1. 引言

糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy, DN)是由糖尿病所引起的一种以持续性蛋白尿、进行性血压升高、肾小球硬化、肾小球滤过率下降等为特征的慢性肾脏疾病，也是糖尿病主要的微血管并发症之一，现已成为我国慢性肾脏疾病和终末期肾病的主要原因[1][2]。足细胞即肾小球脏层上皮细胞，是维持肾小球滤过屏障正常结构和功能的关键细胞之一。DN时，由于足细胞损伤机制及相关蛋白表达的改变，导致肾小球滤过屏障结构和功能出现异常，从而导致蛋白尿持续存在[3]。足细胞损伤作为糖尿病肾病早期的关键环节，其损伤程度直接影响着DN的进程，因此保护足细胞对减少蛋白尿、延缓肾脏损害具有重要的意义。

中药黄芪，其味甘、微温，归脾、肺经，有补气升阳、益卫固表、利水消肿、生津养血、行滞通痹、拖毒排脓、敛疮生肌的功效[4]，是补气健脾之要药，李时珍在《本草纲目》中称其为“补药之长”。现代药理学表明黄芪具有抗肿瘤、保护心脑血管、提高免疫功能、保护内脏、调节血压、抗氧化应激保护、胰岛素增敏及防治糖尿病血管并发症等作用，其中黄芪甲苷(Astragaloside IV, AS-IV)及黄芪多糖(Astragalus Polysaccharide, APS)是其主要活性成分[5]。本文将基于足细胞损伤对黄芪主要成分治疗DN的机制进行综述，为进一步的临床应用提供理论依据。

2. 足细胞的结构与功能

肾小球滤过膜是由多孔内皮细胞、肾小球基底膜(Glomerular Basement Membrane, GBM)和足细胞三部分构成。足细胞是高度特化的肾小球上皮细胞，由胞体、初级足突及次级足突三部分组成，相邻足细胞的足突相互交叉镶嵌，通过黏附分子和蛋白多糖分子形成足细胞裂孔隔膜，并通过基底膜区相关蛋白黏附于GBM外侧，这样的特殊结构使它具有了良好的选择性滤过功能，是防止蛋白质进入原尿的最后屏障[6][7]。足细胞的生理功能主要有对大分子物质的屏障作用、电荷屏障作用、维持毛细血管结构稳定、调节肾小球的滤过功能、胞吞、调控GBM的代谢以及维持肾小球内皮细胞的结构和功能等[8]。

3. 足细胞损伤与DN的关系

足细胞形态和(或)功能的改变与DN的发生密切相关。糖尿病时，代谢紊乱、血流动力学异常、炎症反应和氧化应激等因素都可能引起足细胞肥大、足细胞损伤、上皮间充质转化(Epithelial-Tomesenchymal transition, EMT)、足细胞脱落或凋亡等一系列足细胞结构的改变，使肾小球滤过膜的稳态受到破坏，导致蛋白尿的发生，诱发DN[9]，加快肾小球的硬化和终末肾衰竭的发生。

足细胞肥大是早期DN中足细胞损伤的初始阶段。高糖状态下，肾小球内高压力、高灌注、高滤过，致使肾小球普遍肥大，足细胞也会出现代偿性肥大，同时伴随着形态和蛋白质表达的改变，以维持肾小球基本功能的正常，这一系列导致足细胞功能受损甚至从GBM脱落，从而使足细胞数目进一步减少[10]。足细胞EMT通过诱导足细胞脱离或足细胞凋亡同样参与了DN足细胞缺失的早期阶段。在这一过程中，成熟足细胞的上皮细胞样表型标志蛋白表达下降或消失，导致足突融合或消失、裂孔隔膜受损，导致蛋白尿，DN随即发生[11]。正常情况下，引起足细胞促凋亡基因是与抗凋亡基因信号通路是共存的，两者之间保持着动态平衡，使得足细胞处于相对稳定的状态。然而，当肾小球密度和数量减少时，其稳定状态被打破，此时足细胞促凋亡基因占主导优势，足细胞发生凋亡，甚至从组织中剥脱[12]。足细胞从GBM上剥离后，肾小球呈高滤过状态，肾小球毛细血管出现塌陷，GBM和壁层上皮细胞发生黏连，玻璃样变[13]。同时，足细胞是高度特化及终末分化的上皮细胞，其受损后不能再生，无法轻易增殖并替换因细胞凋亡或脱离而丢失的细胞，导致基底膜“裸露”，最终形成肾小球硬化，加重肾损害。

