糖尿病肾病(diabetic kidney disease,DKD)是糖尿病主要的微血管并发症之一,病变可累及全肾,表现为持续性白蛋白尿和(或)肾小球滤过率进行性下降,可进展至终末期肾脏病(end stage renal disease,ESRD)
[1-2]。随着糖尿病发病率的急速上升,全球DKD的发病人数也迅速增加,2021年全球成年糖尿病患者人数达5.37亿(10.5%),其中约有35%~40%的患者进展为DKD
[3]。我国是全球糖尿病患者数量最多的国家,患病率高达11.2%,约有20%~40%的糖尿病患者合并DKD
[4]。DKD引起的肾功能下降与患者的全因死亡风险增加显著相关
[5]。然而,DKD也是现代医学治疗的难点,临床上主要是通过控制血压、血糖、血脂以及生活方式干预以延缓肾病进展,如使用肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system,RAS)抑制剂、钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂(SGLT2-i)及胰高糖素样肽-1受体激动剂(GLP-1RA)等,但存在不良反应且对患者临床症状的改善效果有限。中医学认为DKD以肾虚为本,内生痰湿瘀毒等实邪为标,痰湿瘀毒相互兼挟痹阻肾络,导致DKD的发生。基于此的“益肾通络法”是中医药治疗DKD的基本治法,该法可明显延缓糖尿病肾病进展
[6]。现代研究
[7-9]认为促氧化物质与抗氧化物质失衡引起的氧化应激是DKD发生发展的重要机制之一,而自噬通路激活则是有效对抗肾脏固有细胞氧化应激损伤的关键所在。团队前期研究
[10-12]也发现“益肾通络法”发挥疗效与之相关,因此深入探讨“益肾通络法”与自噬及氧化应激的相关性对于研究中医药治疗DKD的机制具有重要意义。
1 “肾虚络阻”是DKD的基本病机
1.1 “肾精亏虚”是DKD发病的始动因素
中医称糖尿病肾病为“消渴病肾病”。本病的主要病位在肾,病性为本虚标实。肾为先天之本,藏五脏六腑之精,寓真阴元阳,《圣济总录》曰:“消肾者,由少服石药,房室过度,精血虚竭,石势孤立,肾水燥涸……”DKD因外邪或内伤等损伤肾脏,致肾气亏虚、肾脏精血不足而发病,出现乏力、腰酸、畏寒肢冷、小便清长等症状。随病情加重,肾精虚损,阴精难以濡养他脏,加之患者饮食不节,脾失健运,机体精微物质的生化受损,水谷精微下注,出现尿浊。肾精受损,肾失封藏固涩,肾阴流失,日久阴损及阳,肾阳虚衰,温煦失司,膀胱气化功能失司,水液潴留,乃发水肿。最终阴阳互损,造成脾肾阳虚、气血亏虚、阴阳俱虚之象。
1.2 “络脉痹阻”构成DKD的病理基础
“肾络”属于络脉的一部分,其形态细窄迁延,具有渗灌气血津液、调和阴阳、代谢体内废物及泌别清浊之功。脉络末端之“孙络”与现代解剖学微血管的结构及功能具有一致性,通过保护“孙络-微血管”可改善血流灌注,保护肾脏细胞,是治疗肾脏微血管病变的重要机制
[13]。肾小球毛细血管网与中医络脉在结构和功能上具有很大相似性,生理上肾小球选择性地过滤血中的代谢产物,阻止有用成分的析出,并借助肾小管将有用成分重吸收,这与中医络脉津血互换、参与营养代谢的功能相似;病理上DKD肾小球结节性硬化或弥漫性硬化和(或)间质纤维化等超微结构变化与中医微形癥积相似,其病理改变与DKD“肾络痹阻”的病机观相一致;DKD由消渴病迁延不愈发展而来,其病程漫长,也与“久病入络”理论相关。DKD患者肾脏精血虚弱,血脉不充,气血运行涩滞,凝于肾络而为瘀;脾失健运,痰湿内生,湿邪易化热,湿热、湿毒之邪羁留,湿浊与瘀血交结,使毒邪横生,久之体内“痰、瘀、湿、热”等多种病邪聚集,变生浊毒,损伤肾络,进而加重DKD的进展。
