氧化應激與糖尿病足發病關系及中藥干預作用的研究進展

李亮亮 王偉靈 趙誠

摘 要 糖尿病足的發病機制復雜，目前認為血管病變、神經損傷及創面感染為其主要病機。研究表明，氧化應激可同時激活多條信號通路參與上述病變的形成，在糖尿病足的發生、發展過程中發揮重要作用。中醫藥在糖尿病足的防治中具有一定優勢，現代研究發現單味中藥及中藥復方具有多層次、多靶點的藥理學作用，在糖尿病足壞疽的不同階段發揮治療作用。本文回顧近年來中藥通過改善氧化應激狀態在治療糖尿病足中取得的進展，探尋氧化應激與糖尿病足發病關系及中藥干預作用。

關鍵詞 糖尿病足 氧化應激 中藥

中圖分類號：R587.2； R259 文獻標志碼：A 文章編號：1006-1533（2019）13-0023-03

The relationship between oxidative stress and diabetic foot and the advances on traditional Chinese medicine intervention*

LI Liangliang1**， WANG Weiling1， ZHAO Cheng1，2***（1. Shanghai TCM-Integrated Hospital， Shanghai 200082， China； 2. Shanghai TCM-Integrated Institute of Vascular Anomalies， Shanghai 200082， China）

ABSTRACT The pathogenesis of diabetic foot is complex. It is considered that vascular disease， nerve injury and wound infection are the main pathogenesis. Studies have shown that oxidative stress can simultaneously activate multiple signaling pathways to participate in the formation of these lesions and play an important role in the occurrence and development of diabetic foot. Traditional Chinese medicine has certain advantages in the prevention and treatment of diabetic foot. Modern research has found that both single herb and Chinese traditional compound have multi-level and multi-target pharmacological effects， and play a therapeutic role in different stages of diabetic foot gangrene. In this paper， we review the research progress of traditional Chinese medicine in the treatment of diabetic foot in recent years， and explore the relationship between oxidative stress and diabetic foot and the intervention effect of traditional Chinese medicine so as to provide reference for the prevention and treatment of diabetic foot.

KEy WORDS diabetic foot； oxidative stress； traditional Chinese medicine

糖尿病足（diabetic foot，DF）是糖尿病的嚴重并發癥之一，流行病學研究顯示，中國糖尿病足發病率呈逐年上升的趨勢。DF的發病機制復雜，其發生與糖脂代謝紊亂導致的氧化應激引起的下肢血管病變、神經病變密切相關。晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）作為糖代謝紊亂的主要產物，性質穩定且具有廣泛的致病作用，可多途徑、多部位誘導氧化應激的發生，進一步介導炎性反應、自噬及細胞凋亡。中醫藥可通過不同途徑與靶點對氧化應激反應產生抑制作用，從而對DF起到治療作用。

1 氧化應激與晚期糖基化終末產物

AGEs是體內一些還原糖如葡萄糖、果糖等與大分子物質的游離氨基發生非酶糖基化反應形成的終末產物[1]，其形成依賴葡萄糖濃度和反應活性。AGEs在局部皮膚過量沉積后，可通過其直接毒性作用或受體途徑引起組織和細胞功能的紊亂，晚期糖基化終末產物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）作為其主要作用受體，可表達于內皮細胞、單核細胞、成纖維細胞、平滑肌細胞以及神經組織中。研究發現，AGEs可誘導周圍細胞RAGE mRNA高表達，進一步反饋激活AGEs-RAGE信號通路，增加細胞內ROS水平。低水平活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）可通過其氧化作用參與細胞信號調節。而過度激活的AGEsRAGE信號通路則會通過氧化應激反應，介導炎性反應、自噬及細胞凋亡的發生，造成血管及神經損傷，從而導致疾病狀態[2] 。

2 氧化應激與DF

2.1 氧化應激與血管損傷

DF患者下肢血管病變的機制尚不明確，目前研究認為，OS引起的血管內皮功能紊亂，在糖尿病血管并發癥的發生、發展中發揮了重要作用。ROS作為OS反應的關鍵物質，可通過介導內皮細胞炎性反應、調節內皮細胞自噬、加速內皮細胞衰老等引起血管內皮功能紊亂，參與糖尿病血管并發癥的發生。高血糖狀態下AGEs含量增多，可誘導血管炎癥反應的發生[3]，使TNF-α、IL-6、IL-1β等生成與分泌增多。并在此基礎上，進一步誘導損傷的內皮細胞VPO1基因及衰老相關蛋白如p53等表達上調，導致內皮細胞衰老。衰老的內皮細胞可釋放更多的炎性因子（如TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、ICAM、VCAM等）， 進一步加劇內皮損傷[4]。

