基于氧化应激途径探讨中医药治疗糖尿病肾病的机制研究

王 欢，华 川,,何其函，赵 勇，左新河,

(1. 湖北中医药大学，湖北 武汉 430061；2. 湖北省中医院，湖北 武汉 430074)

糖尿病肾病(diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病微血管并发症之一，临床以肾小球滤过率(GFR)的逐渐下降和白蛋白尿的持续存在为主要症状，随着病情的发展最终致终末期肾病(ESRD),需要透析或移植治疗[1]。目前研究结果表明氧化应激在糖尿病肾病启动和进展中起着至关重要的作用，氧化应激的增强是促氧化剂酶诱导产生过量的活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)以及伴随着抗氧化途径不足的情况下发生的，过多ROS的产生可引发肾脏纤维化、炎症和内皮功能障碍[2]。目前临床预防或治疗糖尿病肾病的策略主要依赖于控制血糖以及干扰肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system,RAAS)的药物，尽管这些治疗可减缓氧化应激的增强和DKD的进展，但是该疾病的负担和死亡率仍然很高，并且大多数糖尿病性肾病的患者依然会发展为ESRD[3-4]，中药在一定程度上能干预DKD的氧化应激反应，达到延缓DKD进展的效果，具有多靶点、多层次的优势，本文以干预氧化应激增强为研究目标，从单味中药及中药成分、中药复方等方面进行概述，以期为中医药治疗糖尿病肾病的深入研究提供参考。

1 氧化应激

活性氧(reactive oxygen species，ROS)是生物体内与氧代谢有关的含氧自由基以及易形成自由基的过氧化物的总称，包括超氧化物自由基(O22-)、羟自由基(·OH)、一氧化氮自由基(·NO)、单线态氧(O2)和过氧化氢(H2O2)等，在正常生理状态下机体可产生少量ROS，其具有调节血管张力、细胞黏附和免疫反应等生理功能[5],过量的ROS会激活许多信号传导通路,也会诱导许多细胞因子、促炎标记物和生长因子的释放,间接导致组织和细胞的损伤[6]。而抗氧化剂的活性可防止过量氧化剂物种对机体组织积累的潜在破坏作用，当氧化剂或活性氧(ROS)的产生超过局部抗氧化剂能力或抗氧化剂的活性减少时，就会发生氧化剂/抗氧化剂平衡失调，引起氧化应激的增强从而导致组织损伤[7-8]。

2 氧化应激与DKD

慢性高血糖是糖尿病的一个特征，葡萄糖毒性是糖尿病微血管病变的主要原因，在糖尿病肾病中有一些细胞群在暴露于高血糖环境中时会出现葡萄糖摄取增强，包括肾小球上皮细胞、肾小球系膜细胞和近端肾小管上皮细胞[9-10]，当肾脏长期处于高血糖状态下就会激活组织内的环氧合酶途径、多元醇途径、非酶糖基化途径、蛋白激酶C途径、己糖胺途径及烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NAPDH)氧化酶等通路，最终导致氧化应激的增强，从而损伤肾组织，包括肾脏结构和功能的损伤，如肾小球状肥大、肾小球系膜扩张、基底膜增厚、内皮功能障碍、细胞外基质(ECM)沉积等[11-12]，也会诱导许多细胞因子、促炎标记物和生长因子的释放介导炎症，而这些细胞因子的释放会进一步增加氧化应激水平，形成恶性循环[13]。

由于氧化应激的增强在糖尿病肾病中发展中有着重要影响，故目前临床致力于抗氧化剂治疗DKD的研究，已显示RAAS的阻滞剂可独立于其降压作用而减慢ESRD的进程，其作用主要通过抑制血管紧张素Ⅱ介导的NADPH氧化酶活化而显著降低氧化剂种类的产生，但并不能抑制线粒体等其他来源生产的氧化剂，而这些氧化剂可仍在DKD的进程中发挥作用[14]。另外在一些研究中显示维生素E和维生素C的抗氧化疗法为2型糖尿病患者提供了一定程度的肾保护作用，但其有效性尚不确定[15]。而中医药在治疗DKD时具有多靶点、多层次的优势，因此基于大量的实验研究探讨中医药通过减少氧化应激反应来改善ROS对DKD损伤具有重要意义。

