中药干预线粒体自噬治疗糖尿病肾病研究进展

魏金凤，魏晓涛，王彩红，王威威，张新丽，何志军，刘 涛

1. 酒钢医院特需病区（甘肃嘉峪关 735100）

2. 甘肃中医药大学中医临床学院（兰州 730000）

3. 甘肃省中医院肾病科（兰州 730000）

糖尿病肾病（diabetic kidney disease, DKD）是世界范围内最常见的终末期肾脏疾病的病因，也是糖尿病主要微血管并发症，常为慢性肾脏病和终末期肾病的结果，其主要临床特征为蛋白尿和肾小球滤过率下降[1]。糖尿病的代谢和血流动力学改变将导致肾小球结构改变，如肾小球基底膜进行性增厚、细胞外基质扩张、支持细胞丢失和典型的肾小球硬化[2-3]。DKD 的发病机制尚未明确，但一些因素被认为参与了DKD 的发病过程，包括晚期糖基化终末产物的产生、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、内质网应激，以及炎症因子和肾素血管紧张素系统的激活[4-6]。研究表明，线粒体功能受损、线粒体DNA 减少、受损线粒体积累、ROS 产生、ATP 含量和细胞活力降低，以及吞噬细胞线粒体数量减少均与DKD 有关，这些将导致肾小球、肾小管、血管和间质的破坏，提示线粒体吞噬功能紊乱可能参与了DKD的发病[7-8]。同时研究发现，肾小管上皮细胞（renal tubular epithelial cells，RTECs）、足细胞、肾小球系膜细胞和内皮细胞是线粒体自噬紊乱和防治糖尿病肾损伤的重要靶点[9]。

中医药防治DKD 具有强调整体调理、个体化治疗和重视病因辨析的特点，注重平衡人体阴阳和气血，针对个体不同体质、病情表现和DKD阶段，采取不同的治疗方法。同时，中医药防治DKD 还具有重视调理基础疾病（如管理糖尿病、控制血压）、多种治疗手段综合应用、作用靶点及途径多、疗效确切、副作用少、患者满意度高和历史实践经验丰富等优势。近年来，中药干预线粒体自噬治疗DKD 备受关注。研究显示，中药可干预相关信号通路介导线粒体自噬，保护和恢复线粒体功能，达到预防、治疗和缓解DKD的目的[10-11]。本文通过文献回顾总结了中药对DKD 线粒体自噬的调控作用，以期为中药防治DKD 提供参考。

1 线粒体自噬与DKD的关系

自噬是一种保守的细胞内过程，其中受损或多余的细胞器被溶酶体降解[9,12]。有丝分裂是通过自噬选择性地移除线粒体，以保持细胞的线粒体含量并确保质量控制[13]。研究发现，线粒体自噬主要由PTEN 诱导激酶1（PTEN-induced kinase 1，Pink1）/E3 泛素连接酶（Parkin）信号通路和有丝分裂受体通路两条信号通路介导[14-15]。在高糖环境下，RTECs 的NOD 样受体蛋白3（NODlike receptor protein 3，NLRP3）炎症小体表达增加，Pink1、Parkin 和视神经蛋白（optic nerve protein，OPTN）的表达下降，线粒体自噬受到抑制。当OPTN 过表达时，核转录因子-κB（nuclear transcription factor-κB，NF-κB）信号通路受到抑制，且NLRP3 炎症小体的激活受到抑制，线粒体自噬显著增加，线粒体ROS 显著减少，受损的线粒体得以清除，DKD 从而得到改善[16-17]。线粒体自噬功能障碍在糖尿病及其并发症的发生发展中起重要作用[18]。线粒体自噬被激活，可恢复线粒体功能并改善足细胞内的氧化应激状态，从而改善DKD 的病理状态[19]。研究表明，在DKD小鼠模型和高糖损伤肾小球内皮细胞模型中，线粒体形态和功能发生异常，ROS 生成增加、线粒体膜电位降低，同时Pink1 和Parkin 的表达降低，线粒体自噬受抑制且肾小球内皮细胞凋亡增加[20-21]。在高糖环境下，系膜细胞中孤核受体4A（nucleosome receptor 4A, NR4A1）表达增加，进而激活P53 的表达，而P53 会上调线粒体分裂因子的表达，从而激活线粒体分裂并下调Parkin 的表达，抑制线粒体自噬，线粒体分裂下降，氧化应激水平得以改善[22]。Pink1/Parkin 介导的线粒体自噬被激活，使受损线粒体得以清除，肾系膜细胞稳态得以维持，从而改善DKD[23]。

