基于PI3K/Akt/mTOR通路探讨中医药治疗IgA肾病的研究进展

Research Progress on Traditional Chinese Medicine Treatment of IgA Nephropathy Based on PI3K/Akt/mTOR Pathway

摘要: 免疫球蛋白A (IgA)肾病是最常见的原发性肾小球疾病，是导致终末期肾脏病的关键原因之一。IgA肾病发病机制十分复杂多样，磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B (PKB，又称Akt)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路是细胞内一条至关重要的信号通路，与IgA肾病的发生发展密不可分。近年来，中医药在防治IgA肾病方面的研究逐渐深入，展现了中医药的独特优势。基于中医药治疗IgA肾病的现状，本文参考了近几年国内外文献，探讨了PI3K/Akt/mTOR信号通路在IgA肾病中的调控作用及中医药基于该通路对IgA肾病的作用，以期为中医药防治IgA肾病提供新思路。

Abstract: Immunoglobulin A (IgA) nephropathy is the most common primary glomerular disease and one of the key causes of end-stage renal disease. The pathogenesis of IgA nephropathy is very complex and diverse. The phosphatidylinositol 3-kinase (PI3K)/protein kinase B (PKB, also known as Akt)/mammalian rapamycin target protein (mTOR) signaling pathway is a crucial intracellular signaling pathway that is closely related to the occurrence and development of IgA nephropathy. In recent years, research on traditional Chinese medicine in the prevention and treatment of IgA nephropathy has gradually deepened, demonstrating the unique advantages of traditional Chinese medicine. Based on the current situation of traditional Chinese medicine treatment for IgA nephropathy, this article refers to recent domestic and foreign literature to explore the regulatory role of the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway in IgA nephropathy and the effect of traditional Chinese medicine on IgA nephropathy based on this pathway, in order to provide new ideas for the prevention and treatment of IgA nephropathy with traditional Chinese medicine.

1. 引言

免疫球蛋白A (Immunoglobulin A, IgA)肾病是一种以糖化IgA1多聚体异常沉积在系膜区为主要特征[1]，引起肾小球损伤为主的肾脏疾病。IgA肾病是最常见的原发性肾小球疾病，是引起终末期肾脏病(end-stage renal disease, ESRD)的主要原因之一[2]。目前西医以优化支持治疗、糖皮质激素治疗、免疫抑制剂治疗为主要治疗方法，可不同程度有效改善患者的症状及化验指标，但药物有较大的副作用，治疗的安全性仍有待进一步加强[3]。中医药凭借独具特色的治疗，不但能缓解IgA肾病患者的症状，同时能改善西药的副作用[4] [5]。在临床实践中，中医联合西医治疗不仅能提高疗效，还能提高患者的生存质量，起到事半功倍的作用[6]。磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激B (Akt/PKB)/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)信号通路是细胞内非常重要的一条信号传导通路。PI3K/Akt/mTOR通路在延缓肾脏病进展方面起着重要作用[7]。

2. PI3K/Akt/mTOR信号通路概述

PI3K/Akt/mTOR信号通路[8]可被多种细胞因子或毒性损伤激活，发挥调节细胞转录、翻译、增殖、凋亡等重要作用。PI3K是一种细胞内的磷脂酰肌醇激酶，根据其结构与功能特点可分为3种类型，I类(PI3Kα, PI3Kβ, PI3Kγ, PI3Kδ)，II类(PI3KC2α, PI3KC2β, PI3KC2γ)和III类[9]，其中，I类PI3K具有独特的能力，即能在生长刺激下磷酸化脂质，被广泛而深入地研究[10]。I类PI3K是一种异二聚体结构，其核心由p85调节亚基与p110催化亚基组成，能被生长因子受体酪氨酸激酶(receptor protein tyrosine kinase, RTK)及G蛋白偶联受体(G Protein-Coupled Receptors, GPCR)激活[11]。Akt作为一种丝氨酸/苏氨酸特异性蛋白激酶，是PI3K信号通路的一个关键的下游信号靶点分子。Akt主要包含Akt1 (PKBα)、Akt2 (PKBβ)和Akt3 (PKBγ)三种亚型，每个亚型均由PH结构域、激酶催化结构域和调控结构域3部分组成，其中激酶催化结构域是Akt的活化所必需的重要结构[12]。mTOR作为PI3K相关激酶(pikkk)家族的非典型成员，在细胞生长的增殖发挥举足轻重的作用，可与其他分子结合形成两种多蛋白复合物[13]，即哺乳动物雷帕霉素复合物1 (mTORC1)和哺乳动物雷帕霉素复合物2 (mTORC2)。mTORC1由mLST8、raptor、PRAS40、mTOR等蛋白质构成[14]，可磷酸化下游分子4E结合蛋白(4E binding protein1, 4EBP1)和磷酸化核糖体蛋白S6激酶(S6K，即p70S6K)。mTORC2由rictor、mLST8、SIN1、等分子组成[14]，作用于下游信号分子Akt和S6激酶(S6 kinase, S6K) [15]。