4. 黄芪对DN足细胞保护机制的研究

4.1. 改善糖脂代谢及胰岛素抵抗

糖尿病常伴有糖脂代谢紊乱及胰岛素抵抗的发生，共同作用损伤足细胞[14]。一方面，高糖环境可引起的肾小球高压力、高滤过状态，可直接损伤足细胞。同时，高脂可导致细胞结构及功能的损伤，诱导足细胞凋亡；另一方面，足细胞为胰岛素敏感细胞，足细胞上正常的胰岛素信号传导被破坏是DN发生发展的病理分子机制之一[3][15]。有研究表明，DN患者的糖脂代谢异常程度与患者肾功能损伤程度一致[16]，因此改善糖脂代谢及胰岛素抵抗，保护足细胞，对延缓DN进程具有重要意义。研究发现，AS-IV能够抑制肝脏的糖原磷酸化酶和肝葡萄糖-6-磷酸酶的活性，抑制肝糖原的分解和葡萄糖的氧化，从而降低糖尿病小鼠的血糖、甘油三酯和胰岛素水平[17]。范愈燕及其团队同样发现AS-IV改善了糖尿病大鼠的糖耐量异常，并对其肾内皮质的氧化因子变化也有所改善，说明AS-IV的肾脏保护机制可能与降糖和抗氧化作用有关[18]。胡彩虹等的研究显示，APS可以促进细胞分化、启动脂联素的分泌，并且能够使二脂酰甘油–蛋白激酶C活性下降，Na⁺-K⁺-ATP⁺酶活性增加，从而改善老年糖尿病大鼠存在血糖血脂代谢异常[19]。

4.2. 减轻氧化应激反应

足细胞损伤是DN进展的关键环节，而氧化应激是介导DN足细胞损伤的重要机制。高糖环境、人体内氧化作用过强或抗氧化作用低下，会造成体内活性氧(Reactive Oxygen Species, ROS)产生过多，大量氧化中间产物产生，然后通过一系列的信号转导途径，导致肾足细胞损伤，诱导肾结构和功能的紊乱，导致DN的发生[20]。实验显示，AS-IV对高糖诱导的足细胞损伤具有一定保护作用，可以使足细胞内丙二醛(Malondialdehyde, MDA)含量下降，超氧化物歧化酶(Super Oxide Dismutase, SOD)活性升高，其机制可能与AS-IV下调由氧化应激引起的足细胞整合素连接激酶(Integrin-Linked Kinase, ILK)系统的表达有关[21]。Gui等通过实验同样证实通过下调Bax (促凋亡)蛋白和增加Bcl-2 (抗凋亡)蛋白的表达以及抑制caspase-3活化，AS-IV能显著减少HG诱导的足细胞凋亡和ROS产生[22]。此外，Xing及其团队的研究显示，AS-IV还可能通过激活PPARγ-Klotho-FoxO1信号通路抑制氧化应激，从而减弱足细胞凋亡[23]。另外，实验显示，APS能明显抑制DM大鼠的氧化应激，降低肝组织中的脂质沉积，从而控制动物的血糖，这可能与抑制Wnt1信号的传导有关[24]。综上，黄芪的主要活性成分可通过激活PPARγ-Klotho-FoxO1信号通路、抑制Wnt1信号的传导、下调足细胞ILK蛋白的表达、平衡Bax蛋白与Bcl-2蛋白和抑制caspase-3活化等途径抑制氧化应激，阻止足细胞凋亡。

4.3. 减轻炎症反应

在DN的形成和发展过程中，肾脏炎症起到了至关重要的作用。DN患者中炎症因子水平显著升高，并通过多种途径激活体内炎症反应，促进足细胞产生大量的炎性因子，导致足细胞炎性损伤[25]。实验发现，AS-IV能够显著降低大鼠肾脏中AGEs、IL-1β、IL-18表达和纤维化指标水平，证明AS-IV可能通过抑制大鼠肾脏中炎症相关基因的表达来改善DN的严重程度[26]。Feng等从实验中获得的数据表明，AS-IV通过抗NLRP3炎症小体介导的炎症改善了DN小鼠的肾功能和足细胞损伤[27]。APS则能够下调炎性反应因子IL1β和IL18表达，抑制DN大鼠的TLR4/NF-κB信号通路活性，改善DN肾组织损伤[28][29]。

