天然黄酮类化合物干预DKD中NLRP3靶点研究进展

Research progress on natural flavonoids targeting the NLRP3 in DKD

摘要

糖尿病肾脏疾病（diabetic kidney disease， DKD）是一种进行性慢性糖尿病微血管并发症之一，为终末期肾病的主要原因。越来越多的证据表明，肾脏炎症在DKD发病中发挥至关重要的作用，其机制与炎症介质的过度激活相关。NLR家族pyrin域蛋白3（NLR family pyrin domain containing protein 3， NLRP3）炎症小体作为一种经典的炎症小体，可在细胞内组装成NLRP3多蛋白复合体。当机体接受内、外源性病原体或损伤时，NLRP3多蛋白复合体激发体内一系列炎症反应，促进炎症因子IL‑1β、IL‑18等释放，进而诱导DKD发生、发展。本文主要介绍了NLRP3炎症小体在NLRP3/Caspase‑1/IL‑1β通路介导的肾脏固有细胞（如肾小管上皮细胞、足细胞及系膜细胞等）异常及在DKD病理生理学反应中相关机制。除此之外，还讨论了天然黄酮类化合物作为可选择性靶向作用于肾脏内NLRP3炎性小体及其信号通路分子的候选药物在减缓炎症反应、减轻DKD症状方面的应用潜力。本文可为对DKD患者的科学管理治疗提供新思路。

Abstract

Diabetes kidney disease （DKD） is one of the progressive microvascular complications of the diabetes， which is the main cause of end‑stage renal disease. More and more evidence suggest that renal inflammation plays a crucial role in the pathogenesis of DKD， and its mechanism is related to the excessive activation of inflammatory mediators. NLR family pyrin domain containing protein 3 （NLRP3） inflammasome， as a classic inflammasome， can assemble into NLRP3 multimeric complexes in cells. When the body receives internal/external pathogens or injury， the NLRP3 multimeric complexes activates a series of inflammatory responses in the body， promoting the release of inflammatory factors IL‑1β and IL‑18， thereby triggering the occurrence and development of DKD. This article mainly emphasizes that the role of NLRP3 inflammasome in NLRP3/caspase‑1/IL‑1β pathway inducing abnormalities of renal intrinsic cells （such as tubular epithelial cells， podocytes， and mesangial cells） and the related mechanisms in the pathophysiology of DKD. In addition， the potential application of natural flavonoids as candidate drugs is used to selectively target the NLRP3 inflammasome and signaling pathway molecules for reducing the inflammatory reaction and alleviating the symptoms of DKD is discussed. The article can provide new idea for the scientific management and treatment of DKD patients.

Graphical abstract

关键词

糖尿病肾脏疾病（DKD） / 天然黄酮 / 炎症 / NLRP3

Key words

Diabetes kidney disease （DKD） / Natural flavonoids / Inflammation / NLRP3

糖尿病肾脏疾病（diabetic kidney disease，DKD）作为一种进行性慢性的糖尿病微血管并发症之一，临床上缺乏有效的治疗药物，患者常预后不良，最终进展为终末期肾病。糖尿病人群中，DKD患病率约为35%~45%。据国际糖尿病联合会2021年发布的全球糖尿病地图（第10版）统计数据预测，到2030年和2045年，全球成年（20~79岁）糖尿病患者数将由2021年的5.37亿分别增至6.43亿和7.83亿^［1］。

DKD作为一种炎症性疾病，其致病机制与炎症介质的过度激活相关。循环系统和肾脏中持续的微炎症状态是DKD的重要病理生理学基础，主要表现为炎症因子水平的升高，其本质为过度激活的先天免疫反应^［2］。2002年，Martinon及其同事首次发现了作为胞质固有免疫信号受体的炎症小体。炎症小体通过激活caspase‑1，加速白细胞介素‑1（interlenkin‑1，IL‑1）家族细胞因子，如促炎细胞因子白细胞介素‑1β（interlenkin‑1β，IL‑1β）、白细胞介素‑18（interlenkin‑18，IL‑18）及其它细胞因子的成熟和分泌，诱发炎症级联反应，以此应对危险信号分子如细胞因子、损伤相关模式分子，炎症小体成为慢性炎症反应的关键介质。因此，炎症小体的过度激活在DKD发生、发展过程中起着至关重要的作用^［3］。

