中医药干预AGEs-RAGE信号通路改善糖尿病肾病的机制研究概述

姜婷 滕士超 安晓飞 易丽

糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)是糖尿病主要并发症之一，被认为是全球最致命的四大慢性疾病之一[1]。DN发病机制尚未明确阐明，但研究表明与某些因素相关，如血流动力学异常启动、高血糖相关的生化代谢异常、氧化应激、遗传因素等[2]。晚期糖基化终产物(advanced glycosylation end products,AGEs)及糖基化终末产物受体(receptor of AGEs,RAGE))组成的AGEs-RAGE信号通路是DN重要发病机理之一。AGEs是在高糖环境下的代谢产物，也称为“糖毒素”。RAGE是低亲和力模式识别受体家族的重要成员，在先天免疫和适应性免疫中发挥作用[3]。AGEs的毒性作用可直接破坏肾脏细胞和组织,也可与RAGE组成AGEs-RAGE信号通路，并激活下游信号传导通路，包括p38有丝分裂原活化蛋白激酶(P38 mitogen-activated protein kinases,p38MAPK)、核转录因子-κB( nuclear transcription factor-κB, NF-κB)、磷脂酰肌醇3-激酶等，共同参与DN氧化应激、炎症和足细胞凋亡[4]。因此，抑制AGEs-RAGE信号通路及其下游信号传导通路的激活，是预防糖尿病肾病进展的有效策略。本文概述中医药干预AGEs-RAGE信号通路改善糖尿病肾病的作用机制，以期为DN的中医药治疗提供更多的思路。

1 抑制AGEs形成,减少AGEs-RAGE轴的激活

长期高血糖状态下，机体内蛋白质和葡萄糖分子发生非酶糖化反应，最终形成不可逆的大分子AGEs。AGEs在肾脏的积累是进行性肾损害的主要原因。现代医学逐步发现了氨基胍、OPB-9195、ALT-946 、LR-90、吡哆胺等AGEs抑制剂，但由于副作用或仅局限于动物实验，尚未进入临床使用。此外，近年来的研究提示中医药可降低AGEs生成，保护肾组织。

1.1 降低TGF-β1表达，延缓肾纤维化

AGEs与蛋白共价交联，血液循环中的白蛋白、免疫球蛋白等在肾小球系膜区沉积，系膜细胞增殖与细胞外基质(extracellular matrix,ECM)增多，导致肾小球硬化。AGEs/RAGE轴能够通过ERK/p38/MAPK通路激活TGF-β1/Smad2/3信号，引起肾纤维化[5]；转化生长因子-β1(transforming growth factor-β1,TGF-β1)是重要的纤维化分子，通过直接生成ECM成分或上皮-间充质转化、内皮-间充质转化促进肌成纤维细胞生成，从而诱导肾纤维化[6]。张秋艳等[7]在体外培养人肾小球系膜细胞分组实验中，结果显示绞股蓝皂苷组可明显下调人肾小球系膜细胞TGF-β1表达，且呈浓度依赖性，推断绞股蓝皂苷可减少AGEs的形成,阻断 AGEs-RAGEs 信号通路，减少TGF-β1水平,抑制人肾小球系膜细胞增殖及ECM堆积,延缓DN纤维化。马建等[8-9]发现糖肾康饮下调AGEs、TGF-β1、PKC在DN大鼠肾脏中的表达, 减少肾小球ECM积聚，延缓肾脏病理损伤。王郁金等[10]对60 只大鼠分组、造模、干预，检测早期DN大鼠肾脏PKC、AGEs 及TGF-β1 ，结果表明益气活血方抑制大鼠AGEs的表达，降低TGF-β1介导的ECM合成，减缓肾小球纤维化。

1.2 保护肾小球滤过膜

AGEs在肾组织沉积，引起细胞外基质Ⅳ胶原蛋白(type IV collagen,ColⅣ)分子间的结合力下降，并破坏其空间支架结构；此外，层粘连蛋白自身多聚性下降，ColⅣ之间的连接能力降低，肾小球基底膜支架孔径变大，通透性增加，导致蛋白尿[11]。研究发现葛根素[12]降低血浆Ⅳ型胶原水平，降低血管通透性，减少微量尿白蛋白排泄率。张明华等[13]通过体外AGEs诱导的系膜细胞损伤模型，发现牡丹皮能明显抑制 ColⅣ及纤维连接蛋白的合成与分泌，抑制肾小球基底膜增厚。何泽等[14]将50只大鼠随机分组处理，结果表明中药解毒通络保肾散组明显抑制尿白蛋白排泄量,AGEs含量明显降低，与氨基胍比较无明显差异，提示解毒通络保肾散可拮抗AGEs的毒性作用，减少AGEs分子间的异常交联,抑制肾小球率过膜孔径增大，减少尿蛋白生成。

