雷公藤对肾脏的毒性与保护作用及机制的研究进展

刘灵，张慧民，曹蓉，罗欢，杨艳，邹攀，席洋，龚慧，江志超*，颜苗*（.湖南中医药大学，长沙 008；.中南大学湘雅二医院，长沙 00；.湖南省直中医医院，湖南 株洲 006；.梧州市工人医院，广西 梧州 00；.广西壮族自治区南溪山医院，广西 桂林 00）

雷公藤包含雷公藤甲素、雷公藤红素、雷公藤多苷等多种化合物，具有良好的抗炎、抗氧化、抗肿瘤、免疫调节等活性[1-2]，可用于治疗一些炎症性疾病和自身免疫性疾病[3]。糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）、肾病综合征（nephrotic syndome，NS）等是进展为终末期肾病（end-stage renal disease，ESRD）的常见原因，现有治疗药物疗效有限[4-5]。近年来报道显示雷公藤用于DN、NS模型有减轻蛋白尿、改善肾功能的作用[6-8]。但雷公藤同时也会损伤肝脏、生殖系统、肾脏等[9]，这使其临床应用受到限制。因此如何减毒增效是关键。根据病症毒理学思想，需基于机体的疾病状态考察中药毒性，以摸索治疗窗[10]，寻找调控毒、效作用的靶点蛋白，阐明雷公藤的毒、效“双向”调控机制，实现“辨证控毒”。因此本文同时阐述雷公藤对肾脏的保护与损伤作用及机制，旨在为开展雷公藤量-效/毒研究提供参考。

1 雷公藤对肾脏的保护

1.1 抑制肾脏纤维化

上皮-间质转化（epithelial-mesenchymal transition，EMT）中，上皮细胞发生形态变化，转变为间质细胞，同时释放细胞外基质，促进纤维化[11]。糖尿病以及高糖条件会引起肾细胞损伤，可出现EMT，雷公藤可下调EMT的相关调节通路，起到抑制纤维化的作用。适当剂量范围的雷公藤甲素可抑制NLRP3炎症小体活化，改善足细胞EMT，也可以通过PTENK27-polyUb抑制肾上皮细胞EMT，通过miR-188-5p-PI3K-AKT通路抑制DN的EMT[12-14]。TGF-β1可通过Smad依赖途径和Smad非依赖途径（如激活p38和ERK 1/2），诱导纤维化[15]。雷公藤甲素可抑制Smad2激活，阻止细胞外基质（ECM）合成，又可激活p38和ERK 1/2，促进ECM合成。在TGF-β1诱导的肾细胞中，雷公藤甲素增强了TGF-β1诱导的 p38、ERK 1/2信号激活，而抑制了Smad2的激活，进一步抑制了ECM合成[16]。转录辅因子Ski通过阻断Smad与CBP/P300结合，抑制TGF-β/Smad通路[17]。雷公藤甲素可上调Ski蛋白表达，从而抑制TGF-β1/Smad3通路，进而降低纤维化程度[18]。大麻素受体2（cannabinoid receptor 2，CB2R）激动可减轻纤维化生成[19]，雷公藤红素可抑制Smad3磷酸化，上调CB2R，从而减轻肾纤维化[20]。雷公藤多苷可抑制TLR4/NF-κB通路，减轻糖尿病（DM）大鼠肾脏间质纤维化[21]。其中雷公藤多苷使DM大鼠肾小管上皮细胞E-cadherin上调，α-SMA下调，抑制了EMT。由此可见，雷公藤可抑制肾脏纤维化，主要涉及EMT、AKT、CB2R、TGF-β1/Smad信号通路以及TLR4/NF-κB通路。

1.2 抑制肾小球硬化

研究表明，雷公藤多苷通过上调SAMD7，下调p-SMAD2/3，减轻大鼠肾小球硬化[22]。NF-κB及p38 MAPK与肾小球损伤，肾小球硬化密切相关[23]，而雷公藤多苷可以下调DN模型大鼠肾脏中p38 MAPK，p-IκB，NF-κB（p65）的表达[24]，从而减轻肾小球硬化。

雷公藤甲素可通过调节PDK1/AKT/mTOR和miR-137/Notch1通路，抑制肾小球系膜细胞增殖，减少肾小球系膜间质ECM沉积，减轻DN肾小球硬化[25-26]。

因此，雷公藤可抑制肾小球硬化，可能涉及TGF/SMAD通路、PDK1/AKT/mTOR通路、miR-137/Notch1通路、p38 MAPK和NF-κB信号通路。