核苷酸结合寡聚化结构域NOD样受体（NOD‑like receptors， NLRs）家族Pyrin结构域蛋白3（NLR family pyrin domain containing protein 3， NLRP3）作为一种经典的炎症小体，由受体蛋白NLRP3、凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis‑associated speck‑like protein containing a CARD，ASC）和pro‑caspase‑1组成，其相对分子质量约为700 kDa。NLRP3炎症小体过度激活后，可以通过调节炎症反应的典型和非典型机制诱导广泛的急性和慢性肾脏疾病^［4，5］。最近研究显示，NLRP3炎症小体的激活及其信号传导在DKD进展过程中发挥关键作用^［6，7］。Wang等^［8］认为多种信号通路包括核因子κB（nuclear factor kappa‑B， NF‑κB）、硫氧还蛋白互作蛋白（thioredoxin interacting protein， TXNIP）、非编码RNA等，可调控NLRP3炎症小体的激活，而抑制NLRP3炎症小体的激活可缓解DKD患者的肾炎症状态。Jin等^［9］提出，NLRP3炎症小体可通过炎症反应、氧化应激、自噬和胞吐作用等释放炎性细胞因子，诱导DKD中慢性炎症进展。另有研究显示^［6，10］，当发生DKD时，危险信号分子激活caspase‑1和/或caspase‑4/5/11依赖的细胞焦亡通路，促进肾小管间质炎症和纤维化，以及包括系膜扩张形态学变化在内的肾小球损伤。

因此，越来越多的研究已经证实了靶向NLRP3炎症小体在治疗DKD中具有重要潜力。本综述描述了NLRP3炎症小体的结构及其激活过程，总结了DKD条件下肾脏细胞中NLRP3炎症小体激活及其诱发的信号通路，讨论了靶向NLRP3炎症小体的治疗药物。同时，本综述分析了天然黄酮化合物作为NLRP3炎症小体抑制剂的应用潜力，将进一步加深研究者对天然黄酮化合物作为特异性靶向NLRP3炎症小体抑制剂的认识，为DKD患者的科学诊治管理提供新思路。

1 NLRP3炎症小体及其炎症信号

1.1 NLRP3炎症小体的结构

NLRP3炎症小体中，胞质蛋白NLRP3是核心蛋白，ASC是连接上游NLRP3和下游pro‑caspase‑1的衔接蛋白。NLRP3包含3个不同的结构域：一个是位于C端的富含亮氨酸重复序列结构域，通过蛋白质‑蛋白质或蛋白质‑糖脂的相互作用识别危险信号分子，一个是位于中心的NACHT结构域，具有ATP或GTP酶活性，可通过参与NLRP3寡聚化过程激活NLRP3蛋白及NLRP3炎症小体，另一个是位于N端的Pyrin结构域，参与结合ASC及介导信号传递。但是，基础水平的NLRP3表达不足以激活NLRP3炎症小体。

1.2 NLRP3炎症小体激活

人们普遍认为，模式识别受体（pattern recognition receptor， PRR）如NLRs、识别危险相关模式分子（damage‑associated molecular patterns， DAMPs）、病原相关模式分子，能够刺激NLRP3炎症小体的组装。DAMPs如高血糖、高血脂和高尿酸，可通过K⁺通道模型、溶酶体损伤模型和活性氧簇（reactive oxygen species， ROS）模型激活NLRP3蛋白，促进NLRP3复合体的形成^［11］。

