中醫藥調控內質網應激防治糖尿病視網膜病變研究進展

馬仙康 ，楊麗霞 ，崔陽陽 ，米登海

1.甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省中醫藥研究院，甘肅 蘭州 730050

糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）是由糖尿病引起的微血管并發癥，同時伴有視網膜神經退行性病變，已成為糖尿病患者視力喪失的主要原因。DR在發達國家和地區的發病率較高[1-2]。目前，臨床治療DR主要以激光、玻璃體視網膜手術、玻璃體內注射抗血管內皮生長因子（VEGF）藥物等為主，但臨床療效不佳、創傷較大[3]。中醫藥治療具有多靶點、多環節、多組分、不良反應少的特點，通過辨證論治，整體合參，可有效延緩非增殖性糖尿病視網膜病變（NPDR）向增殖性糖尿病視網膜病變（PDR）的發展，但其防治DR的具體機制仍有待研究[4]。

內質網應激（ERS）在DR炎癥及細胞凋亡機制中扮演重要角色，調控ERS治療DR已成為當前研究的熱點。筆者整理了ERS在DR發生發展中的作用，同時對近年來中醫藥防治DR的文獻進行總結歸納，以期為中醫藥治療DR的機制研究奠定基礎，為從事DR領域的科研人員提供思路。

1 糖尿病視網膜病變病理機制

DR的發生發展與炎癥因子、VEGF、自由基增多、晚期糖基化終末產物（AGEs）生成等密切相關[5]。作為一種進展性疾病，DR在臨床上分為NPDR和PDR 2個階段，NPDR發生于DR早期階段，以血管通透性增加、毛細血管閉塞、血管內皮細胞損傷、微動脈瘤、視網膜滲血等為主要病理特征；PDR發生于DR中后期，以新生血管生成、黃斑水腫（DME）、視網膜脫落、玻璃體出血等為主要病理特征[6-7]。

2 內質網應激的啟動機制

內質網是細胞合成蛋白質、鈣儲存、脂質代謝的重要場所，作為細胞的中心調節器，維護細胞內環境穩態與平衡。糖尿病時，細胞糖脂代謝異常，內質網內環境穩態遭到破壞，未折疊和錯誤折疊蛋白在內質網中大量積聚，此時細胞啟動內質網相關降解以緩解內質網壓力，但由糖尿病引發的糖脂代謝紊亂一直攻擊內質網新建立的平衡，最終內質網無法承受這種打擊，出現病理及功能損傷，即ERS[8]。此時細胞啟動未折疊蛋白反應（UPR），UPR上有3種跨膜傳感器，分別為蛋白激酶R樣內質網激酶（PERK）、肌醇需求激酶1（IRE1）和活化轉錄因子（ATF）6[9]。靜息狀態時，三者通過免疫球蛋白（Bip）與葡萄糖調節蛋白78（GRP78）緊密結合；ERS時，GRP78與Bip親密度降低，三者從GRP78中解離并激活，隨后啟動UPR下游信號通路[10]。ERS發生時，PERK和IREI通過減少蛋白質翻譯和促進伴侶產生恢復內質網穩態，是ERS重要的感應器，當機體處于過度持續的ERS時，PERK和IRE1從ERS感應器轉變為誘導細胞凋亡的推進器，兩者分別激活ATF4、ASK1，并上調凋亡相關因子CHOP和JNK表達，啟動PERK-ATF4-CHOP和IRE1-ASK1-JNK途徑，誘導細胞凋亡[11-14]。ATF6作為UPR的主要傳感器，可快速識別ERS早期內質網內環境壓力變化，ERS時，ATF6通路參與γ干擾素（IFN-γ）誘導的死亡相關激酶1（DAPK1）活化，并上調CHOP、XBP1和GRP78表達，從而誘導細胞自噬和死亡[15-16]。

3 內質網應激在糖尿病視網膜病變中的作用

DR早期病理改變主要為微動脈瘤、斑點出血、視網膜內微血管異常、棉絮斑，后期為新生血管形成、玻璃體出血、視網膜脫離[17]。高血糖引起的炎癥和ERS是導致DR患者視網膜血管及神經受損的主要原因，血液-視網膜屏障受損是DR的主要特征[18-19]。Müller細胞作為視網膜中重要的神經膠質細胞，能夠分泌各種細胞因子及生長因子，如VEGF和細胞間黏附分子-1（ICAM-1），是導致DR患者血管滲出主要原因[20]。VEGF過度生成打破了血液-視網膜屏障的穩定，導致VEGF、ICAM-1和促炎性細胞因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素（IL）-6、IL-8、單核細胞化學引誘蛋白1（MCP-1）間平衡受損，從而引發視網膜炎癥和新生血管形成[21]。

3.1 內質網應激參與穆勒細胞促炎過程

XBP1是組成UPR的重要轉錄因子，Yang等[22]研究發現，XBP1缺陷的糖尿病小鼠Müller細胞VEGF、TNF-α水平升高，ERS標志蛋白GRP78、CHOP、ATF4、ATF6、Eif2α表達上調，視網膜血管滲漏，而XBP1缺失的原代Müller細胞中ERS標志物及炎癥因子表達更為強烈，使用ERS抑制劑后則有所改善。視網膜Müller細胞蛋白的O-GlcNA酰化受損參與了DR的發病機制，Dai等[23]研究發現，高糖高脂喂養4周的小鼠視網膜ERS增強，谷氨酰胺-果糖-6-磷酸酰胺轉移酶2（GFAT2）上調，O-GlcNAcylation表達增強，己糖胺生物合成途徑通量增加。ATF4是ERS的重要介質，能夠調節VEGF、ICAM-1表達，從而干預DR發展，Wang等[24]研究發現，增殖期DR組患者玻璃體和房水中ERS相關蛋白GRP78、ATF4、IL-6、MCP-1表達升高，通過對兩者進行相關性分析后發現，ATF4和IL-6/MCP-1水平密切相關。