细胞外的第一信使生长因子与细胞表面的RTK结合后，发生受体二聚化，进一步导致RTK在酪氨酸残基发生自我磷酸化，磷酸化的RTK通过结合p85 SH2 招募并激活PI3K [16]。激活后的PI3K将细胞膜上的磷脂酰肌醇-4，5-二磷酸(PIP2)磷酸化形成第二信使磷脂酰肌醇-3，4，5-三磷酸(PIP3) [17]。PIP3先与AKT的PH结构域结合，促使AKT转移到细胞膜，再募集并激活磷酸肌醇依赖性蛋白激酶1 (PDK1)，PDK1可直接激活Akt或通过先激活mTOR间接激活Akt [13]。活化的Akt通过抑制结节性硬化症复合物(tuberous sclerosis Complex, TSC)的生成激活mTOR，从而发挥调控细胞的重要作用。

3. PI3K/Akt/mTOR信号通路在IgA肾病中的调节作用

有学者[18]认为IgA肾病发病与PI3K/Akt信号通路相关，进一步研究发现[19] IgA肾病患者肾组织中该信号通路的下游信号分子p70S6K1和pmTOR表达水平升高，证实PI3K/Akt/mTOR信号通路在IgA肾病中被激活。

3.1. 纤维化

纤维化是各种慢性肾脏病的共同发展过程，在IgA肾病进展过程中起着重要的作用。PI3K/Akt/mTOR信号通路的激活引起下游信号分子p74s6K和PS6的活化，导致肾小球系膜细胞，肾小管与集合管上皮细胞等细胞外基质沉积，肾成纤维细胞活化、肾间质纤维化。现代细胞实验证实[20]，PI3K/Akt/mTOR信号通路可调控肾小球系膜细胞增殖，影响肾脏纤维化进程。可见，PI3K/Akt/mTOR信号通路能够通过调控肾脏纤维化影响IgA肾病发展。

3.2. 自噬

细胞自噬是一种广泛存在于真核细胞内的重要生理过程，通过吞噬受损及过剩的细胞成分并为细胞生长代谢提供物质和能量从而起到自我保护的作用[21]。细胞的自噬功能可以影响IgAN肾脏纤维化、细胞增殖、凋亡及炎症反应等过程，与IgAN的进程有密不可分的作用[22]-[24]。自噬的过程的开始主要受I类PI3K和III类PI3K调控。I类PI3K是通过激活AKT/mTOR通路间接抑制自噬，mTOR对自噬起到负反馈调节作用，自噬功能会被活化的mTOR抑制，而被抑制的mTOR能够促进自噬的发生[14]。III类PI3K则通过直接与Beclin1的相互作用调控自噬的发生[25]。研究表明[26]，抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路的活性，能够诱导自噬的发生，延缓肾脏纤维化过程。因此，通过抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路的活性促进细胞自噬是防治IgA肾病的有效途径。

3.3. 炎症反应

炎症反应是细胞、组织和器官产生各种损伤时产生的一种复杂的以防御为主的反应。肾小球系膜细胞受到炎症损伤的刺激后分泌大量炎症因子，进一步加重免疫复合物在肾脏的沉积[27]，免疫复合物的沉积可促进mTORC1的活化，诱导炎症反应发生，进一步加重肾脏病理变化。故控制炎症反应对于延缓IgA肾病进程以及减轻疾病症状具有重要意义。张广发等人研究发现[28]，通过激活PI3K/Akt/mTOR信号通路，能够调控下游炎症细胞因子的合成与释放，减轻炎症症状。同时，自噬也是调控炎症因子重要途径之一，通过促进自噬能够减少促炎因子的分泌，进而减少炎症的发生[24] [29]，起到保护肾脏的作用。PI3K/Akt/mTOR信号通路是调控细胞自噬的关键通路[30] [31]。以上可知，抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路能够减轻炎症反应并减轻IgAN肾脏损伤。

综上，通过调控PI3K/Akt/mTOR信号通路能够干预细胞纤维化、自噬、炎症反应等过程，延缓IgA肾病的发展进程，故调控改信号通路有望成为防治IgAN的新靶点。

