中醫藥防治糖尿病視網膜病變周細胞凋亡的研究進展＊

周云豐，李 琳，葛爭艷，郭宇潔，金 龍，任 燁，李彥林，許 揚＊＊

（1. 中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所 北京 100093；2. 中國中醫科學院西苑醫院實驗研究中心 北京 100091）

中醫藥防治糖尿病視網膜病變周細胞凋亡的研究進展＊

周云豐1，李 琳1，葛爭艷2，郭宇潔2，金 龍2，任 燁2，李彥林1，許 揚1＊＊

（1. 中國醫學科學院北京協和醫學院藥用植物研究所 北京 100093；2. 中國中醫科學院西苑醫院實驗研究中心 北京 100091）

糖尿病視網膜病變是糖尿病患者常見的微血管并發癥之一，視網膜周細胞凋亡是糖尿病視網膜病變早期的主要病理改變，近年來其機制研究進展明顯。中藥單味藥、有效成分及復方均從多個途徑如減輕高糖對視網膜周細胞的損害、抑制糖基化終末產物對周細胞的損傷、抑制視網膜微血管的炎性反應等方面發揮作用，對防治視網膜病變周細胞凋亡有著自身的優勢。本文總結了近年來糖尿病視網膜病變周細胞凋亡的分子機制研究現狀，并對中藥在保護視網膜周細胞方面的作用進行綜述，為深入的中藥研究和防治糖尿病視網膜周細胞凋亡的創新藥物開發提供科學依據。

糖尿病視網膜病變 周細胞 凋亡 分子機制 中藥

糖尿病視網膜病變（Diabetic Retinopathy，DR）是I型和II型糖尿病患者常見的微血管并發癥，也是導致成年人視力喪失的主要原因之一[1]。流行病學研究表明，糖尿病患者中，近50%的患者發生不同程度的DR現象。在患病15年以上的糖尿病患者中，幾乎所有的I型糖尿病患者和多達75%的II型糖尿病患者會發生視網膜病變[2]。根據WHO統計，糖尿病并發DR的發病率正逐年增加，預計到2030年，因DR而導致失明患者的數量將達到預計的2倍[3]。因此，有效防治DR的發生發展已經成為糖尿病研究中亟待解決的問題，但目前對于糖尿病視網膜病變的治療，還缺乏有效的干預手段。盡管DR的發病機制尚有許多不明之處，但大量研究表明，糖尿病視網膜病變早期周細胞的缺失是DR的標志性病理特征之一[4]。早期DR中，引起周細胞凋亡的機制目前尚未完全明確。在細胞和動物模型的研究方面，目前已經發現11種信號傳導通路與周細胞的凋亡有關，分別為CD38、三磷酸甘油醛脫氫酶（Glyceraldehyde-3-Phosphate Dehydrogenase，GAPDH）、叉頭盒蛋白1（Forkhead Box Protein O1，FoxO1）、轉化生長因子β（Transforming Growth Factor beta，TGFβ）、血小板源性生長因子B （Platelet-Derived Growth Factor-B，PDGF-B）、血管生成素I及血管生成素II、血管生成素/酪氨酸激酶受體（Angiogenin/Tyrosine Kinase Receptor，Ang/TKR）、多元醇/山梨醇葡萄糖代謝、多聚ADP-核糖聚合酶、NF-κB、硫胺和苯磷硫胺[5]。與這些通路相關聯的因素主要有高血糖、晚期糖基化終末產物（Advanced Glycation End Products，AGEs）、炎癥、蛋白激酶C（Protein Kinase C，PKC）激活、活性氧簇（Reactive Oxygen Species，ROS）產生，以及腎素-血管緊張素（Renin Angiotensin，RAS）等。

近10年來，中藥單味藥、有效成分及復方防治DR周細胞凋亡的研究取得了一定的進展，從多個途徑如減輕高糖對視網膜周細胞的損害、抑制糖基化終末產物對周細胞的損傷、抑制視網膜微血管的炎性反應等方面發揮了多種作用，表明中藥對防治DR周細胞凋亡有著自身的優勢。目前，DR仍然缺乏有效的治療手段，從傳統中醫藥的優勢出發，尋找早期干預DR周細胞凋亡的有效中藥，對于防治DR有著重要的臨床意義。