3.2 內質網應激干預晚期糖基化終末產物的生成

AGEs可通過ERS推進DR進程。腫瘤進展位點2（TPL2）是一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，能夠對視網膜血管生成產生病理作用，基質細胞衍生因子-α（SDF1α）、ERS相關因子ATF4和TPL2共同組成TPL2/ATF4/SDF1α軸，Lai等[25]研究發現，Nε-（羧甲基）賴氨酸作為AGEs的一種，可通過抑制TPL2/ATF4/SDF1α軸，改善糖尿病大鼠視網膜病理性新生血管形成和DME，從而有效預防糖尿病導致的視網膜微血管損傷。Kang等[26]發現，AGE孵育的糖尿病小鼠視網膜色素上皮（RPE）細胞中ERS相關介質ATF6、IRE1α表達升高，視網膜血管受損。此外，Chan等[27]發現，AGEs中的甲基乙二醛在RPE細胞（ARPE-19）中聚積，導致細胞中活性氧生成和鈣濃度升高，最終增強ARPE-19細胞凋亡，而給予ERS抑制劑4-PBA后可逆轉這一狀況。UPR作為ERS傳感器，主要由GRP78激活，Shao等[28]研究顯示，長期暴露于高糖缺氧環境中的人視網膜微血管內皮細胞hRECs出現凋亡，促炎性細胞因子表達上調，新生血管形成，甲狀腺轉運蛋白通過Eif2α-CHOP途徑提高GRP78表達，并促進糖基化終末產物受體凋亡，抑制上述病理過程。

4 中醫藥干預內質網應激治療糖尿病視網膜病變

中醫藥具有療效好、不良反應小、靶向高等特點，在治療DR方面獨具優勢，近年研究表明，中醫藥可通過調控ERS延緩DR進程，現綜述如下。

4.1 中藥單體

枸杞多糖是中藥枸杞的提取物，具有降血糖、減輕視網膜血管滲透和炎癥反應、抗AGEs損傷、下調VEGF表達等作用。枸杞多糖可下調糖尿病小鼠視網膜中核因子κB表達，減輕炎癥刺激，同時抑制高爾基體中半胱氨酸蛋白酶前體（Pro-Caspase12）生成，減少ERS相關凋亡因子Caspase12激活以控制ERS，減輕視網膜正常細胞組織損傷和凋亡，改善視網膜水腫，抑制新生血管生成[29]。鼓槌石斛具有滋陰清熱、潤肺益腎、明目之功，毛蘭素為其活性成分，研究表明，毛蘭素及鼓槌石斛提取物具有抗氧化、增強免疫力、抗血栓形成、改善眼部微循環等作用，鼓槌石斛提取物可降低糖尿病大鼠視網膜組織ERS介導的PERK和eIF2的磷酸化水平，抑制PERK-eIF2-CHOP通路激活，下調同源蛋白CHOP表達，從而減少糖尿病大鼠視網膜細胞損傷及凋亡，毛蘭素對高糖培養的猴視網膜脈絡膜內皮細胞RF/6A的保護機制與鼓槌石斛提取物的作用相同[30]。藍莓花青素為藍莓提取物，可降低糖尿病炎癥因子和氧化應激水平，通過下調ARPE-19細胞中miR-182/8-氧鳥嘌呤DNA糖基化酶軸的表達，進而抑制氧化應激和內質網應激，改善高糖導致的細胞凋亡[31]。

4.2 中藥復方

玉液湯由山藥、黃芪、知母、葛根、五味子、天花粉、雞內金等組成，具有補氣生津、潤燥止渴之功。研究表明，玉液湯可降低糖尿病大鼠血脂水平，下調ERS標志蛋白GRP78表達，進而改善糖尿病大鼠視網膜各層結構錯亂、局部水腫、細胞疏松等病理改變[32]。當歸補血湯加味方由黃芪、當歸、三七組成，可補氣養血、化瘀通絡，具有抗炎、改善血管內皮細胞增殖與遷移、緩解DR中的神經節細胞凋亡和損傷的作用[33]。當歸補血湯加味方可下調人源視網膜Müller細胞系MIO-M1血管新生因子（ANGPTL4、VEGF）和炎癥因子ICAM-1、IL-1β的mRNA水平，緩解細胞凋亡，其機制可能與抑制ERS中ATF4/CHOP通路有關[34]。

5 結語及展望

ERS通過誘導促炎性細胞因子和AGEs形成，導致視網膜新生血管生成及細胞凋亡，廣泛參與了DR發生發展過程。西醫針對DR的主要治療手段為抗炎和抑制新生血管生成，雖在初期有一定成效，但在中后期表現出較強的耐藥性和不良反應。中醫在治療疾病方面注重辨證論治、整體合參，對延緩病情、改善癥狀有顯著療效。

筆者在總結歸納相關文獻時發現該領域研究還存在一些不足，主要為目前研究多為中藥提取物相關研究，中藥復方及中成藥的研究相對較少，且機制研究不夠深入；實驗對象多為動物模型，缺乏臨床相關研究。

當前，中醫藥通過調控ERS防治DR的研究正在興起，隨著研究的深入和完善，將為基于中醫基礎理論和中醫藥防治DR的研究提供新思路、新方法，且為進一步闡明DR的發生發展機制、新型靶向藥物的開發和臨床防治策略的選擇提供科學依據。