黄芪甲苷治疗肾病的药理作用研究进展

徐进 蒋春波

黄芪是豆科植物蒙古黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.var.mongholicus(Bge.)Hsiao或膜荚黄芪Astragalusmembranaceus(Fisch.)Bge.的干燥根部，具有益气生血、消肿利尿、排脓收疮、固表敛汗等功效。中药黄芪早在《神农本草经》中就有论述：“味甘，微温。主痈疽，久败疮，排脓，止痛，大风癞疾，五痔，鼠瘘，补虚，小儿百病。”后世医家多有注释总结，如陶弘景《本草经集注》中云“益气，利阴气”，甄权在《药性论》中提到“治发背，内补，主虚喘，肾衰耳聋，疗寒热”，首推“黄芪补肾气”一说。叶天士《本草经集解》从经络的角度阐明黄芪“补气升阳、排脓败疮”之理。张锡纯著《医学衷中参西录》曰：“黄芪，不但能补气，用之得当，又能滋阴。”

黄芪甲苷是黄芪的主要活性成分之一[1]，为环烷型三萜苷类化合物，具体分子式如下：C14H68O14。近年来，大量的动物、细胞、临床实验表明黄芪具有抗炎、抗氧化、抗细胞凋亡、抗纤维化、抗肿瘤、抗神经损伤、保护心脑血管等作用，能广泛应用于治疗各种免疫性炎症、糖尿病、神经血管疾病等。尤其是在肾脏病方面，黄芪甲苷可经多路径、多靶点、多反应机理逆转肾脏损伤或延迟肾病进展。

1 调控凋亡蛋白及通路

足细胞、上皮细胞、系膜细胞等的凋亡皆会造成肾组织破坏，尤其是足细胞。近年来随着研究的深入，已证明足细胞损伤是肾小球硬化的关键因素。黄芪甲苷经调控细胞凋亡蛋白及连接通路，推迟细胞凋亡进程。

1.1 抑制足细胞凋亡

足细胞是覆盖于肾小球基底膜外侧的高度分化细胞，有构成蛋白滤过的电荷和分子屏障、抵抗肾小球内压力、产生和分泌血管内皮因子等作用。诸多因素如炎症、感染、遗传等都会导致足细胞凋亡，而足细胞损伤在肾小球硬化的发病机制中至关重要[2]。

1.1.1 线粒体损伤 线粒体是机体内能量转化的主要阵地，其通过一系列生化反应为各类细胞供能。足细胞的多足突级结构意味着线粒体高供能的必要性，且线粒体损伤是足细胞凋亡的内源性途径。陈宜方等[3]探讨黄芪甲苷延迟糖尿病肾病足细胞凋亡的机制，认为其通过上调Bcl-2家族蛋白及其mRNA、下调Bax蛋白及其mRNA以保护足细胞。 牛磺酸上调基因(taurine-upregulated gene,Tug)是一种广泛表达的长链非编码RNA(long noncoding RNAs，lncRNAs)，参与糖尿病肾病中的细胞能量代谢。Lei等[4]将肿瘤坏死因子受体相关因子5(tumor necrosis factor receptor-associated factor 5，TRAF5)作为靶点验证黄芪甲苷的功用，结果显示黄芪甲苷提高线粒体功能，抑制足细胞凋亡可经降解TRAF5、上升lncRNAs Tug实现。线粒体动力相关蛋白的异常活跃是线粒体分裂的重要标志，邓文娟等[5]研究表明黄芪甲苷可增强足细胞沉默信息调节因子2相关酶1以降低线粒体动力相关蛋白表达。

1.1.2 内质网应激 内质网承担着脂质运输、膜连接、分泌蛋白质的责任，内质网错误蛋白折叠堆积会诱使内质网应激，足细胞的活动同样离不开内质网支持。C/EBP同源蛋白是促凋亡和抗凋亡蛋白Bcl-2家族蛋白之间的平衡分子。Wang等[6]研究发现黄芪甲苷能通过阻断内质网应激，下调糖调节蛋白78、氧调节蛋白150、C/EBP同源蛋白等的表达，断裂半胱氨酸蛋白酶3，从而抑制足细胞的凋亡。线粒体、内质网之间的Ca2+梯度亦是足细胞生存的先决条件。Guo等[7]观察到黄芪甲苷具备调节足细胞中Ca2+稳态的效应，通过平衡肌浆网/内质网Ca2+-ATP酶的水平，约束内质网应激诱导的足细胞凋亡。