1.3 抗氧化

细胞氧化应激时导致氧化自由基和活性氧（reactive oxygen species，ROS）过量产生[27]。急性肾损伤或者慢性肾病中，氧化应激引起细胞损伤和肾功能受损[28-29]。研究发现雷公藤甲素或雷公藤红素上调DM、缺血-再灌注肾损伤或者急性肾损伤模型中肾脏抗氧化酶，如超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD），过氧化氢酶（catalase，CAT），谷胱甘肽还原酶（glutathione reductase，GR），下调脂质过氧化物丙二醛（malondialdehyde，MDA），一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）和羰基化蛋白水平，起到保护肾脏的作用[30-32]。研究表明，雷公藤甲素诱导产生ROS，激活肾细胞Nrf2通路，上调下游抗氧化酶表达，调节氧化还原平衡，减少细胞死亡[33]，雷公藤内酯三醇可通过恢复Nrf2通路抗氧化应激，减轻肾毒性[34]。

足细胞构成肾小球滤过屏障，其结构和功能对维持肾功能至关重要[35]。雷公藤可减轻蛋白尿，这与其保护足细胞相关[36-37]。无论是在体内还是在体外的足细胞损伤模型[TGF-β1和氨基核苷嘌呤霉素（PAN）诱导]中，GADD45B均介导足细胞损伤、凋亡。ROS通过激活ROSGADD45B-p38 MAPK通路加重足细胞损伤[38]。而雷公藤甲素可通过抑制p38 MAPK和ROS产生减轻PAN引起的足细胞损伤，从而保护肾脏[39]。

1.4 抗炎

NF-κB介导的炎症参与了肾脏病的发生和进展，如DN、IgA肾病、狼疮性肾炎[40-42]。研究发现，雷公藤甲素或雷公藤红素下调了db/db或链脲佐菌素（STZ）诱导的DM模型肾脏NF-κB表达，减轻了肾损伤[43-44]。肾靶向的雷公藤甲素-葡萄糖胺共轭物（TPG）下调缺血-再灌注肾脏促炎细胞因子（TNF-α，IL-6，IL-1，TGF-β）和单核细胞趋化因子-1（monocyte chemotactic protein-1，MCP-1），减轻了肾损伤[45]。雷公藤红素抑制顺铂激活的NF-κB途径[46]，减轻肾脏炎症，改善肾功能。p53可通过NF-κB间接激活GADD45b，研究发现雷公藤甲素可抑制p53-NF-κB-GADD45B信号转导，保护足细胞，维持肾小球屏障功能[47]。

1.5 抗细胞凋亡

凋亡即细胞程序性死亡[48]，足细胞凋亡与肾病发生发展有关，足细胞缺失是DN发生发展的重要机制，而凋亡是足细胞缺失的重要原因[49-52]。雷公藤内酯三醇可能通过抑制PAN诱导的足细胞凋亡，恢复细胞存活来发挥其保护作用[53]。雷公藤苷组分n2对阿霉素诱导的NS大鼠模型有明显的抗凋亡效应，可上调抗凋亡蛋白Bcl-2，下调促凋亡蛋白Bax和上游转录因子p53，抑制凋亡的效应蛋白caspase 8、caspase 9和caspase 3裂解激活等[54]。同时也有研究发现雷公藤甲素可下调凋亡相关斑点样蛋白（ASC）的表达水平[13]。

1.6 调节自噬

自噬是维持细胞代谢稳态的重要生理过程。自噬激活可清除致病蛋白或受损的线粒体，起到治病或减毒作用[55-56]，但雷公藤甲素又可引起线粒体自噬产生肝毒性[57]。因此，自噬激活具有保护或损伤细胞的双重作用。在DN中，自噬受到抑制[58]，激活自噬，可降解胶原蛋白和TGF-β1，抑制肾纤维化进展[59]。研究发现，雷公藤甲素可保护IgA肾病患者的足细胞自噬[60]，同时雷公藤甲素可下调 miR-141-3p/PTEN/AKT/mTOR通路[61]，雷公藤多苷可上调PI3K/AKT通路，均激活自噬[62]，起到肾脏保护作用。研究者发现雷公藤多苷片可通过抑制PI3K/AKT/mTOR自噬信号通路对DN大鼠肾脏损伤起到保护作用[63]。血红素加氧酶-1（HO-1）参与调节自噬[64-65]。HO-1是催化血红素分解的限速酶，可抗氧化、抗炎、保护细胞。雷公藤红素可上调HO-1激活自噬，从而发挥抗炎、抗凋亡、抑制胰岛素抵抗作用[66]。因此雷公藤通过调控HO-1、PI3K/AKT通路和PTEN/AKT/mTOR通路，激活DN自噬，减轻肾损伤。