3 中医药基于氧化应激途径防治糖尿病肾病

3.1调节抗氧化防御系统的平衡 人体内的抗氧化剂主要包括酶促抗氧化剂和非酶促抗氧化剂，酶促抗氧化剂主要包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、髓过氧化物酶(MPO)等，非酶促抗氧化剂主要为多种维生素、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)等，这些物质都可以减少ROS的过度生产，因此它们相互补充、协作而构成一个完善的系统[16]。若ROS的活性超过机体抗氧化防御能力，就会导致氧化应激的增强，因此调节抗氧化防御系统的平衡对治疗DKD起着重要作用。

3.1.1单味中药及中药成分 葛根素的主要活性成分是4,7-二羟基-8-β-D葡萄糖异黄酮，是从豆科植物野葛或粉葛的干燥根中提取的一种有效成分，具有降血糖血脂、抗氧化、改善胰岛素抵抗及血流动力学状态等作用[17]，葛根素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-01(forkhead transcription factor-01,FOX-01) 信号通路减少肾脏ROS和脂质过氧化产物丙二醛(MDA)的产生，增加SOD和CAT等抗氧化酶的活性，达到减轻DKD中氧化应激反应，改善蛋白尿、肾小球基底膜增厚及线粒体损伤的作用[18]。黄芪的有效成分包括皂苷、多糖及黄酮类，其中黄芪甲苷通过抑制NADP氧化酶/ROS/Akt NF-κB通路，降低糖尿病肾组织中MDA及ROS生成，提高SOD、GSH-Px等抗氧化酶活性，调节抗氧化防御体系功能平衡，减少肾脏系膜细胞增殖和改善肾小球收缩功能紊乱减少有关的肾脏氧化损伤[19]。益智和青钱柳都能够提高糖尿病肾病小鼠血清SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶水平，从而调节体内氧自由基的产生与清除之间的平衡，减少氧化应激的产生对肾组织的损伤[20-21]，但这两种中药的具体作用机制还需进一步研究。目前有研究显示，早老素相关菱形样蛋白(PARL)在线粒体氧化应激中发挥着重要的作用，DKD大鼠PARL表达下降，益智乙醇提取物能够使DKD大鼠PARL mRNA表达升高，这可能是益智抗氧化应激作用的机制之一[22]。

3.1.2中药复方 真武汤出自《伤寒论》，方药组成为茯苓、芍药、生姜、附子、白术，全方具有健脾补肾、温阳利水等功效。有研究发现，真武汤具有抑制ROS生成的作用，减轻肾小球系膜细胞(HMCs)的氧化应激水平，HMCs是肾小球内最为活跃的细胞，其过度增殖是导致肾小球硬化、肾脏纤维化的重要因素之一，同时真武汤还能提高SOD和GSH-PX活力，增强HMCs抗氧化能力，通过降低氧化应激水平达到保护肾功能、延缓DKD进展的作用[23]。温胆汤出自《三因级一病证方论》，方药组成有半夏、枳实、竹茹、陈皮、甘草、茯苓，具有理气和胃、健脾渗湿的功效。研究发现温胆汤可以减少TNF-α、IL-6等促炎因子及氧化产物MDA，增加抗氧化酶SOD、GSH-Px的含量，促进抗氧化系统的平衡，减少氧化应激反应对肾脏的损伤[24]。自拟芪楂降糖汤[25]、益肾颗粒[26]等临床经验复方，可以通过提高血清中SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶水平，减少MAD的产生，从而达到清除体内多余的氧自由基，减少对肾小球脂质过氧化的损害，发挥治疗DKD的作用。

3.2抑制AGEs-RAGE受体系统表达 AGE是由一些蛋白质、氨基酸、脂质等大分子物质的自由氨基与葡萄糖或其他还原糖在无酶情况下经过一系列反应后，形成较为稳定的Amadori产物，氧化分解的Amadori产物与其他蛋白质的游离氨基发生反应，就会形成终末产物AGEs[27]。正常情况下, AGEs在体内的形成相当缓慢,但研究发现当机体处于高血糖状态时,会加速AGEs的生产，导致体内大量AGEs积累，AGEs与细胞膜上的RAGE结合激活AGEs-RAGE受体系统，从而进一步激活NADPH氧化酶引起氧化应激反应，产生ROS造成对肾脏的损伤[28]。

