低肾脏Shh和Gli1的信使RNA表达水平，同时在体外，橙皮素还可逆转TGF-β1处理24 h后的肾小管上皮细胞中Shh和Gli1的信使RNA表达上调。因此推测，橙皮素可在体内外通过拮抗Hedgehog信号通路抑制EMT和肾纤维化。

3.1.3槲皮素 槲皮素是多种植物(包括蔬菜、大豆和水果)或其产品中普遍存在的黄酮类化合物，具有抗炎、抗氧化、抗病毒、抗糖尿病以及心脏保护等作用[22]。其通过抗炎与抗氧化途径可发挥改善肾功能的作用，在腺嘌呤诱导的CKD大鼠模型中，槲皮素可通过提高血清乳酸脱氢酶和超氧化物歧化酶的活性、降低血清成纤维细胞生长因子23水平和减轻肾脏炎症，从而改善肾功能[23]。同时，槲皮素也可通过调节多个信号通路发挥抗肾纤维化的作用，其可改善高糖诱导肾小管上皮细胞的EMT以及糖尿病引起的肾纤维化，并抑制雷帕霉素靶蛋白复合物1/p70S6K信号的激活[24]。此外，槲皮素还可以通过抑制Hedgehog信号通路改善肾功能，Liu等[25]研究发现在UUO大鼠中，槲皮素可显著减缓肾功能下降，且可以抑制EMT、ECM在肾间质的沉积和Hedgehog信号通路相关蛋白的表达；而在体外实验中，他们发现槲皮素可显著改善TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞间充质转化和ECM的沉积及抑制Hedgehog信号的活性。因此推测，槲皮素在体外和体内均能通过抑制Hedgehog信号通路的激活减缓肾纤维化。

3.1.4姜黄素 姜黄素是中药姜黄的有效成分，具有多种药理作用，包括抗氧化、抗纤维化、抗炎、抗增殖活性和促进切口愈合等[26]。Wang等[27]研究表明，姜黄素分别通过Toll样受体4/NF-κB和磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B通路减轻了TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞和脂多糖诱导的肾小管上皮细胞的EMT和炎症反应，从而发挥抗肾纤维化作用。同时，姜黄素也可通过阻断Hedgehog信号转导抗肾纤维化，Maghmomeh等[28]研究发现，姜黄素能通过抑制顺铂诱导的大鼠纤维化模型肾脏Gli1和Gli2蛋白表达，以及Ptch、Smo和Shh信使RNA的表达来阻断Hedgehog信号转导，所以推测姜黄素可能通过抑制Hedgehog信号的转导减缓肾纤维化。

3.1.5柴胡皂苷 柴胡是一种多年生伞形科草本植物。柴胡皂苷是柴胡的主要生物活性化合物，具有抗炎、抗肿瘤、抗病毒和保护肝脏活性等作用[29]，而其肾脏保护作用也引起研究者的关注。Zhao等[30]研究发现，柴胡皂苷D可逆转高糖处理导致的氧化应激，减少活性氧类的产生，降低丙二醛水平和超氧化物歧化酶活性，证明柴胡皂苷D治疗可以保护肾小管上皮细胞免受高糖诱导的损伤。同时，柴胡皂苷也可改善Hedgehog信号通路激活引起的肾纤维化，Ren等[31]认为在体内，柴胡皂苷B2能够减轻UUO小鼠的肾小管损伤、间质纤维化和减少ECM沉积；在体外，其也能有效抑制肌成纤维细胞活化和ECM成分的累积。这表明，柴胡皂苷B2对肾纤维化的抑制作用的潜在机制可能与下调Hedgehog信号通路有关，即柴胡皂苷B2的抗纤维化作用可能通过抑制Hedgehog信号通路介导，其中Smo可能是其作用的分子靶点。

3.1.6景天提取物 景天是含有多种活性成分的传统中草药，具有保护肝脏、抗肿瘤活性、抗炎、抗氧化、抗纤维化等药理作用[32]。Lu等[32]研究证实，景天提取物通过抑制体内和体外M1型巨噬细胞活化，减少了参与巨噬细胞活化促炎因子、趋化因子、白细胞介素-6、γ干扰素和肿瘤坏死因子的表达，并在一定程度上减缓了肾损害。Bai等[33]发现，景天提取物抑制了UUO大鼠中增殖细胞核抗原的表达，且这种抗增殖活性与Hedgehog信号活性的下调有关；在体外实验中，景天提取物可抑制TGF-β1和马兜铃酸诱导的肾小管上皮细胞中Hedgehog信号的活性，并可在一定程度上逆转TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞的纤维化表型和马兜铃酸诱导的过多ECM的积累。

3.2中药复方 中医认为肾纤维化的病机为“本虚标实”，本虚多为肾气亏虚，而标实多为水湿、血瘀[34]，所以中医药治疗肾纤维化应从“活血化瘀、清热解毒、补益脾肾”入手。