1 中醫藥防治DR周細胞凋亡的研究

1.1 減輕高糖對視網膜周細胞的損害

高血糖引起DR周細胞的機制雖不十分明確，但有研究表明，高糖狀態可促進促凋亡蛋白Bax的高表達而引起視網膜周細胞凋亡[6]。已經明確的機制有高糖引起TGF-β和βIG-H3的基因表達，以及高糖抑制一種蛋白水解酶（Sentrin/SUMO Specific Protease 1，SENP1）的基因表達，從而促進視網膜周細胞的凋亡[7，8]。因此，控制高血糖是保護視網膜周細胞的重要前提。

楊建華等[9]觀察了中藥黃芪對高糖狀態下牛視網膜微血管周細胞增生的影響，結果表明黃芪注射液對牛視網膜周細胞生長具有促進作用, 且中等濃度（10 mg·mL-1）的促進作用最為顯著。康英英等[10]進一步觀察研究表明，黃芪總黃酮對高糖培養下的牛視網膜微血管周細胞凋亡有明顯的抑制作用，并呈劑量依賴性。張翔等[11]研究顯示，槲皮素可減輕高糖對視網膜周細胞增殖的抑制作用，減少高糖狀態下周細胞的凋亡。

周水平等[12]觀察了中藥復方絡通對不同病程糖尿病大鼠視網膜微血管細胞凋亡的影響，顯示絡通對糖尿病大鼠視網膜微血管病變早中期的周細胞凋亡有較好的抑制作用。黃貴芝等[13]研究了中藥部位復方DGH對STZ誘發的糖尿病大鼠早期視網膜形態學的影響，表明DGH能抑制視網膜周細胞喪失及基底膜增厚，并在一定程度上能調控STZ誘發的糖尿病大鼠的血糖水平。

高血糖是引起糖尿病視網膜病變的基礎因素，上述研究從體外和體內實驗兩方面表明了中藥黃芪及復方絡通對高血糖引起的視網膜血管周細胞具有保護作用，但作用機制尚有待進一步深入研究。

1.2 抑制晚期糖基化終末產物對周細胞的損傷

AGEs的產生是蛋白質和脂類非酶糖基化反應啟動后的一系列化學反應的產物，正常情況下，體內AGEs 的水平維持在一個較為平衡的狀態，但當生成過多如糖尿病、衰老、攝入AGEs 過多或排出障礙如腎病等情況下，會產生一系列病理生理改變[14]。AGEs的沉積與早期視網膜血管損害直接相關，對血管細胞的損傷包括一系列的病理生理過程如線粒體腫脹、基底膜肥厚及周細胞喪失。另外，AGEs也可通過促進VEGF受體的表達而影響視網膜功能[15]，并通過其受體RAGE激活周細胞內的異常信號傳導通路，引起細胞凋亡[16]。阻斷AEGs對血管的損害和誘導周細胞的凋亡是控制DR進一步發展的重要手段。

Kim等[17]發現，葛根素能夠有效抑制AGEs誘導的視網膜周細胞凋亡，具有一定的緩解DR的作用。其作用機制可能與干擾NADPH氧化酶相關的ROS通路，抑制NF-κB的活化有關。倪勁松等[18]研究了銀杏葉注射液對牛視網膜毛細血管周細胞的保護作用，銀杏葉注射液可以減輕AGEs對周細胞的毒性作用。Kim等[19]研究表明，復方KIOM-79（厚樸、葛根、甘草、大戟）對AGEs誘導的視網膜周細胞凋亡具有明顯的抑制作用，其機制是阻斷了NF-κB的激活。

AGEs是誘導DR視網膜周細胞凋亡的重要因素之一，葛根素及中藥復方KIOM-79均能從體外和體內兩方面抑制AGEs誘導的視網膜周細胞凋亡，機制的相似之處均為阻斷NF-κB的激活。