4. 中医有关IgA肾病的认识

在祖国医学的典籍中，并不存在“IgA肾病”这一病名，但是根据其血尿、腰痛、水肿等临床特征，在中医内将其归属于“尿血”“腰痛”“水肿”等疾病的范畴内[32]。中医认为IgA肾病的病位主要为肾，同时与心、肝、脾、肺等脏的关系也十分密切，基本的病因病机以本虚标实为主[33]，实主要是风、湿、热、瘀邪，虚则是阴气虚、阴虚为主，瘀血在整个病程发展过程中既可以是实邪也可以是病理产物，在疾病的发展过程中是十分重要的致病因素[34]。病变之初，机体外感风邪，侵袭咽喉，损伤肾络，若未及时根治，病程继续进展，继而损伤脾胃，脾失健运，湿热内生，直至疾病后期，肾阴亏虚，水不涵木、心肾不交导致心肝肾皆虚[35]。由于IgA肾病病因病机错综复杂，证型变化多端，故众多医家在论治时以分期论治、辨证论治为主，初期以祛邪为主，久病迁延不愈则标本兼治[36]。近些年来，随着研究的不断深入，中医对于关IgA肾病的论治有了新进展。王永钧教授将西医的发病机制与中医“风湿扰肾”的理论对应，创立了新五型辨证，分别是肾虚证、瘀痹证、风湿证、肝风证、溺毒证，其中风湿证是最重要的证候，不仅是引起疾病的病因，也是加重疾病的关键因素[35]。任继学教授认为IgA肾病是因风毒、湿毒、热毒、痰毒、瘀毒等邪毒扰动肾络产生，故提出了“毒损肾络”理论，并将发病过程分为急性期、缓解期、慢性迁期，结合“毒损肾络”理论分期论治IgA肾病[37]。朱彩凤教授将魄门与IgA肾病相联系，应用“魄门亦为五脏使”理论防治IgA肾病，通过“缓下热结，泻浊通腑”、“清热燥湿，解毒安肠”、“调脾和肠、柔肝运脾”、“益肝滋肾，调补阴阳”四法治疗疾病[38]。综上看来，IgA肾病的病因病机复杂多变，中医治疗时应从本虚标实论治结合辨证论治为基本。

5. 中医药基于PI3K/AKT/mTOR调控IgA肾病进展

5.1. 中药单体及成分

雷公藤

雷公藤别名为莽草，首次记载于《神农本草经》，是祖国医学重要的传统中药材之一，具有活血消肿、祛风解毒等功效[39]，现代药理研究发现其具有抑制机体免疫功能、抗炎等功能，近年来被广泛应用于肾脏系统疾病[40]。雷公藤甲素是雷公藤的主要活性成分之一，Liang S等研究发现雷公藤甲素[41]能够降低p-mTOR的表达，上调mTOR的表达，抑制PI3K/AKT通路的激活，起到保护足细胞自噬的作用。

黄芪

黄芪是治疗肾脏疾病的常用药物之一，现代药理研究表明[42]，黄芪由多种化学成分构成，主要包含多糖类、皂苷类、黄酮类。有研究[43]发现黄芪甲苷能够抑制PI3K/Akt通路的活性，下调PI3K、p-AKT、IL-6的表达，上调Rab14的表达，促进系膜细胞自噬，进而抑制系膜细胞的增殖与炎症浸润。另有学者[44]发现黄芪甲苷可能通过调节mTOR信号通路，减少CD4+ T细胞的数量而增加CD8+ T细胞的数量，调控IgA肾病大鼠脾脏淋巴细胞的分化，抑制免疫系统的过度应答。由此可见，黄芪甲苷可通过调控系膜细胞自噬及免疫细胞分化影响IgA肾病进展。然而黄芪的其他活性结构在该通路与IgA肾病方面的研究较少。

丹参

丹参[45]是治疗心血管及肾脏疾病的有效中药，主要成分包含水溶性的酚酸类以及脂溶性的丹参酮类化合物。孙兰[46]等发现对于高糖诱导的NRK-52E细胞发生的上皮间质转化，采用丹酚酸B处理后，能上调PPARγ和PTEN的表达水平，下调α-SMA，p-Akt的表达水平，其机制可能是通过激活PPARγ抑制PI3K/Akt通路而抑制肾小管上皮细胞发生上皮间质转化，进而减少肾小管间质纤维化。有学者[47]发现用丹参注射液干预阿霉素诱导的肾病小鼠，能上调nephrin、LC3B和beclin1的表达，同时抑制PI3K/Akt/mTOR信号传导，保护肾小球基底膜，防止足细胞损伤，诱导足细胞自噬并减少细胞凋亡。可见，丹参可通过调控PI3K/Akt/mTOR信号通路调节肾纤维化、细胞凋亡及细胞自噬等过程。

