胰岛素抵抗的分子机制及中药的干预作用

胰岛素抵抗(insulin resistance,IR)及其信号调控途径紊乱是很多胰岛素靶器官或组织发生病变并缓慢进展的机制之一。其临床诊断指标是基于空腹血糖和空腹血清胰岛素的"稳态模型评估胰岛素抵抗(the homeostatic model of insulin resistance,HOMA-IR)"指数,此外,包括脂联素在内的新兴IR生物标记物也可作为诊断的参考指标;其影响因素有肥胖、慢性微炎症、缺乏运动等;其主要信号调控途径包括胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate 1,IRS1)/磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol-3-kinase,PI3K)/丝氨酸-苏氨酸激酶(serine-threonine kinase,Akt)通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路、Smad3通路等。临床上,可通过促进胰岛素分泌、增强胰岛素信号活性来提高胰岛素敏感性,改善IR。目前,用以治疗IR的胰岛素增敏剂不仅有噻唑烷二酮及其衍生物,还有新近发现的二甲双胍和维生素D。此外,一些单味中药提取物和中药复方,如黄蜀葵花总黄酮、黄连素、黄芪多糖以及黄芪汤等也有改善IR的作用。在慢性肾脏病领域,针对胰岛素靶器官的常见病变——糖尿病早期肾损害,基于足细胞IR信号调控途径的中药干预性研究是今后的重要方向之一。

基于自噬信号通路探究褐藻多糖硫酸酯改善人近端肾小管上皮细胞衰老的分子机制

褐藻多糖硫酸酯(fucoidan,FPS)是临床上治疗慢性肾衰竭中成药海昆肾喜胶囊的有效成分,具有潜在的抗衰老作用。然而,FPS是否能改善肾脏衰老,尤其是对于其抗衰老的分子机制,目前仍不清楚。将体外培养的人近端肾小管上皮细胞(HK-2)分为正常组(normal group,N)、模型组(D-gal model group,D)、低剂量FPS组(low dose of FPS,L-FPS)、高剂量FPS组(high dose of FPS,H-FPS)以及维生素E组(vitamin E,VE),分别进行不同的干预。N组加入1%胎牛血清(fetal bovine serum,FBS)1 mL;D组加入75 mmol·L^(-1)D-gal;L-FPS组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+25μg·mL^(-1)FPS;H-FPS组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+50μg·mL^(-1)FPS;VE组加入75 mmol·L^(-1)D-gal+50μg·mL^(-1)VE。在干预后24 h,首先,观察D-gal对HK-2细胞β-半乳糖苷酶(senescence-associatedβ-galactosidase,SA-β-gal)染色特征以及klotho,P53,P21蛋白表达水平和腺苷酸活化蛋白激酶(adenosine monophosphate activated protein kinase,AMPK)-不协调的51类激酶1(uncoordinated 51-like kinase 1,ULK1)信号通路活性的影响;其次,观察FPS和VE对D-gal诱导的HK-2细胞SA-β-gal染色特征以及klotho,P53,P21蛋白表达水平的影响;最后,观察FPS和VE对D-gal诱导的HK-2细胞哺乳动物同族物微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)蛋白表达水平以及AMPK-ULK1信号通路活性的影响。结果表明,对于HK-2细胞,75 mmol·L^(-1)的D-gal能安全而有效地诱导细胞SA-β-gal染色特征和klotho,P53,P21蛋白表达水平的变化,也就是引发细胞衰老;而FPS和VE都能改善D-gal诱导的细胞SA-β-gal染色特征以及klotho,P21,P53蛋白表达水平的变化,也就是拮抗细胞衰老,这里,两者的作用是类似的;D-gal不仅能诱导细胞衰老,还能促进LC3Ⅱ,磷酸化AMPK(phosphorylated-AMPK,p-AMPK)以及磷酸化ULK1(phosphorylated-ULK1,p-ULK1)蛋白高表达,激活自噬相关AMPK-ULK1信号通路;而FPS和VE都能改善D-gal诱导的细胞LC3Ⅱ,p-AMPK以及p-ULK1蛋白表达水平的变化,也就是抑制自噬相关AMPK-ULK1信号通路活性。总之,对于D-gal诱导的人近端肾小管上皮细胞衰老模型,FPS与VE相似,能改善肾脏细胞衰老,其分子机制可能与抑制自噬相关AMPK-ULK1信号通路活性有关。这一发现为FPS抗肾脏衰老提供了初步的药理学证据。