1.3 抑制視網膜微血管炎性反應

視網膜組織的炎性反應是DR病理改變之一，糖尿病視網膜細胞的炎癥反應與NF-κB的激活緊密相關，糖尿病患者視網膜微血管中存在大量NF-κB表達陽性的周細胞。高血糖可引起視網膜周細胞中NF-κB表達而導致周細胞凋亡[20]。

羅旭昇等[21]探討了交泰丸對實驗性糖尿病大鼠視網膜病變的影響，表明交泰丸可通過抑制STZ性糖尿病大鼠視網膜及視網膜血管周細胞中NF-κB的激活，保護周細胞免于凋亡，從而對視網膜微血管病變發揮防治作用。孫玉科等[22]研究了糖康（黃芪、葛根、山藥、枸杞和紅花等）對糖尿病大鼠視網膜組織中NF-κB信號通路的影響，表明糖康能夠明顯抑制糖尿病大鼠視網膜組織NF-κB活性及其下游靶基因Bax和IL-1β下的表達水平，通過多途徑、多靶點拮抗視網膜細胞凋亡和炎癥反應，保護視網膜組織，延緩了DR的發生和發展。

NF-κB的激活與組織的炎癥反應關系密切，交泰丸和糖康兩個復方均能抑制糖尿病大鼠視網膜周細胞中NF-κB的活性，減輕局部炎癥反應，從而達到保護視網膜周細胞的目的。

1.4 抑制氧化應激損傷

氧化應激損傷出現于糖尿病視網膜病變的中間環節，由于糖尿病引起體內代謝紊亂，引起活性氧簇（Reactive Oxygen Species，ROS）增加，氧化防御系統遭到破壞，增加的ROS又導致視網膜代謝異常，產生更多的ROS而形成惡性循環。最終導致視網膜周細胞線粒體DNA損害而引起細胞凋亡[23]。

Kim等[24]同時觀察了復方KIOM-79（厚樸、葛根、甘草、大戟）對甲基乙二醛（Methylglyoxal，MGO）引起的牛視網膜周細胞凋亡的保護作用，發現KIOM-79 能顯著減少因MGO引起的周細胞內ROS的產生和周細胞的氧化損傷。對玻璃體內預注射MGO的大鼠，再次注射KIOM-79可阻止視網膜微血管細胞的凋亡、MGO的聚集以及DNA 氧化損傷。表明KIOM-79還可以通過抗氧化的途徑對抗氧化應激引起的視網膜周細胞凋亡。江紅等[25]研究了不同質量濃度的黃芪總黃酮對高糖培養下牛視網膜血管周細胞氧化應激的影響，顯示一定質量濃度黃芪總黃酮對高糖培養下的牛視網膜微血管周細胞氧化應激有明顯的抑制作用，且呈劑量依賴性。

ROS因量的不同，可在體內發揮有益和有害兩種作用。少量的ROS作為氧化還原反應信使，調控細胞內的信號傳導。過量的ROS則引起細胞的氧化應激改變，促進細胞凋亡。抑制ROS過量生成的黃芪總黃酮及復方KIOM-79可明顯抑制牛視網膜微血管周細胞的氧化應激反應，從不同的途徑發揮了保護周細胞的作用。

另外，劉光輝等[26]對加味補陽還五湯干預糖尿病大鼠視網膜微血管周細胞的凋亡情況進行了觀察，發現其可顯著抑制周細胞的凋亡，降低視網膜微血管的損害，提示加味補陽還五湯可預防糖尿病大鼠視網膜微血管病變的發展，相關機制有待于進一步研究。許揚等[27]在降糖消脂片對DR的保護作用研究中發現，降糖消脂片能明顯減少STZ誘導的糖尿病大鼠視網膜中非細胞血管數、降低血管密度、減少血管條索數、提高周細胞與內皮細胞比值，提示降糖消脂片對DR大鼠周細胞具有潛在的保護作用。