1.3 “肾精亏虚”与“络脉痹阻”主客交浑促成DKD的发生发展
《糖尿病肾病中医防治指南》
[14]指出:DKD素体肾虚,日久耗气伤阴,兼夹“痰、热、郁、瘀”等从而致病。“肾精亏虚”是DKD形成和发展的始发因素,而DKD肾小球硬化之癥积多因虚而成,正如李中梓《医宗必读》所说“积之成也,正气不足而后邪气踞之”。“络脉痹阻”是DKD肾脏癥积形成的病理基础,正气亏虚,推动无力,实邪内生,引起血液瘀阻、痰湿停滞,入潜肾络,导致肾络瘀痹,日久络息成积。正虚为“主”,邪实为“客”,“肾精亏虚”与“络脉痹阻”交织,“主客交浑”,两者互为因果,互相影响,从而引发DKD。
2 “益肾通络法”是治疗DKD的基本大法
针对DKD“肾虚络阻”的基本病机,认为“益肾通络法”是DKD治疗的基本大法。对于“肾精亏虚”,应根据肾精失于封藏,肾气亏虚,亦或肾阴不足、肾阳虚损等不同病机,分别选用填肾精、益肾气以及滋肾阴、补肾阳的药物。依据“形不足者,温之以气;精不足者,补之以味”的原则,在补肾精、益肾气时常可选用药食同源或血肉有情之品,代表药物有山药、枸杞、熟地黄、鹿角胶、龟甲胶、紫河车等。DKD由早期气阴两虚发展至中期肝肾阴虚,证见口干舌燥,五心烦热,喜冷饮,体质量减轻,夜尿多,有泡沫,大便干,舌红,脉弦细,以山茱萸、女贞子、石斛、桑葚子、牡丹皮、黄精等“壮水之主”,滋补肾阴。患者晚期肾阳虚损、阴阳两虚,出现畏寒肢冷、腰膝怕冷、水肿、舌质紫暗、苔白,脉沉细无力或结代等,以杜仲、狗脊、肉苁蓉、淫羊藿、巴戟天、仙茅等平和之品温补肾阳;以肉桂、附子等辛润之品“少火生气”,温命门之火。“络以通为用”,对于“络脉痹阻”,应以疏利分消为治则,疏以祛瘀滞,利以除痰湿,痰瘀分消以使肾络得通,配合虫、藤药物可加强入络剔邪之功,兼顾补益虚损之效。叶天士《临证指南医案》云:“其通络方法,每取虫蚁迅速飞走诸灵……血无凝着,气可宣通。”虫药具有解表、攻里、走上、攻下、行气、破血之功
[15]。虫类药飞者,如僵蚕、蝉蜕等,辛散走窜,可治疗偏表、在气之病;虫类善爬者,如地龙、䗪虫、水蛭等,咸寒沉降,可治疗偏里、在血之病
[16]。藤类药形似网络,如人之络脉遍及全身。藤药具有清热活血、祛风胜湿、平肝熄风、祛瘀补虚、养血荣络等功效,临证可根据不同证候灵活用药。虫藤合用,祛瘀通络,疾缓兼顾,相得益彰。
刘伟敬等
[6]以蝉花为君药、以益肾通络为法,研发出DKD防治基础方“金蝉益肾通络方”,药物包括:蝉花、生黄芪、玄参、僵蚕、水蛭、川牛膝、鬼箭羽、莪术,方中蝉花咸寒入肾,气阴双补,散结通络,黄芪补气充养脉络,玄参清热滋养脉络;僵蚕、水蛭可祛风化痰,搜剔通络,深入肾络祛其邪毒,川牛膝活血化瘀,兼引诸药归肾经,鬼箭羽、莪术加强破血通经、解毒通络之功。研究
[6]证实其在改善DKD患者症状积分、减少尿微量白蛋白、延缓肾功能进展等方面疗效显著。刘晶等