1.2 阻滞其他细胞凋亡

上皮细胞、系膜细胞亦是肾脏的重要组成部分。当然，黄芪甲苷能避免肾脏上皮细胞、系膜细胞的凋亡，如有研究表明黄芪甲苷下降肝细胞生长因子和转化生长因子1(transforming growth factor-β1，TGF-β1)，阻滞高糖诱导的肾小管上皮细胞凋亡[11]。同样，黄芪对内质网应激引起的上皮细胞凋亡也起保护作用，主要是阻击内质网相关蛋白，如p-PERK、ATF4等[12]。又有研究证实黄芪甲苷减少糖尿病肾病大鼠的蛋白尿，与下调eIF2α/PERK /IREα通路，缓解C/EBP同源蛋白介导的肾系膜细胞凋亡有关[13]。

2 抗炎性因子及小体

2.1 抗炎性因子

炎症反应是机体抗争致炎因子的防御性过程，下游炎性因子的释放在其中起着关键的作用。炎症过程常贯穿慢性肾脏病始终，黄芪甲苷能通过阻断这些炎性因子上游通路，抑制炎性因子，减轻机体的炎症反应。

梁文林等[14]研究发现，黄芪甲苷对系膜增生性肾炎小鼠肾功能的作用机制与减轻炎症因子白介素(interleukin，IL)-1β和IL-17相关，以此达到抑制系膜细胞增殖和细胞外基质增加的目的。罗先荣等[15]同样以系膜增生性肾炎为探究病种，更注重上游通路的调控，黄芪甲苷下调TLR4/NF-κB通路，平衡基质金属蛋白酶9/金属蛋白酶组织抑制因子1蛋白的表达，提高细胞外基质的降解能力。Lu等[16]研究黄芪甲苷和AKT相关途径的关系，发现黄芪甲苷可降低P13K/AKT/AS106的表达，降低IL-1β、IL-6的水平，并促进自噬。

现代医家多提及慢性肾脏病患者的“微炎症状态”，低水平的炎性因子、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor-α，TNF-α)存在于血管中，日久损伤血管内皮。Gui等[17]认为黄芪甲苷是一种新的抗炎药剂，能经过NF-κB通路调节多种致炎症因子、趋化因子、黏附分子，显著下降如TNF-α、单核细胞趋化蛋白、细胞间黏附分子1的水平。

长期的高糖会引起血管内炎症因子增加，从而流入肾脏，导致糖尿病肾病。内皮功能障碍是糖尿病肾病的重要生理病理前提，有研究证实黄芪甲苷有能力降低IL-1β、TNF-α、单核细胞趋化蛋白的mRNA表达，保护内皮细胞屏障，得益其弱化JNK通路的激活[18]。Leng等[19]探讨P38MAPK通路的受体P2X7R在黄芪甲苷应用于血管内皮细胞破坏治疗中的影响，提出黄芪甲苷可阻断P2X7R/P38MAPK信号通路，提高内皮型一氧化氮/一氧化氮水平以增加一氧化氮利用度，改善血管内皮依赖性舒张功能的观点。

2.2 抗炎症小体

2002年，炎症小体被Tschopp实验室发现。它们是胞浆内一组相对高分子质量的蛋白复合物，能激活促炎因子、流出炎症因子(IL-1β、IL-18)从而引起炎症[20]。NLRP3炎症小体是目前最具特征性、研究最宽泛的炎症小体。NLRP3炎症小体作为炎症反应的枢纽，参与糖尿病的发生，且和多种肾脏病有关，如急性肾损伤、慢性肾脏病。

