糖尿病肾病足细胞损伤机制及中医药干预研究进展

摘要：糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是糖尿病最常见、最严重的并发症之一，也是终末期肾病和慢性肾脏性疾病的首要病因，然而关于DN发病病因及分子机制，目前尚不明确。大量研究表明，足细胞损伤在DN发展过程中起到了关键性作用，其机制涉及到氧化应激、炎症、纤维化、代谢等因素。通过探讨DN中足细胞损伤的机制，总结中医药干预DN的研究进展，为中医药防治DN提供研究思路。

关键词：糖尿病肾病；足细胞损伤；中医药干预

中图分类号：R587.1 文献标志码：A 文章编号：1007-2349（2024）09-0079-06

据柳叶刀发表的研究数据显示，2021年全球有5.29亿糖尿病（diabetes mellitus，DM）患者，全球年龄标准化糖尿病总患病率为6.1%［1］。随着DM患病率在全世界迅速增长，DM相关并发症的患病率也随之增加。其中，糖尿病肾病（diabetic nephropathy，DN）是DM最常见、最严重的并发症之一，也是终末期肾病（ESRD）和慢性肾脏性疾病的首要病因［2，3］，大约40%的DM患者会发展为DN［4］。因此，深入研究DN的发病机制和治疗方法，对于防治DN、提高国民健康水平尤为重要。

关于DN发病的病因及分子机制，目前仍尚不明确。研究表明，DN涉及到氧化应激、炎症、纤维化、代谢等因素［5］。临床上微量白蛋白尿是诊断DN的标志，尿蛋白的形成主要与肾小球滤过屏障（GFB）的破坏有关。足细胞作为GFB的重要组成部分，其损伤会导致蛋白尿出现［6］。故本综述探讨DN中足细胞损伤的机制，总结中医药干预的研究进展，为中医药防治DN提供研究思路。

1 足细胞损伤

1.1 DN中足细胞损伤特征 足细胞又称肾小囊脏层上皮细胞，足细胞的足突是足细胞发挥功能的特征性结构。相邻足突互相嵌合，附着于肾小球基底膜（GBM），间隙上由Nephrin、Podocin、CD2相关蛋白质等组成裂孔隔膜复合体［7］。在DM的发展过程中，足细胞损伤的特征包括以下几个方面：数量和密度减少、凋亡、上皮-间充质转分化、肥大，以及足突融合［8］。

1.2 足细胞损伤机制

1.2.1 氧化应激 氧化应激是大量活性氧（ROS）蓄积导致组织细胞损伤而产生的一种应激状态。研究证实，ROS生成增加和/或抗氧化系统不足可导致ROS积累，引起氧化应激。在DN的发生和进展过程中，肾脏内部的氧化应激起着关键作用，肾脏内部的ROS主要通过多种NAD（P）H氧化酶介导生成，但也可能由缺陷的抗氧化系统或线粒体功能失调所致［9］。

（1）氧化与抗氧化系统失衡 机体处于慢性高血糖的环境下，ROS产生过剩并大量释放。在高糖的刺激下，过量的ROS一方面直接攻击足细胞，导致足细胞氧化与抗氧化系统失衡，加剧ROS的大量释放从而引发恶性循环，进一步引起足细胞损伤并诱发凋亡；另一方面，由多种NAD（P）H氧化酶介导生成的过量ROS，可能进一步加剧NAD（P）H氧化酶的激活，形成另一个ROS大量释放的恶性循环［10］。

（2）NAD（P）H氧化酶（NOXs） NAD（P）H氧化酶是在生物膜上传递电子的一类跨膜蛋白。其中NOX4和NOX5与DN的足细胞密切相关。通过对DM小鼠模型的足细胞特异性诱导，NOX4导致GBM增厚、蛋白尿产生和足细胞丢失［11］；在DN的NOX5转基因小鼠模型中，足细胞过度表达NOX5会出现蛋白尿和足突消退［12］。Zhou等［13］发现，在小鼠模型中阻断晚期糖基化终末产物受体（RAGE）可抑制NADPH氧化酶的激活和过多的细胞内超氧化物的产生。

（3）线粒体功能障碍 线粒体逐渐被认为是基因和获得性肾脏疾病的关键因素［14］。在DN的进展中，ROS的过量产生、细胞凋亡途径的激活和线粒体自噬缺陷相互关联［15］。ROS会引发线粒体功能障碍，表现为脂肪酸β氧化、三羧酸循环、氧化磷酸化、线粒体自噬、线粒体动力学的改变［16］。

1.2.2 代谢紊乱

1.2.2.1 糖脂代谢紊乱

（1）高血糖 高血糖对足细胞有直接的损伤作用。链脲佐菌素（STZ）诱导的糖尿病大鼠模型中，高级糖基化终产物（AGEs）和其受体RAGE相互作用，导致足细胞肥大、脱落、凋亡［17］。