NLRP3炎症小体的活化分为两个阶段（图1）。第一阶段是“初始化启动”：涉及免疫细胞PRR识别内源性、外源性危险信号分子，激活NF‑κB，上调NLRP3表达，促进前体细胞因子pro‑IL‑1β及pro‑IL‑18的成熟。第二阶段是“激活组装”：由广泛刺激介导K⁺的外流及Ca²⁺的内流，诱导过量ROS的产生，刺激线粒体ROS（mitochondrial ROS，mtROS）的增多，诱导氧化应激，促进NLRP3与ASC结合而募集pro‑caspase‑1，最终聚集成激活的NLRP3炎症小体。激活的NLRP3炎症小体促使ASC将无活性的pro‑caspase‑1前体剪切成为有活性的caspase‑1。caspase‑1作为炎症小体的效应蛋白，可诱导经典的caspase‑1依赖性细胞焦亡过程，促进IL‑1β及1L‑18的释放，从而加重炎症反应。非caspase‑1依赖性细胞焦亡一般通过病原微生物的产物如脂多糖激活caspase‑4/5/11，直接将底物蛋白gasdermin D（GSDMD）裂解为GSDMD‑NT片段，使细胞膜穿孔，诱导促炎细胞的程序性死亡。另外，mtROS破坏硫氧还蛋白（thioredoxin，TRXs）/TXNIP的相互作用，而促使TXNIP与NLRP3炎症小体间的直接相互作用，诱发NLRP3信号通路。有研究表明^［12］，NLRP3炎症小体募集衔接体ASC和caspase‑1后导致大量炎症因子（IL‑1β、IL‑18）的释放，诱导组织焦下垂和炎症损伤。因此，血浆NLRP3、IL‑1β和IL‑18水平可作为DKD发生和发展的指标，可为临床上DKD的早期诊断和治疗计划的确定提供指导^［13］。

1.3 肾脏细胞中NLRP3炎症信号

持续的高血糖状态所引起的糖代谢或其它代谢紊乱是DKD发生和进展的基础和必要条件。异常代谢产物，如高水平的葡萄糖、饱和脂肪酸、胆固醇等可激活肾相关细胞（系膜细胞、巨噬细胞、血管内皮细胞等）中的NLRP3炎症小体^［14］。NLRP3炎症小体可以诱发由信号分子丝裂原活化蛋白激酶（p38 mitogen‑activated protein kinase，p38 MAPK）、细胞外信号调节激酶（extracellular signal‑regulated kinase， ERK）及c‑Jun氨基末端激酶（c‑Jun N‑terminal kinase， JNK）等介导的细胞外基质（extracellular matrix， ECM）增生、系膜细胞增殖、足细胞坏死及肾小球基底膜增厚，从而加重DKD^［11］。

对伴有高尿酸血症和血脂异常的DKD大鼠的研究发现^［15］，肾组织中NLRP3过度表达，血清和肾组织中促炎细胞因子IL‑1β及IL‑18水平上升，肾小球及肾小管出现炎症细胞浸润。由于不依赖于炎症细胞募集的IL‑1β和IL‑18会对肾脏内皮功能等造成损伤，并进一步损伤肾脏固有细胞，使足细胞和肾小管上皮细胞发生表型转化或凋亡，ECM产生增加，导致使肾脏发生渐进的病理和结构变化。

NLRP3炎症小体的表达与激活已在多种肾脏细胞中得到证实，肾细胞如内皮细胞、系膜细胞、足细胞和上皮细胞等均会受到NLRP3炎症小体的一系列负面影响。肾小管上皮细胞是肾小管间质的主要细胞，其代谢旺盛、增殖能力强，是肾脏中由ROS诱发氧化损伤的主要细胞。IL‑1家族中的细胞因子是肾小管间质炎症的关键促炎细胞因子。体外实验表明^［16］，抑制TXNIP/NLRP3炎症途径的激活可减少IL‑1家族等细胞因子的分泌，减轻脂多糖诱导的肾小管上皮细胞（HK‑2细胞）炎症损伤。ROS作为激活NLRP3炎症小体的中间因素，触发并加剧后续炎症级联反应，造成多种类型的细胞损伤^［17］。过量产生的mtROS可通过破坏TRXs/TXNIP的相互作用，激活NLRP3/IL‑1β，从而促进炎症反应。在糖尿病患者、糖尿病小鼠及高浓度葡萄糖刺激的肾小管上皮细胞中，均能够检测到NLRP3炎症小体的激活。有研究证实^［18］，抑制mtROS的过量产生可缓解肾病进展。Han等^［19］发现，DKD患者和db/db小鼠肾脏中mtROS的过量产生伴随着TRXs表达的减少、TXNIP表达的上调及NLRP3/IL‑1β和TGF‑β表达的增加。抑制mtROS的过度产生可阻断高葡萄糖诱导的HK‑2细胞中TXNIP和NLRP3之间的相互作用，减少NLRP3炎症小体的激活和IL‑1β的释放。上述研究证据表明，高水平mtROS或抑制TRX表达会促进TXNIP与NLRP3的结合，激活NLRP3/IL‑1β信号通路而引发DKD肾小管损伤。