研究發現，在血管氧化應激反應的眾多影響因素中，非對稱性二甲基精氨酸（asymmetric dimethylarginine，ADMA）在其中發揮了重要作用，ADMA與L-精氨酸的結構非常相似，作為內源性一氧化氮合酶（NOS）抑制劑，可直接與底物左旋精氨酸競爭NOS的結合位點，并增加超氧陰離子（O2-）的生成，在還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）參與下通過氧化內皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的關鍵輔基四氫生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4），誘導NOS解偶聯，從而導致超氧化物生成增多，一氧化氮（nitric oxide， NO）合成減少。NO是主要的血管舒張因子，其合成減少，可導致血管內皮依賴性舒張功能障礙[5]。而過量的超氧化物作為NF-κB的活化刺激信號，可激活NF-κB信號通路進一步促進IL-2受體、T細胞受體的表達，誘導IL-2介導的毒性損傷和T細胞的黏附，導致內皮受損。升高的ADMA還可增加miR-21水平，抑制SOD2表達，增加ROS水平，促進內皮細胞衰老導致功能障礙[6]。

2.2 氧化應激與神經損傷

糖尿病周圍神經病變（diabetic peripheral neuropathy，DPN）分為運動神經損傷、感覺神經損傷及自主神經紊亂這3個方面：運動神經損傷可見肌群麻痹、無力、萎縮，導致足弓力學失衡，足部壓力異常形成潰瘍；感覺神經受損表現為痛覺、壓力及溫度覺的喪失，保護機制減弱或消失，易受外界創傷；自主神經病變可引起局部汗出減少、甚至無汗，致使局部皮膚干燥開裂，繼發感染。DPN的發病機制主要包含：代謝因素的直接毒性作用、氧化應激反應及OS誘導的血管損傷等[7]。

高血糖狀態下AGEs沉積于神經組織及細胞，可通過促進蛋白質間的異常共價交聯影響蛋白質的結構和功能，對神經組織或細胞產生直接毒副作用。而持續高血糖亦可激活多元醇通路，使蛋白激酶介導的Na+-K+-ATP酶活性下降，還原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）的生成減少，增加OS含量，損傷神經組織，導致神經傳導速度減慢，神經傳導功能障礙[8]。氧化應激可誘導血管內皮依賴性舒張功能障礙，隨著病情的進展，內皮細胞增殖，微血管基底膜增厚，血流量減少，導致神經內膜缺氧和神經低灌注，出現神經變性壞死。有研究認為，胰島素對感覺神經元和軸突受體有獨特的營養作用，而OS誘導的胰島素缺乏可直接導致神經損害，是DPN發病的又一關鍵因素[9]。

2.3 氧化應激與炎性反應

研究發現，AGEs與RAGE結合可通過促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）、Janus激酶/信號轉導與轉錄激活子（the janus kinase/signal transducer and activator of tran-ions，JAK/STAT）信號通路、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）等多條通路促進氧化應激的發生，其中過氧化物酶體增殖物活化受體-γ（peroxisome proliferators activated receptor gamma， PPAR-γ）和NF-κB信號通路的激活可導致ROS和活性氮簇的產生，繼而引發一系列炎癥反應。AGEs可通過下調PPAR-γ活性，參與誘導CD4+T細胞向Th1、Th17分化，釋放細胞因子IL-2、IL-17參與炎性反應。而NF-κB的活化，可引起大量促炎細胞因子如IL-6、TNF-α、血管細胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）等的表達和釋放，其中IL-1α、IL-6、TNF-α的表達可反向促進NF-κB的激活及ROS的產生，形成反饋調節環。高水平的ROS及炎性因子的持續釋放，可使創面長期處于炎性期，使創面周圍正常細胞發生壞死凋亡，引起慢性細胞活化和組織損傷[10]。

