王凌晨，王琛

上海中醫(yī)藥大學(xué)附屬曙光醫(yī)院，上海中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)腎病研究所，上海市中醫(yī)臨床重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海中醫(yī)藥大學(xué)肝腎疾病病證教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海201203

慢性腎臟?。╟hronic kidney disease，CKD）是指由多種原因所引起的，持續(xù)時間超過3個月，造成腎臟結(jié)構(gòu)和/或功能不可逆損傷的慢性病變，控制不佳易發(fā)展為終末期腎臟病（end-stage renal disease，ESRD）。腎纖維化（renal fibrosis，RF）是各種類型CKD持續(xù)進(jìn)展的共同表現(xiàn)和關(guān)鍵特征[1]，控制RF進(jìn)程一直是臨床延緩CKD的重要手段?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)治療CKD RF主要使用腎素-血管緊張素-醛固酮阻斷劑（ACEI/ARB類）等藥物，但存在一定的應(yīng)用局限。近年來，通過改善線粒體功能障礙延緩RF進(jìn)展成為研究熱點(diǎn)。為此，筆者對線粒體功能障礙在RF進(jìn)展中的作用機(jī)制及其中醫(yī)藥干預(yù)的研究進(jìn)展進(jìn)行梳理，為中醫(yī)藥治療CKD RF提供參考。

1 線粒體動力學(xué)與腎纖維化

線粒體是一類高度可塑的動態(tài)細(xì)胞器，能夠適應(yīng)各種應(yīng)激條件，不斷地進(jìn)行融合和分裂（線粒體動力學(xué)）以平衡自身形態(tài)來滿足細(xì)胞的能量代謝需求。線粒體的形態(tài)與功能密切相關(guān)，融合則維持ATP產(chǎn)生，分裂則促進(jìn)線粒體活性氧（mtROS）產(chǎn)生，引起線粒體功能障礙。調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)離不開多種動力相關(guān)三磷酸鳥苷酶的參與，線粒體融合蛋白（Mfn）1、線粒體融合蛋白（Mfn）2和視神經(jīng)萎縮1介導(dǎo)線粒體的融合，而動態(tài)相關(guān)蛋白1（Drp1）及其下游蛋白線粒體分裂1（Fis1）介導(dǎo)線粒體的分裂[2]。

腎臟為高能耗器官，主要依靠線粒體產(chǎn)生的ATP提供能量以維持正常功能。腎小管上皮細(xì)胞（RTECs）富含線粒體，具有強(qiáng)大的代謝活性，病理狀態(tài)下十分敏感，不僅損傷靶細(xì)胞，還是誘導(dǎo)RF活躍的“參與者”[3-4]。當(dāng)線粒體功能障礙時，受損的RTECs發(fā)生表型轉(zhuǎn)化，破壞正常的腎小管間質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致間質(zhì)炎癥和纖維化[5-6]。

近期研究發(fā)現(xiàn)，線粒體動力學(xué)在多種因素導(dǎo)致的RF過程中發(fā)揮重要作用。Wang等[7]在單側(cè)輸尿管梗阻（UUO）小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，抑制Drp1在絲氨酸616位點(diǎn)磷酸化（p-Drp1S616）可減少線粒體分裂，并調(diào)節(jié)纖維化相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，抑制RF。Yang等[8]對糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）小鼠的研究表明，線粒體靶向肽SS31通過抑制Drp1表達(dá)和增加Mfn1表達(dá)，減少線粒體分裂，從而減輕腎間質(zhì)纖維化（RIF）。有報道線粒體動力學(xué)與炎癥反應(yīng)存在相互作用。Nam等[9]利用UUO小鼠模型證實(shí)，過氧化物酶體增殖物-γ共激活物-1α（PGC-1α）的激活可改善線粒體形態(tài)和線粒體動力學(xué)，抑制NLRP3表達(dá)，從而改善RF。Zhang等[10]使用血管緊張素Ⅱ（Ang Ⅱ）誘導(dǎo)小鼠RF，發(fā)現(xiàn)NLRP3基因敲除小鼠與對照組小鼠相比，Drp1表達(dá)顯著下調(diào)，Mfn2表達(dá)顯著上調(diào)，RF得到改善。

