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(shí)間超過(guò)3個(gè)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?。╡nd-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(lái)，通過(guò)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(duì)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(dòng)力學(xué)與腎纖維化

線粒體是一類高度可塑的動(dòng)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(dòng)力學(xué)）以平衡自身形態(tài)來(lái)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(dòng)力學(xué)離不開(kāi)多種動(dòng)力相關(guān)三磷酸鳥(niǎo)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(dòng)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(shí)，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(dòng)力學(xué)在多種因素導(dǎo)致的RF過(guò)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(duì)糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）小鼠的研究表明，線粒體靶向肽SS31通過(guò)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(bào)道線粒體動(dòng)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(guò)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(dòng)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(duì)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(jiàn)，改善線粒體動(dòng)力學(xué)對(duì)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(bào)道，姜黃素可改善5/6腎切除大鼠殘余腎組織的線粒體動(dòng)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(guò)激活SIRT3，改善線粒體動(dòng)力學(xué)，減少線粒體分裂，并調(diào)節(jié)NF-κB/TGF-β1/Smad信號(hào)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(dòng)力學(xué)失衡，糾正能量缺失，延緩RF 進(jìn)展[13]；腎衰Ⅱ號(hào)方通過(guò)激活PGC-1α調(diào)節(jié)線粒體動(dòng)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(dòng)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(guò)調(diào)控QPRT/NAD+/SIRT3信號(hào)通路恢復(fù)線粒體動(dòng)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(guò)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(shí)清除，線粒體碎片積累會(huì)導(dǎo)致氧化應(yīng)激和mtROS過(guò)度產(chǎn)生。因此，通過(guò)去除受損的線粒體控制線粒體質(zhì)量對(duì)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(hào)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(guò)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(guò)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(guò)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(hào)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(bào)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(guò)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(guò)RNA-seq分析UUO小鼠腎組織中長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)量生成會(huì)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(hào)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(guò)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(guò)激活TGF-β信號(hào)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)激活A(yù)MPK/SIRT1/PGC-1α通路，抑制ROS過(guò)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(guò)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(guò)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(xiǎn)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(guò)調(diào)節(jié)線粒體外膜參與凋亡過(guò)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(guò)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(duì)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(guò)上調(diào)線粒體NOX4/SOD2/UCP2 信號(hào)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(duì)照組相比，RIF、凋亡和炎癥均有改善，表明DsbA-L通過(guò)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(guò)重組腺相關(guān)病毒（rAAV）過(guò)度表達(dá)細(xì)胞色素P450環(huán)氧合酶（CYP2J2），發(fā)現(xiàn)rAAV-CYP2J2通過(guò)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(zhǎng)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(guò)此途徑而發(fā)揮腎保護(hù)作用的相關(guān)研究較多。如蟲(chóng)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(guò)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(guò)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(bào)道，通過(guò)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(guò)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(guò)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(yǔ)

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(dòng)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(kāi)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(wú)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?，中醫(yī)藥通過(guò)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。