糖尿病視網膜病變分子病理學、中藥及中藥提取物干預治療研究進展

王彥粉，徐保立

1.汶上縣中醫院脾胃病一科，山東濟寧 272500；2.汶上縣檢驗檢測中心，山東濟寧 272500

糖尿病是一種由遺傳因素和環境因素共同影響而導致的代謝性疾病，患者眾多，是威脅人類健康的主要疾病之一。主要表現為糖代謝紊亂、胰島功能障礙、胰島素缺乏或胰島素抵抗等。其可對人體多個器官造成損傷，主要靶器官包括眼組織、腎臟、心臟、四肢等。而糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy, DR）作為糖尿病最常見的神經血管性并發癥之一，既是一種微血管病變，也是一種神經退行性變疾病。當前治療DR 的方法，主要包括玻璃體切除術、抗血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）藥物、激光光凝術等。這些方法雖然能夠解決一定的問題，但往往伴隨某些不良反應。中醫對消渴所致目疾早已有所認識，傳統中醫藥學在DR 防治方面積累了豐富的臨床經驗。消渴目病的病機主要涉及陰虛燥熱、氣陰兩傷、瘀血阻滯、脾腎兩虛。表現為氣血、津液、氣機和陰陽的整體失衡?，F代中醫學多認為消渴目病屬本虛標實，病因病機以陰虛燥熱為基礎，邪熱入內，內傷日久，精氣血運行不暢，則瘀阻目絡。近年來，基于現代分子生物學理論的研究，報道了中藥及其藥效組分在治療DR 中的巨大潛力，如石斛、葛根、牡丹皮、三七、黃芪及丹參等[1-2]。

1 DR 分子病理學

在糖尿病視網膜中一系列復雜的分子病理級聯反應，導致了DR 的發生和發展。高血糖癥會引起視網膜環境中的代謝變化，進而導致氧化應激和炎癥。而氧化應激和炎性反應過程會通過影響神經營養因子的產生和釋放，直接或間接地引起神經元和神經膠質細胞損害，進而導致神經變性過程的激活。由于神經元的自我保護功能被觸發，受損的神經元將主要通過Müller 細胞觸發VEGF 的產生和釋放，而VEGF 可作為神經保護劑，從而抵消神經退行性變。盡管VEGF 在DR 的早期階段可以作為神經保護因子，但VEGF 長時間的釋放會誘發視網膜血管損傷（進而可能會以不同的方式增強炎癥及視網膜的損傷），最終導致新生血管的產生。如不及時治療，神經退行性病變和新生血管病變會共同引發視力障礙，最終導致失明[2]。

1.1 氧化應激反應

氧化應激是由與氧有關的代謝反應發生的，因生物體中活性氧（reactive oxygen species, ROS）形成與酶促和非酶促抗氧化劑之間的不平衡而產生。當細胞遭受高糖應激時，線粒體呼吸鏈產生過量的ROS，ROS 可將過氧化氫（H2O2）和分子氧（O2）歧化成細胞毒性的超氧自由基。超氧自由基可通過膜的脂質過氧化、蛋白質的氧化加成和DNA 損傷等多方面造成細胞不可逆性損傷。

DR 臨床病理表現主要在血管和神經兩個方面，具體表現為視網膜微血管病變和視網膜感光細胞退行性變（視網膜神經感覺上皮層的神經組織病變）。感光細胞是視網膜內的特殊神經元，可將光信號轉化為神經信號，并傳遞到大腦進行圖像處理，作為體內代謝最活躍的細胞之一，對能量和氧的需求極高。在糖尿病高血糖代謝過程中，視網膜的缺氧性改變和大量氧自由基的產生，會導致感光細胞的變性、凋亡甚至壞死。由于視網膜感光細胞中含有大量富含膜脂結構的線粒體[3]，同時感光細胞本身（視桿細胞）外段膜盤中也含有大量膜脂結構，這些富含極高比例多不飽和脂質的膜脂結構和視網膜內頻繁產生的ROS，極易發生脂質過氧化反應，產生具有毒性的醛類物質。

