中医药基于JAK/STAT 信号通路治疗糖尿病肾病研究概述*

李 迈，米登海，杨丽霞△，李次艳

1 甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000； 2 甘肃省中医药研究院，甘肃 兰州 730050

糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病（diabetes mellitus，DM）最为严重的慢性微血管并发症之一，也是导致终末期肾脏疾病的主要原因［1］。据国际糖尿病联盟最新数据统计，当前全球DM 患者已达4.63 亿，预计到2045 年增加到7.002 亿，其中中国患者数量达1.164 亿，位居世界第一［2］。随着经济社会的不断发展，生活水平不断提高，人们高脂、高糖摄入导致糖尿病发病率居高不下。作为严重的DM并发症，DN发生发展的确切机制尚未明确。有研究表明，酪氨酸蛋白激酶/信号转导因子和转录活化因子（janus kinase/signal transducer and activator of transcription，JAK/STAT）作为重要信号通路，在DN的发病机制中具有重要作用［3］。随着中医药现代化的发展，近年来，一些学者做了很多关于中药对JAK/STAT信号通路调控DN的研究，其中包括单味中药及其提取物，如雷公藤、藕节、芍药苷等，以及中药复方如复方鱼腥草、益肾胶囊、益气养阴方、益糖康等。

1 JAK/STAT信号通路的生物学特征

JAK/STAT 信号通道结构包含两部分［4］：JAK、STATs。其中受体主要有催乳素、生长激素等激素类受体及以白细胞介素和干扰素为代表的细胞因子受体；JAK 家族包括JAKl、JAK2、TYK2 及JAK3 四个成员。JAK 在结构上可分为两部分，一部分是位于C端的两个连接紧密的JAK活性样品结构域，另一部分是位于N 端的7 个JAK 同源结构域（JAK homology domain，JH）。其中C-末端含具有催化功能的JH1、JH2域，即JAK催化功能活性区，而N-末端的4 个JH 结构域不具备JAK 催化活性。研究表明，一种因子并不是单独活化特定的JAKs，而是一对多的关系，多种细胞因子能同时活化同一种JAKs信号通路，证实不同因子与JAKs之间不是两两相对关系［5］。

STATs属JAKs下游底物，是一种胞质蛋白，可与靶基因调控区DNA结合。研究发现，STATs包含7 个成员，分别是STATl～STAT4、STAT5a、STAT5b、STAT6。结构上可分成6 个功能区，即卷曲螺旋结构域、氨基末段结构域、酪氨酸激活域、DNA 结合域（DNA-binding domains，DBD）、转 录 激活 域（transcriptional activation domains，TAD）、Src 同源2 区（Srchomology 2 domain，SH2）结构域［6］。其中氨基末段结构域具有相对独立性，与其他功能区互不影响，氨基末端结构域能促使静态STATs 成为同源二聚体结构，然后游离到细胞核内结合特定基因位点抑制特定基因表达。由特定4-α-螺旋束组成的具有曲螺旋域特殊结构提供了亲水面，并能结合调节因子表达相对应的生物学效应。通过一个β-免疫球蛋白折叠组成的DNA结合区域，能直接与γ干扰素活化点家族相结合［7］。相比较而言，SH2 结构域具有很强的保守性，通过特殊结合位点才能与细胞因子受体的酪氨酸磷酸化区域结合，最终表达细胞因子与STATs 结合的特异性功能。酪氨酸活化区域直接与SH2 结构域融合，起阻止自身磷酸化作用。转录激活区域由C 末端残基端组成，不同来源的STATs 家族成员之间存在一定程度的差异性，所以STATs 成员能与不同分子转录调节机制相关，从而产生不同生物学活性。

2 JAK/STAT信号通路与糖尿病肾病的发病机制

2.1 JAK/STAT 信号通路的启动机制在DN 高糖、高尿蛋白环境刺激下，各种细胞因子、血管紧张素Ⅱ以及其他上游信号会变为JAK/STAT 通路的主要启动信号。研究表明，JAK/STAT 信号通路的活化过程与血管紧张素Ⅱ具有一定相似度，即高血糖经过多元醇通路增加胞内活性氧含量，进而刺激包括JAK2 在内的胞内信号传导，最终造成肾小球系膜细胞增殖，形成肾脏损伤［7］。同时在小鼠肾小球组织中也发现了高糖能通过血管紧张素Ⅱ诱导JAK2和STAT蛋白的磷酸化反应，进而启动JAK/STAT信号通路，造成小鼠肾脏损伤［8］。