3.2.1单味中药及中药成分 药理研究表明牡丹皮具有抗氧化、抗菌抗炎、抗肿瘤等作用[29]，其主要成分包括单萜及其苷类、酚及其苷类、多糖等[30]，张萌等[31]研究发现牡丹多糖可以抑制肾组织纤连蛋白(FN)抗体和Ⅳ型胶原蛋白(Col Ⅳ)抗体的表达，减少细胞外基质沉积，抑制肾小球基底膜的增厚。另外，牡丹多糖还能降低血清中AGEs和RAGE的含量，减轻氧化应激反应的增强及对肾脏组织的损伤，延缓DKD的进展。黄连中的有效成分槲皮素具有保护血管内皮、抗氧化、抗炎等药理作用，其主要通过抑制AGEs-RAGE受体系统表达，减少细胞内氧化应激的发生，达到保护肾脏足细胞、系膜细胞和近曲小管等细胞的作用[32]。山茱萸环烯醚萜苷类成分中的特征成分马钱苷、莫诺苷对肾小球内皮细胞有保护作用，并下调RAGE蛋白表达,抑制RAGE受体，阻断AGEs-RAGE信号通路，减少氧化应激的反应对肾脏的损伤[33]。丹参酮ⅡA作为丹参重要活性成分之一，能减少AGEs诱导人肾小球系膜细胞 (HMCs) 的RAGE受体的表达，降低氧化应激水平[34]。

3.2.2中药复方 糖肾方的中药组成为黄芪、葛根、灵芝、女贞子、制大黄、丹参。具有益气养阴、活血通络的功效。杜月光等[35]研究发现糖肾方可明显降低糖尿病肾病大鼠的AGEs含量和RAGE表达, 并且可以减少尿白蛋白排泄率和升高内生肌酐清除率。

3.3干预各种细胞因子 在DKD的发病机制中，氧化应激和炎症都起到关键作用，而氧化应激可以通过激活转录因子核因子-κB(NF-κB)和激活蛋白-1(AP-1)，诱导细胞因子及生长因子的分泌，如结缔组织生长因子(CTGF)、白细胞介素(ILs)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，从而进一步刺激ROS的产生[36]。目前研究发现，糖尿病肾病的实验动物中NF-κB的表达增加，并且在高糖环境下AP-1会介导肾小球膜细胞诱导转化生长因子-β(TGF-β)产生[37]。除此之外，细胞因子的产生也会进一步刺激ROS的产生，加重氧化应激反应，从而形成恶性循环，造成对DKD的双重损伤。

3.3.1单味中药及中药成分 黄芪的有效成分包括皂苷、多糖及黄酮类，其中黄芪多糖可以降低TNF-α和白细胞介素-6(IL-6)水平，减轻炎症反应诱导的氧化应激反应[19]。虎杖总蒽醌为虎杖的有效物质成分，研究表明虎杖总蒽醌可以降低2型糖尿病肾病大鼠中TGF-β1、CTGF、VEGF等细胞因子的表达，抑制肾小球硬化、足细胞及内皮细胞损伤，减少抗氧化应激对肾脏的损伤，延缓DKD进展[38]。三七总皂苷通过干预TGF-β1、Caspase-3等细胞因子的生成，减少足细胞凋亡的发生从而调节细胞外基质的生成与降解的平衡，减轻肾小球进行性的硬化和肾小管间质的纤维化[39]，另外，三七总皂苷降低NF-κB P65蛋白乙酰化水平，进而抑制炎症及氧化应激反应保护肾小球系膜细胞[40]。金樱子在肾脏疾病的治疗中应用较为广泛,研究表明金樱子总黄酮具有抗炎、抗氧化和降血脂作用[41]，核转录因子(nuclear factor kappa-B,NF-κB)为介导炎症反应的启动因子，会诱导炎性细胞因子的释放，促进氧化应激反应，金樱子可通过抑制NF-κB及单核细胞趋化因子(monocyte chemoattractant protein-1,MCP-1)蛋白的表达减少氧化应激反应，从而改善糖尿病大鼠的肾功能[42]。