1.2 血管新生反應

VEGF 是一種結合肝素的同型二聚體糖蛋白，為一種特異的有絲分裂因子，可在血管生成過程中刺激內皮的增殖、遷移以及脈管的形成，參與視網膜新生血管的形成過程，并導致血管滲漏和血視網膜屏障破壞，加速DR 的發展。視網膜是人體代謝最為活躍的組織之一，極易受到氧氣張力變化影響[2,4]。糖尿病狀態下，發生視網膜病微血管循環障礙，導致視網膜氧氣和營養供應不足，進一步促進視網膜缺血缺氧，從而導致視網膜新生血管的形成。而這種脆弱的異常血管容易破裂出血，血液進入玻璃體腔或視網膜前腔，導致視力損傷甚至失明。

1.3 代謝反應

線粒體通過多種途徑參與細胞代謝過程，例如通過線粒體ROS 傳遞信號、調節類固醇生成、細胞分化、鈣儲存、線粒體自噬和細胞凋亡，進而控制細胞生長、細胞周期和細胞死亡。由內質網釋放的胞質Ca2+被單向轉運體轉運至線粒體被內化，并被H+/Ca2+或Na+/Ca2+交換劑所釋放。在線粒體膜間隙和基質中，當Ca2+被吸收時，其參與調節細胞器代謝的酶、蛋白質和轉運蛋白的活性。在細胞周期中，分解代謝水解酶釋放導致的線粒體膜通透性增加是導致細胞死亡的重要因素。高血糖會導致線粒體結構和功能破壞，進而影響視網膜細胞的多種代謝反應。葡萄糖代謝穩態的失衡與DR 的神經和微血管并發癥密切相關[2,5]。

1.4 炎癥反應

白細胞粘附、聚集至血管壁是引起炎癥反應的重要病理過程之一，白細胞淤積，則會引起視網膜血液循環障礙，進而導致發生炎癥。在高血糖的狀態下，DR 患者視網膜組織中的醛糖還原酶堆積，可活化小膠質細胞，并增強其表達，同時釋放炎癥因子，從而引起神經變性和加速血管生成，最終導致視網膜損傷。大膠質細胞則可通過釋放細胞因子和生長因子，對紊亂的視網膜微環境進行調控，并產生影響，使其失去代償，進而參與并導致炎癥反應。而炎癥細胞還可通過釋放的炎癥因子參與DR炎癥反應，增殖性DR 患者玻璃體液中與輔助性T細胞17（T helper cell 17，Th17 細胞）相關的腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF -α）、白細胞介素-4（interleukin-4, IL-4）、白細胞介素-6（interleukin-6, IL-6）等細胞因子水平明顯比外周血高[6]。

2 DR 的中藥及中藥提取物干預治療

2.1 牡丹皮對DR 的治療研究

牡丹皮具有清熱涼血，活血化瘀的功效，其保護神經的最具代表性的活性成分為丹皮酚和芍藥苷。丹皮酚可保護神經元免受由氧-葡萄糖剝奪引起的損傷和由H2O2處理引起的神經毒性。丹皮酚可抑制核轉錄因子-κB（nuclear factor-kappa B, NFκB）易位至細胞核，同時抑制絲裂原活化蛋白激酶的活性，起到抗神經炎癥作用。當神經元細胞出現6-羥基多巴胺毒性時，丹皮酚通過抑制ROS 產生、增加超氧化物歧化酶活性及（B-cell lymphocyte-2 protein, Bcl-2）蛋白表達來增強神經元細胞活力；芍藥苷也可以通過調節B 細胞淋巴瘤/白血病-2（Bcl-2）蛋白、緩解神經炎癥，來降低多巴胺能神經元損傷。此外，芍藥苷還可以通過自噬途徑使神經元細胞免受神經毒素的侵害[2]。周倩倩等[7]研究表明，丹皮酚可以通過下調糖尿病大鼠視網膜基質細胞衍生因子-1（stromal cell derived factor 1, SDF-1）和VEGF 的表達來抑制視網膜新生血管形成，對DR 的發生、發展具有抑制作用。