1.7 免疫调节

NS是一种非常严重的肾病，接近12%的ESRD以及高达20%的儿童ESRD由NS引起。膜性肾病（membranous nephropathy，MN）是最常见的成人NS[67]。研究报道雷公藤多苷联合他克莫司或泼尼松治疗MN，其疗效不亚于免疫抑制剂[68-70]。雷公藤甲素可促进CD4＋T细胞分化为FoxP3＋Treg细胞，或上调miR-125a-5p，使Treg的比例增大，减轻肾脏损伤[71]。雷公藤多苷或雷公藤红素可调节Th17/Treg细胞平衡，减轻肾脏损伤或抑制自身免疫性炎症[72-74]。雷公藤红素下调Th17细胞STAT3，抑制Th17细胞产生，并上调Treg细胞STAT5、FoxP3，促进Treg细胞增殖。雷公藤可抑制肾移植免疫排斥，研究发现雷公藤甲素抑制了皮肤移植物受体小鼠供体特异性抗体（donor-specific antibody，DSA）的产生，减轻了肾移植损伤。同时，雷公藤甲素抑制B细胞分化为CD138与CD27浆细胞，且降低浆细胞分泌的IgG、IgA、IgM水平[75]。雷公藤可降低血浆炎症因子（TNF-α、IL-6、IL-17）、趋化因子[MCP-1、IP10和干扰素诱导的单激素（Mig）]水平，降低肾脏补体C3、IgG沉积，抑制肾脏巨噬细胞、白细胞和T细胞浸润，从而治疗肾小球肾炎、狼疮性肾炎[76-78]。另外，雷公藤甲素类似物（5R）-5-羟基雷公藤内酯（LLDT-8）上调了肾细胞Fcγ受体ⅡB（FcγRⅡB）的表达，使src同源2-含肌醇-5’-磷酸酶1[Src Homology 2（SH2）-containing inositol 5’-phosphatase，SHIP1]磷酸化，从而抑制了FcR下游激酶BTK激活，抑制免疫[77]。

综上所述，雷公藤可能对NS、肾小球肾炎有效，同时也可抑制肾移植免疫排斥反应。其作用机制可能与调节Th17/Treg平衡、抑制免疫性炎症有关。

1.8 损伤修复

Wnt信号在急性肾损伤和慢性肾病肾脏的再生和修复当中起到重要作用[79]。雷公藤可通过降低DM大鼠肾脏中Wnt-1和β-catenin的表达，减轻肾损伤[80]。一定浓度的雷公藤甲素可抑制高糖诱导激活的Wnt3α/β-catenin通路，并进一步抑制足细胞EMT[81]。另有报道称雷公藤及其雷公藤甲素对Wnt/β-catenin信号通路具有调控作用[82-83]，提示雷公藤可能通过作用于Wnt/β-catenin，减轻肾损伤。

1.9 抑制细胞增殖

IL-6与IL-6受体结合，进而磷酸化STAT3，可促进细胞增殖，而细胞因子信号传导抑制因子3（SOCS3）与JAK2相互作用，可抑制JAK2对STAT3的磷酸化激活，从而抑制细胞增殖。雷公藤甲素通过上调SOCS3，下调IL-6和IL-6受体抑制囊肿细胞增殖，延缓动物常染色体显性遗传性多囊肾病的进展[84]。另外雷公藤甲素促进Ca2＋依赖的囊肿细胞周期阻滞，从而抑制Pkd1-/-胚胎囊肿生成[85-86]。

雷公藤的肾脏保护机制见表1。

表1 雷公藤的肾保护机制Tab 1 Renoprotective mechanism of tripterygium wilfordii

2 雷公藤的肾毒性

2.1 氧化应激损伤

核因子E2相关因子2（Nrf2）通路是机体内的主要的抗氧化防御系统，下游抗氧化酶如谷胱甘肽S转移酶（GST）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）、SOD、CAT可清除机体内过多的自由基和氧化物，保护肾脏[88]。研究发现雷公藤甲素可明显抑制Nrf2介导的抗氧化反应，促进氧化应激，加重损伤[89-91]。雷公藤甲素可激活 GSK-3β/Fyn依赖的泛素化途径，促进Nrf2降解，诱导氧化损伤和凋亡[92]。Yang等[93]发现雷公藤甲素会引起严重的氧化应激，使大鼠肾脏SOD和GSH-Px活性显著降低，MDA含量显著增加，并导致肾脏结构和功能严重受损，并且发现大鼠经雷公藤甲素处理会产生大量ROS。