2 結語

在DR發生和發展過程中，早期周細胞凋亡是病變進一步發展的病理基礎。迄今為止，DR早期周細胞凋亡的機制仍不十分明確，目前已經闡明引起DR周細胞凋亡的信號傳導通路有11條，涉及的相關因素有高血糖、晚期糖基化終末產物、炎癥、蛋白激酶C激活、ROS產生，以及RAS等。盡管近年來的研究對于防治DR周細胞的凋亡有了一定的進展，但有效的防治方法仍然比較欠缺。

與西藥防治視網膜周細胞凋亡的研究相比較，中藥保護DR早期病變周細胞的研究不僅有單味藥、有效成分，也有復方的研究，表明中藥在防治視網膜周細胞凋亡方面具有自身的優勢。從已有的研究文獻看，中藥單味藥、有效成分及復方對于防治DR早期周細胞凋亡顯示出明顯的作用，表明中藥對于DR早期周細胞凋亡的保護有較好的應用前景。但需要指出的是，中藥對視網膜周細胞凋亡的研究報道的文獻并不多，研究深度不夠，大部分文獻缺乏機制研究，干預相關分子信號傳導通路的分子機制研究更顯匱乏。由于人或動物（如大鼠、小鼠、牛等）的視網膜周細胞尚未有細胞系商業出售，需要每一項研究都自行建立原代細胞培養模型，且視網膜周細胞的原代培養具有一定的技術難度，在客觀上也制約了深入研究的進一步開展。

對已在動物實驗中發現的中藥單味藥、有效成分、復方進行深入的機制探討和臨床研究，可以推動快速發現用于防治DR早期周細胞凋亡的中藥新藥。在未來的研究中，需要通過生物技術手段建立視網膜周細胞系，以便為開展大規模篩選有效的中藥單味藥、化學成分及復方提供穩定的研究手段。另外，中藥高通量定向篩選方面需要有所突破，以不斷豐富候選藥物品種，篩選更加高效的防治DR早期周細胞凋亡的治療用藥。

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A Research Progress on the Protective Effects of Traditional Chinese Medicine on Pericyte Loss in Diabetic Retinopathy

Zhou Yunfeng1, Li Lin1, Ge Zhengyan2, Guo Yujie2, Jin Long2, Ren Ye2, Li Yanlin1, Xu Yang1
(1.Institute of Medicinal Plant Development, Chinese Academy of Medical Science and Peking Union Medical College,Beijing 100193, China;
2. Experiment Research Center of Xiyuan Hospital, China Academy of Chinese Medical Sciences, Beijing 100091, China)

Diabetic retinopathy (DR) is one of the common microvascular complications of diabetes. The apoptosis of retinal pericyte is the main pathologic change in the early stage of DR. In recent years, major progress has been made on the research of mechanism behind pericyte apoptosis. In this study，single ingredient of Chinese medicine (CM) and its effective components and formula compounds were indicated to perform various pharmacological effects, such as reducing the damage of cultivated retinal peticyte caused by high glucose, inhibiting peticyte damage caused by advanced glycation end products and suppressing the inflammatory response of retinal microvascular, as each of the three played an important role in attenuating apoptosis of pericyte of DR. This article summarized the current literatures over the molecular mechanism of pericyte apoptosis and the protective effects of CM in pericyte apoptosis in DR, which provided a reference for the treatment of CM and the development of new drugs in pericyte apoptosis of DR.

Diabetic retinopathy, pericyte, apoptosis, molecular mechanism, Chinese medicine

10.11842/wst.2016.10.025

R285.5

A

（責任編輯：馬雅靜，責任譯審：朱黎婷）

2016-09-28

修回日期：2016-10-12

＊ 北京市自然科學基金項目（7152100）：降糖消脂片對STZ誘導的糖尿病大鼠視網膜周細胞凋亡保護作用的分子機制研究，負責人：許揚。

＊＊ 通訊作者：許揚，博士，研究員，碩士生導師，主要研究方向：中藥藥理學及創新藥物研究。