2.2 丹參對DR 的治療研究

丹參具有抗炎、抗自由基氧化、改善微循環、抗凝、溶栓等作用，可改善DR 患者的視網膜出血、硬性滲出、微動脈瘤和黃斑水腫等癥狀，其主要活性成分包括親脂性萜類化合物（丹參酮、隱丹參酮等）和親水性酚酸（丹參素、丹參酚等）兩類。二氫丹參酮可抑制內皮細胞中的Ca2+內流舒張血管。隱丹參酮可有效降低線粒體Bcl-2 關聯X 蛋白（Bax）/Bcl-2 比率，起到抑制細胞溶質凋亡蛋白的激活和細胞色素c（cytochrome C, Cyt c）從線粒體釋放到細胞質的作用。同時，隱丹參酮可通過抑制TNF-α誘導的內皮通透性、血管細胞粘附分子-1、細胞間細胞粘附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1）、單核細胞粘附和單核細胞趨化蛋白-1，并能促進NO 的產生。丹參酮IIA 可通過降低ROS 水平，使丙二醛和蛋白質羥基含量減少，增強過氧化氫酶和超氧化物歧化酶的活性，進而減輕谷氨酸誘導的氧化應激，防止由谷氨酸誘導的線粒體功能障礙。在DR 治療中，丹參注射液可以有效降低血液粘度，改善微循環，增加視網膜動脈供血，有效降低DR 患者血漿中脂質過氧化物（lipid peroxidation, LPO）含量，提高血紅細胞中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性，具有明顯的外源性氧自由基清除劑功能，還可減少炎癥滲出，促進組織修復[8-9]。

2.3 葛根對DR 的治療研究

葛根又稱野葛，為豆科植物野葛的干燥根，歸經于脾、胃，具益氣生津、除煩止渴之功，還可升舉陽氣，通調血脈，推動津液上達眼目?，F代臨床上，葛根及葛根素（葛根異黃酮類主效成分）的相關制劑（如復榮通脈膠囊、降糖明目湯、葛根素注射液）被廣泛用于糖尿病并發癥的治療，療效顯著。葛根素可通過減輕視網膜的氧化應激損傷和凋亡，保護視網膜的結構和功能完整性；還可顯著抑制DR 大鼠視網膜的丙二醛表達，降低脂質過氧化損傷，從而保護視網膜功能[10-11]。曾祥偉等[12]研究表明，葛根素具有抗炎和抗氧化作用，可改善DR 患者的脂質代謝水平及血液流變學指標。

2.4 三七對DR 的治療研究

三七為五加科人參屬多年生草本植物，具有補血抗炎、活血化瘀的功效。三七具有抗糖尿病的藥效作用，從該三七的根莖中提取的皂苷類成分可有效降低空腹血糖水平，改善葡萄糖耐量。研究發現，三七中的皂苷類化合物具有抗炎、抗氧化作用。三七可降低DR 大鼠視網膜炎性因子TNF-α，白細胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）和IL-6 的表達，并抑制單核細胞趨化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1）、NF-κB 的表達，進而降低高糖誘導的內皮細胞遷移和細胞增殖。此外，三七皂苷還可通過清除超氧化物自由基和羥基，抑制視網膜色素上皮細胞的凋亡。從三七根中提取的人參皂苷Rb1 可通過抑制視網膜色素上皮細胞的VEGF釋放，抗新生血管生成。由于VEGF 是參與誘導內皮細胞增殖、遷移和脈管形成的最有效的促血管生成劑之一，因此抑制VEGF 的釋放會減弱DR 的視網膜新生血管形成。在人視網膜微血管內皮細胞中，三七中提取的人參皂苷Rk1 可顯著減輕晚期糖基化終產物(advanced glycation end products, AGE)和VEGF 誘導的視網膜血管內皮通透性，有效改善視網膜水腫[13-14]。