系膜细胞是一种位于肾小球内的细胞，对毛细血管具有支撑作用，易发生过度炎症和纤维化。受体相关蛋白2（receptor‑interacting protein 2， RIP2）是研究最多的NOD样受体伴侣蛋白，可激活NF‑κB或MAPK依赖性的炎症反应^［20］。Gao等^［21］发现，在高葡萄糖刺激的系膜细胞中，ROS‑NLRP3炎性小体信号传导增强，但RIP2激活可介导细胞自噬，对ROS‑NLRP3信号进行负调控，减少线粒体损伤。然而，在DKD患者肾活检物或动物模型中是否也存在由RIP2介导的自噬负调控炎症信号机制，仍需进一步研究。在实验性DKD中，高葡萄糖和脂多糖通过ROS/TXNIP通路启动肾小球系膜细胞中NLRP3炎症小体的组装，介导炎症、参与DKD的发展^［22］。这些结果表明，当肾脏暴露于高糖/脂多糖时，将产生大量的ROS，导致TXNIP与NLRP3结合，介导NLRP3炎症小体复合物的组装，进而诱导氧化应激和炎症反应。这些结果将有助于阐明先天免疫与DKD之间关联的细胞学基础和分子生物学基础。PRR与先天免疫反应相互作用刺激NLRP3小体组装机制相关研究的开展，将为预防DKD发生产生深远影响。

足细胞是肾小球滤过屏障的最外层细胞，其结构与功能的异常将导致蛋白尿，是DKD致病中的关键事件。细胞焦亡是程序性细胞死亡的一种特征性的炎症形式，过度的细胞焦亡可能导致慢性炎症。NLRP3炎症小体激活在细胞焦亡中发挥核心作用^［23］。在DKD小鼠、高浓度葡萄糖患者及高浓度葡萄糖刺激的小鼠足细胞中，caspase‑4及Caspase‑11表达水平和GSDMD‑N裂解程度显著升高，炎性细胞因子NF‑κB、IL‑1β和IL‑18水平增加，发生巨噬细胞浸润，足细胞标志蛋白nephrin和podocin表达减少，肾小球基质扩张^［24］。这说明caspase‑11/4和GSDMD介导的细胞焦亡被激活，进一步参与了高血糖条件下足细胞的丢失过程和DKD的进展。调节核转录因子红细胞2相关因子2（nuclear factor erythroid 2‑related factor 2，Nrf2）/NLRP3信号通路可减轻高糖诱导的足细胞凋亡、细胞焦亡和氧化损伤^［25］。调节肾脏中NLRP3炎症小体介导的足细胞焦下垂，可减轻DKD大鼠肾纤维化^［26］。NLRP3是自噬的负调控因子，在高血糖小鼠中，足细胞特异性NLRP3缺乏维持了肾小球的自噬，其显示出了对高血糖小鼠肾病的完全保护作用^{［27，28］}。高葡萄糖条件下，敲除NLRP3基因可通过抑制DKD中的氧化应激而减轻肾脏细胞炎症和肾纤维化^［29］。由此可知，抑制或敲除NLRP3可在一定程度上减轻足细胞的焦亡，减少足细胞的损伤。

NLRP3参与DKD肾小管上皮细胞、系膜细胞和足细胞炎症反应的研究结果显示，减少ROS的过度产生、抑制TXNIP与NLRP3的结合、干预NLRP3介导的细胞焦下垂等靶向NLRP3炎症机制等干预措施，可能是未来针对DKD肾小管、肾小球炎症及损伤的具有广阔应用前景的治疗方法。

