文章信息
- 张西巧, 张学琴, 马赟, 等.
- ZHANG Xiqiao, ZHANG Xueqin, MA Yun, et al.
- 化瘀通络中药通过调控AMPK/mTOR通路激活自噬改善糖尿病肾病大鼠肾损伤
- Huayu Tongluo Chinese medicines activating autophagy by regulating AMPK/mTOR pathway to improve renal injury in diabetic nephropathy rats
- 天津中医药, 2025, 42(5): 656-661
- Tianjin Journal of Traditional Chinese Medicine, 2025, 42(5): 656-661
- http://dx.doi.org/10.11656/j.issn.1672-1519.2025.05.17
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文章历史
- 收稿日期: 2025-03-13
2. 河北中医药大学第一附属医院, 石家庄 050000;
3. 河北中西医结合肝肾病证研究重点实验室, 石家庄 050091;
4. 河北省脾肾病症中医治疗技术创新中心, 石家庄 050000
糖尿病肾病(DN)是一种以持续性蛋白尿排泄、肾小球滤过率进行性下降为特征的糖尿病慢性微血管并发症[1]。据统计,全球30%~50%的终末期肾脏病是由DN引起的[2]。目前DN以对症治疗为主,包括降糖、降压、降尿蛋白、调脂等[3],然而效果并不理想。
中医在治疗DN上具有独特优势[4],化瘀通络中药是陈志强教授经多年临床筛选确定的作为治疗DN的基础药物,由川芎、丹参、地龙、水蛭、全蝎5味中药组成。笔者团队前期研究表明,化瘀通络方联合基础治疗可有效减轻DN患者临床症状,减少蛋白尿,延缓肾功能下降[5],但其作用机制还需要进一步探讨。
现代研究表明,自噬在DN的进展中起着重要作用。自噬是一种细胞内部的清理机制,通过这一过程,细胞能够对损伤的细胞器和蛋白质进行降解、回收,从而保持细胞内环境稳态。因此,提高细胞自噬水平可有效减轻糖尿病肾脏损伤[6]。而在介导自噬的众多通路中,腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)/雷帕霉素哺乳靶蛋白(mTOR)信号通路受到广泛关注。AMPK作为mTOR的上游信号分子,可通过抑制mTOR的磷酸化促进自噬发生[7]。
基于此,本实验利用单侧肾切+链脲佐菌素腹腔注射构建DN大鼠模型,探讨化瘀通络中药对于DN大鼠的肾脏保护作用;并基于AMPK/mTOR信号通路介导的自噬探讨化瘀通络中药治疗DN的作用机制,为中药多靶点防治DN提供新的思路和科学依据。
1 材料 1.1 实验动物6周龄SPF级健康雄性SD大鼠(体质量170~200 g),由斯贝福(北京)生物技术有限公司提供,许可证号SYXK(冀)2023-012,饲养环境湿度50%~70%、温度20~25 ℃,实验动物自由进食水。本研究已通过河北中医药大学动物实验伦理委员会批准(伦理编号:DWLL202401020)。
1.2 实验药物化瘀通络中药颗粒剂:丹参15 g,川芎12 g,水蛭6 g,全蝎6 g,地龙10 g(由广东一方制药有限公司惠赠);厄贝沙坦(产自杭州赛诺菲制药有限公司,HJ20171183)。
1.3 主要试剂10%凝胶快速制备试剂盒(批号038612100)、蛋白酶抑制剂(批号GRF101)、磷酸酶抑制剂(批号GRF102)、RIPA蛋白裂解液(批号PC101),购于上海雅酶生物医药科技有限公司;人微管相关蛋白轻链3B(LC3B)抗体(批号ab192890)、磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)抗体(批号ab133448)、螯合体1(SQSTM1/p62)抗体(批号ab314504),购于美国Abcam公司;AMPK抗体(批号80209-5-RR)、磷酸化雷帕霉素哺乳靶蛋白(p-mTOR)抗体(批号6777-1-lg)、β-肌动蛋白(β-actin)抗体(批号66009-1-lg)、mTOR抗体(批号66888-1-Ig)、山羊抗兔抗体(批号SA00001-2),购于武汉三鹰生物技术有限公司;山羊抗鼠抗体(批号CR2206088),购于武汉赛维尔生物科技有限公司。