综上所述，DN肾脏的病理损伤与AGEs形成密切相关，因此，针对AGEs的形成和积聚的干预成为DN治疗的新策略，逐渐引起国内外学者的重视。现阶段研究发现的氨基胍、OPB-9195等可以抑制AGEs的形成，但由于有效性和安全性没有较好的解决，目前仍未见此类成熟有效的手段运用于DN临床治疗。中医药可抑制AGEs的生成，减少AGEs-RAGE 轴的激活，减少ECM积聚、降低TGF-β1表达、延缓肾纤维化、保护肾小球滤过膜，减轻糖尿病肾病病理损伤。

2 抑制RAGE表达， 减轻AGEs-RAGE轴及其下游信号通路对肾脏的损伤

RAGE是一种多配体跨膜受体，与AGEs具有高亲和力[15]。在生理环境下，RAGE的表达是低的，但可以在应激和炎症反应中上调，DN期间RAGE表达增加并激活，激活的RAGE可间接促进AGEs的产生[16]。RAGE转基因小鼠出现肾脏增大、肾小球系膜扩张、肾小球硬化和蛋白尿等DN的特征[17]，提示RAGE是介导DN的重要途径。近年来的多项研究证明RAGE拮抗剂是治疗糖尿病肾病的有效靶向药物。重组sRAGE可竞争性的拮抗RAGE与AGEs结合，阻断AGEs- RAGE通路引发的不良信号事件的激活，但由于其与AGEs相近，可导致其他RAGE配体增加等局限性，暂不能应用于临床[18]。

中医药在抑制RAGE方面有一定的优势。山茱萸有效成分马钱苷[19]、莫诺苷[20]下调RAGE蛋白水平，抑制AGEs-RAGE通路的表达,改善DN；最近研究发现黄连素[21]可以下调AGEs- RAGE信号转导通路相关蛋白AGEs、RAGE及下游因子p-PKC-β、TGF-β1的表达,有效地破坏AGEs-RAGE轴和下游过程，改善肾脏病理结构。肾安提取液[22]抑制DN模型小鼠肾皮质RAGEs mRNA和RAGE表达, 对DN模型鼠肾脏有保护作用。此外，张文顺等[23]将70只大鼠随机分组，检测各组AGEs、RAGE、RAGE mRNA水平，与模型组比较,中药各剂量组、西药组大鼠肾脏组织中AGEs、RAGE、RAGE mRNA含量均显著下降,得出结论益糖康降低RAGE在肾组织的表达，抑制AGEs-RAGE激活,从而延缓DN的发生和发展。王晓光等[24]认为DN病机在于脾肾两虚,痰浊瘀血内生，用补脾肾活血方治疗DN大鼠12周后,发现大鼠肾皮质RAGEmRNA表达明显下调,肾小球基底膜损害减轻。

总之，RAGE是介导DN的重要因素，RAGE拮抗剂是治疗DN的有效靶向药物，是治疗DN的药物研究方向。中药通过抑制RAGE表达，减轻 AGEs-RAGE轴及其下游信号通路对肾脏的损伤，有效改善DN。

3 阻断氧化应激与AGEs-RAGE轴之间的的反馈通路

还原型辅型Ⅱ(NADPH)氧化酶是糖尿病患者细胞内活性氧(reactive oxygen species,ROS)生成的主要来源[25]。ROS诱导多种炎症和纤维化基因表达，从而参与DN[26]。另一方面，ROS又可促进AGEs的形成和积累，在RAGE下游信号和AGEs之间形成一个正反馈回路[27]。因此，ROS不仅是AGEs-RAGE激活的结果，也是AGEs-RAGE信号通路的诱导剂。抗氧化剂被认为是AGEs-RAGE相关疾病如DN的治疗策略。目前已发现抗氧化剂如维生素E、谷胱甘肽和硫辛酸等减少内源性AGEs的形成[28]。此外，有研究显示二甲双胍可通过阻断AGEs-RAGE-ROS轴来保护糖尿病肾病小管细胞损伤[29]。