Zhang等[21]通过检测炎症基因mRNA转录本，论证黄芪甲苷减弱NLR信号的转录以拖滞IL-1β、IL-18，降低肾组织中晚期糖基化终产物，改善肾脏功能。糖尿病血管内皮功能损伤亦受NLRP3把控，氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)可以成为诱导NLRP3的因素，Qian等[22]研究揭示黄芪甲苷下行LOX-1/NLRP3促进内皮祖细胞的增殖和迁移。

3 清除氧化自由基

氧化应激指氧化剂与抗氧化剂之间的失调，通常是因为自由基的过量生成或清除系统的降解不及引起。活性氧(reactive oxygen species，ROS)和活性氮是最主要的氧化剂化合物，慢性肾脏病中的氧化应激则由抗氧化剂竭尽和ROS积累所致[23]。黄芪甲苷有平衡氧化与抗氧化机制，清除氧化自由基之功。

由表4中ANOVA分析结果F值和显著值可知，切削参数中每齿进给量是介观尺度铣削表面粗糙度最大的影响因素，主轴转速的影响次之，而轴向切削深度对表面粗糙度影响较小。铣削区域对于表面粗糙度的影响同样较大，当表面粗糙度要求较高时，有必要对局部区域表面粗糙度进行研究。

3.1 减弱氧化反应

还原型辅酶Ⅱ氧化酶是以生成活性氧为主要功能的酶类，发挥催化ROS产生的机能。Sun等[24]研究黄芪甲苷的抗氧化功能，发现经由下调还原型辅酶Ⅱ氧化酶/ROS/Akt/NFκB途径，黄芪甲苷确能抑制肾小球系膜细胞的增殖和收缩功能障碍。肾小管中大量的脂肪和游离脂肪酸沉积会损伤上皮细胞，Chen等[25]的试验提示黄芪甲苷可减少ROS和游离脂肪酸来维持肾小管上皮细胞。H2O2也能诱导ROS堆积，为氧化应激的纽带。曹玲玲等[26]探讨黄芪甲苷在H2O2诱导氧化损伤中起到的作用，得出黄芪甲苷拮抗H2O2，机制与P38MAPK信号转导密切相关。

3.2 增强抗氧化效应

Nrf2/ARE是典型的抗氧化应激通路，有研究指出黄芪甲苷能显著增强Nrf2的表达，提高谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化歧化酶的活性，从而减轻肾小管上皮细胞的氧化应激损害[27]。Zhan等[28]研究显示黄芪甲苷可上调肾皮质过氧化氢酶的表达，调节H2O2代谢。

3.3 下调ox-LDL水平

ROS水平增加会促进血管壁低密度脂蛋白的氧化，产生高水平的ox-LDL。ox-LDL是一种氧自由基携带者，对内皮细胞具有毒性作用。Qian等[29]研讨P13K/Akt的上级miR1403p于内皮细胞中受黄芪甲苷影响的情况，得到其经过上调miR1403p蛋白以抵消KLF4的过表达，阻断P13K/Akt通路，扭转ox-LDL带来的氧化反应。

3.4 消弭内外毒素

此外，黄芪甲苷抗氧化效应还体现在消弭内外毒素诱发的急慢性肾损伤。Zhou等[30]以脂多糖为伤害基础，探究后发现黄芪甲苷可以减弱脂多糖致使的急性肾损伤，提升谷胱甘肽含量，降低趋化因子受体5及细胞外调节激酶水平，防止ROS侵袭。Ji等[31]观察黄芪甲苷改善硫酸吲哚诱导肾小管间质损伤的能力，得出其由降行MDA/8-OXdG的表达以保护肾小管间质免受侵害。姜燕等[32]研究黄芪甲苷孵育后脂肪原性干细胞对顺铂诱导的急性肾损伤修复能力，认为经黄芪甲苷孵育，脂肪原性干细胞的修复可使急性肾损伤作用得到提升。