1.4 主要实验仪器7170A型全自动生化仪(日本日立公司),WIX-Ep600通用电泳仪(北京韦克斯公司),GeIVIew 6000ProII多功能图像工作站(广州博鹭腾公司),BX53F型数码显微镜(日本Olympus公司),RM2245型石蜡切片机(德国Leica公司),Centrifuge1730R型离心机(上海贝晶公司)。
2 方法 2.1 动物模型制备、分组及给药40只健康雄性SD大鼠经1周适应性饲养后,使用随机数字表法分配10只为对照组,其余30只为造模组。所有动物经腹腔注射戊巴比妥钠(1%,45 mg/kg)麻醉,对照组进行剥离右肾周围脂肪薄膜操作,造模组则行右侧肾脏摘除术,术后恢复1周,造模组大鼠一次性腹腔注射链脲佐菌素(1%,40 mg/kg)。72 h后3次尾尖采血,若随机血糖≥16.7 mmol/L则认为DN模型构建成功[8],观察大鼠舌质、爪、尾静脉出现紫黯则认为瘀血阻络证型构建成功[9]。随机数字表法将成模大鼠分为模型组、化瘀通络中药组、厄贝沙坦组各10只。体质量70 kg的成人口服药物剂量为:丹参15 g,川芎12 g,水蛭6 g,全蝎6 g,地龙10 g,参考《药理实验方法学》按成人等效剂量折算系数[10]计算,大鼠每日给药剂量为:丹参1.35 g/kg,川芎1.08 g/kg,水蛭0.54 g/kg,全蝎0.54 g/kg,地龙0.9 g/kg,厄贝沙坦组按15 mg/kg灌胃,对照组和模型组予以同量纯水灌胃,连续给药12周。在灌胃过程中死亡2只,最终纳入研究的大鼠为对照组10只,模型组9只,化瘀通络中药组9只,厄贝沙坦组10只。
2.2 标本收集实验结束时收集24 h尿液检测24 h尿蛋白(24 h UTP);将大鼠禁食不禁水12 h,腹腔麻醉后腹主动脉取血,血液离心(3 000 r/min,离心半径10 cm)15 min后收集上层血清检测生化指标;摘除左肾,除去被膜,将肾脏皮质一部分冻存于-80 ℃冰箱,另一部分浸泡于4 %多聚甲醛中固定备用。
2.3 24 h尿蛋白定量分析及血液生化指标检测离心后的上层血清、尿液上清采用全自动生化分析仪,测定糖化白蛋白(GA)、总胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、肌酐(Scr)、尿素氮(BUN)、24 h UTP含量。
2.4 肾组织病理形态学观察取部分固定完成的肾组织进行石蜡包埋、切片,分别行苏木精-伊红(HE)、高碘酸希夫(PAS)及马松(Masson)染色,光镜下行肾组织病理学检查。
2.5 蛋白免疫印迹法检测自噬相关蛋白表达在50 mg肾组织中加入RIPA混合裂解液超声匀浆,超声裂解后冰上静置30 min,离心(13 000 r/min,离心半径10 cm)后取上清进行蛋白定量,后加入上样缓冲液稀释待测样本,并将蛋白煮沸变性。凝胶电泳,转膜35 min,室温下快速封闭液封闭15 min,4 ℃下孵育一抗过夜(一抗稀释比例为:p62 1∶1 000;LC3B 1∶2 000;AMPK 1∶2 000;p-AMPK 1∶2 000;mTOR 1∶1 000;p-mTOR 1∶1 000),TBST清洗,室温孵育二抗(稀释比例为1∶5 000)1 h后洗膜,化学发光显影。使用Image J软件进行数据统计。
2.6 统计学分析数据处理采用SPSS 23.0软件,柱状图绘制采用GraphPad Prism 8.0.2软件,计量资料用均数±标准差(x±s)表示,采用Shapiro-Wilk法进行正态性检验,若数据符合正态分布且方差齐,组间差异采用单因素方差分析,组间两两比较采用Bonferroni法。若不符合正态分布,则采用Kruskal Wallis H检验。P < 0.05为差异具有统计学意义。
3 结果 3.1 各组大鼠糖化白蛋白、血脂比较如表 1所示,相较于对照组,模型组大鼠GA、TC、TG水平显著升高(P < 0.01);相较于模型组,各给药组大鼠TC、TG水平明显降低(P < 0.01或P < 0.05),GA水平比较差异无统计学意义(P>0.05)。