2.2 JAK/STAT信号通路对DN的作用DN的主要病理特征是基质增生、间质纤维化和炎症细胞浸润［9］。很多因素都能影响DN 病理改变，其中包括多种细胞因子、生长因子等，均能引起肾脏细胞内信号转导通路发生改变从而形成复杂的调控网络结构。BERTHIER 等［10］对早期肾病患者肾小球组织细胞cDNA样品进行分析，发现JAK/STAT基因在肾小管间质和肾小球组织细胞中均有较高水平表达，研究发现，DN 大鼠肾组织p-JAK2 和p-STAT3表达增加，而p-JAK1，JAK2和STAT3表达无明显变化，DM 患者体内高血糖环境能通过各种信号途径损害肾功能，其中JAK/STAT 通路是最主要的一条信号途径［11］。JAK/STAT 信号通路主要通过糖尿病患者体内产生的细胞外基质蛋白、转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）、Ⅳ型胶原、炎症因子和纤维连接蛋白等病理产物［12］，导致肾小球系膜异常增生和肾组织不断纤维化，最终发展为DN 阶段。通过在体外培养系膜细胞研究发现［13］，JAK2 磷酸化过程和其下游底物活化性加强，促使产生更多的活性氧，造成高血糖和DM。史永红等［14］研究大鼠肾脏组织STAT1、STAT3 磷酸化程度时发现JAK/STAT 通路与DM 早期肾脏病理改变关系密切。由此证实JAK/STAT信号通路在DN中发挥了重要作用。

3 中药对糖尿病肾病JAK/STAT信号通路的干预

3.1 单味中药或提取物雷公藤含有雷公藤多苷（tripterygium wilfordii polyglycoside，TWP）、雷公藤甲素等在内的多种活性成分，其药理作用丰富，包括抗炎、免疫调节及保护肾脏固有细胞等［14-15］，临床用于肾病、类风湿性关节炎、DM 等的治疗［15］。有研究报道［16-17］，在高糖环境下，JAK/STAT通路被激活，促使肾脏血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达增加，肾脏通透性变大，产生蛋白尿，从而损伤肾脏。厉莉等［18］研究发现，TWP能降低VEGF表达，可能是通过抑制JAK/STAT通路激活实现。相关研究［19-20］发现TWP能抑制实验鼠肾脏组织JAK/STAT 活化，控制JAK2 和STAT3 蛋白过度磷酸化，降低炎症因子表达，从而减轻肾损伤，通过多TWP联合小檗碱对DM肾脏大鼠JAK/STAT通路的研究得出同样结论。陈丽［21］在模拟DM高糖状态下，应用雷公藤甲素对足细胞内JAK2/STAT3 蛋白表达进行干预，雷公藤甲素在一定程度上能降低JAK2/STAT3 炎症因子表达，控制JAK/STAT 通路活化，从而起到保护肾脏的作用。

芍药苷是从芍药中提取的单萜类糖苷，具有抗炎、镇痛、抗肿瘤等药理作用［22］。李新玉［23］通过研究PF对DN小鼠影响以及可能的作用机理，证实PF 能控制p-JAK2 与p-STAT3 蛋白高表达，从而降低肾脏损害。LI 等［24］研究发现PF 能降低高糖诱导的JAK2、STAT3 蛋白磷酸化水平，控制炎症反应，从而保护肾脏。随后，蔡建月等［25］、杨静［26］对PF 抑制高糖诱导的巨噬细胞激活是否通过JAK2/STAT3通路及抑制肾脏炎症反应的研究也证实了该结论。