[17]临床研究结果显示益肾固摄、活血通络法治疗早期DKD能够明显改善患者临床症状,有效降低患者的血糖、尿蛋白水平,改善肾功能。孙伟治疗DKD临床常用生黄芪、党参、川芎、当归、牛膝、鬼箭羽、穿山龙、藤梨根、积雪草等药,以益肾清络、活血泄浊为法,患者肾功能、24 h尿蛋白定量均得到明显改善,延缓肾功能进展
[18]。
3 自噬及氧化应激在DKD中的作用机制是“益肾通络法”的微观体现
3.1 调控自噬通路是“益肾法”治疗DKD的关键机制之一
自噬是细胞利用溶酶体降解自身受损细胞器或异常蛋白质的过程,以满足细胞器的更新及细胞的代谢,是真核细胞中广泛存在的降解再循环系统
[19]。近年的研究
[20]证实,肾脏固有细胞正常的自噬流量对于维持其生理功能非常重要,自噬通路受阻会引起自噬底物识别异常以及自噬泡的堆积,使细胞对抗缺氧、炎症等损伤的功能降低,加重细胞代谢压力,从而诱导细胞纤维化及凋亡的发生。在DKD致病因素刺激下,肾脏固有细胞存在自噬诱导未被激活及自噬体降解受阻。高糖可诱导足细胞自噬异常,抑制自噬,从而加速DKD进展。晚期糖基化终产物(advanced glycation end-products,AGEs)通过损害溶酶体功能而抑制足细胞自噬;另外通过激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合物1(mammalian target of rapamycin complex 1,mTORC1)信号通路,抑制转录因子EB(transcription factor EB,TFEB)活化,进而抑制足细胞的自噬活性,降低足细胞抗损伤能力
[21]。因此,自噬通路受阻是导致DKD肾脏固有细胞行为学异常的重要因素。
肾主命门之火,是维持人体生命活动的动力源泉,这与自噬调节细胞能量代谢、促进生长增殖的作用极为相似。命门之火可以滋养诸脏,有助于其生理功能的发挥,心主血脉,脾主运化、肝主疏泄、肺主呼吸、肾主水液,皆有赖于命门之火的推动作用。若命门火衰,肾精不足,推动无力,则会引起脏腑经络生理活动减弱,以致气、血、精、津的生成和输布失常,病变乃生。自噬可以通过对受损细胞器或异常蛋白质的降解再循环,满足细胞的代谢需要,还可以在营养匮乏的条件下,为细胞聚集能量;自噬通路受阻则会影响细胞的正常代谢,以致生理功能失常。其次,肾主藏精,精血之间可以相互滋生、相互转化,肾精充足才可以化生血液,从而为全身各脏腑组织的功能活动提供营养物质。同样,细胞可以通过自噬过程来清除已损害或过度表达的蛋白及受损细胞器,完成物质转化,从而维持内环境稳定。此外,肾藏精起亟,内藏精气化生神气,使机体与外环境相协调,身心和谐以维持机体康健。自噬同样能对抗氧化应激、炎症反应等产生的损伤因子引起的细胞损伤,以维持机体内环境的稳态;自噬通路受阻则会降低其对抗损伤的能力,引起各种损伤或疾病。中医药研究证实,益肾法是治疗DKD的关键,诸如黄芪、蝉花、冬虫夏草等益肾药均可以通过激活自噬通路延缓DKD进展。马可可等
[22]发现黄芪甲苷延缓DKD进展与其减少肾组织胶原纤维及细胞外基质沉积相关,其机制可能与上调BNIP3、LC3Ⅱ/LC3Ⅰ和Beclin1表达水平,降低肾组织PI3K,Akt及FoxO1磷酸化水平,从而抑制PI3K/Akt/FoxO1信号通路,增强自噬反应。徐喆等
[23]研究发现,冬虫夏草能够改善肾间质纤维化,减少肾小管上皮细胞凋亡,机制可能与上调DKD大鼠的p-mTOR蛋白含量,降低p-AMPK、LC-Ⅱ蛋白含量,调节肾小管上皮细胞中AMPK/mTOR自噬相关信号通路,发挥保护肾脏的作用。本团队研究