2 线粒体自噬相关信号通路

2.1 Pink1/ Parkin信号通路

Pink1 是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，是RBR（RING-between-RING）E3 连接酶家族的成员，通常位于细胞质中[24]。Pink1/Parkin 通路的激活目前被认为是有丝分裂中首个也是研究最多的调控机制[14]。Parkin 长期处于一种稳定无活性状态，需要由Pink1 激活，Pink1 的自动磷酸化是Parkin 线粒体易位及其磷酸化和激活的关键事件[25]。线粒体蛋白质的错误折叠或聚集以及线粒体基质中过量的ROS 水平会刺激线粒体损伤或去极化[26-27]。因此，线粒体不能将Pink1 导入线粒体内膜（inner mitochondrial membrane, IMM），从而在正常线粒体中诱导了Pink1 的降解途径。Parkin 识别磷酸丝氨酸65-泛素（phosphatidylserine 65-ubiquitin,PSER65-UB），并将其转移到IMM 蛋白或泛素底物，后者为Pink1 提供更多的磷酸化底物，并招募更多的Parkin，形成一个正反馈循环[28]。PSER65-UB 促进Parkin 中UBLS65 残基的磷酸化，从而充分激活Parkin、泛素和许多IMM 蛋白，最终导致IMM 中特定蛋白的泛素化及选择性自噬适配蛋白的招募，如核点蛋白52kDa（nuclear dot protein 52kDa, NDP52）、OPTN、自噬受体蛋白P62（P62/SQSTM1）、紧邻BRCA1 基因1 和Tax1 结合蛋白1，这些蛋白质与微管相关蛋白轻链3（LC3）相互作用，触发线粒体降解过程[29-30]。

2.2 有丝分裂受体通路

有丝分裂在维持肾脏动态平衡和发病机制中具有重要意义，尤其是高度专业化的细胞（如RTECs、足细胞、肾小球系膜细胞和内皮细胞）的有丝分裂是糖尿病肾损伤的重要靶点[9]。线粒体分裂/有丝分裂抑制物可加速RTECs 的衰老，同时增加线粒体形成，减少线粒体ROS 积累[16]。OPTN 作为一种重要的自噬受体，其表达激活了有丝分裂，缓解了肾小管细胞的过早衰老。在DKD 小鼠的肾脏中观察到肾小球基底膜增厚和足细胞扩张，表明足细胞的有丝分裂受到抑制，并影响DKD 的进展[31]。在高糖条件下，肾小球系膜细胞中自噬相关蛋白Pink1 和Parkin 的mRNA表达也降低[32]。刺激雷帕霉素靶蛋白（mTOR）/Pink1/Parkin 介导的有丝分裂吞噬可以改善肾脏炎症、肾小球膜扩张和细胞外基质沉积[33]。当暴露于高糖环境时，线粒体肾小球内皮细胞的LC3-II、Pink 和Parkin 水平降低[34]。激活Nrf2/Are 信号促进肾小球内皮细胞的有丝分裂，可能会恢复DKD 导致的线粒体功能障碍和肾功能受损[34]。

