中醫藥基于氧化應激途徑防治糖尿病視網膜病變的機制進展

蘇梅貴，羅向霞

流行病學[1]顯示，到2025 年，糖尿病（diabetic mellitus，DM） 患者人數將從2000 年的1.71 億增長到3.00 億，到2030 年將增加到3.66 億。糖尿病視網膜病變 （diabetic retinopathy，DR） 患者數量預計到2030 年將增加至1910 萬，是成人中失明的主要原因[2]。DR 是一種高度特異性的糖尿病微血管并發癥，其主要組織學特征為視網膜基底膜增厚、血管滲漏、新生血管形成、視網膜細胞凋亡、牽拉性視網膜脫離。DR 在全球3700 萬病例中占4.8%，世界衛生組織（world health organization，WHO）已將其列入可以部分預防和治療的眼部疾病的優先名單中[3]。雖然對DR 發病機制尚未完全清楚，但目前氧化應激被公認為是造成糖尿病微血管病變的重要原因之一[4-5]。因此，探索DR 的氧化應激發病機制，并尋找潛在的中醫藥治療方法具有重大的臨床意義。

1 氧化應激

1.1 氧化應激與DR

氧化應激是一種由于活性氧 （reactive oxygen species，ROS） 及活性氮 （eactive nitrogen species，RNS）生產和清除不協調而導致機體失衡的狀態。最常見的ROS 是超氧陰離子（O2-)、過氧化氫（H2O2）和羥基自由基（OH-），這些主要由內源性因子產生，外部因素如紫外線和紅外線輻射也有助于自由基的形成。研究[6]指出，DM 并發癥的所有機制似乎都與ROS過量產生有關。當ROS 水平超過抗氧化防御系統能力時，細胞大分子如脂質和蛋白質啟動鏈式反應，從而中斷細胞活動，導致細胞凋亡，最終損害血-視網膜屏障。高糖狀態下發現，內皮細胞通過糖酵解和丙酮酸鹽參與三羧酸循環，使葡萄糖分解加快，導致產生更多自由基，從而誘發氧化應激[7]。大量文獻研究顯示，過量的ROS 可以誘導胰島β 細胞凋亡壞死，致胰島素顆粒的儲存和胞吐減少，故DM 的常見并發癥DR 與氧化應激關系密切。李春花等[8]用H2O2致使體外處于氧化應激環境，用100 μmol/L 的H2O2溶液作用于細胞24 h 發現，Müller 細胞谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase,GS）表達下降，細胞形態被破壞，證實氧化應激可損害視網膜。

機體內源性抗氧化防御體系主要包括兩大類：一類是酶促體系，包括SOD、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等；另一類則為非酶促體系，包括維生E、維生素C、類胡蘿卜素、谷胱甘肽（GSH）等。防御機制主要體現在，一方面直接清除生成的各種自由基；另一方面主要通過白蛋白、結合珠蛋白、乳鐵蛋白等蛋白與產生的金屬離子結合，從而抑制ROS 的形成。總之，氧化應激通過細胞自燃和凋亡或自噬及神經退行性變引起炎癥、線粒體功能障礙和細胞死亡，損傷視網膜，最終導致形成DR[9]。

1.2 氧化應激相關因子與DR

人視網膜富含多不飽和脂肪酸，一個高能量需求的器官，它對ROS 和脂質過氧化物特別敏感，更易受到高水平自由基或ROS 的影響。有相關研究表明[10]，丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是臨床反映氧化應激水平的常用指標。尿8-羥基脫氧鳥苷酸 （8-hydroxy-guanine，8-OhdG）是國際公認的反應氧化應激狀態的敏感指標。同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）含有巰基，在自動氧化過程中產生氧化應激，致使視網膜血管內皮細胞功能受損。

1.2.1MDA 與DR MDA 是氧自由基與細胞膜不飽和脂肪酸過氧化反應的終產物之一，能夠影響體外線粒體呼吸鏈復合物及體內線粒體關鍵酶活性，MDA水平越高，表明氧自由基水平越高，機體過氧化損傷程度也越重[11]，與氧化應激成正相關[12]。Zhang 等[13]研究發現，DR 患者氧化應激反應增強，且隨著視網膜病變程度的進展逐漸增強，表現為血清SOD、GSH水平降低，MDA 水平升高，在增殖性視網膜病變患者改變更明顯。徐芳[14]研究發現，增殖性DR 患者MDA 的表達明顯高于非增殖性DR 患者，提示MDA 作為氧化標志物可有效反映視網膜微血管病變的程度，同張妮等[15]觀點相同。