见表 2所示,相较于对照组,模型组24 h UTP、BUN水平显著升高(P < 0.01),Scr水平差异无统计学意义(P > 0.05);相较于模型组,两个给药组24 h UTP水平均显著降低(P < 0.01),BUN水平仅化瘀通络中药组明显下降(P < 0.05),Scr水平均差异无统计学意义(P > 0.05);相较于厄贝沙坦组,化瘀通络中药组BUN水平明显下降(P < 0.05),24 h UTP、Scr水平比较差异无统计学意义(P > 0.05)。
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如图 1所示,相较于对照组,模型组HE染色及PAS染色显示模型组大鼠肾小球肥大,肾小球基底膜增厚,系膜细胞及基质增生,球囊粘连;Masson染色显示,肾组织胶原纤维增生。相较于模型组,各干预组大鼠肾组织病理出现不同程度好转。
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| 注:黄色箭头表示系膜细胞及基质增生,红色箭头表示基底膜增厚,蓝色箭头表示球囊粘连,黑色箭头表示肾组织胶原纤维增生。 图 1 各组大鼠肾组织病理改变(×400) Fig. 1 Pathological changes in renal tissue of rats in each group(×400) |
如图 2所示,相较于对照组,模型组大鼠肾组织p62、p-mTOR/mTOR水平显著升高(P < 0.01),人微管相关蛋白轻链3B-Ⅱ(LC3B-Ⅱ)/人微管相关蛋白轻链3B-Ⅰ(LC3B-Ⅰ)、p-AMPK/AMPK水平显著降低(P < 0.01);相较于模型组,各给药组p62、p-mTOR/mTOR水平均显著降低(P < 0.01),LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ水平明显升高(P < 0.01、P < 0.05),化瘀通络中药组p-AMPK/AMPK水平明显升高(P < 0.05),厄贝沙坦组p-AMPK/AMPK有上升趋势,但差异无统计学意义(P>0.05)。
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| 注:与对照组比较,**P<0.01;与模型组比较,#P<0.05,##P<0.01。 图 2 各组大鼠肾组织自噬相关蛋白表达(x±s) Fig. 2 Expression of autophagy related proteins in renal tissue of rats in each group(x±s) |
在全球范围内,DN的治疗仍是一大挑战。现代医学针对DN尚未开发出特效药物,尽管一些常规治疗如血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)和血管紧张素Ⅱ受体阻断剂(ARB)类降压药物在减轻蛋白尿方面展现出一定疗效,但由于应用范围相对有限,所以无法从根本上遏制DN向终末期肾病的进展。因此,传统中医药在治疗DN的前景中备受关注。中医将DN归属于“肾消”“水肿”“关格”“尿浊”等范畴,DN属本虚标实、虚实夹杂之证,由消渴病迁延所致,所谓“五脏之伤,穷必及肾”。有研究对DN最常见证型进行了统计分析[11],发现疾病初期以气阴两虚证为主,后期随病情进展阴阳两虚证最为常见;而辨证中瘀血证是发生率最高的,所以在“辨体-辨病-辨证”模式下提出“活血化瘀通络”的治法[12],选用化瘀通络中药方进行药效评价和基础研究。前期多次临床试验表明,基础治疗联合化瘀通络中药的使用能够明显改善中晚期DN患者的临床症状,减少24 h尿蛋白排泄,保护肾功能[5, 13];因此本实验根据临床常用剂量结合前期实验结果,参考《药理实验方法学》按成人等效剂量系数折算,确定大鼠每日给药剂量为:丹参1.35 g/kg,川芎1.08 g/kg,水蛭0.54 g/kg,全蝎0.54 g/kg,地龙0.9 g/kg。