葛根芩連湯全方和拆方治療糖尿病及其并發癥的研究進展

呂 晶，唐曼曼，陳長蘭

(遼寧大學 藥學院，遼寧 沈陽 110036)

0 引言

據《中國2型糖尿病防治指南(2020版)》的最新流調數據顯示，中國2型糖尿病患病率從1980年的0.67%，上升到現在的11.2%，總體患病率一直在增加.血糖長期居高不下會導致大血管和微血管的機能異常，進而發生各種并發癥.有研究表明，糖尿病前期患者中有19.8%患有心血管自主神經病變，5.7%患有糖尿病多發性感覺神經病變[1]，即臨床上糖尿病患者血糖居高不下就面臨著并發癥的威脅.糖尿病并發癥遍及全身，腎、眼、腦、心、下肢等各個器官均會受累，如糖尿病腎病、糖尿病視網膜病變、糖尿病足病等，若不能及時防治，將嚴重影響患者健康，縮短患者壽命.2020年美國糖尿病學會(ADA)指南指出，糖尿病(diabetes mellitus，DM)的終極治療目標為“預防并發癥，改善生活質量”.然而，目前尚無有效的治療手段，西藥治療效果明顯，但大多具有不良反應，且不能有效地控制并發癥，僅能起到維持作用或者延緩病情的發展.而中藥更注重“治未病”，治療的整體性和系統性，在防治糖尿病及其并發癥方面具有獨特優勢.

葛根芩連湯(GegenQinlian Decoction，GQD)是經典古方之一，出自東漢末年張仲景所著《傷寒論》的太陽病篇，“太陽病，桂枝癥，醫反下之，利遂不止，脈促，表未解也；喘而汗出著者，葛根芩連湯主之”.方劑組成為：葛根半斤、黃芩三兩、黃連三兩、甘草二兩.其中以葛根發表解肌，升發脾胃清陽之氣；黃芩、黃連清熱燥濕止利，主治熱挾表邪下利證，后世則擴大了其運用范圍.結合經驗與對中藥方劑的研究，張發榮教授和仝小林教授均嘗試使用GQD加減辨治糖尿病，發現效果良好[2-3]，此方逐漸用于糖尿病及其并發癥的治療.中藥配伍理論是研究方劑的重要手段，拆方研究是對方劑配伍原理進行研究的重要手段之一，拆方組成相對簡單、法度嚴謹、配伍取效特點明確等優勢，往往能夠抓住疾病的關鍵問題[4].逐漸地學者對葛根芩連湯進行了拆方研究，如葛根-黃連藥對、黃連-黃芩藥對.本文將從GQD全方和拆方防治糖尿病及其并發癥的作用機制進行綜述，為GQD現代化創新發展提供研究思路.

1 葛根芩連湯防治糖尿病及其并發癥的作用機制

1.1 葛根芩連湯防治糖尿病的作用機制

1.1.1 改善胰島素抵抗

2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)一直被歸類為一種復雜的、多因素的代謝綜合征.胰島素抵抗是糖尿病一個重要的發病機制.當胰島β細胞出現功能障礙時，胰島素分泌受損，進食量和體重會增加，肝糖原產生的能力受到抑制，肌肉中葡萄糖的攝取率降低，血漿中非酯化脂肪酸(nonesterifiedfatty acid，NEFA)水平上升，胰島素抵抗增加[5].因此，改善胰島素抵抗成為防治糖尿病的關鍵.李穎萌等[6]通過建立高脂飼料聯合鏈脲佐菌素誘導大鼠2型糖尿病模型，研究發現GQD能夠降低胰島素濃度，提高胰島素敏感性，有改善胰島素抵抗的作用.當出現胰島素抵抗時，脂肪細胞的葡萄糖消耗能力會相應減弱，而GQD能夠增加脂肪細胞對葡萄糖的消耗能力[7-8].