3 中药干预线粒体自噬治疗DKD

3.1 中药提取物

雷公藤苷是一种具有免疫抑制、抗炎和抗肾纤维化作用的中药提取物[35]。Tao 等研究显示，雷公藤苷可显著降低P62、碱性螺旋-环-螺旋转录因子1（basic helix-loop-helix transcription factor 1, Twist1）蛋白表达水平及mTOR、p-mTOR比值，表明雷公藤苷可通过mTOR/Twist1 信号通路上调足细胞自噬，缓解足细胞EMT 和凋亡[36]。此外，雷公藤苷对高糖血清诱导的足细胞损伤具有保护作用，这种作用由伴随的自噬激活和β抑制蛋白-1（β-arrestin-1）下调介导，雷公藤苷预处理后足细胞凋亡显著改善，足细胞裂孔膜蛋白（nephrin）水平升高，β-arrestin-1 表达受到抑制，从而上调了足细胞自噬活性并改善足细胞凋亡，与雷公藤苷联合可提高LC3-II 水平和LC3-II/LC3-I 比率并降低P62 的表达。刘新辉在探讨黄芪甲苷对高糖诱导大鼠近端肾小管上皮细胞（NRK-52E）线粒体自噬相关研究中发现，黄芪甲苷可抑制肾小管上皮细胞的增殖功能，并有效抑制线粒体自噬蛋白Pink1、Parkin 的表达，下调NRK-52E 细胞促凋亡蛋白cleaved-caspase-3表达和LC3-Ⅱ/LC3-Ⅰ比值[37]。这表明黄芪甲苷可减轻Pink1/Parkin 介导的肾小管上皮细胞NRK-52E 线粒体自噬，保护肾小管上皮细胞，达到防治DKD 肾脏损伤的目的。Qin 等研究发现，小檗碱治疗逆转了DKD 患者的线粒体功能障碍和代谢紊乱、足细胞损伤和肾小球硬化[38]。在DKD 小鼠模型和培养的足细胞中，小檗碱抑制脂质积累、线粒体ROS 的过度生成、线粒体功能障碍和脂肪酸氧化不足，同时小檗碱对DKD 的保护作用伴随过氧化物酶体增殖物激活受体γ coactivator-1α（PGC-1α）信号通路的激活，促进足细胞线粒体能量稳态和脂肪酸氧化，这提示小檗碱恢复PGC-1α 活性和能量稳态是DKD 的潜在治疗策略。郑华等研究发现，瑶山甜茶提取物可降低大鼠空腹血糖、肾脏指数，改善大鼠肾小球足细胞突大面积融合及上皮细胞线粒体结构异常等病理改变[39]。这表明瑶山甜茶提取物可改善肾小球足细胞的镜下结构，清除功能异常的线粒体，抑制足细胞凋亡，提示瑶山甜茶提取物通过调节线粒体自噬，抑制足细胞凋亡，起到保护肾脏的作用。Xiang 等研究发现，丹参提取物丹酚酸B 可通过下调内皮细胞凋亡和线粒体自噬减轻糖尿病内皮和线粒体功能障碍，其显著增加了B 淋巴细胞瘤-2（Bcl-2）表达，并降低Bcl-2 相关X 蛋白（Bax）、Beclin-1、Parkin 和Pink1 表达，显著增强迁移和线粒体活性，从而保护内皮细胞免于凋亡和线粒体自噬[40]。总体而言，丹酚酸B 具有通过下调内皮细胞凋亡和线粒体自噬改善糖尿病诱导的内皮和线粒体功能障碍的潜力。田东研究发现，葛根提取物可改善DKD 小鼠肾小球系膜、基底膜增生增厚、足细胞足突肿胀肥大、功能异常线粒体增多的现象，还可激活腺嘌呤核苷酸依赖的蛋白激酶（AMPK），上调沉默信息调节因子1（SIRT1）表达，增强PGC-1α 去乙酰反应，促进线粒体生物发生，同时增强Pink1 蛋白表达，抑制Parkin 蛋白表达[41]。这表明葛根提取物通过抑制Pink1/Parkin 通路，激活Pink1 蛋白，进而介导Parkin 蛋白对功能异常线粒体的泛素化过程，加速线粒体自噬，从而平衡线粒体生物发生和线粒体自噬的关系，发挥保护DKD 小鼠肾脏、防治DKD 的作用。