4.4. 抑制足细胞EMT

EMT是上皮细胞向间充质细胞转分化，使其失去标志性上皮特征的过程[30]。研究表明，在高糖诱导的DN动物模型和细胞模型中，足细胞上皮细胞标志物Nephrin特异地表达于足细胞，而间充质细胞标志物Desmin异常高表达是EMT的标志之一。当其表型发生改变后，可直接或间接造成肾小球滤过屏障受损及肾脏纤维化[31]-[33]。研究发现，AS-IV可抑制高糖诱导的Desmin表达增加，上调足细胞Nephrin表达，提示AS-IV可抑制高糖诱导的EMT，维持足细胞形态，保护肾小球滤过屏障[34][35]。多项研究也表明，APS的肾脏保护作用与刺激肾小球足细胞Nephrin表达、降低Desmin表达有关[36][37]。

4.5. 抑制内质网应激

内质网应激(Endoplasmic Reticulum Stress, ERS)是在多种病理条件导致ER的内稳态失衡，激活未折叠蛋白反应(UPR)介导的3条IRE1、PERK和ATF6信号通路[38]。足细胞中内质网容量大，合成代谢或分解代谢活性水平高，易受内质网应激的影响，从而导致肾足细胞损伤[39]。王蕊花等通过体外实验发现，AS-Ⅳ可通过调控IRE-1α信号通路，减轻内质网应激程度，进一步抑制炎症反应，发挥足细胞保护作用[40]。Chen等的研究也发现，AS-IV对内质网应激诱导的糖尿病小鼠足细胞凋亡的保护作用与抑制PERK-ATF4-CHOP通路有关[41]。体内Ca²⁺平衡失调亦可引发ERS和UPR的激活，Guo等发现AS-IV抑制了DN小鼠肾脏肌质网钙离子ATP酶表达，调节细胞内Ca²⁺稳态，抑制UPR和ER应激介导的凋亡途径的激活，同时在体内和体外显著减少足细胞凋亡[42]。以上表明黄芪的主要化学成分AS-Ⅳ能够通过调控IRE-1α、PERK-ATF4-CHOP信号通路及调节细胞内Ca²⁺稳态减轻内质网应激程度，从而发挥足细胞保护作用。

4.6. 干预自噬

自噬是真核生物中一种进化上高度保守的、用于降解和回收利用细胞内生物大分子和受损细胞器的过程[43]。肾脏足细胞具有较高的自噬基础水平，糖尿病状态下足细胞的自噬受到抑制，促进了足细胞损伤[44]。这表明基础自噬在维持足细胞稳态方面起着至关重要的作用。Wang及其团队观察到AS-IV可能通过调节SIRT1-NF-κB通路和自噬激活来抑制葡萄糖诱导的小鼠足细胞损伤[45]。Guo等证明AS-IV在DN发展中表现出显着的肾保护作用，其保护作用与通过AMPKα激活增强自噬有关[46]。APS则可通过激活Sirt1/FoxO1通路恢复HG介导的足细胞自噬抑制[47]。由此可见，黄芪活性成分可通过调节SIRT1-NF-κB、AMPKα及Sirt1/FoxO1通路来激活自噬，保护足细胞。

4.7. 改善足细胞黏附功能障碍

足细胞与GBM的黏附受损可能导致足细胞从GBM脱离，这是导致DN的一种早期机制[11]。高糖培养的足细胞，其α3、β1整合素表达水平明显降低，提示这可能是导致足细胞黏附能力下降的主要机制[48]。实验发现，AS-Ⅳ干预后可以增强足细胞与GBM黏附的能力，改善足细胞足突融合及蛋白尿，其机制可能与上调α3、β1整合素表达水平、降低α-actinin-4表达水平和ILK抑制有关[48][49]。李佑生及其团队的实验也表明，黄芪多糖可通过提高α3、β1整合素表达水平，改善高糖损伤足细胞的黏附能力，从而达到防治糖尿病肾病蛋白尿的作用[50]。另一方面，AS-IV还可能通过抑制FAK磷酸化过程改善高糖环境下足细胞的黏附能力[51]。

5. 小结

综上所述，黄芪主要活性成分AS-IV及APS在治疗DN方面具有十分积极的作用。可以通过改善糖脂代谢及胰岛素抵抗、减轻氧化应激反应、减轻炎症反应、抑制足细胞EMT、抑制内质网应激、干预自噬、改善足细胞黏附功能障碍等多重机制参与DN足细胞的保护，减轻DN患者尿蛋白和肾脏损伤。黄芪有效成分治疗DN的疗效已在多个动物实验中被证实，但临床研究仍不够深入，未来还须更全面地挖掘黄芪活性成分的药理作用，以期为DN的临床治疗提供更为可靠的理论依据。

NOTES

^*通讯作者。

参考文献