（2）脂代谢紊乱 脂代谢紊乱可能影响足细胞胞内信号传导，导致足细胞损伤。Hu等［18］在STZ诱导的糖尿病大鼠与体外足细胞的研究中，证实了高血糖引起的胆固醇积累和肾小球细胞损伤可能与三磷酸腺苷结合盒转运蛋白1（ABCA1）回收障碍有关。高血糖条件下，ABCA1回收紊乱，足细胞内ABCA1减少，从而加剧足细胞中的胆固醇积累和细胞损伤。

1.2.2.2 胰岛素抵抗 胰岛素具有信号传导、调节糖脂代谢等功能。肾脏作为胰岛素的靶器官，胰岛素受体在肾小管细胞和足细胞上表达，胰岛素信号传导在足细胞活力和肾小管功能中起重要作用。在肾脏疾病中，胰岛素敏感性和胰岛素信号传导发生改变［19］。在高糖环境中，胰岛素水平升高会导致胰岛素受体降解，从而削弱胰岛素信号响应能力和诱导足细胞胰岛素抵抗。机制包括活化NADPH氧化酶引起的反应性氧化物产生、AMP依赖的蛋白激酶（AMPK）磷酸化水平下降、去乙酰化酶（SIRT1）蛋白水平和活性减少，以及与胰岛素依赖性信号通路和葡萄糖摄取调节中起关键作用的钙信号传导［20］。

1.2.3 炎症反应

（1）肿瘤坏死因子（TNF）-α/TNF-α受体系统 研究发现，在大鼠与小鼠的足细胞中，活化的巨噬细胞可通过依赖TNFa-JNK/p38的机制诱导足细胞损伤，表现为足细胞中Nephrin和Podocin基因和蛋白表达水平的下调［21］。

（2）单核细胞趋化蛋白-1/CC趋化因子受体-2（MCP-1/CCR2）系统 MCP-1是足细胞分泌的趋化因子，MCP-1与单核细胞同源受体CCR2结合后驱动肾小球单核细胞募集活化。在db/db小鼠模型与体外培养人足细胞中发现，阻断或删除MCP-1或CCR2均可减少单核/巨噬细胞浸润、蛋白尿和足细胞损伤，MCP-1一方面通过吸引巨噬细胞间接诱导足细胞损伤，另一方面还可以与CCR2结合诱导/介导Nephrin下调、足细胞迁移和TGF-β1诱导的足细胞凋亡［22-23］。

（3）NALP3/ASC/Caspase-1信号通路 Liu等［24］研究发现，在体外小鼠足细胞中，NALP3/ASC/Caspase-1信号通路减轻了高糖诱导的足细胞损伤。NLRC3通过与ASC竞争前半胱天冬酶-1的结合来干扰NALP3炎症小体的活性［25］。

1.2.4 自噬 自噬是一种溶酶体降解细胞质成分的保守途径。自噬可以清除功能失调的细胞器和错误折叠的蛋白质并循环利用，从而维持足细胞的结构功能和代谢。自噬异常受营养感应mTOR复合物1（mTORC1）、AMPK和nadd依赖性SIRT1途径的相关通路调控［26］。Zhao等［27］在db/db小鼠与足细胞的模型中，揭示了经由激活mTOR并抑制转录因子EB（TFEB）的核转位来抑制足细胞自噬的机制。Li等［28］详细阐述了AMPK对自噬过程的直接和间接调控。通过磷酸化自噬相关蛋白，AMPK可直接促进自噬的发生；而通过调控转录因子如FOXO3、TFEB和BRD4下游的自噬相关基因的表达，AMPK可间接调控自噬过程。Wang等［29］提出，SIRT1通过调节代谢平衡和自噬、抵抗凋亡和氧化应激、以及抑制炎症等多种机制发挥肾脏保护作用。

2 中医药干预足细胞损伤治疗DN

2.1 葛根及其提取物 葛根性甘、辛、凉。有解肌退热、透疹、生津止渴、升阳止泻、通经活络之效。葛根素（puerarin）是葛根发挥药效的关键成分。Li等［30］揭示了葛根素在STZ诱导的糖尿病小鼠与小鼠足细胞模型中通过上调SIRT1抑制NF-κB活性，降低NOX4的表达，从而对足细胞产生抗氧化作用的机制。Li等［31］还发现，在STZ诱导的糖尿病小鼠和用高糖处理的小鼠足细胞中，葛根素通过血红素加氧酶1（HMOX-1）、SIRT1和AMPK途径促进自噬，防止足细胞损伤。Xu等［32］研究证实，葛根素通过激活PERK/eIF2α/ATF4信号通路的表达水平，来增强DN中足细胞自噬的作用；并能减轻STZ诱导的C57BL/6小鼠模型的肾脏肥大、系膜扩张、蛋白尿和足细胞足突改变，增加足细胞Nephrin、Podocin的表达。