中药复方中具有活血化瘀、清热解毒功效的有肾康7号和肾衰灵方。其中，肾康7号是巴元明教授在国医大师梅国强教授自拟经验方“四土汤”的基础上加味而成，全方共14味药，包括土茯苓、土大黄、土牛膝、土贝母、苍术、黄柏、金刚藤、忍冬藤、半夏、陈皮、茯苓、丹参、黄芪及当归，具有清热解毒祛湿、利水消肿的功效[35]。 Zhou等[36]观察发现，肾康7号不仅能减少UUO后大鼠肾纤维化生物标志物(Ⅲ型胶原蛋白、纤连蛋白、α平滑肌肌动蛋白)，还能减少炎症因子(肿瘤坏死因子-α、白介素-1β、单核细胞趋化蛋白1)的表达。此外，肾康7号抑制了TGF-β、NF-κB和Hedgehog的激活，表明肾康7号可通过阻断Hedgehog减轻UUO引起的肾纤维化。肾衰灵方由大黄、党参、黄芪、生龙牡、红花、灵芝、当归、丹参、淫羊藿等组成，方中以能通腑泻浊、活血化瘀的大黄为君药，具有收敛固涩的龙骨、牡蛎，可防止大黄泻下伤正，龙骨、牡蛎与大黄配伍，具有散中有收、驱邪不伤正的优点[37]。骆言等[38]研究发现，与模型组相比，肾衰灵方组中Hedgehog信号通路相关分子Shh、Gli1蛋白和纤维化标志物Snail蛋白的表达明显减少，提示肾衰灵方可能通过抑制Hedgehog信号通路拮抗肾间质纤维化。

“虫草益肾方”是“补益脾肾”的经典方剂，其由冬虫夏草菌丝粉、黄芪、水蛭、大黄、猫须草5味中药组成，具有益肾健脾、祛瘀泄浊的功效，能保护CKD患者肾功能、排除体内过多的代谢废物[39-40]。盛紫阳[41]研究发现，与厄贝沙坦相比，虫草益肾方能更显著地上调Ptch1蛋白的表达水平，其可能的作用机制为虫草益肾方能更有效地抑制Shh的激活，从而抑制Hedgehog信号的活性，进而起到减缓肾间质纤维化发展的作用。

与肾康7号和虫草益肾方相比，加味肾康方兼顾了活血化瘀及补益脾肾的功效。由黄芪、熟地黄、熟大黄、桃仁、三棱、莪术、地龙组成的加味肾康方，具有攻补兼施、补肾扶正、活血消癥、化瘀通络的功效[42]。谢程程[43]研究发现，加味肾康方可以上调Ptch1的表达，同时下调Hedgehog信号通路相关分子Shh、Smo、Gli1的表达水平，从而起到抗纤维化的作用，提示加味肾康方治疗肾纤维化的作用机制可能与抑制Hedgehog信号活性有关。

4 小 结

Hedgehog信号在正常哺乳动物肾脏发育中起关键作用，其是哺乳动物胚胎发育过程中细胞增殖、分化、组织模式化和器官发生所必需，胚胎发生过程中的异常Hedgehog信号转导会导致肾畸形等各种严重的先天发育异常[44]。Hedgehog信号通路与肾纤维化的发生发展有密切关系，Bai等[45]的研究表明，不管是在UUO模型大鼠还是TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞中，Hedgehog信通路的激活均与肾小管上皮细胞的间充质转化和ECM的沉积呈正相关，而用Hedgehog信号通路的特异性阻滞剂环巴胺阻断该通路则可减轻EMT和减少肌成纤维细胞表型的获得，并减少TGF-β1的表达和ECM产生。因此，Hedgehog信号通路可能在EMT诱导和肾纤维化的发生发展中发挥关键作用，抑制Hedgehog信号可能在肾纤维化疾病的治疗中发挥作用。

由于CKD的高患病率及其进展至终末期肾病后发生严重电解质紊乱、心力衰竭、呼吸衰竭等的相关风险，其已成为全球主要的健康负担之一。造成CKD的原因在全球范围内各不相同[46]。而肾纤维化是各种CKD的主要病理变化，也是各种CKD最终发展为终末期肾病的共同途径[4]。多个信号通路参与调节肾纤维化的病理过程，且每个信号通路之间存在串话的现象，所以多靶点、多组分治疗是减缓CKD进展的发展方向。中药方剂中活性成分多，但传统中药配方的活性成分及其作用机制尚未明确[47]。而将单味中药或中药复方中的有效成分组合形成组分中药，可以探索潜在的协同效应，且组分中药具有多途径、多靶点、多效应整合调节的作用特征，其有效物质明确、质量可控性强和使用剂量小，既保留了传统中药方剂的优势，又优化了中药制剂的质控水平[48]。

中医药治疗肾纤维化是目前的研究热点，探究中医药对Hedgehog信号通路的干预作用，有望为肾纤维化的中医药治疗提供新靶点。但目前基于该通路的大多数研究集中于中药复方或其单一的有效成分，而关于组分中药的报道较少，未来需深入研究。