1.2.2SOD 與DR SOD 是普遍存在的抗氧化酶家族，是抗ROS 的主要抗氧化劑之一。目前已知有三種不同的SOD 同種型 （SOD1-SOD3），SOD 活性的喪失使ROS 增加，并進一步損傷視網膜。SOD 通過消除氧自由基保護氧化應激中的內皮細胞及周圍細胞使視網膜免受損傷。SOD 的保護機制為，SOD 催化還原型輔酶Ⅱ（NADPH）轉化為H2O2，H2O2可以通過GSH-Px 或過氧化氫酶進一步轉化為水，從而起到抗氧化作用。王偉等[16]選取32 例明確診斷為DR的患者（按國際分組標準分為背景期、輕度非增殖期與嚴重非增殖期）為DR 組，10 例健康人為對照組，結果顯示，不同階段的DR 患者體內的SOD 也有差異，嚴重非增殖型DR 的SOD 活性水平明顯低于背景期DR 組，說明SOD 水平可以反應DR 病程。

1.2.38-OhdG 與DR 8-0hdG 是羥自由基在DNA堿基的C-4、C-5 或C-8 位置上與脫氧鳥嘌呤核苷酸殘基結合并進一步氧化產生[17]，是目前國際上公認的一種新型評價氧化應激狀態的敏感指標[18]，是自由基與DNA、蛋白質和脂類反應后的氧化產物。有報道[19-20]稱8-OhdG 水平在2 型糖尿病(type 2 diabetic mellitus,T2DM)患者尿中明顯升高，然而與糖化血紅蛋白水平無相關性。郭翼華等[21]分別選取1 型糖尿病(type 1 diabetic mellitus,T1DM)和T2DM 患者各39 例、41 例，和正常對照組45 例進行24 h 尿8-OhdG測定，結果顯示，DM 組患者尿8-OhdG 含量明顯高于對照組，具有統計學意義（P＜0.01）。

1.2.4Hcy 與DR Hcy 是一種含硫氨基酸，不參與蛋白質合成，但可作為蛋氨酸代謝的中間體。研究[22]發現，高同型半胱氨酸血癥（Hhcy）是以血液中高水平的Hcy 為特征，誘導人視網膜中產生ROS，且與DR 的嚴重程度相關[23-24]，目前已經證實Hcy 增高與DM 并發癥有關。徐衛星等[25]研究發現，隨著DR 病情的加重，Hcy 水平依次增高，Hcy 在DR 發展中具有重要意義，與韓文莉等[26]的觀點一致。韓敬力等[27]研究結果顯示，DM 各組Hcy 水平均高于健康對照組，差異有統計學意義，推測高Hcy 與血-視網膜屏障的破壞相關。龔杰等[28]選取100 例T2DM 患者，根據眼底情況將其分為DR 組、糖尿病非視網膜病變組（non diabetic retinopathy,NDR）各50 例，比較兩組的糖尿病病程以及空腹血糖、HbA1c、Hcy 水平，結果顯示，Hcy 水平升高是T2DM 患者發生DR 的獨立危險因素（P＜0.05），DR 組的Hcy 水平高于NDR 組（P＜0.05）。

2 中醫抗氧化治療

2.1 單味藥治療DR

隨著中醫藥研究的進展，越來越多的具有抗氧化活性的提取物和單體成分從中草藥中提取出來。Tsai 等[29]統計發現，在中國臺灣延胡索是使用率最高的單味藥（約48.1%），大量中草藥可通過降低人視網膜細胞的氧化應激以減少DR 的發生。

張慧西等[30]發現，枸杞子多糖能夠抑制糖尿病小鼠視網膜內的新生血管及氧化應激，對DR 具有治療作用。張啟明等[31]研究發現，葛根素可通過激活Nrf2/ERK 信號通路有效抑制視網膜神經節細胞的凋亡、減輕DR 大鼠氧化應激損傷，從而保護視網膜細胞。Mahajan 等[32]觀察，藏紅花的一種生物活性成分藏紅花素可降低ROS 和NO 水平，另外可通過激活PI-3/Akt 通路來保護視神經。白藜蘆醇（藜蘆有效成分） 通過提高沉默信息調節因子酶活性來增強底物乙酰化的親和力，可有效清除氧自由基，抵御氧化應激對視網膜和DNA 的損害[33]。研究[34]發現，槲皮素可增強DR 大鼠SOD 和過氧化氫酶活性，減輕DM 誘導的氧化應激。熟地黃水提液內含5-羥甲基糠醛，能夠有效提高實驗小鼠腦組織中SOD、NOS水平，同時抑制MDA 和過氧化脂（LPO），增強腦組織的抗氧化能力[35]。文獻[36-37]報道，五味子具有強大的抗氧化功效。

