天津中医药  2025, Vol. 42 Issue (5): 656-661

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

文章历史

收稿日期: 2025-03-13
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
张西巧1 , 张学琴1 , 马赟2 , 刘子岳1 , 李靓1 , 陈志强1,2,3,4     
1. 河北中医药大学研究生院, 石家庄 050091;
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
摘要:[目的] 探讨化瘀通络中药对糖尿病肾病(DN)大鼠肾脏的治疗作用及其作用机制。[方法] 将大鼠随机分为造模组30只和对照组10只,造模组摘除右侧肾脏+腹腔注射链脲佐菌素(1%,40 mg/kg),成模后的大鼠随机分成模型组10只、化瘀通络中药组10只、厄贝沙坦组10只。给药12周后检测大鼠糖化白蛋白(GA)、胆固醇(TC)、三酰甘油(TG)、尿素氮(BUN)、肌酐(Scr)以及24 h尿蛋白(24 h UTP)水平;光镜观察大鼠肾组织病理形态学变化;蛋白免疫印迹法检测大鼠肾组织螯合体1(SQSTM1/p62)、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)、腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)、磷酸化腺苷酸活化蛋白激酶(p-AMPK)、雷帕霉素哺乳靶蛋白(mTOR)、磷酸化雷帕霉素哺乳靶蛋白(p-mTOR)表达水平。[结果] 与对照组比较,模型组大鼠血清GA、TC、TG、BUN及24 h UTP水平显著升高,肾组织出现明显病理损伤,肾组织p-AMPK/AMPK、LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ表达降低,p-mTOR/mTOR、p62表达升高(P<0.05或P<0.01);与模型组比较,经化瘀通络中药干预后,DN大鼠血清TC、TG、BUN及24 h UTP水平降低,肾组织病理损伤得到改善,肾组织LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ、p-AMPK/AMPK表达升高,p62、p-mTOR/mTOR表达降低(P<0.05或P<0.01)。[结论] 化瘀通络中药可减轻肾脏损伤,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。
关键词糖尿病肾病    化瘀通络中药    自噬    AMPK/mTOR信号通路    

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

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)。

表 1 各组大鼠GA、TC、TG比较(x±s Tab. 1 Comparison of GA, TC, TG of rats in each group(x±s)
3.2 各组大鼠肾功能及24 h UTP比较

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)。

表 2 各组大鼠肾功能及24 h UTP比较(x±s Tab. 2 Comparison of renal function and 24-hour UTP of rats in each group(x±s)
3.3 各组大鼠肾组织病理改变情况

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。

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)
3.4 各组大鼠肾组织自噬及AMPK/mTOR通路相关蛋白表达情况

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)。

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)
4 讨论

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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Huayu Tongluo Chinese medicines activating autophagy by regulating AMPK/mTOR pathway to improve renal injury in diabetic nephropathy rats
ZHANG Xiqiao1 , ZHANG Xueqin1 , MA Yun2 , LIU Ziyue1 , LI Liang1 , CHEN Zhiqiang1,2,3,4     
1. Graduate School, Hebei University of Chinese Medicine, Shijiazhuang 050091, China;
2. The First Affiliated Hospital of Hebei University of Chinese Medicine, Shijiazhuang 050000, China;
3. Hebei Key Laboratory of Integrated Traditional Chinese and Western Medicine for Liver and Kidney Disease Research, Shijiazhuang 050091, China;
4. Hebei Technology Innovation Center of Traditional Chinese Medicine Spleen and Kideney Diseaes, Shijiazhuang 050000, China
Abstract: [Objective] To investigate the therapeutic effect of the traditional Chinese medicine of resolving blood stasis and promoting collaterals on the kidneys of rats with diabetic nephropathy (DN) and its mechanism of action. [Methods] The rats were randomly divided into 30 rats in the modeling group and 10 rats in the control group. The modeling group had the right kidney removed + streptozotocin (1%, 40 mg/kg) injected intraperitoneally, and the modeled rats were randomly divided into 10 rats in the model group, 10 rats in the group of traditional Chinese medicines for resolving blood stasis and clearing the channels and 10 rats in the group of Irbesartan. After 12 weeks of drug administration, the levels of glycated albumin (GA), cholesterol (TC), triacylglycerol (TG), urea nitrogen (BUN), creatinine (Scr), and 24-hour urinary protein (24 h UTP) were measured; the pathological and morphological changes of the renal tissues of the rats were observed by light microscopy; the levels of SQSTM1/p62, human microtubule-associated protein light chain (LC3B-Ⅱ), human microtubule-associated protein light chain (LC3B-Ⅱ), and human microtubule-associated protein light chain (LC3B-Ⅱ) were detected by immunoblotting. 3B-Ⅱ (LC3B-Ⅱ)/human microtubule-associated protein light chain 3B-Ⅰ (LC3B-Ⅰ), adenylate-activated protein kinase (AMPK), phosphorylated adenylate-activated protein kinase (p-AMPK), mammalian target of rapamycin (mTOR), and phosphorylated mammalian target of rapamycin (p-mTOR). [Results] Compared with the control group, serum GA, TC, TG, BUN and 24 h UTP levels were significantly increased in the model group, renal tissue showed obvious pathological damage, renal tissue p-AMPK/AMPK, LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ expression was decreased, and p-mTOR/mTOR, p62 expression was elevated (P < 0.05 or P < 0.01);compared with the model group, DN rats had decreased serum TC, TG, BUN and 24 h UTP levels and improved renal tissue pathological damage after intervention with the traditional Chinese medicine of resolving blood stasis and promoting circulation. Compared with the model group, after the intervention of traditional Chinese medicine, the serum TC, TG, BUN and 24 h UTP levels of DN rats were reduced, the pathological damage of renal tissue was improved, and the expression of LC3B-Ⅱ/LC3B-Ⅰ, p-AMPK/AMPK in renal tissue was elevated, and the expression of p62, p-mTOR/mTOR was reduced (P < 0.05 or P < 0.01). [Conclusion] Resolving blood stasis and opening up the channels of Chinese medicine can reduce renal injury and delay the decline of renal function, and its potential mechanism of action may be related to the regulation of autophagy mediated by the AMPK/mTOR signaling pathway.
Key words: diabetes nephropathy    Huayu Tongluo Chinese medicine    autophagy    AMPK/mTOR signaling pathway