2.5 黃芪甲苷對DR 的治療研究

黃芪甲苷是從黃芪根中提取的主要皂苷類化合物，具有抗炎、抗氧化、免疫功能調節等多種作用。研究發現，黃芪甲苷具有抑制糖原磷酸化酶和葡萄糖-6-磷酸酶的活性和有效減少AGE 產生的作用，從而降低在糖尿病小鼠中的血糖。此外，黃芪甲苷具有改善大鼠糖尿病周圍神經病變的作用，使糖尿病小鼠（db/db 鼠）的視網膜電生理功能顯著提高，另外，可有效降低視網膜神經節細胞的凋亡。同時，黃芪甲苷可以降低線粒體氧自由基水平，有效抑制細胞外信號調節激酶1/2 的磷酸化并降低NF-κB 的水平[15]。

2.6 石斛提取物對DR 的治療研究

石斛為蘭科植物流蘇石斛、金釵石斛獲鼓槌石斛的莖，其提取物包含石斛酚、石斛多糖、毛蘭素及石斛堿等多種活性成分，具有降血糖、抗氧化和抗炎等作用。據報道，用石斛多糖治療通過鏈脈佐菌素誘導的DR 大鼠后，其視網膜及血清中的IL-6、TNF-α 的表達有效降低，并能抑制VEGF 的表達上調，結果表明石斛多糖可以通過干預DR 炎癥機制，使DR 病情得到緩解[16]。高瑋[17]研究發現，高糖環境誘導下的恒河猴通過毛蘭素干預后，脈絡膜視網膜內皮RF/6A 細胞中的TNF-α、白細胞介素-1（interleukin-1, IL-1）、IL-6 炎性因子的表達水平顯著降低，說明毛蘭素可改善DR 炎性反應。李靜文等[18]研究發現，石斛酚可降低NF-κB 轉錄因子活性，干擾TNF-α/NF-κB 信號通路傳導，進而降低IL-6、IL-1β 的mRNA 的表達水平，有效降低DR 炎性損傷。

2.7 人參提取物對DR 的治療研究

人參有補脾益肺、大補元氣、生津止渴之功效，可通過多途徑抑制炎癥反應、血管內皮增生和血栓形成，從而治療糖尿病視網膜病變。而人參皂苷是人參的主要活性成分，具有降血糖、調節免疫、抗腫瘤等作用[19]。王皎皎等[20]研究表明，人參皂苷Rg3可使DR 大鼠視網膜組織氧化應激反應降低，并激活 PI3K-Akt/PKB 信號通路，進而下調ICAM-1、VEGF 等炎癥因子、cleaved-Caspase-3 和Bad 細胞凋亡蛋白的表達，通過抑制炎癥和緩解細胞凋亡，進而對DR 大鼠的視網膜組織起到治療作用。李彬等[21]研究表明，人參皂苷Rg1 處理能顯著減輕2 型糖尿病小鼠視網膜病變，其原理可能與抑制視網膜核苷酸結合寡聚化結構域樣受體3（nucleotidebinding oligomerization domain-like receptor 3, NLRP3）炎癥小體和VEGF 表達有關。

3 小結

DR 是危害視力健康的主要視網膜病變之一，氧化應激、血管新生反應、代謝反應和炎癥反應在其發病過程中起著極為重要的作用。中醫藥是祖國重要的傳統醫學，中醫藥在DR 防治方面經驗豐富，歷史悠久，針對DR 復雜多樣的疾病特征，中醫藥及中藥提取物可發揮多環節、多層次、多靶點的系統調節的作用優勢，在臨床治療中具有廣闊的應用前景和研究價值。