2 治疗药物靶向NLRP3炎症小体

目前，针对DKD相关病理的治疗策略包括直接调节NLRP3炎症小体成分或间接调节相关细胞信号事件。抗糖尿病药物主要用于控制血糖，可对NLRP3炎症小体的表达和/或活性产生抑制作用^{［30，31］}。一些临床试验药物可通过靶向NLRP3炎症小体发挥作用，缓解DKD动物模型及高糖诱导的肾细胞损伤（表1）。有研究发现^［32］，沙格列汀通过靶向患有T2DM（type 2 diabetes mellitus）的BTBR（black and tan， brachyuric）或患有T1DM（type 1 diabetes mellitus）的Akita小鼠NLRP3/ASC炎症小体，阻止糖尿病小鼠的炎症反应和肾损伤。针对BTBR ob/ob（T2DM）小鼠联合使用达格列净（SGLT‑2抑制剂）与沙格列汀（DPP4抑制剂），可减少NLRP3/ASC炎症小体的激活，缓解糖尿病小鼠DKD的进展^［33］。相比单独使用沙格列汀，联合使用达格列净对肾肥大、系膜基质扩张和炎症小体激活可明显增强对肾损伤的保护效果。PPAR‑γ激动剂吡格列酮是一种噻唑烷二酮衍生物，可缓解糖尿病载脂蛋白E基因敲除（apolipoprotein E^‑/‑，ApoE^‑/‑）小鼠肾小球NLRP3炎症小体的活化，抑制肾损伤^［34］。上述结果将为抗糖尿病药物在DKD治疗中的潜在应用提供了新见解。

一些小分子化合物对NLRP3炎症小体激活具有抑制作用。2015年，Coll等^［35］发现MCC950，其为一种含二芳基磺酰脲的化合物。作为NLRP3炎症小体的一种强效且高特异性的小分子抑制剂，MCC950通过抑制NLRP3/caspase‑1/IL‑1β信号通路，缓解db/db（T2DM）小鼠的肾功能损伤、肾小球基底膜增厚、足细胞损伤及肾纤维化症状，但小鼠体重和血糖水平未发生明显改变^［36］。MCC950治疗可改善db/db小鼠的肾功能，减轻蛋白尿及系膜扩张^［37］。然而，在链脲佐菌素（streptozocin， STZ）诱导的糖尿病小鼠中，MCC950却增强了小鼠体内的炎症及氧化应激，并加剧了肾小球硬化等^［38］。这些结果说明，MCC950阻止DKD的分子机制尚未完全阐明，这可能与DKD建模方式不同有关。CY‑09是一种新型NLRP3炎症小体特异性抑制剂，可通过抑制NLRP3炎症小体的激活预防非酒精性脂肪肝，其抑制作用独立于pro‑IL‑1β表达和NLRP3泛素化^［39］。但是，需要更多的研究证明CY‑09对其它炎症小体是否可产生影响。另外，NLRP3特异性抑制剂甲磺酰基丙氰（Dapansutrile）、咪唑药物（Inzomelid）、ZYIL1等在DKD中的潜在治疗作用仍未见报道。

细胞外ATP作为一种DAMPs，可通过P2受体（P2X和P2Y受体）激活NLRP3炎症小体。苏拉明作为一种P2X和P2Y受体拮抗剂，通过抑制细胞内Na⁺‑K⁺‑ATP酶干扰ATP结合。苏拉明被报道可通过抑制KK‐Ay小鼠（T2DM、肥胖症小鼠模型）中NLRP3炎症小体的激活而阻止DKD进展^［40］。靶向炎症小体效应物疗法也被用于治疗NLRP3依赖性疾病中。托珠单抗作为一种人源化的IL‑6受体（interlenkin‑6 receptor，IL‑6R）抗体，可阻止IL‑6与IL‑6受体的结合，被广泛应用于类风湿性关节炎和青少年特发性关节炎的临床治疗中。托珠单抗对db/db小鼠治疗的结果显示，其可通过部分抑制IL‑17A而抑制NLRP3炎症小体，最终改善DKD症状^［41］。未来，需要对这些拮抗剂、抗体等对DKD患者的有效性进行进一步研究，验证其临床应用效果。

上述研究证明，抗糖尿病药物、NLRP3小分子抑制剂及其它类型拮抗剂等可通过抑制NLRP3炎症小体的激活而改善DKD。因此，针对NLRP3炎症小体的DKD治疗药物具有一定开发潜力。