3.3.2中药复方 参芪地黄汤出自《杂病犀烛》，具有益气养阴、滋肾健脾的功效，方药组成为人参、黄芪、熟地、山药、茯苓、丹皮、山茱萸，多用来治疗气阴两虚的早期DKD。研究表明，参芪地黄汤能抑制IL-6、IL-8、TNF-α及超敏C反应蛋白(hsCRP)等血清炎症因子，减少通过炎症反应引起机体氧化应激的发生，从而减少对肾小球内皮细胞的损伤[43]。益肾解毒汤的中药组成有枸杞子、人参、生地黄、土茯苓、黄芪、丹参、大黄、甘草，该方基于“气阴两虚、脾肾亏虚、肾络瘀阻”的病机所组。朱静[44]研究发现该方可以减少血清中IL-6、超敏C反应蛋白(hsCRP)等炎症因子、晚期氧化蛋白产物(AOPP)及AGEs，增强SOD活性，提高自由基清除酶的活性，抑制肾组织过氧化物的生成，减少炎症因子释放，清除氧化应激病理产物，减少其病理产物对肾脏的损伤。金匮肾气丸记载于由东汉医圣张仲景所创的《金匮要略》, 是治肾气不足诸证的第一方，其方组成为干地黄、山药、山茱萸、泽泻、茯苓、丹皮、附子、桂枝。在DKD中，TGF-β1可以通过各种途径导致肾小球细胞外间质的合成和降解失调，促进肾小球硬化，CTGF是TGF-β1的关键性下游介质, 能加剧肾组织纤维化过程的持续进展,金匮肾气丸能减少由氧化应激反应诱导的TGF-β1、CTGF等细胞因子，减少对肾组织的损伤，延缓DKD的进展[45]。当归补血汤始载于《内外伤辨惑论》，由黄芪30 g和当归6 g组成，有实验证实当归补血汤原方配比效果最显著[46]。核因子相关因子2(Nrf2)是细胞氧化应激反应中的关键因子，对维持细胞内氧化还原平衡有着重要作用的转录因子，当归补血汤能上调高糖条件下系膜细胞Nrf2的表达,提高T-SOD的活性,抑制MDA的过多生成,减少高糖环境下诱导的氧化应激反应,保护系膜细胞[47]。

4 小结与展望

DKD属祖国医学“消渴肾病”范畴，其病机以肾脏亏虚为本，痰湿、瘀血、浊毒为标[48]，消渴燥热内生，损伤肾阴，阴亏津伤；肾气亏虚，水液气化失司，聚为痰湿；气不摄血，血不循经，发为瘀血；痰湿、瘀血损伤肾络，生成浊毒；各种病理产物聚集导致消渴肾病的产生。现代医学中，DKD的发病机制与机体代谢紊乱、血流动力学异常、细胞外基质沉积及炎症反应等多种机制有关, 而氧化应激反应在诸种机制中发挥着重要作用。本文就前人关于中药单体、有效成分和中药复方对DKD中氧化应激反应的干预作用的研究进行总结和分析后发现，中药单体及中药有效成分如黄酮、苷类、多糖等，对减少氧化应激反应的发生有着显著作用；中药复方干预DKD中氧化应激反应主要以补肾、化瘀、利水、益气、养阴等治法为主，与祖国医学中糖尿病肾病气阴两虚、痰瘀阻络的发病机制相符。中医药从辨证论治和整体观的思想出发，着眼于DKD的关键病机，有助于人们能更好地认识中医药干预DKD中氧化应激反应的作用机制。

随着对DKD研究的不断深入，以氧化应激及其相关信号通路为靶标的药物，以及对抗氧化防御系统的调节，将为DKD提供更多的临床治疗方法。研究发现，中医药干预DKD氧化应激反应主要通过以下三个方面发挥作用：一是调节抗氧化防御系统的平衡，提高抗氧化剂的形成，减少ROS对肾脏的损伤；二是干预氧化应激相关通路——非酶糖基化途径即AGEs-RAGE受体系统，减少氧化应激的发生；三是干预相关炎症细胞因子，抑制炎症因子诱导ROS的生成，从而减少氧化应激及炎症对肾脏的损伤。但由于目前中医药作用靶点庞杂，目前尚未能有对于中医药干预氧化应激治疗DKD的具体作用机制的明确解释，所以本研究就目前的中医药成果进行总结，以便为进一步研究提供参考。然而中医药防治DKD的研究仍存在一定局限，例如中医药对DKD干预氧化应激相关通路的研究不够全面，并且缺乏与相关细胞通路之间关系的探讨，还需对其作用机制进行体内外实验的进一步的、全面的挖掘，以便基础科研成果更好地应用于临床实践。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。