[12]发现以金蝉花为君药的“金蝉益肾通络方”可以通过稳定HIF-1α激活PINK 1/Parkin介导的线粒体自噬,以免受糖尿病条件下线粒体功能障碍和细胞凋亡的影响,从而保护肾小管。因此调控自噬通路很可能是“益肾法”发挥作用的关键机制之一。
3.2 对抗氧化应激是“通络法”治疗DKD的内在机制之一
正常状态下,机体内促氧化物质和抗氧化物质相互作用而保持平衡状态。当病理因素出现时,促氧化物质产生增多和(或)抗氧化物质减少以及抗氧化反应不充分都可导致活性氧簇(reactive oxygen species,ROS)增加,使蛋白质、脂类、核酸、碳水化合物以及细胞膜、细胞器等生命基本物质被氧化而发生相应的结构和功能改变,此即ROS诱导的氧化应激(oxidative stress,OS)反应
[24]。生理状态下,肾组织内抗氧化物质能够清除适量的ROS,但在高血糖环境中,ROS生成过多并超过抗氧化物质的清除能力,体内聚集大量ROS便可诱导肾脏固有细胞发生氧化应激,经核内转录因子介导而促进致纤维化生长因子等基因转录和高表达,最终出现细胞外基质过度沉积而造成肾纤维化
[25]。研究
[7]发现DKD动物模型中促氧化物质丙二醛(MDA)、ROS和8-羟基脱氧鸟苷(8-OHDG)水平均明显高于正常对照组,糖尿病致病因素刺激的肾小管上皮细胞中NADPH氧化酶活性和ROS水平明显高于对照组,由此可见氧化应激反应增强、ROS产生增多在DKD进展中至关重要。
中医学认为DKD肾小球硬化、间质纤维化为瘀血、痰浊、湿热、浊毒等病理因素相互胶结,阻滞肾络,日久络息成积。DKD患者长期高糖环境形成病理刺激,抗氧化能力下降,促氧化物质生成过多,在细胞内堆积未被及时清除,导致氧化应激增加。体内脂质过氧化抑制环加氧酶减少前列环素合成,增加血栓素合成,并抑制抗凝血酶Ⅲ活性,致血液高凝,流动性降低,导致微循环不畅,与DKD之瘀血、痰浊等状态非常相似
[25]。其次,嗜食肥甘厚味,饮食不节,脾胃受损,滋生痰浊,日久耗气伤津,湿与热结,内热横生,灼伤肾络。高糖高脂环境下,可引起真核细胞内质网应激,激活核因子κB(NF-κB)、C-Jun氨基末端激酶(JNK)等炎症通路,内皮细胞受损并产生多种炎性介质,增加自由基的产生,致氧化应激失衡,与DKD之内热状态非常相似
[26]。研究
[27]发现,化瘀通络中药丹参、水蛭、川芎、全蝎、地龙等可以减少DKD大鼠24 h尿蛋白,降低血肌酐和尿素氮,减轻肾脏病变,其机制可能是通过降低MDA水平,提高SOD活性,表明化瘀通络中药具有对抗氧化应激的作用。藤类药物雷公藤活血通络、祛风除湿,其主要活性成分是雷公藤多苷,研究发现经雷公藤多苷干预后,大鼠肾脏组织中促氧化物质MDA的含量明显降低,抗氧化物质SOD、GPx的含量升高,表明雷公藤多苷能够抑制DKD大鼠肾脏氧化应激反应
[28]。因此,纠正促氧化物质和抗氧化物质失衡,对抗氧化应激,很可能是“通络法”治疗DKD的内在机制之一。
3.3 激活自噬通路对抗氧化应激损伤是“益肾通络法”治疗DKD的微观机制
自噬与氧化应激关系非常密切,二者具有相互影响的双向调控作用。一方面,ROS是引发自噬反应的强有效激活剂。ROS可通过多种信号通路参与自噬体形成,诱导自噬的发生。在自噬诱导阶段,过量的ROS可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路激活细胞自噬