藕节，性甘味涩，具有止血消瘀功效，主要活性成分包括鞣质、天门冬素等，具有抗炎、治疗DM及肾炎作用［27］。刘明［28］通过研究藕节对DM 肾病大鼠肾脏可能存在的保护机制证实，藕节可能通过抑制肾组织JAK/STAT 通路的活性而降低VEGF表达从而起保护肾脏作用，降低肾脏病理损伤。王金晶等［29］研究认为藕节能下调p-JAK2、p-STAT3在肾脏的表达，减少尿蛋白，延缓DN进展。

蛹虫草多糖是从蛹虫草中提取出的有效成分之一，陈丹丹［30］研究发现蛹虫草多糖能抑制JAK/STAT 通路中JAK1～2、STAT1 及STAT3 相应蛋白表达，调控JAK/STAT 信号通路诱导细胞自噬，减少DN小鼠肾损伤，从而延缓DN进一步发展。

镰形棘豆具有抗炎、抗肿瘤和抗氧化等作用，其化学成分主要是黄酮类化合物，薛艳芳［31］研究镰形棘豆提取物治疗糖尿病及其并发症的作用机理，发现镰形棘豆提取物通过提高实验小鼠细胞因子信号转导抑制因子（suppressor of cytokine signaling-3，SOCS3）表达，从而控制JAK2/STAT3表达，最终调控白细胞介素6 表达，达到控制炎症反应、降低肾损伤、改善肾功能的目的。见表1。

3.2 中药复方

3.2.1 益肾胶囊 益肾胶囊药物组成包括：黄芪、当归、芡实、泽泻、红景天等，具有补益肾气、利尿消肿、调节和增强机体免疫力功效，常用于慢性肾小球肾炎下焦湿热者。丁武杰等［32］、卢文娟等［33］通过动物实验发现，益肾胶囊可降低DN 大鼠24 h尿蛋白定量、尿素氮、肌酐，减少肾组织JAK2、STAT3 等的表达，提示益肾胶囊可能通过对JAK/STAT 信号通路的影响发挥其肾脏保护作用。在此基础上，刘宇翔等［34］研究发现益肾胶囊可降低大鼠足细胞SOCS3、JAK2 及STAT3 表达，说明益肾胶囊可能通过调控JAK/STAT/SOCS 信号通路改善高糖导致的足细胞损伤，发挥肾脏保护作用。

3.2.2 复方鱼腥草 复方鱼腥草由鱼腥草、牛蒡子组成，具有清热解毒、利尿通淋等功效。滑先冬等［35］研究表明复方鱼腥草能降低24 h 尿蛋白定量、尿白蛋白及粘连蛋白分泌，各提取物均能不同程度降低STAT1，改善糖尿病肾损伤。王海颖等［36］研究复方鱼腥草对DM肾损伤的改善作用，提出其分子机制可能是通过SOCS负反馈减少JAK/STAT信号转导通路中肾组织JAK2、STAT3 蛋白表达，从而抑制降低下游原癌基因c-fos、c-jun 表达，抑制炎症因子活化。

3.2.3 丹蛭降糖胶囊 丹蛭降糖胶囊是安徽中医学院一附院的院内制剂。该方由太子参、牡丹皮等组成，有益气养阴活血功效。李艳［37］通过体外培养小鼠系膜细胞以及高脂饮食结合小剂量链脲佐菌素（streptozotocin，STZ）多次腹腔注射复制DM 大鼠模型，在丹蛭降糖胶囊治疗8 周后发现其有降低血糖、减少炎症因子表达、调节血脂、降低尿微量蛋白作用，其机制与通过下调肾小球系膜细胞及肾组织JAK2/STAT3/SOCS3 信号通路STAT1、STAT3、SOCS3 表达有关，从而起到保护晚期糖基化终产物诱导的炎症损伤及改善DM 肾损伤作用。庞静雯等［38］基于网络药理学探讨该方治疗DM 的分子机制发现，它能下调JAK/STAT 通路，调节多种炎症反应，从而对肾脏起保护作用。