由此可見，改善線粒體動力學(xué)對減輕RF和延緩CKD進(jìn)展具有重要作用，中醫(yī)藥在其中的作用機(jī)制也引發(fā)更加深入研究。有報道，姜黃素可改善5/6腎切除大鼠殘余腎組織的線粒體動力學(xué)失衡和氧化應(yīng)激，發(fā)揮腎保護(hù)作用[11]；和厚樸酚通過激活SIRT3，改善線粒體動力學(xué)，減少線粒體分裂，并調(diào)節(jié)NF-κB/TGF-β1/Smad信號通路，減輕UUO小鼠RF[12]；淫羊藿苷可明顯改善5/6（ablation/infarction，A/I）慢性腎功能衰竭大鼠模型和TGF-β1 誘導(dǎo)的NRK-52E 細(xì)胞RF 模型線粒體動力學(xué)失衡，糾正能量缺失，延緩RF 進(jìn)展[13]；腎衰Ⅱ號方通過激活PGC-1α調(diào)節(jié)線粒體動力學(xué)，抑制mtROS 產(chǎn)生，改善5/6（A/I）慢性腎功能衰竭大鼠RIF[14]；黃芪丹參方能抑制Drp1表達(dá)及OPA1蛋白水解，促進(jìn)Mfn2表達(dá)，改善線粒體動力學(xué)，抑制腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD大鼠RF[15]；健脾益腎方可改善5/6腎切除和腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD 大鼠RIF，其機(jī)制是通過調(diào)控QPRT/NAD+/SIRT3信號通路恢復(fù)線粒體動力學(xué)平衡，下調(diào)纖維化相關(guān)蛋白表達(dá)，減少細(xì)胞外基質(zhì)沉積[16]。

2 線粒體自噬與腎纖維化

線粒體自噬通過特定線粒體外膜受體結(jié)合形成周圍自噬小體，自噬小體與溶酶體融合發(fā)揮降解作用，選擇性清除被破壞和功能失調(diào)的線粒體[17-18]。若受損的線粒體未被及時清除，線粒體碎片積累會導(dǎo)致氧化應(yīng)激和mtROS過度產(chǎn)生。因此，通過去除受損的線粒體控制線粒體質(zhì)量對維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和腎臟功能至關(guān)重要[19-20]。

線粒體自噬主要受假定激酶1（PINK1）和泛素連接酶（Parkin）調(diào)節(jié)[21]。Yoon等[22]研究發(fā)現(xiàn)，在腺嘌呤誘導(dǎo)的CKD小鼠模型中，miR-4516/SIAH3/PINK1線粒體自噬信號通路激活可減輕線粒體自噬缺陷引起的慢性腎損傷和RF。Han等[23]利用DN小鼠模型，發(fā)現(xiàn)二甲雙胍通過p-AMPK/PINK1/Parkin通路激活線粒體自噬，改善氧化應(yīng)激和RF。Bhatia等[24]使用TGF-β1刺激腎巨噬細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)腎巨噬細(xì)胞通過調(diào)節(jié)PINK1/MFN2/Parkin通路調(diào)節(jié)線粒體自噬，從而改善RF。Li等[25]利用UUO小鼠和缺氧條件下的HK-2細(xì)胞，確認(rèn)Drp1通過調(diào)節(jié)PINK1/PARK2線粒體自噬通路，清除受損的線粒體和mtROS，從而抑制TGF-β1信號激活和RF進(jìn)展。

中醫(yī)藥在調(diào)控線粒體自噬減輕RF方面的相關(guān)研究日益增多。有報道利用高脂飲食誘導(dǎo)的CKD腎損傷模型和棕櫚酸刺激的HK-2細(xì)胞發(fā)現(xiàn)，菊苣酸通過激活Nrf2/PINK/Parkin通路，促進(jìn)線粒體自噬，改善腎小管損傷[26]；Xiao等[27]通過RNA-seq分析UUO小鼠腎組織中長鏈非編碼RNA（lncRNAs）和信使RNA的表達(dá)譜發(fā)現(xiàn)，去甲斑蝥素可增加PINK1的lncRNAs和基因表達(dá)，激活自噬并改善RF。另外，槲皮素是一種存在于多種中草藥中的天然類黃酮，可通過激活SIRT1調(diào)控PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬，從而抑制UUO大鼠RF[28]；姜黃素通過抑制PI3K/AKT/mTOR通路激活自噬，保護(hù)線粒體功能，從而抑制NLRP3炎性小體活性，下調(diào)白細(xì)胞介素（IL）-1β，減輕UUO大鼠RF[29]。在造影劑腎病大鼠模型中，川芎嗪通過抑制CCL2/CCR2通路激活，調(diào)節(jié)腎小管細(xì)胞線粒體自噬，改善線粒體功能障礙和RF[30]。通絡(luò)益腎方通過調(diào)節(jié)PINK1/Parkin介導(dǎo)的線粒體自噬，改善線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激，減輕UUO大鼠RF并改善腎功能[31]。