4 抑制肾组织纤维化

当细胞外基质的增生修复超过肾组织细胞的限度，肾组织纤维化由此而生。肾组织纤维化是肾脏病走向终末期的转折点。

4.1 降低TGF-β1过表达

TGF-β1是调节纤维化的关键因子，它能促进成纤维化细胞的活化及细胞外基质的产生，TGF-β1常以Smad作为下游效应转录因子。Mao等[33]研究表示黄芪甲苷抗肾小球系膜过度增生和肾纤维化能力由抑制miRNA-192/TGF-β1/Smad的表达体现。无独有偶，Cao等[34]也以miRNA-192作为实验源点，提出黄芪甲苷可显著的降低α平滑肌肌动蛋白、波形蛋白、Ⅰ型胶原蛋白、miRNA-192表达，上调上皮细胞粘钙蛋白水平，抗肾脏纤维化的机制涉及TGF-β1/ZEB2路径。Wang等[35]检测黄芪甲苷干预后肾内纤维连接蛋白、结缔组织生长因子、TGF-β1、α平滑肌肌动蛋白、细胞外基质沉积等的含量，并做了体内外研究，发现这些因子均减少，黄芪甲苷通过阻断TGF-β/Smad，来延迟肾小管间质纤维化的进程。

NF-κB、MAPK、Wnt/β-catenin等通路同样参与把控TGF-β1。Zhou等[36]研究显示黄芪甲苷经抑制TLR4/NF-κB信号的转导，减轻炎性因子浸润，改善肾纤维化中的细胞外基质聚积。Xu等[37]用TGF-β1诱伤肾小管上皮细胞，观察得出黄芪甲苷可以下调JNK/P38MAPK途径，呈剂量依赖性地阻止上皮细胞损伤，减慢肾脏纤维化。脱乙酰酶1有灭活NF-κB的功用，研究指明黄芪甲苷能增强脱乙酰酶1，降低NF-κB P65乙酰化，提高自噬，压制肾小球系膜细胞的活化，阻挡肾脏病的纤维化进展[38]。又有研究揭示黄芪甲苷抑制肾间质纤维化可因下调Wnt/β-catenin路途呈现[39]。

4.2 改善上皮—间充质转化

上皮—间充质转化(epithelial-to-mesenchymal transition，EMT)是肾脏纤维化的潜在机制之一。Chen等[40]研究黄芪甲苷在治疗肾小球上皮细胞EMT方面的潜力，发现应用黄芪甲苷后，EMT的特征指标如α平滑肌肌动蛋白、Ⅳ型胶原蛋白、纤维连接蛋白下降，E-粘钙蛋白上升，高糖诱导人肾皮质近曲小管上皮细胞的snail和twist高表达得到逆转。而这些改变由黄芪甲苷制约mTORC1/p70S6K通路达到。

5 其他

炎性贫血是由于血清铁的低含量和低铁结合能力导致，为慢性肾脏病的常见并发症。聂取等[41]研究黄芪甲苷对炎症贫血的作用，检测到黄芪甲苷经过抑制NF-κB通路，降低炎性因子，刺激铁调素的诞生等改善铁代谢的紊乱，红细胞、血红蛋白、促红细胞生成素等指标都有所回升。巨噬细胞快速清除受损红细胞有利于维持铁/血红素的动态平衡，加快贫血的恢复。Gong等[42]探究用黄芪甲苷处理的巨噬细胞，发现血红素加氧酶、铁孔蛋白、胆绿素还原酶A和B的表达增加，调节机制涉及Nrf2/ARE的转导易位。

除此以外，黄芪甲苷在治疗肾脏肿瘤层面亦有建树。张悦等[43]探讨肾癌细胞于黄芪甲苷干预下的凋亡情况，发现半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶-3显著升高，细胞周期蛋白D1明显下降，肾癌细胞凋亡率提升，该作用由抑制miR-21调控。

6 结语

黄芪甲苷提取自中药黄芪，作用多元化，现研究已深入分子、信号通路层面，提示其能从不同维度、不同联级治疗急、慢性肾脏疾病。此外，黄芪的副作用小，可长期使用，能充分发挥中医学在难愈性疾病方面的优势。目前黄芪甲苷与肾病的“联通”机制尚未明确阐释，望后期研究者着力于此层面，探寻黄芪甲苷的更多效能。