上述中药提取物均表现出对足细胞的保护作用，其中部分药物通过调节自噬过程维持细胞稳态。雷公藤苷、黄芪甲苷、小檗碱和瑶山甜茶提取物均表现出抑制足细胞凋亡和调节线粒体自噬的能力，进而保护肾脏免受DKD 损伤。丹酚酸B和葛根提取物也显示出对线粒体功能的影响，通过调节线粒体的生物发生和自噬过程，改善糖尿病诱导的内皮功能障碍和肾脏损伤。虽然这些中药提取物在保护肾脏免受糖尿病损伤方面表现出相似的效果，但其作用机制和影响细胞过程的途径可能存在差异。中药提取物的多样性表明不同药物可能在治疗过程中发挥着互补作用，针对肾脏损伤的不同方面提供保护作用，但其安全性、有效性有待进一步研究验证。

3.2 中药复方

Zhang 等研究发现，固肾解毒胶囊治疗组表现出尿白蛋白降低、肾功能障碍（包括血清肌酐和血尿素氮）改善，以及总胆固醇、甘油三酯和总蛋白水平降低[42]。组织学显示，固肾解毒胶囊可以延缓DKD 的进展，将细胞凋亡率从52%降至20%以下，其通过下调DKD 大鼠肾脏Bax 表达、上调Bcl-2 及上游信号通路Akt 通路表达调节线粒体凋亡通路。此外，实验观察到固肾解毒胶囊上调了DKD 大鼠的足细胞足突标志物NPHS2 蛋白Podocin 和Nephrin，表明固肾解毒胶囊可能通过在DKD 病理变化过程中抑制细胞凋亡和调节线粒体凋亡和Akt 通路发挥肾脏保护作用[42]。Jin 等通过实验结合网络药理学预测发现，解毒通络保肾方可降低DKD 大鼠24 h 尿蛋白定量，改善肾功能，促进足细胞中Podocin、Nephrin 的表达，从而减轻足细胞损伤[43]。同时，解毒通络保肾方激活足细胞自噬相关蛋白（Beclin-1、LC3和P62）的表达，说明解毒通络保肾方可增强足细胞自噬、减少足细胞损伤，从而有效治疗DKD蛋白尿，保护肾功能。Han 等研究发现，通络地桂汤可降低DKD 大鼠24 h 尿蛋白浓度，降低血糖、血红蛋白A1c、血清肌酐、尿素氮浓度、血清总蛋白和白蛋白[44]。同时，系膜增宽和足突融合减少，肾小球基底膜未明显增厚，足细胞数量和足细胞内自噬体数量增加，DKD 大鼠肾组织中Nephrin、Podocin、LC3Ⅱ、Beclin-1 蛋白表达上调，P62 蛋白表达下调，mTOR 磷酸化受到抑制，表明通络地桂汤可通过抑制mTOR 磷酸化来抑制DKD 的进展，从而增加自噬以保护足细胞，减少蛋白尿，保护肾脏功能。Liu 等研究发现，黄芪丹参汤显著减少了DKD 小鼠的尿白蛋白排泄并改善肾损伤，同时Pink1/Parkin 介导的线粒体自噬被激活，蛋白表达增加和明显的包裹线粒体的自噬泡，DKD 小鼠肾脏中的线粒体裂变增加，这表明黄芪丹参汤可通过抑制Pink1/Parkin 介导的线粒体自噬预防2 型糖尿病引起的肾损伤，起到保护肾脏的作用[45]。李小会等研究发现，通络益肾方可降低大鼠空腹血糖、24 h 尿蛋白定量和尿蛋白水平，并通过增强线粒体生物合成相关基因PGC-1 表达，调节线粒体合成、抑制线粒体氧化应激，减轻DKD 大鼠线粒体病变，改善后足细胞线粒体损伤，表明通络益肾方可通过阻断DKD大鼠肾皮质线粒体功能障碍，改善DKD 大鼠肾小球损害，发挥保护肾脏的作用[46]。万红波等研究发现，益肾化湿颗粒可显著增加DKD 大鼠肾脏足细胞水平，增强Nephrin 与Podocin 蛋白表达，并改善DKD 大鼠血小板衍生生长因子受体β（platelet-derived growth factor receptor β, PDGFR β）蛋白水平，说明益肾化湿颗粒可增加足细胞数量，改变足细胞自噬缺失、足细胞受损状态，增强足细胞自噬，保护足细胞，同时改善肾脏功能，达到防治DKD 的目的[47]。