3 線粒體氧化應(yīng)激與腎纖維化

ROS主要由線粒體的氧化磷酸化產(chǎn)生，其過量生成會導(dǎo)致氧化應(yīng)激，誘導(dǎo)線粒體功能障礙。線粒體氧化應(yīng)激不僅是RF結(jié)果，還是RF的重要致病機(jī)制[32]。線粒體氧化應(yīng)激促進(jìn)了促纖維化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，并以多種方式參與RF進(jìn)程。在5/6腎切除小鼠殘余腎組織中氧化應(yīng)激標(biāo)志物超氧化物歧化酶2、丙二醛表達(dá)顯著上升，線粒體靶向抗氧化劑Mito-TEMPO可改善線粒體氧化應(yīng)激而達(dá)到抗RF目的[33]。Ogura等[34]確認(rèn)NAD+降解酶CD38可降低2型糖尿病大鼠腎臟中NAD+/NADH比率，抑制SIRT3活性，增加線粒體氧化應(yīng)激，從而誘導(dǎo)RF。另外，線粒體氧化應(yīng)激在參與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（EMT）中發(fā)揮促RF 作用。He 等[35]使用AngⅡ刺激NRK-52E細(xì)胞誘導(dǎo)腎小管EMT，顯示SIRT3通過去乙?；图せ铄i超氧化物歧化酶抑制線粒體氧化應(yīng)激，減少腎小管EMT。Liu等[36]利用UUO大鼠和H2O2刺激的HK-2細(xì)胞，表明活性氧調(diào)節(jié)因子通過激活TGF-β信號通路誘導(dǎo)線粒體氧化應(yīng)激，加劇EMT。

研究表明，中藥治療CKD是基于其抗氧化特性。如三七皂苷R1和丹參乙酸乙酯提取物均通過上調(diào)Nrf2表達(dá)抑制線粒體氧化應(yīng)激，減輕DN小鼠腎組織線粒體損傷，發(fā)揮腎保護(hù)作用[37-38]；姜黃素通過抑制糖原合成酶激酶3β活性，增加抗氧化活性，抑制線粒體氧化應(yīng)激，調(diào)節(jié)氧化還原穩(wěn)態(tài)，減輕5/6腎切除小鼠殘余腎組織線粒體氧化損傷和線粒體功能障礙[39]；蒼術(shù)內(nèi)酯Ⅲ可減輕線粒體損傷，增加抗氧化酶活性，減少ROS產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)線粒體氧化應(yīng)激介導(dǎo)的PI3K/AKT/mTOR通路，減輕5/6腎切除術(shù)誘導(dǎo)的大鼠腎損傷[40]；芍藥苷通過激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α通路，抑制ROS過度產(chǎn)生和線粒體氧化應(yīng)激，提高線粒體膜電位改善線粒體功能障礙，改善5/6腎切除大鼠腎功能及間質(zhì)纖維化[41]；川芎嗪硝酮通過激活A(yù)MPK/PGC-1α通路，抑制線粒體氧化應(yīng)激，改善線粒體功能，改善DN大鼠的RIF和腎小球硬化[42]。酸棗皂苷A是從酸棗仁中提取的一種三萜皂苷，具有抗氧化特性，可通過下調(diào)NOX4表達(dá)和調(diào)節(jié)線粒體呼吸鏈緩解線粒體氧化應(yīng)激，改善DN大鼠RF和腎功能[43]。

4 線粒體依賴的凋亡途徑與腎纖維化

細(xì)胞凋亡目的是清除有害和具有潛在危險的細(xì)胞，精確調(diào)節(jié)細(xì)胞數(shù)量[44]。線粒體是內(nèi)在凋亡途徑的中心細(xì)胞器，大多數(shù)凋亡途徑聚集在線粒體上[45]。線粒體凋亡主要受到Bcl-2家族成員的調(diào)控，Bcl-2家族成員通過調(diào)節(jié)線粒體外膜參與凋亡過程并發(fā)揮著決定作用[46-47]。Bcl-2 和Bcl-xL 屬抗凋亡成員，Bax、Bak、Bim屬促凋亡成員。p53被認(rèn)為是線粒體凋亡途徑的關(guān)鍵部分，通過與抗凋亡蛋白Bcl-2和Bcl-xL相互作用誘導(dǎo)凋亡[48]。

