周海涛1 牛衍龙2 张 静3 周绮云3 秦 菲3*
1 北京联合大学体育运动与健康研究所
3 北京联合大学生物化学工程学院
肾脏纤维化是急性肾脏损伤向慢性肾脏疾病转变过程中的关键病理机制，标志着肾脏从暂时性损伤向永久性结构和功能损害的过渡。长期从事高强度运动可能导致肾脏组织炎症介质的持续升高，这种升高可能破坏细胞外基质(extracellular matrix,ECM)合成与降解间的平衡状态，进而加速肾脏纤维化进程的发展。在临床上用于治疗肾脏纤维化的药物主要有钠-葡萄糖共转运蛋白2抑制剂、二肽基肽酶4抑制剂、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白抑制剂、盐皮质激素受体拮抗剂、肾素-血管紧张素系统抑制剂几类。然而，这些药物往往伴随着一定的副作用。白藜芦醇(resveratrol,Resv)因其多靶点作用、显著的抗炎和抗氧化特性、对细胞信号通路的调控能力、安全性、较高的生物利用度以及作为天然化合物的优势，在治疗肾脏纤维化方面展现出潜在的优势。丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)家族参与调控众多生理和病理过程。其中，p38 MAPK的激活已被证实对沉默信息调节因子1(silent information regulator 1,SIRT1)蛋白表达具有抑制作用。这可能会削弱SIRT1的抑炎功能，进而加剧炎症反应的强度。SIRT1在生物体内具有多功能特性，在维持细胞代谢稳态、增强应激响应机制及促进长寿效应等方面展现出至关重要的作用。SIRT1能够通过抑制核转录因子κB(nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells,NF-κB)途径活化，有效地调控炎症级联反应，从而减少炎性细胞因子的表达，起到抗炎效果。NF-κB信号通路是炎症反应的关键调控点，激活NF-κB信号通路可触发转化生长因子β1(transforming growth factor β1,TGF-β1)和肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor α,TNF-α)等促炎性细胞因子的高表达。这一连锁反应不仅是诸多疾病发生与发展的核心推手，也是导致生理机能异常的关键因素，特别是在肾脏纤维化进程中，NF-κB的过度激活会加速ECM的异常沉积，从而加剧肾组织的纤维化程度。研究表明，白藜芦醇通过调节MAPK、SIRT1和NF-κB等关键炎症信号通路，可有效降低炎症相关分子的水平，从而在各种炎症性疾病中展现出潜在的治疗价值。尽管已有初步证据提示p38 MAPK/SIRT1/NF-κB信号通路可能在白藜芦醇介导的长期高强度运动引发的肾脏纤维化保护效应中扮演着核心角色，但目前针对这一机制的深入科学研究仍然较为有限。鉴于高强度运动可能对肾脏健康构成威胁，甚至诱发肾脏纤维化的风险，本研究致力于构建精确的大鼠模型，以系统性地评估白藜芦醇在高强度运动条件下对大鼠肾脏健康状况的潜在保护作用。通过深入剖析白藜芦醇在预防和控制运动性肾损伤，尤其是高强度运动引发的肾脏纤维化过程中的作用机制。本研究不仅有望推动新型运动营养补充品的开发，还将为运动营养学领域注入新活力，促进健康运动理念的深化与传播。
运动，犹如一把双刃剑，其对健康的积极影响常常为人所称道，但“度”的把握却常被忽视。超负荷的运动应激不仅考验着身体的极限，还潜藏着对肾脏造成不可逆损伤的风险。组织形态学检查通过高分辨率显微镜下对组织切片进行详细分析，能够为肾脏疾病的诊断、分类、病情监测和预后评估提供直观且详细的形态学证据，是评估肾脏结构损伤程度的金标准。血清中的Cr和UN水平是衡量肾脏功能的重要生化指标。这两种物质的血清浓度升高通常表示肾脏排泄功能受损，是肾脏疾病早期诊断和病情监测的关键参数。结合组织形态学检查和生化指标分析，可以全面评估肾脏的结构和功能状态，这对于深入理解肾脏疾病病理和生理过程具有重要意义。本研究显示，相较于CONT组，EIKIM组大鼠肾脏形态结构及功能均出现显著性变化，这些变化共同证实了运动性肾损伤模型的成功建立。