中医药关于抗氧化应激的研究较多：中药有效成分三七总皂苷[30]、绞股蓝皂苷[31]、白藜芦醇[32]通过抑制AGEs-RAGE轴，改善细胞内氧化应激水平。中药鸡血藤[33]通过抑制AGEs-RAGE表达，激活Nrf2/ARE系统抑制糖尿病诱导的糖毒性、血脂异常和氧化应激来改善肾脏损伤。中药复方糖肾宁方[34]从DN“虚、痰、瘀”病机出发，益气活血, 健脾化痰, 标本同治，减少DN大鼠肾脏AGEs、ROS含量，抑制肾脏的氧化应激, 减缓DN发展。王悦芬[35]等强调“肾络瘀阻”发病学说，发现补肾活血方(熟地黄、肉苁蓉、川芎、怀牛膝、山药)可增加AGEs从尿液排泄，减少AGEs在DN大鼠肾脏蓄积，下调氧化应激水平，对DN有防治作用。洪金妮[36]等从“热毒”立论，具有清热活血、益气养阴功效的中药降糖复方(地锦草、丹参、黄芪、黄连、知母)水提取物能减少KK-Ay糖尿病小鼠肾脏组织中AGEs、RAGE沉积，上调过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase, SOD)等抗氧化应激指标表达，延缓肾脏损伤。有学者提出DN多为脾肾气阴两虚兼毒瘀互结，以此设立的培元通络方[37]降低DN患者血清 ROS、 AGEs水平，提高SOD活性，增强抗氧化能力，降低尿蛋白。此外，中药注射剂黄芪注射液[38]、生脉注射液[39]抑制AGEs表达，降低ROS生成,抑制肾脏氧化应激，从而减缓DN的进展。

现代医家多以“虚、痰、瘀、热、毒”立论，辨证施治，发现单味中药、中药复方、中药注射剂可通过干预AGEs-RAGE信号通路拮抗氧化应激，降低ROS等氧化物水平，同时可增加SOD、CAT等抗氧化指标,打破氧化应激与AGEs-RAGE轴之间的的反馈通路，从而使肾脏获益。

4 抑制AGEs-RAGE信号通路激活的炎症通道

DN是一种免疫介导的炎症相关性疾病，炎症是DN持续发展的独立风险因素。AGEs-RAGE轴激活多种细胞内信号级联，其中核因子-κB(nuclear factor-κB,NF-κB)是参与炎症环境建立的重要信号通路。AGEs-RAGE激活NF-κB相关的促炎基因转录，增加白介素-1(interleukin-1,IL-1)、IL-6和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor α,TNF-α)的合成和释放；NF-κB的激活也诱导RAGE进一步合成，进而激活更多的NF-κB，从而形成一个正循环，最终促炎基因转录增加，炎症反应加重[40]。因此，抑制AGEs-RAGE信号通路激活的炎症通道，减轻炎症反应是防治DN进展的有效手段。

体内、体外研究均提示当归有效成分AG降低TGF - β1、TNF - α、IL - 1、IL - 6等由NF - κB调控的炎症因子的表达，AG拮抗AGEs，阻断RAGE/NF-κβ信号通路，是有效的肾脏保护剂[41]。动物实验研究表明，枸杞多糖[42]、黄连素[43]、石韦黄酮[44]组分、梓醇[45]、马钱子苷[46]等均下调AGEs介导的炎症通路,降低炎症因子的表达，保护肾功能。陈红艳等[47]观察发现连芪消渴胶囊降低DN模型鼠TGF-β1、TNF-α及AGEs的水平, 抑制炎症因子，减轻糖尿病肾损害，同时该方抑制氧化应激，体现中医药整体调节的优势。徐孝旺等[48]用糖肾降浊颗粒治疗DN模型大鼠后，模型鼠AGEs、TGF-β1表达下降,同时CRP、IL-6等炎症因子水平降低，肾脏功能得到保护。