有研究表明，與胰島素敏感性相關最常見的基因是過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor gamma，PPARγ)，它的Pro12Ala多態性與2型糖尿病的發生有關[9].此外，PPARγ可以直接調節葡萄糖穩態相關基因的表達，如上調葡萄糖轉運蛋白4(glucose transporter 4，GLUT4)的表達[10].單思等[11]基于Ingenuity Pathway Analysis(IPA)軟件，構建GQD與糖尿病的分子網絡并分析生物學通路，結果發現RXRα、PPARγ等交集藥物靶點，因此推測GQD可以通過調節IL-12 Signaling and Production in Macrophages通路中RXRα、PPARγ等位點來干預T2DM的發生發展.羅新新等[12]采用大鼠糖尿病模型和3T3-L1脂肪細胞進行GQD改善胰島素抵抗的藥效學及相關分子機制研究，發現GQD能顯著升高糖尿病大鼠脂肪組織的PPARγ，GLUT4，ADPN，ACACA及ACACB基因的mRNA表達水平.該研究表明，GQD能夠激活PPARγ以促進脂肪分化，上調GLUT4 以增加葡萄糖攝取，同時上調ADPN 增強脂肪胰島素敏感性以改善胰島素降糖信號通路.PPARγ和RXRα均為脂聯素信號通路的功能基因，它們可能通過血漿脂聯素水平而與胰島素敏感性或T2DM發生聯系[13].GQD能增加分泌型脂聯素蛋白的濃度，同時能上調3T3-L1脂肪細胞脂聯素的表達水平，因此證明GQD的抗糖尿病機制與提高脂聯素蛋白濃度和上調脂聯素表達水平有關[8].

1.1.2 改善腸道菌群

越來越多研究表明，腸道菌群是代謝性疾病發生的潛在誘因，可以將其作為代謝性疾病預防和治療的靶點.肥胖個體的細菌門比例與瘦人不同，腸道的通透性發生改變，脂多糖的吸收增加，炎癥通路被激活，胰島素信號通路受損[14].Fei等[15]將脂多糖內毒素注入小鼠皮下時會導致肥胖與胰島素抵抗的發生，暗示腸道菌群的改變可能會產生不同信號激活和表型改變，從而誘發T2DM的發生.最新研究表明[16]，葛根芩連湯能通過富集丁酸產生菌調控腸道黏膜免疫和糖脂代謝紊亂，從而減輕系統性和胰島局部炎癥水平，改善胰島素抵抗.章常華等[17]研究顯示，GQD能夠增加對T2DM有防治作用的益生菌.此外，在隨機、雙盲和安慰劑對照的人群中，試驗不同劑量GQD對腸道菌群結構的調節作用及其與降糖療效的關系時，發現GQD能夠調節患者腸道菌群的結構，特別是增加有益菌的含量，如Faecalibacteriumspp.等，并且抑制Alistipes和Odoribacter等機會致病菌，且具有顯著的劑量效應，提示腸道菌群可能參與了GQD的降糖作用[18].另有臨床研究，對就診于上海某醫院的T2DM患者進行檢查時發現，他們腸道內厚壁菌門與梭菌屬細菌比例明顯降低，雙歧桿菌含量也有所減少，同時擬桿菌屬、大腸桿菌等條件致病菌水平明顯升高，而采用GQD治療后明顯提高了患者腸道梭菌細菌和雙歧桿菌數量、降低了大腸菌菌群數量，與對照組相比明顯改善了腸道菌群情況，因此，GQD可通過干預T2DM 患者腸道菌群達到治療DM的作用[19].

1.1.3 改善氧化應激

目前普遍認為氧化應激是T2DM發生發展的主要標志.體內氧化劑水平和抗氧化劑狀態之間的平衡會被異常增加的活性氧破壞，脂質過氧化進一步加劇氧化應激[20].研究報道GQD具有抗氧化的作用，能夠提高T2DM大鼠的抗氧化物酶的活性，降低血清丙二醛的含量，保護氧化應激對機體的損傷[6，21-22].

1.2 葛根芩連湯防治糖尿病并發癥的作用機制

1.2.1 糖尿病腎病

糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病的主要微血管并發癥之一.多基因易感性在DN的發生發展過程中發揮重要作用，這使得DN的發病機制錯綜復雜.目前普遍認為居高不下的血糖能夠直接或間接地通過改變血液動力學機制而損傷腎臟[23].陳迎春等[24]發現GQD能夠改善大鼠血糖、血尿素氮、血肌酐及24 h蛋白尿水平，對糖尿病大鼠的腎臟有保護作用.此外，糖尿病腎病患者口服GQD后，蛋白尿排泄得到很好的控制，延緩了病情的發展[25-26].糖尿病腎病患者的外周血血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)水平較正常水平高，經過GQD干預治療后表達下調，患者臨床癥狀明顯改善，推測GQD是通過阻斷VEGF的分泌而發揮的治療作用[25].