線粒體依賴的凋亡途徑與RF作用機(jī)制之間的研究也日益深入。Li等[49]發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，腎素受體基因敲除的DN小鼠細(xì)胞凋亡和RF減輕，進(jìn)一步證實(shí)腎素受體通過上調(diào)線粒體NOX4/SOD2/UCP2 信號通路，產(chǎn)生線粒體功能障礙，誘導(dǎo)凋亡和RF。Li等[50]發(fā)現(xiàn)，腎近端小管特異性二硫鍵A 氧化還原酶樣蛋白（DsbA-L）基因敲除UUO 小鼠與對照組相比，RIF、凋亡和炎癥均有改善，表明DsbA-L通過激活Hsp90/Smad3和p53/CTGF通路，促進(jìn)凋亡和RIF。Zhao等[51]在大鼠5/6腎切除大鼠模型中，通過重組腺相關(guān)病毒（rAAV）過度表達(dá)細(xì)胞色素P450環(huán)氧合酶（CYP2J2），發(fā)現(xiàn)rAAV-CYP2J2通過調(diào)節(jié)TGF-β1/Smads和凋亡相關(guān)蛋白Bax、Bcl-2、Bcl-xL的表達(dá)，抑制凋亡和RF。

中醫(yī)藥因其長期有效性和安全性而適用于CKD治療。鑒于線粒體依賴的凋亡途徑激活與RF之間的緊密聯(lián)系，中醫(yī)藥通過此途徑而發(fā)揮腎保護(hù)作用的相關(guān)研究較多。如蟲草素可降低Bax表達(dá)并增加Bcl-2表達(dá)，抑制細(xì)胞凋亡和DN大鼠RF[52]；芒柄花素是從黃芪中分離出的一種新型異黃酮，利用DN大鼠和高糖刺激的HK-2細(xì)胞，顯示其可通過調(diào)節(jié)SIRT1/PGC-1α通路，調(diào)節(jié)凋亡相關(guān)蛋白Bax、Bcl-2和cleaved-caspase-3表達(dá)，減輕腎小管細(xì)胞凋亡以及線粒體損傷[53]；水蛭素可調(diào)節(jié)UUO 大鼠腎組織中凋亡相關(guān)蛋白pro-caspase-3、pro-caspase-9、Bcl-2和Bax表達(dá)，抑制RTECs凋亡和纖維化[54]；蟬蛻通過調(diào)節(jié)SIRT1/p53 通路并抑制caspase-3活性，發(fā)揮抗凋亡作用，改善高血壓性腎病大鼠RIF[55]；蒿甲醚是一種青蒿素類似物，有報道，通過阿霉素腎病小鼠模型發(fā)現(xiàn)，蒿甲醚可降低Bax表達(dá)，增加Bcl-xL表達(dá)，通過抑制RTECs凋亡發(fā)揮抗RF作用[56]；穿心蓮內(nèi)酯可降低Bax和caspase-3表達(dá)，增加Bcl-2表達(dá)，抑制RTECs凋亡和mtROS過度產(chǎn)生，改善DN小鼠腎小管損傷和RF[57]；大黃黃芪膠囊可改善UUO 大鼠RIF，其機(jī)制與抑制TGF-β1/p38 MAPK 通路，降低Bax/Bcl-2比值，減少RTECs凋亡有關(guān)[58]。

5 結(jié)語

上述整理線粒體功能障礙在CKD腎纖維化進(jìn)展的作用機(jī)制，圍繞線粒體動力學(xué)、線粒體自噬、線粒體氧化應(yīng)激、線粒體依賴的凋亡途徑展開敘述，并梳理中醫(yī)藥干預(yù)的研究進(jìn)展，表明中醫(yī)藥抗RF效果顯著。無論體內(nèi)還是體外實(shí)驗(yàn)，中藥都可恢復(fù)線粒體功能，減輕腎損傷?？傊嗅t(yī)藥通過減少線粒體功能障礙發(fā)揮抗RF作用涉及眾多影響因素和多種途徑，值得今后進(jìn)一步探究。