肾脏组织的局部炎症反应是DN发生、发展的重要原因，中医药打破AGEs-RAGE信号通路激活的炎症通道，抑制肾脏炎性反应，改善肾功能。现阶段此类研究多处于动物实验阶段，今后的研究可开展大样本临床试验，为中医药干预AGEs-RAGE信号通路治疗DN提供有力的临床依据。

5 改善AGEs-RAGE途径介导的内皮细胞损伤

血管内皮细胞损伤是糖尿病血管疾病发展的核心事件，而DN是最常见的微血管并发症之一。AGEs与内皮细胞胶原蛋白交联，血管弹性下降，血管壁通透性增加；AGEs-RAGE信号通路可激活氧化应激和肾素-血管紧张素-醛固酮系统系统，促进内皮细胞、肾小管上皮细胞增生，加速ROS生成，参与足细胞损伤。

足细胞是肾小球滤过屏障的重要组成，足细胞通过分泌血管内皮生长因子和血管紧张素I等物质来影响内皮功能[51]。最近一项研究中，马钱苷和梓醇通过靶向AGEs-RAGE及其下游通路p38 MAPK、Nox4协同拮抗DN介导的足细胞凋亡[49]。AGEs-RAGE损伤内皮细胞的主要机制是激活RhoA/ROCK信号引起的F-actin细胞骨架紊乱，丹参酚酸A(Salvianolic acid A,SalA)是从丹参中提取的一种水溶性酚酸，SalA显著降低血清和肾皮质AGEs的积累，并下调RAGE在肾脏中的表达，通过AGEs-RAGE-RhoA/ROCK通路抑制AGEs诱导的肌动蛋白细胞骨架重排，恢复肾小球内皮细胞通透性，减轻肾脏结构紊乱[50]。早前有研究表明当归补血汤[51]抑制AGEs-RAGE诱导的糖尿病血管内皮细胞凋亡，保护AGEs诱导的人脐静脉内皮细胞损伤；最近胡光勇等[52]探讨血府逐瘀汤对大鼠肾小球内皮细胞增殖和凋亡作用，发现血府逐瘀汤组肾小球微血管内皮细胞的凋亡率较AGEs组下降，并促进内皮细胞的管腔形成，表明该方可抑制AGEs-RAGE轴对肾小球内皮细胞管腔形成的破坏，对AGEs引起的微血管内皮细胞损伤起到保护作用。杜月光等[53]强调血管内皮细胞损伤是中医气阴两虚病机的体现，认为益气养阴的中药可保护血管内皮细胞，糖肾方(灵芝、黄芪、大黄、葛根、丹参)通过抑制AGEs-RAGE 途径保护DN 大鼠肾功能，并且认为AGEs-RAGE 途径与“气阴两虚、络脉瘀阻”病机存在一定相关性。

以上研究表明，AGEs-RAGE是损伤内皮细胞的重要机制，中药通过作用于AGEs-RAGE信号通路，改善肾小球内皮功能障碍，减缓肾损害进展。现代医家多选用益气养阴、活血化瘀两类中药观察其对血管内皮细胞的作用，但AGEs-RAGE 信号通路引发的内皮功能障碍与“气阴两虚、络脉瘀阻”病机之间是否有明确的相关还需更多的研究来验证。

6 总结

综上所述，中医药干预AGEs-RAGE信号通路治疗DN相关机制有抑制AGEs生成、抑制RAGE表达、抗氧化应激、抑制炎症反应、保护内皮细胞。总的来说，中医药通过AGEs-RAGE信号通路治疗DN疗效明确，安全可靠，但目前研究也存在以下问题：(1)目前的研究集中在动物模型上，尚缺乏大样本临床试验来进一步证实中医药对AGEs-RAGE信号通路的干预来改善DN；(2)中药具有多成分、多靶点的特点,其干预AGEs-RAGE信号通路的成分与靶点尚未完全明确；(3)现阶段的研究尚不够深入，中医药干预AGEs-RAGE信号通路的机制尚处于初级阶段，中医药干预其下游信号通路具体机制缺乏研究。(4)辨证论治相关研究较少，可建立证候动物模型，将信号通路的靶点与证型相联系进行研究。(5)多数学者重视“湿”“瘀”“毒”“热”等病理因素，探讨这些致病因素与AGEs-RAGE信号通路之间的关系，很有必要。在今后的研究中,可以从这些方面思考，为中医药治疗DN提供科学依据。