青蒿

青蒿是菊科蒿属一年生草本植物，双青蒿素是其主要活性成分之一，被广泛应用于抗疟治疗[48]。有研究[49]发现用双青蒿素处理人类系膜细胞(HMC)后，能够降低p-mTOR和p-S6K1的表达，抑刺激LC3B蛋白的表达，诱导细胞自噬，并抑制HMC的增殖，结果表明DHA可能通过抑制mTOR/S6K1信号传导抑制系膜细胞系膜细胞增殖。

姜黄素

姜黄素[50]是从姜黄、郁金、石菖蒲、莪术等姜科植物提取的一种活性成分，具有较好的抗纤维化功能。有研究[51]发现，姜黄素通过抑制PI3K/Akt信号通路激活，增强LC3B、Beclin-1的表达，减弱线粒体抗病毒信号(MAVS)、电压依赖性阴离子通道(VDAC)的表达，进而保护线粒体功能，抑制NLRP3炎症小体的活性，增强自噬功能，最终延缓IgAN肾脏纤维化。

水蛭

水蛭是常用的虫类活血药物之一，可延缓肾脏纤维化进程，改善肾脏血流量，被广泛应用于肾脏疾病[52]。曹响[53]等学者通过研究近年PI3K/AKT/mTOR通路与水蛭有关文献，分析得出水蛭素可能通过抑制PI3K/AKT/mTOR信号传导，降低capsase-9、IL-6、IL-1β及IL-18及的表达，进而促进系膜细胞凋亡、减少系膜细胞增殖、减轻细胞炎性反应，最终抑制肾脏纤维化进展。

以上研究表明，多种中药单体及成分可通过调控PI3K/Akt/mTOR信号通路的传导，影响IgA肾病的发展过程，基于该信号通路的靶点防治疾病将成为未来研究的重要方向。

5.2. 中药复方及成药

肾炎止血丸

肾炎止血丸[54]由黄芪、熟地、党参、墨旱莲、阿胶、白茅根、小蓟、地榆、赤芍、侧柏叶、蒲黄等药物组成，具有益气止血之功，能有效治疗IgA肾病。陈明[55]等学者通过网络药理学方法挖掘肾炎止血丸治疗IgA肾病的相关靶点及通路，探究肾炎止血丸的药理学作用机制，故而推测肾炎止血丸可能通过槲皮素、山柰酚、黄芩素等成分作用于PI3K/AKT信号通路抑制细胞凋亡与细胞增殖，以延缓IgAN的进程。

实脾固肾化瘀方

实脾固肾化瘀方[56]由黄芪、白术、党参、菟丝子、金樱子、山茱肉、牛膝、桑螵蛸、地龙、川芎、金钱草等中药组成，具有脾肾双补、活血祛瘀的功效。王卓媛[57]等人运用网络药理学及分子对接技术探讨实脾固肾化瘀方的有效成分及作用靶点，发现实脾固肾化瘀方可能主要通过槲皮素、山柰酚、β-谷甾醇、木犀草素等有效成分作用于AKT1信号靶点，进而抑制PI3K/AKT信号通路。

加味升降散

加味升降散是由僵蚕、蝉蜕、桔梗、茯苓、姜黄、大黄、积雪草等药物组成，具有调节免疫、改善肾功能的作用[58]。张圆圆[59]等人研究中，给予IgAN肾病大鼠加味升降散方灌胃后，大鼠肾脏组织与血清中TGF-β1、IL-6分子表达均减少，进而抑制细胞免疫、炎症反应及肾脏纤维化，这可能是加味升降散作用于靶点TP53、表皮生长因子受体(EGFR)抑制PI3K/AKT信号通路传导有关。

益气化瘀清热方

益气化瘀清热方[60]选取益气类药物、化瘀类药物及清热类药物各两种而组成，包含党参、黄芪、水蛭、丹参、蒲公英、黄芩。翟文生[61]等人给予大鼠益气化瘀清热方干预后，结果发现可有效下调mTOR信号通路下游信号蛋白磷酸化核糖体蛋白S6 (pS6)及磷酸化真核细胞启动因子蛋白(p-4EBP1)的表达，并且[62]上调了Nephrin蛋白和Podocinn蛋白的表达，因而证实益气化瘀清热方可抑制mTOR信号通路传导，减轻足细胞损伤。