3.2.4 益肾活血方 益肾活血方由生黄芪、山萸肉、白术、丹参等组成，具有补益肾气、补血活血功效。刘仲栋等［39］研究发现益肾活血方加减能降低24 h 尿蛋白与白蛋白含量，抑制肾小球动脉硬化及肾毛细血管高渗透性，延缓肾功能损害，保护肾脏。宋纯东等［40］通过复制DM 大鼠模型，用煎煮中药药液灌服DN 模型大鼠6 周并监测相关指标，运用免疫组化检测肾组织JAK2/STAT3 表达，发现肾活血方可通过减少DN 肾小管JAK2、STAT3 表达降低实验大鼠血尿素氮、24 h 尿蛋白等指标，减轻肾脏病理损害。

3.2.5 芪术胶囊 芪术胶囊由黄芪、地龙、苍术等组成，具有养血活血、清热燥湿功效。陈曦［41］通过腹腔注射STZ 复制DN 大鼠模型，用芪术胶囊治疗8周后发现芪术胶囊能减少DN大鼠糖化血红蛋白、24 h 尿蛋白、血尿素氮、血肌酐。采用免疫组化方法研究大鼠肾组织p-JAK、p-STAT 蛋白表达，发现芪术胶囊能减少肾组织JAK2、STAT1、STAT3表达，说明芪术胶囊可能部分抑制JAK/STAT 信号通路，保护大鼠肾脏不受病理侵犯，降低尿蛋白，达到对大鼠肾脏的保护作用。

3.2.6 益糖康 益糖康由红参、黄连、黄精、黄芪等14 味中药组成，有健脾益气、清热养阴佐以活血功效，用于消渴气阴两虚者。李进［42］通过腹腔注射STZ及灌服耗气伤阴颗粒复制气阴两虚型DM大鼠模型，用益糖康治疗6 周后发现中药复方益糖康能延缓糖尿病肾损伤进程、修复受损肾组织，其治疗机制与干预JAK2、STAT3 磷酸化，进而抑制JAK2/STAT3信号通路表达，延缓DM肾脏炎症发展进程有关，这可能是益糖康对DM 肾脏功能保护作用的机制之一。

3.2.7 芪石肾舒胶囊 芪石肾舒胶囊为西南医科大学附属中医医院院内制剂，由黄芪、石苇、益母草等多种药物组成，具有益气养阴、舒络固肾、清热解毒功效。唐小玲［43］通过腹腔注射STZ 诱导建立DM 大鼠模型，用芪石肾舒胶囊治疗8 周后发现，芪石肾舒胶囊能降低DN 大鼠尿微量白蛋白/尿肌酐比值及24 小时尿蛋白定量。其对DN 大鼠肾脏保护作用可能与下调JAK/STAT/SOCS 信号通路中JAK2、STAT3表达及上调SOCS-1、SOCS-3表达有关。见表2。

表2 中药复方对糖尿病肾病JAK/STAT通路干预作用

4 展望

近年来，在肾脏相关疾病中JAK/STAT 信号通路所起的调控作用受到了学者的关注，研究证实其与多种肾脏疾病中系膜细胞、足细胞、肾小管上皮细胞、肾小球血管内皮细胞等细胞的病理改变相关［44］。充分了解JAK/STAT作用机制，调节JAK/STAT信号通路，可为临床相关疾病的治疗提供更有效更具特异性的治疗方法。虽然JAK/STAT通路的组成并不复杂，但是其他途径常常相互作用，组成一个复杂的信号网络，为研究JAK/STAT 的作用机理增加了难度。相关研究［45-46］证实某些单味中药和中药复方能调节JAK/STAT 信号通路，对JAK/STAT信号通路起抑制作用，从而改善DN 的肾组织损伤，然而目前相关研究较少，其对JAK/STAT 信号通路的具体调控机制还未完全明确。相信随着对JAK/STAT 信号通路具体作用机制的深入研究，将更加明晰DN 的发生机制和人体中各种生理过程，这有利于临床寻找新的治疗靶点、研发新的靶向药物治疗DM、DN 以及其他并发症，改善临床疗效。同时，随着医学的不断进步与发展，对中药作用机制的研究将会更加深入，人们将越来越认识到中药治疗疾病的突出疗效，相信中医药会为人类健康做出更大贡献。