肾脏纤维化是一个复杂且渐进的过程，其核心特征在于ECM成分的异常积聚，以及伴随的正常肾组织结构的破坏与功能丧失。Wang等的研究发现，长期过量运动可能导致健康大鼠肾脏损伤、纤维化及肾功能下降。Zhao等的研究发现，高强度运动显著提升了自发性高血压大鼠血清Cr与UN水平，同时伴随着肾脏组织TGF-β1表达的增加，以及ECM的异常堆积与纤维化程度的加剧，导致肾脏结构、功能异常。胶原蛋白作为ECM的基石，构成了人体和多种生物体内多种组织的基本结构框架。胶原蛋白以胶原纤维的形式广泛存在于肾脏等多种组织中，不仅为这些组织提供了必要的机械强度和韧性，还参与维持组织的形态和功能。在正常生理状态下，胶原蛋白合成、降解保持着动态平衡，这一平衡是维持组织结构稳定性、功能完整性和促进适当修复过程的关键。然而，在某些病理条件下，如慢性炎症、毒素暴露、遗传性疾病或持续的组织损伤，这种平衡可能被打破。合成速率超过降解速率时，会导致过多的胶原纤维在组织中异常沉积。纤维化不仅表现为组织硬度的异常增加，还伴随着功能性的衰退，以及原有组织架构的紊乱。Masson染色能够在肾脏组织切片上鲜明地示踪胶原纤维的存在与分布，不仅提供了肾脏纤维化程度的直观证据，而且有助于深入解析纤维化进程中ECM的异常积累及其与周围组织结构的关系，对于揭示肾脏纤维化的发病机制、评估纤维化程度以及监测纤维化治疗的效果具有不可替代的价值。炎症反应在推动肾功能受损的病理进程中扮演着关键角色，从急性肾损伤的初始阶段，到急性肾脏病的持续发展，直至慢性肾脏病的逐步演变，炎症始终贯穿其中。随着炎症反应的加剧，肾脏纤维化逐步形成并恶化，成为这一连续疾病谱中的共同病理基础。TGF-β1在众多生理和病理过程中扮演着核心角色。尤其在肾脏纤维化进程中，TGF-β1被认为是主要的促纤维化因子和关键标志物。其作用机制复杂且多样。作为关键介质，它可通过多条途径影响肾脏ECM的合成和降解，并在维持二者平衡中发挥着核心功能。这一作用对于调节肾脏纤维化的进程至关重要，影响着疾病的严重程度和治疗响应。值得注意的是，TGF-β1的水平与ECM沉积程度呈现显著的正相关关系。同时，TNF-α和IL-1β在肾脏疾病进展中发挥重要作用，尤其是在炎症和纤维化进程中。TNF-α和IL-1β的异常高表达促使肾脏内免疫细胞的招募和浸润，加剧并持续放大炎症反应，从而触发恶性循环。这一循环促进ECM的异常积聚，加剧细胞损伤，并刺激纤维化因子的释放，形成一个自我强化的病理机制，加速肾脏结构与功能的衰退。p38 MAPK在炎症和应激反应中担当关键的信号转导角色，其异常激活常与多种组织纤维化疾病的发生和发展紧密相关，因此，其被视为干预纤维化进程的一个极具潜力的治疗靶点。Liang等的研究发现，银杏叶提取物能够抑制p38 MAPK信号通路的激活，降低TGF-β1表达，减轻顺铂诱导的肾脏纤维化。Aschar等的研究发现，在6周的过度运动应激条件下，小鼠心房组织p38 MAPK和NF-κB蛋白质表达水平显著上升，且伴随有大量巨噬细胞的浸润以及促炎因子TNF-α的显著积累，同时可观察到胶原蛋白沉积增多，纤维化程度增加。研究进一步揭示，心肌纤维化的发展与炎症反应紧密相连，其中TNF-α作为一种关键的促炎因子，通过激活p38 MAPK和NF-κB信号通路，促进了纤维化过程。激活肾脏内部的SIRT1已被认定为一种新兴的治疗策略，专门针对病理性肾纤维化的干预。在肾脏疾病背景下，SIRT1通过抑制炎症反应、抗氧化应激、调节ECM代谢，以及抑制TGF-β信号通路等多重机制，展现出对肾脏纤维化进程的有效调控能力。Amelia等的研究发现，发酵食品Dadiah通过激活糖尿病肾病大鼠肾脏组织SIRT1信号通路，有效地抑制了NF-κB信号通路的激活及TNF-α的产生，进而对肾脏纤维化的发展产生了缓解作用。NF-κB在炎症和免疫反应中发挥核心调控作用。Wang等的研究发现，SIRT1可通过其特异性的去乙酰化功能抑制NF-κB的活性，发挥着对抗炎症级联反应的关键作用，从而有效地缓解由炎症引发的机体损伤。Tao等的研究发现，在急性加重期慢性阻塞性肺病大鼠模型中，通过调节MAPK-SIRT1-NF-κB信号通路，可以显著降低TNF-α等多种促炎细胞因子的表达水平，显著减轻肺功能下降和病理损伤。综上所述，肾脏纤维化是一个多因素、多机制参与的复杂过程。TGF-β1、TNF-α、IL-1β等细胞因子在肾脏纤维化中扮演着关键角色，而p38 MAPK、SIRT1、NF-κB等信号通路的激活与抑制对肾脏纤维化的进程具有重要影响。