2.2 中成藥治療DR

中成藥由固定的配方和劑量組成，并且經常單獨使用或與其他藥物結合使用來治療各種疾病，更有效地發揮藥效，被制成湯劑、丸劑、膠囊劑等，方便攜帶和服用。

通脈糖眼明膠囊（黃芪、生地黃、枸杞子、女貞子、三七、決明子等多味中藥組成）能升高老年DR大鼠血清中GSH-Px、谷胱甘肽和SOD 水平，降低MDA 含量，說明其能抑制老齡化誘導的視網膜脂質過氧化現象[38]。郝堯等[39]將104 例確診為非增殖性DR 的患者隨機分為對照組和觀察組（各52 例），對照組給予常規控制血糖、血壓治療,觀察組則在常規治療基礎上聯合應用川芎嗪注射液治療14 d，結果治療后2 組總抗氧化能力（total antioxidant capacity,TAOC）、MDA、SOD 水平均較治療前明顯改善（P＜0.05），結果表明，川芎嗪注射液可明顯減輕氧化應激反應，值得在臨床推廣應用。杜軍輝等[40]認為，復方血栓通膠囊（丹參、三七、玄參、黃芪）治療非增殖性DR 能夠改善患者的氧化應激狀態及視網膜血流，使患者的治療效果提高。雷曉琴等[41]研究表明，通絡駐景丸（古方駐景丸加墨旱蓮、蒲黃、三七、砂仁）可通過Nrf2/HO-1 途徑增強DM 大鼠視網膜抗氧化應激損傷能力，抑制視網膜細胞增殖和新生血管的形成。加味交泰丸（以交泰丸為基礎方，加黃芪、葛根等）在降糖的同時，抑制視網膜神經節細胞凋亡，可降低氧化應激水平[42]。

2.3 中藥復方治療DR

中藥復方是指由兩味或兩味以上藥味組成，具有多種藥效成分的有效組方，是中醫方劑的主體組成部分；其可視為多組分、多方位、多靶點的整合,體現中醫藥的系統性特點，在治療時更加統籌兼顧。

孫淑銘等[43]發現，丹黃明目湯（牡丹皮、生地黃、丹參、麥冬等）可以增強SOD 的抗氧化活力而改善視網膜氧化應激狀態，有效清除自由基，使MDA 含量下降，保護視網膜細胞免受氧化損傷。Fan 等[44]用補陽還五湯對家兔進行動物實驗，發現能有效增加SOD 的活性，同時可降低血漿MDA 水平，顯著改善DR 缺血再灌注損傷，減少細胞死亡。

2.4 針灸治療DR

針灸在臨床治療DM 及其并發癥具有較好的療效和適應癥[45]。黃柏銘等[46]收集26 例確診為T2DM的患者，隨機分成針灸組與對照組，2 組分別檢測血清生化指標、抗氧化指標及踝臂血壓指數等項目，結果顯示針灸組血清抗氧化指標SOD、SOD/MDA 明顯增加，優于對照組（P＜0.01），說明針灸能提高機體抗氧化的能力，可防治DM 及其所致的并發癥。王德全等[47]將30 只四氧嘧啶所致的糖尿病大鼠隨機分為4 組：造模組（DR）、預防組、治療組和正常對照組，預防組和治療組大鼠均給予針刺治療，通過實驗指標(血流變、血小板聚集率、SOD、脂質過氧化物、光鏡觀察、電鏡觀察），結果顯示，預防組及治療組大鼠實驗指標優于造模組，光鏡、電鏡病理片顯示預防組及治療組的血管病變明顯輕于造模組，表明針刺并無明顯的降糖作用，但可清除大鼠體內自由基，提高抗氧化能力，延緩DR 的發展。大量研究發現，艾灸能提升SOD 活性，顯著減少LPO 含量，使紅細胞免疫力大為增強。

3 展望

DR 是糖尿病最常見的微血管并發癥之一，其病理特征主要與氧化應激有關，可導致DR 患者視力顯著下降甚至失明，給患者造成諸多經濟和心理負擔。當前，氧化應激是DR 發病機制中最前沿的研究點，合理的抗氧化將成為治療DR 新的切入點。中醫藥可以多途徑、多層面、多靶點治療DR，具有一定的優勢。因此，應該更深層次探索中醫藥與DR 的關系，有利于預防DR 的發生和延緩病情的進展，進一步減輕患者和社會的壓力、負擔。