六味地黄丸

六味地黄丸[63]是经典名方之一，由熟地黄、茯苓、山药、泽泻、山萸肉、牡丹皮组成。有研究[64]发现对聚集性IgA1处理的系膜细胞上清液引起的足细胞损伤模型给予六味地黄丸干预后，系膜细胞外泌体分泌减少，足细胞LC3II/I比值明显升高和p62明显降低，进而降低Akt和mTOR磷酸化水平，表明六味地黄丸可能通过改变系膜细胞外泌体功能和分泌抑制足细胞损伤，且该机制与PI3K/AKT/mTOR通路受到抑制有关。

大补阴丸

大补阴丸源于《丹溪心法》，由熟地黄、龟板、知母、黄柏四味药组成，具有滋阴降火之功[65]。顾一凡[66]等人通过网络药理学方法分析后发现大补阴丸可能通过槲皮素作用于Akt1靶点，进而调节PI3K/AKT通路，达到治疗IgA肾病的目的，进一步的动物试验研究结果证明大补阴丸对IgA肾病有一定的疗效。

参芪地黄汤

参芪地黄汤源自《沈氏尊生书》，由人参、黄芪、熟地、茯苓、山药、泽泻、山茱萸、牡丹皮六味药组成，具有补肾健脾，泻浊解毒之功，是慢性肾脏病的常用方之一[67]。李鸣[68]等人筛选出参芪地黄汤有效成分的靶点及IgA肾病的靶点，通过网络药理学方法进行研究分析，发现Akt1是参芪地黄汤治疗IgA肾病的关键靶点及基因，可能与Akt/mTOR/p70S6K信号通路的激活有关。

由此可知，中药复方及成药也可通过调控PI3K/AKT/mTOR通路治疗IgAN，且相比于中药单体更注重整体性，能够作用于多靶点延缓IgA肾病进展。

6. 小结与展望

中医药作为我国独具特色的医药传统文化，在治疗IgA肾病方面也具有一定的优势，能减少肾损伤及改善患者症状，PI3K/AKT/mTOR信号通路在IgA肾病的发展过程中起到至关重要的作用。本文提及的中药单体及成分的雷公藤甲素、黄芪甲苷、丹酚酸B、双青蒿素、姜黄素、水蛭素，中药复方及成药的肾炎止血丸、实脾固肾化瘀方、加味升降散、益气化瘀清热方、六味地黄丸、大补阴丸、参芪地黄汤等，均能通过调控PI3K/AKT/mTOR信号通路的传导，发挥促进细胞自噬、抑制细胞增殖、促进细胞凋亡、抑制炎性反应、减少过度免疫反应、抗纤维化等作用，从而抑制IgA肾病的进展并保护肾脏功能。中药能够通过多个靶点、多条途径、多重系统作用于PI3K/AKT/mTOR信号通路在IgA肾病中的激活过程。因此，PI3K/AKT/mTOR信号通路是中医药防治IgA肾病的重要研究方向。

然而中药通过调节PI3K/AKT/mTOR信号通路来干预IgA肾病的研究仍具有一些不足之处。其一，中医理论以辨证论治为治疗原则，而前文提及的研究未将中医辨证应用到中医药实验中，单纯采用西医实验模式对药物进行研究。其二，上文所述的中药对PI3K/AKT/mTOR信号通路的调节作用少部分停留在理论分析层面，大部分已通过细胞实验或动物实验研究，然而都只是停留在基础性研究表面，需要更进一步的临床实验验证。其三，中药治疗IgA肾病的过程中，不能排除其他信号通路共同作用的影响。其四，在中药药理学方面，中药的代谢和分布对肾脏的影响作用以及如何确定中药在无毒有效的剂量下应用都仍有存疑。

对于今后中医药通过PI3K/AKT/mTOR信号通路防治IgAN的研究，笔者认为应从以下方向进行研究：1) 探索如何将中医药传统理论与西医实验模式相互结合。2) 进行大量随机对照试验，为中药的研究应用提供更可靠的依据。3) 探究其他信号通路与PI3K/AKT/mTOR信号通路如何协同作用延缓肾脏病进程的探究。4) 深入探索中药的药代动力学和毒理学，从而进一步探究中药的作用机理以及提高中药的安全使用。

综上所述，中医药基于PI3K/AKT/mTOR信号通路治疗IgA肾病具有一定局限性，但同时也具有独特优势治疗，仍能为防治IgA肾病带来新启发，在研究的不断改革创新中，继续深入探究信号通路的作用机制，发挥中医药的特色，以期寻找治疗IgA肾病的新方法。

NOTES

^*通讯作者。