2.4 氧化應激與細胞自噬、凋亡

在OS反應中，自噬對細胞的存活與凋亡過程中具有雙向調節作用。研究發現，細胞內ROS過量產生，可通過哺乳動物雷帕霉素靶標（mammalian target of rapamycin，mTOR）、PI3K、細胞外調節蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）及p53信號通路[11]誘導自噬活化，緩解ROS介導的氧化應激反應，保護細胞存活。同時，選擇性自噬又可促進過氧化氫酶的產生，導致ROS進一步堆積，使得自噬和ROS之間形成正反饋調節環，加重機體的OS反應，損傷組織細胞。研究發現，活化的NF-κB亦可下調Bcl-2/Bax比值、使Casepase-3活性增強，最終誘導成纖維細胞凋亡、自噬的發生，影響糖尿病足壞疽的愈合進程[12]。

3 中藥對糖尿病足的干預作用

3.1 減少AGEs含量

AGEs的大量形成與堆積是氧化應激啟動發生的標志性物質，研究表明，中藥可以減少AGEs的形成。鄧來明等[13]研究表明，黃芪多糖（APS）可以有效降低糖尿病足潰瘍成纖維細胞AGEs的濃度及RAGE mRNA 的表達，顯著縮短糖尿病足潰瘍患者的肉芽組織出現時間和潰瘍愈合時間。包小燕等[14]研究發現，四妙勇安湯合四藤一仙湯內服外敷協同治療，可降低AGEs含量，從而有效緩解臨床癥狀，改善足部循環狀態和神經傳導速度，且不增加不良反應發生風險。

3.2 抑制ROS及炎性因子的生成

ROS是氧化應激激活發生的關鍵物質，其生成與滅活的失衡可加重DF的發展。研究發現，白藜蘆醇、姜黃色素等抗氧化劑或許可以通過清除ROS起到抗氧化的作用。托里消毒散可通過降低炎癥細胞因子如IL-1β和TNF-α的表達，減少糖尿病創傷中的嗜中性粒細胞和巨噬細胞豐度，顯著降低局部炎癥水平，促使DF傷口愈合[15]。

3.3 調節生長因子表達

多項研究表明，正常創面修復過程所需的細胞和分子信號的缺失及異常，是糖尿病難愈創面形成的主要因素，中藥可以調節多種生長因子的表達促進創面正常修復。假紫草素（arnebin-1）是一種由紫草中提取的萘醌衍生物，依賴PI3K途徑上調人臍靜脈內皮細胞中eNOS、血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和低氧誘導因子-1α的表達水平，誘導下游信號級聯而產生血管生成作用，加速糖尿病創傷的愈合，且研究表明該促進作用具有濃度依賴性。姜黃素（又稱莪術醇）作用于糖尿病大鼠潰瘍模型可上調VEGFR1和VEGFR2 mRNA表達水平，并增加VEGF水平，促進潰瘍皮膚血管生成，發揮治療作用?？诜舛就}方可以增加痰瘀阻絡證糖尿病潰瘍患者內皮祖細胞，促進VEGF、基質細胞衍生因子-1α及堿性成纖維細胞因子（basic fibroblast growth factor，b-FGF）增加，進一步修復糖尿病足潰瘍。中藥“蚓黃散”可提高大鼠糖尿病潰瘍創面肉芽組織中b-FGF、血小板衍生生長因子的表達水平，刺激多種創傷修復細胞如成纖維細胞、平滑肌細胞、血管內皮細胞、表皮細胞的增殖、分化，促進血管新生及膠原蛋白的合成[16-17]。

3.4 影響信號通路活性

ROS介導多條信號通路參與DF難愈性潰瘍的形成。向延衛等[18]研究發現，祛瘀生肌中藥可調控MAPK通路中c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、活化蛋白激酶磷酸酶（mitogen-activated protein kinase phosphatase，MKP）及磷酸化p38、p53等相關基因表達，促進糖尿病潰瘍創面愈合。

4 結語

糖尿病足潰瘍的發病、治療和管理是一個復雜的過程，OS為誘導疾病發生的關鍵因素，現有西醫治療方法均有一定的局限性。中醫認為，糖尿病足為病久五臟、氣血、陰陽俱損，肌膚失養，血脈瘀阻，日久化熱，感受外邪所導致。臨床研究發現，結合患者臨床癥狀辨證施治可有效降低DF患者截肢率?，F代藥理學研究亦證明，中藥在DF治療中療效切實存在，因此，在中醫理論指導下，探析中藥改善糖尿病足創面愈合的作用機制，從炎性反應水平、創面愈合程度及臨床療效評分切入，探討中藥對糖尿病足氧化應激干預作用的具體有效的作用靶點，有助于DF臨床治療新途徑的開拓。

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