3 黄酮类化合物靶向NLRP3炎症小体

3.1 黄酮类化合物来源及成分

黄酮类化合物广泛存在于自然界众多植物的种子、果实及花卉中等之中，是以C₆‑C₃‑C₆为基本碳架的一系列化合物，其中两个C₆单元（A环和B环）具有酚类化合物性质。根据羟化形式和色烷环（C环）变化，可将黄酮类化合物分为不同亚类，如黄酮、异黄酮、花青素、查尔酮、黄烷酮和黄酮醇等（图2）。绝大多数黄酮化合物的B环连接在C环的C₂位上，一些黄酮如异黄酮（主要分布在豆科植物中）及新黄酮（主要来源于黄檀属）的B环分别连接于C环的C₃和C₄位上。黄酮类化合物的基本结构是苷元，植物中这些化合物大多以糖苷形式存在，其具有抗氧化活性、抗炎等生物活性，活性的大小与其结构及糖基化等有关。

3.2 黄酮类化合物靶向NLRP3研究进展

黄酮类化合物通过靶向NLRP3对DKD动物模型表现出一定保护作用（表1）。m⁶A修饰与甲基转移酶（methyltransferase like 3， METTL3）、（methyltransferase like 14， METTL14） 和（Wilms’ tumor 1‑associating protein， WTAP）等、RNA结合蛋白PTEN等有关^［42］。黄蜀葵总黄酮为黄葵胶囊（中国制剂专利）的主要有效物质，其可通过靶向METTL3依赖性m⁶A修饰介导的NLRP3炎症小体激活和PTEN/PI3K/Akt信号通路传导，改善高浓度葡萄糖诱导的足细胞焦亡和细胞损伤^［43］。然而，黄蜀葵总黄酮对DKD动物实验模型的影响和机制尚未得到验证。

木犀草素、黄芩苷、黄芩素等是黄酮类化合物的代表。木犀草素是一种存在于多种水果和蔬菜中的天然黄酮，可通过抑制NLRP3炎症小体活化及相关蛋白（IL‑1β、IL‑1β、pro‑caspase‑1及caspase‑1等），减少高浓度葡萄糖诱导的足细胞凋亡及ROS的产生^［44］。灯盏花素，又称黄芩苷‑7‑葡糖醛酸，是一种从灯盏花中提取的黄酮类化合物，通过抑制DKD小鼠及高浓度葡萄糖诱导的NF‑κB/NLRP3信号通路，抑制NF‑κB信号及下游NLRP3炎症小体的激活，从而减轻DKD小鼠的细胞焦亡及足细胞损伤^［45］。然而，灯盏花素是否可通过ROS依赖性方式及NF‑κB信号抑制NLRP3激活，还需要进一步验证。足细胞损伤和系膜细胞过度增殖是DKD的两个主要特征，黄酮类化合物对高浓度葡萄糖诱导的足细胞中NLRP3活化表现出一定的抑制作用，但黄酮类化合物是否对系膜细胞中NLRP3激活具有调节作用，仍需进一步研究。

异黄酮主要以大豆素、葛根素等为代表化合物。毛蕊异黄酮是从黄芪中提取的一类具有代表性的异黄酮，可抑制IL‑33信号活性，许多动物模型已证实其具有肾保护功能^［46］。毛蕊异黄酮通过调节STZ诱导的糖尿病大鼠NF‑κB p65/NLRP3/TXNIP信号通路，降低血清中IL‑1β、IL‑10浓度及肾组织中NF‑κB p65、NLRP3、TXNIP的表达，调节NLRP3和TXNIP介导的细胞焦亡信号传导通路，由此缓解糖尿病大鼠肾功能损伤和蛋白尿^［47］。生物炭素A（biocarbon A，BCA）是一种具有显著药理作用的膳食异黄酮，大量存在于卷心菜、大豆、鹰嘴豆和苜蓿芽中。BCA通过调节高脂饮食/STZ诱导的DKD大鼠肾组织中NLRP3/caspase‑1信号、transforming growth factor β （TGF‑β）/Smad轴、NF‑kB （p65）及促炎细胞因子、凋亡相关蛋白（Bax、Bcl‑2和caspase‑3）的表达，减轻高浓度葡萄糖诱发的肾小管上皮细胞中ROS的产生，下调NLRP3及其相关蛋白（IL‑1β、ASC、caspase‑1）、细胞焦亡指示蛋白GSDMD等的表达，从而发挥治疗DKD的作用^［48］。由此推测，BCA减轻DKD损伤的分子机制可能与调节细胞凋亡级联反应及抑制NF‑κB/NLRP3轴有关。然而，若摸清DKD大鼠口服异黄酮后到达肾脏的生物利用度和生物分布情况，将为异黄酮的临床应用提供理论基础和数据支持。