方中川芎行气活血,被誉为“血中之气药”,能够破宿血、生新血,疏通经脉;丹参活血化瘀、通经止痛,两者作为活血化瘀代表药物常配伍使用,现代药理研究证实川芎、丹参均有改善微循环、抗血栓的作用[14]。然“初为气结在经,久则血伤入络”,肾络细微,交织错杂,故邪易入难出,络易滞易瘀。古人认为“以食血之虫,飞者走络中气分,走者走络中血分,可谓无微不入,无坚不破”,故虫类药相较于草木之品能够入血搜逐,通经活络,研究显示水蛭、全蝎、地龙具有改善血流动力学、抗凝、改善微循环的作用[15],故合用虫类药搜剔络中病邪,共奏活血化瘀通络功效。该实验采用了“病证结合”的糖尿病大鼠模型[16],相较于对照组,造模组大鼠出现多饮、多食、多尿、消瘦等临床表现,且舌、爪、尾静脉出现紫黯,TC、TG升高,均表明DN瘀血阻络证模型构建成功[9]。相较于模型组,化瘀通络中药组大鼠TC、TG明显下降,提示化瘀通络中药具有调节脂代谢、改善微循环的作用,与前述研究结果一致。此外,化瘀通络中药组大鼠BUN、24 hUTP明显降低,病理结果提示肾小球基底膜增厚、系膜细胞及基质增生等情况均有所减轻,而血糖变化不明显,表明化瘀通络中药具有独立于降糖的肾脏保护作用机制。
近年研究显示,自噬是DN发生发展的重要环节[17]。自噬是一种自我保护机制,细胞内膜包裹受损的细胞器、蛋白质及部分胞质组成自噬体,并与溶酶体结合形成自噬溶酶体,降解其内容物并重新利用,从而实现细胞内动态平衡[18]。自噬发生时,胞质内的LC3B-Ⅰ经泛素化修饰转变为LC3B-Ⅱ,并附着于自噬体膜表面,LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ的比例与自噬体的数量呈正相关,能够在一定程度上衡量细胞的自噬水平[19]。此外,p62可结合LC3B及经泛素化修饰的底物进入自噬体内,随后经自噬溶酶体降解,所以p62表达水平与自噬活性呈负相关[20]。
在高糖环境下肾组织自噬水平下降,导致受损的蛋白质、细胞器积累,加重DN进程[21];而提高自噬活性不仅可以减少细胞内代谢损伤产物积累,还可改善细胞外基质沉积、炎症和纤维化,以延缓DN进展[22-23]。在本次实验中,与对照组比较,模型组中LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ下降,p62表达上调,表明在DN进程中自噬水平的确受到抑制,与前述研究结果一致。同时,经化瘀通络中药干预后,大鼠肾组织中LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ出现升高,p62表达有所下降,提示化瘀通络中药可以通过调控自噬相关蛋白表达,以提高自噬水平。
自噬是由多通路调控的复杂程序[24],其中AMPK/ mTOR信号通路受到广泛关注[25]。mTOR在高糖环境下被激活磷酸化,p-mTOR可通过降低人自噬启动蛋白1(ULK1)的活性,阻碍自噬囊泡的形成,从而抑制细胞的自噬过程[26]。AMPK是细胞内主要能量感受器,AMPK可以通过抑制mTOR激活促进自噬环节启动[27]。本次研究发现,与对照组比较,模型组大鼠组织中p-AMPK/AMPK明显降低,p-mTOR/mTOR升高;与模型组比较,化瘀通络中药组大鼠组织中p-AMPK/AMPK升高,p-mTOR/mTOR降低。结果表明,化瘀通络中药可以通过调控AMPK/mTOR信号通路,促进自噬发生,发挥肾脏保护作用。
综上,化瘀通络中药可以减轻肾脏损伤,延缓肾功能下降,其潜在作用机制可能与调控AMPK/mTOR信号通路介导的自噬有关。然而本研究仍有不足之处,例如未进行体外实验、敲除实验进一步研究化瘀通络中药对DN的干预靶点;DN大鼠自噬调节涉及多种通路,本实验仅对AMPK/mTOR信号通路进行了研究,后续会进一步研究化瘀通络中药对其他自噬通路的影响。
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4. Hebei Technology Innovation Center of Traditional Chinese Medicine Spleen and Kideney Diseaes, Shijiazhuang 050000, China
2025, Vol. 42