1.2.2 糖尿病視網膜病變

糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見的眼部并發癥，已成為全球主要致盲原因[27]，其發病機制復雜，迄今為止尚未完全研究清楚.臨床研究表明，DR患者在進行常規治療的基礎上加服GQD能很好地降低血糖，且視力也得到明顯的提高.此外，與進行常規治療的患者相比，加服GQD患者的VEGF水平下降較明顯，推測GQD通過調節VEGF水平發揮治療DR作用[28].馬曉婕等[29]對DR患者進行常規治療基礎上給予GQD與普羅布考，結果顯示除改善DR患者血糖水平外，明顯降低同型半胱氨酸(Hcy)、血清總膽固醇(TC)、可溶性細胞間黏附分子1(sICAM-1)及結締組織生長因子(CTGF)的水平，升高血清鈣鎂離子水平.此外，實驗組患者比常規治療組患者視網膜病變進展率明顯下降.臨床研究提示，GQD治療DR作用機制與升高血清鈣鎂離子水平、降低血清sICAM-1及CTGF 水平有關.

1.2.3 糖尿病認知功能障礙

糖尿病認知功能障礙是由糖尿引起的，以認知功能障礙為突出表現，伴有腦內結構、病理生理改變的一種并發癥，但其發病機制尚未清楚.藥理研究發現，GQD能夠明顯改善糖尿病認知功能障礙大鼠模型的學習記憶能力，能夠增強血管緊密連接蛋白occludin、claudins、ZO-1的表達，促進糖尿病大鼠海馬血管新生，改善海馬缺血缺氧狀態，減輕海馬神經元損傷.研究結果表明[30]，GQD保護糖尿病認知功能障礙大鼠海馬神經元是通過調節海馬神經元IGF-1及PI3K/AKT/CREB信號通路活性起作用的.周莉萍等[31]發現葛根芩連湯能夠降低大鼠海馬組織內IL-1β，TNF-α的表達，抑制炎癥反應從而改善其認知功能障礙.

2 葛根芩連湯拆方防治糖尿病及其并發癥的作用機制

2.1 葛根-黃連藥對

近年研究發現，GQD拆方后的葛根-黃連藥對是其改善胰島素抵抗的有效藥物組合，而黃芩、甘草則對黃連的降糖作用具有一定拮抗作用[32].藥理研究表明[33-35]，葛根-黃連藥對能明顯改善糖尿病相關生化指標，如空腹血糖、甘油三酯、高密度脂蛋白膽固醇、低密度脂蛋白膽固醇等，具有較強的降血糖、降血脂活性.同時，胰腺組織的損傷能得到一定程度的緩解，胰島數量增加，腺泡和胰島萎縮得到改善[34].葛根-黃連藥對抗T2DM作用機制的初步研究發現，葛根、黃連有效組分能顯著提高2型糖尿病大鼠血清谷胱甘肽、活性氧活性，降低血清丙二醛、一氧化氮合酶、一氧化氮水平，提高大鼠的胰島素敏感指數，并能顯著提高胰腺組織BCL-2蛋白表達，降低胰腺組織BAX與Caspase-3蛋白表達.研究結果表明[36-37]，葛根-黃連藥對抗T2DM的作用機制可能與減輕氧化應激損傷，抑制胰島β細胞凋亡，提高大鼠的胰島素敏感指數并降低胰島素抵抗力有關.

賀志龍[38]研究了葛根和黃連有效組分的配伍.葛根總異黃酮與黃連總生物堿一定比例組方具有明顯的降糖作用，能顯著改善糖脂代謝紊亂，改善胰島素抵抗，其藥效物質清晰、生物活性明確，具有防治2型糖尿病及并發癥的良好優勢，進一步確定了“葛根總異黃酮-黃連總生物堿”組分配伍更適應于2型糖尿病的治療.通過研究6個不同配比組方對不同2型糖尿病模型小鼠空腹血糖(FBG)的影響，以及對STZ致2型糖尿病小鼠模型血清中總膽固醇、甘油三酯含量的影響，確定其治療2型糖尿病的最佳有效組分葛根總異黃酮與黃連總生物堿質量比為2∶8.

