综述:天然活性成分干预糖尿病肾病的潜在途径:靶向巨噬细胞浸润
《Frontiers in Physiology》:Potential pathways for natural active ingredients to intervene in diabetic kidney disease: targeting macrophage infiltration
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时间:2025年11月24日
来源:Frontiers in Physiology 3.4
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糖尿病肾病(DKD)的进展与巨噬细胞浸润及炎症相关,自然化合物通过抑制TLR4/NF-κB、RAGE/MCP-1等通路减轻炎症和纤维化。
糖尿病肾病(DKD)是糖尿病的一种严重微血管并发症,是全球终末期肾病(ESRD)的主要诱因。尽管传统治疗方法在一定程度上取得了进展,但其疗效有限,凸显了开发新型、多靶点干预策略的紧迫性。DKD的病理机制中,巨噬细胞浸润及其引发的慢性微炎症反应是导致肾损伤的关键因素。近年来,多种天然生物活性化合物因其能够调控这些炎症通路而被视为有前景的治疗药物。本文综述了六类主要的天然化合物如何通过靶向巨噬细胞浸润来减缓DKD的进展,为基于天然产物的多靶点治疗策略提供了理论依据和实践基础。
DKD的高发病率和严重后果使其成为全球重要的公共卫生问题。根据预测,到2045年,全球糖尿病患者数量将从2030年的6.43亿增长至7.83亿,其中约有40%的人可能会发展为肾病。这一趋势使得DKD对患者预后的影响日益显著,并给社会经济带来了沉重负担。因此,探索有效的治疗手段成为当务之急。现有的治疗指南通常推荐使用肾素-血管紧张素系统抑制剂(如ACE抑制剂或血管紧张素受体阻断剂)以及具有心肾保护作用的药物,如钠-葡萄糖协同转运蛋白-2抑制剂(SGLT2i)、非甾体类盐皮质激素受体拮抗剂(ns-MRA)和胰高血糖素样肽-1受体激动剂(GLP-1R)。然而,这些药物虽然在一定程度上可以延缓肾病进展,但其效果有限,并且伴随着多种不良反应。这表明,传统的单靶点治疗策略在应对DKD时存在明显的局限性,亟需新的治疗方案。
巨噬细胞的浸润是DKD病理过程中的核心环节之一。在糖尿病状态下,高血糖、氧化应激和晚期糖基化终产物(AGEs)等病理因素会刺激肾细胞分泌多种趋化因子和炎症介质,从而引导巨噬细胞的招募和激活。这些巨噬细胞在肾脏微环境中表现出高度的可塑性,能够根据局部信号分化为两种主要的表型:促炎的M1型和抗炎、修复性的M2型。在DKD中,M1型巨噬细胞的过度激活是导致组织损伤和纤维化的重要原因。因此,抑制巨噬细胞的浸润成为减缓DKD进展的关键治疗策略。通过调控巨噬细胞的募集和极化,可以有效减少炎症反应,从而改善肾功能并降低疾病进展的风险。
天然产物因其多靶点作用机制和良好的生物相容性,正逐渐成为治疗DKD的潜在药物来源。许多天然化合物来源于传统中药,具有广泛的药理活性,包括抗炎、抗氧化、抗纤维化等作用。这些化合物能够通过多种途径干预巨噬细胞浸润和炎症反应,从而发挥肾保护作用。本文对六类主要的天然化合物——糖苷类、二萜类、生物碱类、多酚类、肽类和萘醌类化合物——在调控巨噬细胞浸润中的作用机制进行了系统分析,并探讨了它们在DKD治疗中的潜力。
糖苷类化合物在调节巨噬细胞浸润方面表现出显著的药理作用。例如,芍药苷(Paeoniflorin, PF)是一种从芍药属植物中提取的单萜糖苷,具有抗过敏、抗氧化和抗炎等多种功能。研究表明,PF能够有效抑制DKD模型中的巨噬细胞浸润,其作用机制主要涉及对TLR4/NF-κB信号通路的调控。TLR4是识别病原体相关分子模式和损伤相关分子模式的关键受体,其激活会引发一系列促炎反应,包括NF-κB的活化和促炎细胞因子的释放。PF通过抑制这一信号通路,减少促炎因子如TNF-α、IL-6和MCP-1的表达,从而降低巨噬细胞的招募和激活,最终改善肾功能。
此外,龙胆泻肝汤中的loganin(龙胆泻肝汤的主要成分之一)也是一种重要的糖苷类化合物,具有抗炎、抗氧化和抗纤维化的作用。在DKD中,AGEs与RAGE(晚期糖基化终产物受体)的结合会激活下游的NF-κB和蛋白激酶C(PKC)信号通路,导致MCP-1的表达上调,从而促进巨噬细胞的浸润。loganin通过阻断RAGE-MCP-1/CCR2轴,有效抑制了巨噬细胞的招募,从而减轻了肾损伤。在动物实验中,loganin的低剂量治疗显著改善了肾病理特征,进一步验证了其在DKD治疗中的潜力。