一定剂量的雷公藤多苷使肾脏谷胱甘肽（glutathione，GSH）、GST、GSH-Px、SOD、CAT以及抗炎因子IL-10表达明显下降，而促炎因子TNF-α水平明显上升，引起动物肾脏损伤[94-95]，这是由于雷公藤引起抗氧化酶表达下降，打破了机体内氧化还原平衡，体内ROS相对增多，进一步促进炎症激活，导致了肾脏损伤，ROS在雷公藤甲素诱导的肾损伤中起着关键作用。

2.2 凋亡激活

细胞凋亡包括外源性途径（即死亡受体途径）和内源性途径（由Bcl-2家族调控）。雷公藤甲素调节这两条途径诱导细胞凋亡。在肾小管上皮细胞中，雷公藤甲素首先上调跨膜糖蛋白Fas、Fas的配体FasL，促进FasL结合Fas而激活外源性途径；另一方面，雷公藤甲素上调大鼠肾小管上皮细胞线粒体表面Bcl-2家族蛋白Bax、Bid、Bad，而对抗凋亡的Bcl-2表达无影响，进而激活内源性途径。除此之外，雷公藤甲素上调c-caspase3（cleavedcaspase3），促进底物PARP（DNA剪切修复酶）分解，引起DNA损伤，最终导致凋亡[96]。雷公藤甲素可上调Bax、Bid、Bad、Fas和FasL的蛋白和mRNA的表达，以及上调Bax与Bcl-2的比值，引起肾小管细胞凋亡和肾脏损伤[93]。

2.3 药物转运

肾脏的某些特殊转运体介导雷公藤肾毒性。在胶原诱导关节炎大鼠模型中，雷公藤甲素加剧肾脏损伤，这是由于有机阳离子转运蛋白2将过量雷公藤甲素转运至肾小管细胞所致，药物转运外排蛋白无法及时将多余雷公甲素排出而加重毒性[97]。雷公藤的肾毒性机制见表2及图1。

图1 雷公藤肾毒性机制Fig 1 Mechanism of renal toxicity of tripterygium

表2 雷公藤肾毒性机制Tab 2 Renal toxic mechanism of tripterygium wilfordii

3 总结与展望

临床上常用的雷公藤制剂（雷公藤多苷片、雷公藤片与雷公藤双层片等）时常引起急性肾衰竭等严重不良反应[101]，如何减毒增效是雷公藤临床毒理研究的重点。目前虽有炮制减毒、配伍减毒、化学结构修饰、新剂型改良的减毒增效方法[102]，但是许多方法仅适用于中草药，且一些方法尚处于研究阶段，并不能满足临床需要。另外，基于“证”进行中药安全性评价[10]，对雷公藤“证-量-效/毒”关系的深入研究或许能提供减毒新思路。一方面，该研究方式旨在摸索治疗窗，在中医“有故无殒”思想指导下，使用合适剂量减轻或者规避毒性。另一方面，旨在寻找调控毒/效转换的关键蛋白，以揭示“量-效/毒”关系的潜在机制。由于雷公藤作用于细胞的整个分子信号网络，故可借助多种组学技术、生信分析等，找到雷公藤的作用通路和靶点以及毒性生物标志物，揭示毒效机制，并对肾损伤进行预警。

本文综述了雷公藤在肾脏方面的保护与毒性作用及机制，其中雷公藤对氧化应激有激活与抑制的双向调控作用，一定浓度的雷公藤甲素诱导产生ROS，激活了肾细胞Nrf2，下游抗氧化酶表达增多，调节氧化还原平衡，减少了细胞死亡[33]。而另一方面，雷公藤甲素又可以导致大量ROS产生导致氧化应激损伤，产生肾毒性，且雷公藤甲素激活 GSK-3β/Fyn依赖的泛素化途径，促进Nrf2降解，诱导了氧化损伤和凋亡[92]。雷公藤这种双向调控机制推测可能与雷公藤的剂量或干预时间有关。较低剂量、较短时间干预，细胞处于应激状态，Nrf2/ARE防御系统被激活而得以存活。而大剂量、长时间干预，细胞抗氧化防御系统被破坏，细胞由于无法清除过量的自由基和氧化物而死亡。无独有偶，使用低剂量dh404（一种Nrf2诱导剂）具有抗氧化、抗炎、抑制慢性肾病进展的作用；但是高剂量反而会抑制Nrf2通路，加重蛋白尿和肾功能不全、炎症[103]。对氧化应激的双向调控可能是雷公藤在实际运用中实现“辨证控毒”的关键之处，而雷公藤剂量的把握是其中的核心。