多种中药复方在治疗DKD 中发挥了重要作用，包括固肾解毒胶囊、解毒通络保肾方、通络地桂汤、黄芪丹参汤、通络益肾方和益肾化湿颗粒，它们在改善DKD 进展和保护肾脏功能方面表现出相似的效果。这些中药复方均在尿白蛋白、肾功能指标、血脂（总胆固醇、甘油三酯）、血糖等方面具有正面调节作用，通过影响细胞凋亡、线粒体功能和足细胞自噬保护肾脏免受DKD损伤。固肾解毒胶囊、解毒通络保肾方、通络地桂汤和黄芪丹参汤显示出对足细胞标志物（如Nephrin 和Podocin）的调节作用，以及对自噬途径（如mTOR、LC3 和Beclin-1）的影响，以减少蛋白尿、改善肾功能，并保护足细胞免受DKD损伤。尽管这些中药复方在治疗DKD 方面效果相似，但它们通过不同的途径发挥作用。未来应进一步探究中药复方对DKD 的作用机制，特别是针对细胞凋亡、线粒体功能、足细胞自噬等关键通路的调控机制，更详细和精准地探析中药复方对细胞和器官水平的影响。

4 小结

目前DKD 患者的治疗原则以控制血糖、血压、血脂，降低心血管风险为主。糖尿病的治疗药物包括肾素-血管紧张素系统抑制剂、血管紧张素转换酶抑制剂、血管紧张素受体阻滞剂、钠葡萄糖共转运体-2 抑制剂、胰高血糖素样肽-1 受体激动剂和二肽基肽酶抑制剂，但这些药物具有较多的副作用。因此，寻找新的DKD 治疗靶点尤为重要。既往证据表明，线粒体靶向可有效治疗DKD 并保护肾脏。Pink1/Parkin 通路与有丝分裂受体通路均可有效调控线粒体自噬，发挥治疗DKD 的作用，但过度的有丝分裂可能导致肾脏细胞损伤。因此，有丝分裂途径对线粒体自噬，以及肾小管和肾小球中有丝分裂对DKD 的确切作用及利弊等有待进一步深入研究。未来仍需探索与有丝分裂相关的其他细胞过程在DKD 中的作用，进一步加深对DKD 分子机制的认识，并发现潜在的治疗方法。

随着中药现代化的发展，中药有效成分治疗糖尿病相关疾病的效果已被大量研究证实，运用中药治疗糖尿病等慢性疾病具有广阔前景。中药提取物及中药复方对DKD 作用机制错综复杂，未来需在循证医学指导下进行相关临床研究，为临床上使用中药防治DKD 提供依据。

中药干预线粒体自噬治疗DKD 的研究也存在一些局限性：第一，中药成分复杂且种类繁多，因此中药干预研究具有多样性和复杂性，难以准确评估不同中药对线粒体自噬的影响；第二，中药的质量控制和标准化制备具有挑战性，由于原材料来源、加工工艺等的不同，药物质量和含量易受影响，将影响研究的一致性和可重复性；第三，多数中药干预线粒体自噬治疗糖尿病肾病的研究仍停留在动物实验或细胞水平，临床试验和大规模临床数据较少，难以直接证明其在人体内的安全性和有效性；第四，中药的剂量和用法缺乏统一标准，不同研究可能采用不同的剂量和给药方式，导致结果出现差异和难以比较；第五，线粒体自噬作为一个复杂的细胞过程，其调控机制尚未完全明确，中药干预线粒体自噬治疗DKD的具体调控机制仍需更深入的研究；最后，人体对中药的反应存在个体差异。未来需要开展更高质量的临床试验，探索标准化的制备方法、深入的机制研究及个体化治疗方案，以深入探究中药干预线粒体自噬治疗DKD 的机制和临床应用。