生物碱类化合物同样在DKD治疗中展现出良好的效果。例如,川芎嗪(Ligustrazine)是从川芎中提取的一种生物碱,具有改善微循环、抑制醛糖还原酶活性、抗氧化、抗炎和抗纤维化等多重作用。临床研究显示,川芎嗪能够显著改善DKD患者的肾功能指标,如血尿素氮(BUN)和血清肌酐(SCr),同时降低尿蛋白和尿白蛋白排泄率(UAER)。其作用机制主要涉及对ICAM-1(细胞间粘附分子1)的抑制。ICAM-1在炎症刺激下表达上调,促进巨噬细胞与血管内皮细胞的粘附,进而引发肾组织的炎症反应。川芎嗪通过抑制PKC/NF-κB信号通路,减少ICAM-1的表达,从而降低巨噬细胞的浸润,缓解肾损伤。
多酚类化合物在DKD治疗中也具有重要地位。姜黄素(Curcumin, CUR)是从姜黄中提取的一种多酚,具有强大的抗氧化和抗炎作用。研究表明,CUR能够有效抑制NF-κB信号通路的激活,从而减少促炎因子的表达。NF-κB在正常状态下被其抑制剂IκB所抑制,但在糖尿病微环境中,病理刺激会促使IκB的降解,释放NF-κB进入细胞核,激活促炎和促纤维化基因的表达。CUR通过阻断这一过程,降低MCP-1和ICAM-1等关键炎症介质的水平,从而抑制巨噬细胞的浸润和肾纤维化的发生。此外,CUR还能够改善代谢和心血管风险因素,如总胆固醇、血压和空腹血糖水平,进一步支持其在DKD中的治疗价值。
肽类化合物在DKD治疗中也展现出独特的潜力。例如,水蛭素(Hirudin)是一种来源于水蛭的多肽,具有显著的抗凝血和抗炎作用。研究发现,水蛭素能够通过p38 MAPK/NF-κB依赖的机制抑制巨噬细胞的浸润和促炎因子的表达,从而减轻高血糖引起的足细胞凋亡和炎症反应。在动物模型中,水蛭素的使用显著改善了肾功能,减少了蛋白尿,进一步证明了其在DKD治疗中的有效性。
除了上述化合物,萘醌类化合物如乙酰紫草素(Acetylshikonin)也表现出良好的肾保护作用。乙酰紫草素是一种从紫草中提取的萘醌类化合物,具有抗肿瘤、抗菌和抗氧化等多种生物活性。在DKD中,TGF-β1/Smad信号通路的异常激活是导致肾纤维化的重要机制。TGF-β1不仅促进系膜细胞增殖和基质沉积,还参与肾小管间质纤维化的发生。研究表明,乙酰紫草素能够通过降低TGF-β1水平和Smad2/3的磷酸化,同时恢复Smad7的表达,从而阻断这一信号通路,减少巨噬细胞的浸润和促炎因子的表达。此外,乙酰紫草素还能够通过抑制炎症反应和纤维化进程,显著改善DKD模型中的肾功能和病理特征。
综上所述,这些天然化合物通过不同的作用机制,能够有效干预巨噬细胞的浸润和炎症反应,从而减缓DKD的进展。它们不仅能够针对单一的炎症通路,还能够通过多靶点的作用模式,协同改善肾功能和代谢状态。然而,尽管这些化合物在实验室研究和动物模型中表现出良好的疗效,其临床转化仍面临诸多挑战。例如,部分天然化合物的生物利用度较低,且存在剂量限制性毒性。因此,未来的研究应着重于开发新型的药物递送系统,以提高其在体内的稳定性和靶向性,同时开展更多高质量的临床试验,以验证其在人类DKD治疗中的安全性和有效性。
此外,天然化合物与现有治疗手段的联合应用也值得关注。现有的药物如ACE抑制剂、SGLT2i和GLP-1R激动剂主要通过调控血流动力学和代谢参数来发挥肾保护作用。然而,这些药物在抑制炎症和纤维化方面存在不足。因此,将天然化合物作为辅助治疗手段,结合传统药物,可能为DKD患者提供更全面的治疗方案。通过多靶点的干预策略,不仅可以有效阻断炎症反应,还能够改善氧化应激、调节免疫反应和抑制纤维化进程,从而显著提升治疗效果。
未来的研究方向应包括对天然化合物的深入机制研究,以确定其在不同DKD阶段中的作用差异。同时,开发具有更高稳定性和生物利用度的化合物衍生物或纳米药物载体,将有助于克服其在临床应用中的障碍。此外,探索天然化合物与其他药物的协同作用机制,也是提高治疗效果的重要途径。通过这些努力,有望将天然产物转化为有效的治疗药物,为DKD患者提供更加安全和高效的治疗选择。
在当前的医学研究背景下,天然化合物的开发不仅符合现代医学对多靶点治疗的需求,也契合了中医药理论中“整体调节”的理念。这种结合传统与现代的研究思路,能够为DKD的治疗开辟新的路径。通过系统研究天然化合物的作用机制,不仅可以揭示其在肾病治疗中的潜在价值,还能够为其他慢性炎症性疾病提供新的治疗思路。随着科学技术的进步和对天然产物研究的深入,这些化合物有望成为DKD治疗的重要组成部分,为患者带来更好的预后和生活质量。
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