2.2 淫羊藿及其提取物 淫羊藿性辛、甘、温。有补肾阳、强筋骨之效。淫羊藿苷（Icariin，ICA）作为淫羊藿的有效成分，已被研究证实具有治疗DN的作用。Ding等［33］发现高糖处理的足细胞和STZ诱导的糖尿病大鼠模型经ICA干预后，通过增加Sesn2诱导的线粒体自噬，来抑制Keap1-Nrf2/HO-1轴激活的NLRP3炎症小体，改善足细胞损伤。Qiao等［34］发现在高糖处理的足细胞中，ICA可以抑制足细胞氧化应激，减少ROS的产生，保护线粒体膜的完整性；还可抑制线粒体凋亡信号和通过GPER依赖途径促进Bcl-2线粒体易位来减轻足细胞凋亡。Qi等［35］报道ICA可以抑制TLR4/NF-κB信号通路来减轻肾脏炎症反应；且显著降低STZ诱导小鼠的24小时尿蛋白、血清肌酐和尿素氮的水平，减少肾组织中丙二醛（MDA）的含量，增强超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性，从而保护肾脏免受DN的损伤。

2.3 红景天及其提取物 红景天性平、味涩、善润肺、能补肾。Xue等［36］研究发现红景天苷可以减轻STZ诱导小鼠的DN症状，包括尿蛋白、血尿素氮和血清肌酐的减少，同时通过改善肾脏结构、恢复肾小球上皮细胞的完整性以及抑制肾脏纤维化来缓解DN。此外，红景天苷还能够促进线粒体生物合成，增强Sirt1/PGC-1α信号通路的活性。Pei等［37］验证了红景天苷通过Akt/GSK-3β信号通路对DN的改善作用，经红景天苷处理后，STZ诱导的糖尿病大鼠肾脏中Akt和GSK-3β的磷酸化水平升高，血清炎性细胞因子和肾脏氧化应激标志物的水平降低。

2.4 黄芪及其提取物 黄芪性微温，味甘，健脾补中，升阳举陷，益卫固表。Su等［38］研究证实黄芪皂苷II可以部分恢复STZ诱导的糖尿病大鼠肾脏中与线粒体动力学和自噬相关的蛋白表达，包括Mfn2、Fis1、P62和LC3；此外，黄芪皂苷II通过增加Nrf2的表达并降低Keap1蛋白水平，提高抗氧化应激能力；同时，黄芪皂苷II还可增加与线粒体自噬相关的PINK1和Parkin的表达。Feng等［39］揭示了黄芪皂苷IV治疗可以显著改善db/db小鼠模型的肾功能，降低尿蛋白排泄量和尿蛋白肌酐比率，改善肾脏结构改变。黄芪皂苷IV还能够降低TNF-α和MCP-1的水平，抑制NLRP3炎症小体和半胱天冬酶-1的表达来保护高糖诱导的小鼠足细胞损伤。Xing等［40］实验发现黄芪皂苷IV通过激活PPARγ-Klotho-FoxO1信号通路，抑制db/db小鼠和高糖培养的足细胞氧化应激，减轻足细胞凋亡。

2.5 黄连及其提取物 黄连性寒，味苦，清热燥湿，泻火解毒。小檗碱是存在于小檗属与黄连属植物中的季铵生物碱。Qin等［41］揭示小檗碱通过激活过氧化物酶体增殖物激活受体-γ共激活因子-1α（PGC-1α）信号通路，促进足细胞中线粒体的能量平衡和脂肪酸氧化，从而抑制db/db小鼠模型和高糖培养的足细胞中的脂质积累、线粒体ROS过量产生、线粒体功能障碍和脂肪酸氧化不足。Qin等［42］还发现在db/db小鼠和高糖培养的足细胞中，小檗碱可抑制动力蛋白相关蛋白1（Drp1）的激活来稳定足细胞线粒体形态，从而减少线粒体碎片化和功能障碍。

2.6 地黄及其提取物 地黄性凉，味甘苦，滋阴补肾、养血补血。梓醇是一种在地黄中发现的环烯醚萜糖苷。Shu等［43］首次发现梓醇对于DN中的内皮功能障碍和炎症具有保护作用。梓醇可以通过抑制RAGE/RhoA/ROCK信号通路，减轻C57BL/6J糖尿病小鼠的内皮功能障碍和炎症；并有效改善肾脏病变，降低尿蛋白、血清肌酐和血尿素氮水平。Chen等［44］构建了STZ诱导的糖尿病小鼠和高糖培养的足细胞模型，验证了梓醇具有抑制DN氧化应激和炎症并降低焦亡的潜力，其作用机制可能与AMPK/SIRT1/NF-κB通路相关。

3 小结

DN的发病机制十分复杂，其中足细胞损伤已被证实在DN发展过程中密切相关，足细胞损伤的机制同样复杂，涉及到氧化应激、代谢紊乱、炎症反应、自噬等方面，并且多个信号通路多种损伤机制之间彼此相互交杂。因此，目前对于足细胞损伤的研究仍有待突破。在中医药干预方面，现有的研究大多集中在中药单体，但目前临床上应用较多的仍是中药复方，故应加强对中药复方的研究，使基础研究与临床实际相结合，提高DN研究的全面性。

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（收稿日期：2024-03-13）