低氧诱导因子的分子调控机制及中药的干预作用

低氧诱导因子(hypoxia-inducible factors,HIFs)是机体内感受和调节细胞氧浓度的关键转录因子。HIF-1由α和β等2个亚基组成,其中,HIF-1α的分子调控机制涉及其降解和活化等主要过程。HIF-1α的降解是由氧依赖性信号途径调控的,包括"希佩尔-林道病恶性肿瘤抑制蛋白(von hippel-lindau protein,pVHL)依赖通路"和"pVHL非依赖性通路";而HIF-1α的活化是由氧非依赖性信号途径调控的,包括哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)/真核生物始动因子4E结合蛋白1(eukaryotic initiation factor 4E-binding protein 1, 4EBP1)/HIF-1α通路、磷脂酰肌醇3激酶(phosph atidylinositol 3-kinase,PI3K)/丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶(proteirrserinc-threonine kinases,Akt)/HIF-1α通路以及沉默信息调节因子1(silent information regulator1,Sirt1)/HIF-1α通路等。近年来,基于HIFs的分子调控机制,不仅研制出治疗肾性贫血的新药罗沙司他,在中药提取物中也发现了一些药理作用类似于HIFs的大分子物质,如大黄素、三七皂苷、厚朴酚以及灵仙新苷等,这些天然的大分子物质在炎症反应、自噬、表观遗传修饰以及细胞焦亡中发挥调控性作用。值得注意的是,对于常见的低氧相关疾病,如糖尿病肾病,HIFs介导的"细胞焦亡"可能是清利湿热类中药及其代表性经方(如二妙丸)干预炎症性组织、细胞损伤的新靶点。

经典名方及其有效成分调节免疫衰老的作用机制研究进展

伴随着机体衰老,免疫系统会发生一系列变化。这一类衰老相关性免疫系统改变被称为"免疫衰老",其病变主要表现在细胞免疫上。研究表明,参与调节免疫衰老的免疫细胞包括固有免疫细胞和适应免疫细胞,前者包括"中性粒细胞、单核/巨噬细胞、髓样抑制细胞、树突状细胞及自然杀伤细胞"等,其作用机制涉及细胞数量、吞噬能力、趋化性、黏附力及Toll样受体(TLR)功能、抗原提呈能力、巨噬细胞极化、细胞毒性、迁移能力等;后者包括"T淋巴细胞和B淋巴细胞"等,其作用机制涉及细胞发育、增殖、分化能力、细胞数量、端粒酶活性、自身反应性抗体等。免疫衰老不仅是机体衰老的体现,更是中、西药物延缓衰老的重要靶标。近年来,国内外中医药学者相继发现一些经典名方(简称"经方")及其有效成分,如独参汤及其有效成分人参叶总皂苷、生脉饮及其有效成分安五脂素、人参茎叶总皂苷等,能够靶向免疫细胞,干预其分子调控机制,进而发挥调节免疫衰老的作用。此外,经方调节免疫衰老还与自噬密切相关。"祛瘀生新法"代表性经方——大黄?虫丸能延缓D-半乳糖诱导的小鼠肾脏衰老,其作用机制不仅在于调节胸腺免疫细胞数量和活性,还能改善肾脏中自噬标志性蛋白和炎症性细胞因子的表达。因此,"基于免疫衰老的作用机制探究经方及其有效成分的干预效果"将会成为抗衰老药物研究和开发的新方向。