[8]。在自噬体形成阶段,ROS可通过PI3K/Beclin-1通路使Atg4氧化,引起LC3Ⅱ堆积,使自噬体增多。此外,ROS还可通过NF-κB、JNK等通路促进自噬
[9]。另一方面,激活自噬通路可以对抗氧化应激,减轻ROS对细胞的氧化损伤。线粒体氧化呼吸过程中会产生适量ROS,但是线粒体损伤则会导致过多ROS的积累,造成氧化应激,引起细胞凋亡,自噬则可以适时清除老化或损伤的线粒体,有利于细胞正常生长
[29]。ROS还会引起DNA损伤,过度激活PARP1,消耗烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD
+)和ATP,造成能量失衡,而激活自噬则可以降解利用ATP的代谢前体,为DNA损伤修复提供能量
[30]。
《素问·评热病论》云“邪之所凑,其气必虚”,结合DKD的病机演变,“肾精亏虚”是“络脉痹阻”的前提,两者相互影响,互为因果。自噬与氧化应激二者也具有相互影响的双向调控作用。自噬作为细胞中一种高度保守的保护机制,在清除ROS、对抗氧化应激损伤,减轻DKD肾脏固有细胞损伤中发挥关键作用。益气升阳、脱毒排脓的黄芪其活性成分甲苷干预DKD大鼠后,BNIP3,LC3Ⅱ/LC3 I和Beclin 1表达增加,说明黄芪甲苷可能通过激活FoxO1的活性,增加BNIP3表达,激活线粒体自噬,减少氧化应激损伤,从而减缓DKD的进展
[22]。以金蝉花为君药的“金蝉益肾通络方”不仅可以增加HIF-1α水平以疏通自噬通路,而且可以降低促氧化物质MDA、ROS和8-OHDG水平,抑制NADPH氧化酶活性,对抗氧化应激
[11-12]。以黄芪、金雀根等药组成的肾消通络方以益气通络为主要治法,能够激活PINK1/MFN2/Parkin通路介导的线粒体动力学,激活线粒体自噬,减轻氧化应激,从而改善DKD患者临床症状和保护肾功能
[31]。加味芪黄饮以益气养肾、清瘀通络为法,能够上调SIRT1、下调p53、Drp1,自噬启动,并下调ROS,升高SOD水平,减轻氧化应激损伤
[32]。因此,激活自噬通路对抗氧化应激损伤很可能是“益肾通络法”治疗DKD的重要物质基础及微观机制。
4 小结
DKD的中医基本病机为“肾虚络阻”,基于此的“益肾通络法”是其基本治法。促氧化物质与抗氧化物质失衡引起的氧化应激损伤是DKD发生发展的重要机制之一,而自噬通路激活则是有效对抗肾脏固有细胞氧化应激损伤的关键所在。多项研究表明,“益肾通络法”能够通过激活自噬通路,进而清除DKD肾脏固有细胞过度堆积的促氧化物质,从而恢复氧化/抗氧化平衡,对抗细胞氧化应激损伤。因此,在前期研究的基础上,本团队提出:激活自噬通路对抗氧化应激损伤很可能是“益肾通络法”治疗DKD的微观机制。通过开展“疾病-病机-药效-机制”的系列研究,发现“益肾通络法”治疗DKD的关键靶点与通路,利用系统生物学与化学生物学技术手段,从分子、细胞和动物水平验证其效应机制,诠释“益肾通络法”等的生物学内涵,为中医药治疗DKD提供理论依据和候选方药,传承精华、守正创新。
国家自然科学基金项目(82305206)
北京中医药大学校级课题(2022-BUCMXJKY-015)