姜黄素，属于花色素类黄酮类化合物，是从姜黄根茎（通常被称为姜黄）中提取的主要成分。用姜黄素处理db/db小鼠和高浓度葡萄糖诱导的肾小管上皮细胞后，NLRP3炎症小体及其相关蛋白（caspase‑1、IL‑1β）的表达显著降低，糖尿病小鼠肾脏肥大程度减轻、系膜基质扩张减小和蛋白尿水平下降。因此，姜黄素对DKD的保护作用可能与对NLRP3激活的抑制有关^［49］。然而，姜黄素水溶性低、口服吸收度较差，提高姜黄素的生物利用度可能对临床产生深远意义。

黄烷酮又称二氢黄酮，以柚皮苷、橙皮素及儿茶素等为主要代表化合物。甘草素和异甘草素因甘草中提取而得名。化学结构上，甘草素是4′，7‑二羟基黄烷酮。添加甘草素通过抑制高浓度葡萄糖诱导的肾小球系膜细胞（HBZY‑1细胞）中NF‑κB/NLRP3信号途径，减轻IL‑6和IL‑1β分泌，防止ECM蛋白、IV型胶原和纤连蛋白过度积累，从而缓解系膜基质累积、氧化应激和炎症反应^［50］。柚皮苷的化学式为4，5，7‑三羟基黄烷酮‑7‑鼠李糖苷，存在于葡萄柚和其它相关的柑橘类水果的果皮中。在高浓度葡萄糖诱导的大鼠肾小球系膜细胞中，NLRP3炎症小体水平明显增高。柚皮苷预处理能够抑制NLRP3、caspase‑1及IL‑1β/IL‑18的表达^［51］，说明柚皮苷可通过抗炎作用缓解DKD。笔者推测，黄烷酮发挥抗炎作用可能与其抑制NLRP3炎性小体激活有很大关系，这为其作为潜在的NLRP3抑制剂提供借鉴意义。

异甘草素、补骨脂乙素等为查尔酮类代表化合物。异甘草素是甘草中的一种生物活性成分，因其抗氧化作用而闻名，可治疗糖尿病引起的肾损伤。将异甘草素给药糖尿病大鼠时，其可通过恢复Sirt‑1/NF‑κB平衡、下调肾脏中NLRP3水平、保护大鼠肾脏功能和结构等方式，缓解肾脏炎症，减少胶原形成和积聚^［52］。红花黄色素是一种从红花的花瓣中提取出的天然黄色素，为查尔酮类化合物。高燕等^［53］发现向DKD大鼠腹腔内注射红花黄色素，可通过下调NLRP3和caspase‑1的表达，减轻DKD大鼠蛋白尿。这些研究结果将为查尔酮类化合物作为DKD大鼠的干预药物提供思路。

菲瑟酮（漆黄素）、槲皮素、芦丁等是黄酮醇类代表化合物。漆黄素主要存在于水果和蔬菜（如草莓、苹果、黄瓜和洋葱）中，具有抗炎、抗氧化、抗肿瘤和保护心血管作用。漆黄素通过恢复CDKN1B/P70S6K介导的自噬及抑制NLRP3炎症小体的形成，减轻T1DM小鼠足细胞和高浓度葡萄诱导的足细胞损伤^［54］。在高脂饮食诱导的DKD小鼠模型中，漆黄素的治疗可改善DKD小鼠肾功能障碍，降低肾脏RIP3表达，减少NLRP3炎症小体累积、降低ASC和caspase‑1的表达^［55］。然而，仍需进行更多研究确定DKD中RIP3和NLRP3炎症小体之间的相关性。槲皮素是广泛存在于苹果、葡萄、番茄和洋葱等中的一种黄酮醇类化合物。纳入啮齿动物的荟萃分析结果显示，槲皮素可显著改善DKD患者的肾功能、减少尿蛋白排泄和减轻肾脏病理变化^［56］。糖尿病小鼠施用槲皮素和别嘌呤醇后，肾组织中NLRP3、caspase‑1、IL‑1β和IL‑18的表达显著降低，肾炎症状得以缓解^［15］。二氢槲皮素，又称花旗松素，是槲皮素的还原形式。Ding等^［57］发现，二氢槲皮素处理可减少高浓度葡萄糖诱导的肾小管上皮细胞ROS的产生，降低DKD大鼠中NLRP3炎症小体及其相关蛋白（caspase‑1、IL‑1β）的激活。然而，倘若对二氢槲皮素处理后DKD大鼠产生的高血压、低钾血症等副作用进行研究和分析，将大大减少其未来应用于DKD治疗中的不确定性。山奈酚作为另一种黄酮醇，主要来源于沙姜的根和茎，可减少DKD大鼠肾组织NLRP3、ASC和caspase‑1表达，通过抑制NLRP3炎症小体改善DKD大鼠蛋白尿和肾功能^［58］。黄酮醇类化合物因其C环上具有活性羟基，相比其它黄酮化合物，在干预DKD时可能存在更多靶点。因此，需采用多种研究方法从多角度分析其干预机制，从而获得确定的研究结论。

