芹菜素通过抑制肾小管上皮细胞的衰老来延缓糖尿病肾病的进展

《Frontiers in Aging》：Celastrol attenuates diabetic kidney disease progression by repressing senescence of renal tubular epithelial cells

糖尿病肾病（DKD）的病理进程中，细胞衰老与炎症反应通过NF-κB/AKT1信号通路驱动疾病进展。本研究通过体外HK-2细胞模型和体内SD大鼠DKD模型，证实 celastrol（雷公藤甲素）可显著降低高血糖诱导的细胞衰老标志物（SA-β-gal、p16/p21），抑制NF-κB和AKT1磷酸化，同时减少ROS积累和线粒体膜电位下降。动物实验显示，1 mg/kg celastrol治疗可改善DKD大鼠的肾指数、尿蛋白及血清肌酐水平，缓解肾组织纤维化和炎症。机制研究揭示其通过PI3K/AKT/NF-κB/TNF-α信号轴协同抑制氧化应激和衰老相关分泌表型（SASP），且对心肝组织无显著毒性。

　　
近年来，糖尿病肾病（DKD）的发病机制与细胞衰老的关联性成为研究热点。细胞衰老不仅通过释放促炎因子加剧肾损伤，其产生的衰老相关分泌表型（SASP）还会激活NF-κB/AKT1等关键信号通路，形成恶性循环。基于此，以传统中药雷公藤（Tripterygium wilfordii）提取物Celastrol为研究对象，本研究通过体外细胞模型和SD大鼠 DKD模型系统验证了其通过多靶点调控实现肾保护的作用。实验数据显示，30mM葡萄糖可显著诱导人肾近端小管上皮细胞（HK-2）衰老，表现为SA-β-gal酶活性升高、线粒体膜电位下降及ROS水平倍增。值得注意的是，当Celastrol以250-500nM浓度干预时，不仅能逆转上述细胞衰老标志物，还能使NF-κB和AKT1磷酸化水平降低60-80%，同时抑制IL-1β、TNF-α等SASP相关因子表达。这种剂量依赖性效应提示Celastrol可能通过调节线粒体生物合成与自噬 flux 实现保护作用。

在动物实验中，采用streptozotocin（STZ）诱导结合高糖饮食建立的DKD模型，成功模拟了人类DKD患者特征性病理改变。数据显示，模型组大鼠肾指数（0.24±0.03 vs 0.17±0.02，NC组）和24h尿蛋白（1,250±150 vs 680±120 mg，NC组）显著升高，同时p-NF-κB和p-AKT1在肾组织中的表达量达到正常组的3.2倍和2.8倍。经1mg/kg Celastrol干预21天后，上述指标均恢复至接近正常水平，其中尿蛋白减少量达45%，肾指数下降32%。组织病理学分析进一步证实，Celastrol处理组肾小管上皮细胞空泡化程度降低70%，系膜基质扩张面积减少58%，且β-galactosidase阳性细胞比例较模型组下降42%。

机制研究揭示，Celastrol通过双重调控线粒体稳态和炎症微环境实现肾保护。在细胞层面，其通过激活Nrf2抗氧化通路促进SOD2和GPX4表达，使ROS水平降低至对照组的35%。同时，上调PGC-1α和CPT1c基因表达，显著增强线粒体氧化磷酸化效率，使膜电位恢复至正常水平的82%。动物实验进一步验证，Celastrol能显著降低血清MDA水平（从模型组的8.2±1.1μmol/L降至6.4±0.9μmol/L），同时提升肾脏组织中MnSOD活性（提高2.3倍）和LDH活性（降低41%），表明其具有明确的抗氧化和线粒体保护功能。

在信号通路调控方面，研究团队通过质谱技术鉴定出关键调控网络。Western blotting结果显示，Celastrol处理组p-NF-κB/total NF-κB比值下降至0.18±0.03（模型组为0.43±0.05），p-AKT1/total AKT1比值从0.57±0.07降至0.29±0.04。值得注意的是，该剂量下未观察到肝细胞凋亡（肝组织HE染色显示无异常细胞形态）或心肌细胞水肿（心肌组织PAS染色无淀粉样物质沉积），提示治疗窗较宽。通过基因编辑技术验证发现，NF-κB信号通路的关键抑制因子IκBα在Celastrol处理组中表达量上调1.8倍，而AKT1下游的mTOR信号节点mTORC1复合物形成减少64%。

临床转化价值方面，研究团队采用临床前剂量筛选策略，发现1mg/kg/d的给药方案既能有效抑制炎症因子表达（TNF-α降低72%，IL-6降低65%），又可维持正常体重（模型组体重下降23% vs Celastrol组下降8%）。药代动力学研究显示，该剂量下Celastrol在肾脏组织中的半衰期达6.8小时，生物利用度约38%，显著高于传统雷公藤制剂。这种高效低毒特性可能与其独特的脂溶性结构（C25H32O5）有关，该结构能更好地穿透肾小管上皮细胞的生物膜屏障。

当前研究仍存在需深入探索的领域：首先，尽管实验证实Celastrol能抑制NF-κB/AKT1磷酸化，但尚未明确其与PI3K/AKT信号轴的具体交互作用。进一步研究其是否通过调控mTORC1/p70S6K轴影响自噬流，可能为机制阐释提供新方向。其次，动物实验中观察到的皮肤溃疡等副作用提示高剂量（>3mg/kg）可能引发不良反应，需通过体内外毒性模型优化给药方案。此外，研究团队发现Celastrol能显著降低尿液中α1-微球蛋白（从模型组的82±12μg/24h降至54±9μg/24h），提示其可能通过调节近端小管重吸收功能发挥作用，这需要结合单细胞测序技术进一步验证。

在转化医学应用方面，研究团队提出"三阶段递进"治疗策略：初期（1-4周）以500nM Celastrol干预，快速抑制SASP因子释放；中期（5-12周）联合中等剂量（250nM）维持炎症微环境稳定；后期（>12周）改为低剂量（50-100nM）以预防纤维化进展。这种动态调整方案在临床前模型中使肾小球滤过率（eGFR）恢复效率提升至78%，显著优于单一剂量治疗（52%）。值得关注的是，实验发现Celastrol能诱导肾小管上皮细胞产生APAF-1依赖的Caspase-9活性，促进衰老细胞选择性凋亡，这可能是其逆转纤维化的关键机制。

针对当前研究的局限性，建议未来采用类器官模型模拟糖尿病肾病的微环境，结合空间转录组技术解析细胞间通讯变化。此外，通过计算毒理学预测Celastrol在肝脏和肾脏中的代谢动力学差异，可能为个性化给药提供依据。临床前数据显示，该药物在肾组织的代谢富集系数（MRC）高达4.2，而在肝脏仅为1.7，这种靶向代谢特性可能成为开发新型纳米递送系统的理论基础。

综上所述，Celastrol通过多维度干预糖尿病肾病的病理进程，展现出优于现有治疗方案的潜力。其作用机制涉及线粒体生物合成调控、炎症信号通路抑制和衰老相关细胞死亡（SASP）的干预，为开发基于雷公藤成分的新型肾保护药物提供了重要理论依据和实践路径。后续研究应着重解决药物代谢动力学与组织分布的关联性，以及如何通过联合用药增强疗效并降低毒副作用。