黄芪主要药理成分为黄芪多糖（APS）和黄芪皂苷类，有固表止汗、补脾益气、托毒排脓和利水等功效，对心血管、血液、肾脏、代谢及免疫系统等均有作用。近年来，临床和实验研究表明，黄芪对糖尿病（DM）患者肾脏有保护作用，治疗糖尿病肾病（DN）的作用机制主要表现在对糖代谢的影响，对血流动力学改变的影响、对肾小球滤过屏障的保护作用及对生长因子与细胞因子作用等。
对糖代谢的影响
黄芪是中医治疗DM常用药，据统计，518个中医治疗DM的处方中，黄芪使用频率最高。实验研究认为，黄芪有一定的降糖作用，但达不到正常水平，其机制为增加胰岛素的敏感性。也有实验表明，黄芪对肿瘤坏死因子－α（TNF－α）所致的胰岛素抵抗有明显预防作用。蛋白激酶C（PKC）是人体细胞内一组蛋白激酶，高糖时，使PKC激活后可启动或增强细胞外基质mRNA转录水平，使细胞外基质合成增加，还可通过调节细胞的通透性、收缩性、细胞生长、血管收缩等改变，在DN的早期发生发展中起重要作用。研究表明，给予野黄芪苷原后，对DN时增高的PKC活性有抑制作用，从而使DN大鼠尿白蛋白（UAE）、内生肌酐清除率（Ccr）、肾脏肥大指数下降，系膜细胞（MC）增生、基底膜（GBM）增厚明显减轻。
对血流动力学改变的影响
肾内血流动力学改变直接参与了DN的发生，其中肾小球高滤过起着关键作用。动物实验表明，黄芪可使DM大鼠早期升高的肾血流量（RPF）、肾小球滤过率（GFR）部分降低。其机制为DM大鼠肾皮质、髓质的诱导型一氧化氮合酶（iNOS）表达增加，经黄芪治疗后，这一指标明显下降。提示黄芪抑制肾脏一氧化氮的产生是纠正DM早期肾血流动力学异常的原因。大量的动物和临床试验证实了黄芪可以降低DM时GFR。
对肾小球滤过屏障保护作用
DN的特征之一为蛋白尿，是由肾小球电荷和机械屏障受损所致。糖基化终末产物（AGEs）修饰的GBM可与血浆白蛋白或IgG交联，导致硫酸类肝素与细胞表面和细胞外基质结合障碍，影响GBM的结构和功能的完整性，从而影响滤过膜的通透性。研究发现，黄芪可减轻通透性蛋白尿而减少AGEs的产生，推测黄芪对肾小球电荷和机械屏障有保护作用。
对生长因子与细胞因子作用
生长因子和（或）细胞因子在DN发病中的作用涉及到肾小球血流动力学改变、细胞外基质代谢、细胞增殖与肥大等方面。
研究表明，黄芪可以抑制链脲佐菌素（STZ）大鼠肾皮质转化生长因子－β1（TGF－β1）的过度表达，有利于延缓肾小球硬化的发展，并发现若与血管紧张素抑制剂合用，此作用增强。肾病综合征鼠模型实验证实，在肾脏慢性纤维化过程中，TGF－β1在受损肾小管上皮细胞高表达，黄芪、当归可以降低TGF－β1表达量，进而减少系膜基质聚积。
DM患者血浆内皮素（ET）水平升高是血管内皮细胞损伤的标志，而血管内皮损伤是DM微血管病变发生的主要原因。黄芪通过扩血管，改善血小板功能、改善微循环等作用使内皮细胞受损功能恢复，减少ET分泌，改善肾局部血流动力学异常，从而保护肾脏。
精氨酸加压素（AVP）是抗利尿激素，是一种强有力调节细胞外液量和心血管活动的多肽。黄芪可纠正DM大鼠过高的血浆渗透压及下丘脑AVP的过度表达，并可导致肾皮质V1琢mRNA量显著下降。发现黄芪的利尿作用与纠正肾病综合征时对下丘脑视上核、室旁核细胞AVP的高表达和下调V1α受体有关。黄芪可通过抑制血小板钙调蛋白的活性，使血小板磷酸二酯酶活性减少，环磷酸腺苷(cAMP)降解减慢，血小板为cAMP/cGMP(环磷酸鸟苷)比值升高，以及前列腺素I2（PGI2）浓度增加，血栓素A2（TXA2）浓度降低而抑制血小板聚集。黄芪具有肯定的抗自由基作用。体外实验显示，黄芪三种提取成分对O2和羟自由基有良好清除作用，其中黄芪总黄酮作用最强。黄芪还含有丰富的硒，可与体内的超氧化物歧化酶结合，提高其活性，脂质过氧化物丙三醛显著减少，减轻肾组织细胞在缺血、缺氧时的损伤。