白藜芦醇是一种天然多酚化合物，因其良好的体内吸收性和广泛的代谢特性而受到广泛关注。它能够迅速扩散至全身各组织器官，展现一系列有益的生物学效应，其中包括显著的抗炎作用。在白藜芦醇发挥其抑炎功效的过程中，p38 MAPK/SIRT1/NF-κB信号通路扮演着中心角色。Zhang等的研究发现，白藜芦醇通过抑制NF-κB信号通路中p65和IκB的磷酸化表达和MAPK信号通路中p38和细胞外信号调节激酶的磷酸化表达，降低脂多糖诱导的乳腺炎小鼠模型中乳腺组织TNF-α和IL-1β表达，显著缓解了乳腺炎的病理发展。Pan等的研究证实，白藜芦醇能够通过调节p38 MAPK/SIRT1/NF-κB信号通路，防止TNF-α诱导的人脐带内皮细胞损伤。He等的研究发现，白藜芦醇能够提高急性心肌梗死大鼠模型心脏梗死交界区组织SIRT1的mRNA和蛋白质表达水平，降低κB抑制因子激酶和NF-κB p65磷酸化水平，减少IL-1β和IL-6的mRNA和蛋白质表达水平，保护心脏。Li等的研究发现，白藜芦醇通过促进大鼠肾脏组织SIRT1蛋白质表达水平，降低NF-κB p65亚基乙酰化水平，抑制NF-κB信号通路激活，减轻过度运动应激导致的肾脏炎症反应。Wang等的研究发现，白藜芦醇通过上调急性肾损伤兔肾脏组织SIRT1蛋白质表达水平，能够改善肾功能，减轻肾小管坏死，缓解肾脏缺氧，抑制肾纤维化。Arafa等研究发现，在多柔比星诱导的心肌病变模型中，白藜芦醇能够显著降低成年雄性Wistar大鼠左心室TNF-α水平，下调TGF-β1基因表达，抑制心脏成纤维细胞激活和分化，进而保护其心脏免受纤维化的影响。Cappetta等的研究发现，在多柔比星诱导的心肌病变模型中，白藜芦醇能够通过激活F344大鼠心肌组织中SIRT1，介导TGF-β通路，减少心肌纤维化，从而改善心肌舒张功能。本研究显示，相较于CONT组，EIKIM组大鼠肾脏组织p38 MAPK水平未见明显变化，而p-p38 MAPK、NF-κB和Ac-NF-κB蛋白质表达水平升高，SIRT1蛋白质表达水平降低，TGF-β1及促炎因子TNF-α和IL-1β水平升高，且肾小球及肾小管管腔内胶原沉积明显。结合肾脏组织形态学与功能指标，说明4 周高强度跑台训练所引发的过度炎症反应是肾脏纤维化的原因之一，其机制可能是肾脏组织p38 MAPK信号通路的过度活化使得SIRT1蛋白质表达受到抑制进而加剧NF-κB介导的炎症反应。在持续的高水平炎症因子作用下，ECM的生成增加，进一步促进了肾脏纤维化的发展。相较于EIKIM组，REIKIM组大鼠肾脏组织p38 MAPK水平未见明显变化，SIRT1蛋白质表达水平升高，p-p38 MAPK、NF-κB和Ac-NF-κB蛋白质表达水平降低，TGF-β1及促炎因子TNF-α和IL-1β水平随之降低，胶原沉积得以缓解。结合肾脏组织形态学与功能指标，说明在长期高强度运动的背景下，补充白藜芦醇能够有效地延缓肾脏纤维化的发生与发展。其可能的机制在于，白藜芦醇通过抑制肾脏组织p38 MAPK信号通路的过度活化，提高SIRT1蛋白质表达，降低NF-κB乙酰化水平，有效阻断NF-κB介导的炎症反应。这一过程导致TGF-β1及促炎因子TNF-α和IL-1β的水平显著降低，促进了ECM合成与降解之间的平衡恢复，从而有效减轻了肾脏纤维化的进程。
以往的研究已经表明白藜芦醇具有抗炎和抗纤维化的作用，并且能够通过调控p38 MAPK/SIRT1/NF-κB信号通路发挥作用。但这些研究大多集中在心血管疾病等其他疾病模型上，揭示了白藜芦醇在这些疾病中的潜在治疗作用。本研究首次系统地探讨了白藜芦醇对高强度运动引起的大鼠肾脏炎症和纤维化的调控作用。通过深入研究分子机制，证实白藜芦醇能够通过调控p38 MAPK/SIRT1/NF-κB信号通路关键蛋白质表达，有效抑制高强度运动诱发的大鼠肾脏炎症反应，发挥减轻肾脏纤维化的发展，保护肾脏结构与功能的作用，为其在肾脏保护方面的应用提供了新的视角。该研究成果发表在《天然产物研究与开发》2025年第3期，欢迎引用(点击左下方“阅读原文”可查看全文)。
引用格式：周海涛,牛衍龙,张 静,等.白藜芦醇对高强度运动大鼠肾脏纤维化的影响及机制研究[J].天然产物研究与开发,2025,37:411-420. Zhou HT,Niu YL,Zhang J,et al.Study on the effect and mechanism of resveratrol on rats in renal fibrosis with high-intensity exercise[J].Nat Prod Res Dev,2025,37:411-420.
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