2.2 黃芩-黃連藥對

中醫傳統理論認為，糖尿病的核心病理機制是中滿內熱，表現為脾虛胃熱，屬虛實夾雜證.黃芩與黃連均是苦寒之品，兩藥合用，有清熱燥濕、瀉火解毒的功效.現代藥理學研究表明，黃芩-黃連配伍使用治療糖尿病效果優于單用.劉彤彤等[39]通過對KKAy小鼠模型組和給藥組的差異表達蛋白進行分析，發現了與T2DM相關的差異蛋白有5個，這些蛋白主要涉及炎癥反應、信號通路調節等生物過程.宗陽等[40]從網絡藥理學方面進行研究，發現黃芩-黃連藥對主要通過DPP4、PPARG等靶點調節炎癥細胞因子，作用于胰島素受體治療糖尿病.

3 總結與展望

分子病因學研究表明，糖尿病及其并發癥屬于多基因病，受遺傳因素和環境因素的共同影響.其主要特點是多因素、多環節、多靶點相互作用，而參與發病的易感基因及環境因素一般會通過不同的生物學途徑引發疾病[41].因此，對于糖尿病及其并發癥的治療應該具備多環節和多靶點作用的功能.相比于西藥的治療作用的單一靶向性且會產生副作用導致各種并發癥，中藥依據中醫整體觀的理論，更能對患者的細胞、組織和器官進行整體調節，因此在降糖、改善胰島素分泌、減少或延緩并發癥方面優勢更加明顯.

雖然GQD全方及拆方均對于糖尿病及其并發癥治療作用顯著，并且本文對已報道的作用機制的研究進行了總結和歸納，但仍有不足：1)GQD全方和拆方治療糖尿病及其并發癥的作用機制研究主要集中在胰島素抵抗、糖脂代謝改善、氧化應激改善等生化指標改善方面，其相關機制的研究方法脫離了中醫理論，缺乏整體觀、系統論指導.而代謝組學和蛋白質組學的動態性、復雜性、整體性與中醫理論高度相似，且均以整體作為研究對象，研究者應采用相關研究技術充分發揚中醫理論價值和中醫臨床價值[16].此外，利用網絡藥理學研究分析復雜疾病治療、探究中藥的藥效機制，可以從整體和系統的角度分析“病—證—方”對應關系的實質，更有利于精確把握中醫理論的精髓[42].2)中藥復方的拆方藥效學研究將復雜、系統、非線性規律部分降階、降維為線性規律去研究，遵循“復雜—簡單—復雜”的原則，目的在于精簡方劑、尋找發揮增效減毒作用最佳的藥物組合[43].目前研究已報道，GQD的拆方葛根、黃連、炙甘草組合對UC大鼠結腸平滑肌線粒體跨膜電位的影響最為顯著，具有重建和修復結腸組織黏膜及恢復結腸平滑肌功能的作用[44].然而，對于GQD的治療糖尿病及其并發癥的拆方臨床研究尚未報道，為推動GQD抗糖尿病藥理研究創新性發展，未來應開展相關研究.3)隨著糖尿病年輕化的發展趨勢，如何預防糖尿病及減輕并發癥的產生具有重要的社會現實意義.“糖尿病的治未病研究”，即糖尿病的預防以及早期治療、并發癥防治等課題研究已到了亟須解決的歷史關頭.在中醫領域，“治未病”具有悠久的歷史和深厚的積淀，中藥在“治未病”方面具有獨特的優勢.近期有關GQD對感染大腸桿菌小鼠的防治作用研究結果表明，預防高劑量組小鼠的存活率達到80%，且預防高、中、低劑量組小鼠的體溫與陰性對照組相比差異顯著[45].然而，目前缺乏GQD全方和拆方預防糖尿病及其并發癥的研究.綜上所述，今后需通過更加符合中醫理論的現代研究技術，在GQD方劑配伍及預防糖尿病方面進一步深入研究，為中藥防治糖尿病及其并發癥提供新的思路.