淫羊藿苷是淫羊藿植物的主要药效成分，属于黄酮醇苷类化合物，具有抗纤维化和抗炎活性。STZ诱导的DKD大鼠和高浓度葡萄糖诱导的足细胞中，淫羊藿苷可通过Sesn2依赖的有丝分裂激活Nrf2，抑制NLRP3激活，并降解Keap1的表达，这可能是淫羊藿苷对DKD保护作用的潜在机制^［59］。沙苑子是扁茎黄芪的种子，沙苑子苷A是沙苑子中的主要活性成分，属于一种黄酮醇糖苷，是治疗肾脏病的潜在候选药物。Ren等^［60］发现沙苑子苷A通过阻断高脂饮食/STZ诱导的DKD小鼠NOX4表达，减弱NLRP3炎症小体和自噬激活，减少DKD小鼠肾小管上皮细胞的上皮‑间质转化，从而减弱纤维化。因此，黄酮醇苷类物质可能通过Nrf2、NOX4等靶点减轻氧化应激，抑制NLRP3活化，从而缓解DKD症状。

综上，黄酮类化合物作为NLRP3炎症小体抑制剂的潜力已经通过体外和体内DKD模型进行了充分的鉴定和验证。结果显示，天然黄酮类化合物如木犀草素、姜黄素、红花黄色素、柚皮苷、槲皮素等特异性抑制NLRP3炎症小体的激活；甘草素、异甘草素、灯盏花素、BCA、漆黄素等通过调控NF‑κB、Nrf2等信号通路，间接影响NLRP3的活性；毛蕊异黄酮通过直接与TXNIP蛋白发生相互作用抑制其与NLRP3结合等多种机制，使黄酮类化合物对DKD炎症展现出良好的改善效果。因此，开发特异性靶向NLRP3炎症小体组分的黄酮类化合物无疑将为治疗DKD带来新希望。

4 结论

激活NLRP3炎症小体诱发DKD是无可辩驳的。根据已被证实的NLRP3炎症小体的分子致病机制，可采用分子生物学方法探索针对caspase‑1、IL‑1β、IL‑18等分子进行筛查和鉴定，以确定NLRP3炎症小体的形成。但需要更多研究验证涉及信号通路的确切性质，这也将更清晰地揭示未来DKD的治疗靶点。另外，靶向NLRP3炎症小体已被证明在减缓DKD进展和发病方面有效，但因其具有一定副作用、易增加感染，目前还没有批准的治疗方法可消融和/或下调其活性。评估NLRP3调节剂的安全性、耐受性和剂量依赖性毒性至关重要。未来的研究需要对NLRP3结构和相分离进行化学研究，以揭示NLRP3内部组装的基本原理，鉴定对NLRP3自身具有特异性的抑制剂将有望提供最有效的治疗策略。从而，进一步建立临床上对DKD安全、有效的一种治疗方法。

作者贡献度说明：

吴夏青，张宣，王亚：选题设计、文献查询、执行论文撰写；王巧峰，方欢乐，别蓓蓓：论文修改；陈玉华：论文定稿。

所有作者声明不存在利益冲突关系。

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基金资助

西安培华学院校级科研项目资助(PHKT2322)

国家自然基金青年科学基金(82104375)

国家自然科学基金面上项目(82072229)