大黄素在糖尿病治疗中作用的研究进展

丁 艳 李强翔(南华大学附属娄底市中心医院，湖南 娄底 47000)

大黄素(emodin，EMD)化学名为 1，3，8-三羟基-6-甲基-9，10-蒽醌(1，3，8-tfihydroxy-6-methy-9，10-lanthraqulnone)，其化学结构属于羟基蒽醌类〔1〕(分子结构见图1)。从它的结构可以看出，分子表现出一定的酸性〔2〕。研究表明，EMD具有抗炎、保护肝肾、调节免疫功能、抑制血小板聚集、改善微循环等多种药理作用〔3〕，同大黄一样，治疗作用广泛，毒副反应较小。近年来，EMD治疗糖尿病(DM)及其并发症在临床及基础研究方面均取得了较大进展。

1 EMD与炎性因子

胰岛素抵抗(insulin resistance，IR)是2型糖尿病(T2DM)发病机制的一个重要因素，研究证实，肿瘤坏死因子α(TNF-α)、白细胞介素6(IL-6)、C反应蛋白(CRP)等炎性因子在IR及DM的进展中起着重要作用〔4～6〕。近年来大量临床研究结果表明，EMD可以通过对多种炎症因子的调节作用来达到对DM的治疗效果。

1.1 对IL的影响 IL-6与T2DM的发病密切相关，T2DM患者IL-6水平明显高于正常人。IL-6不仅可促进系膜细胞增生，而且还可使B细胞转化为抗体分泌细胞。国外有学者认为IL-6水平的增高是发展为 DM的独立危险因素〔7〕。秦建华等〔8〕在体外培养以IL-1β诱导的正常大鼠肾小管上皮细胞株，同时以不同浓度梯度的EMD进行干预，通过对细胞形态及角蛋白(CK)表达变化的观察、检测α-平滑肌肌动蛋白(α-SMA)，发现一定浓度范围内的EMD对IL-1β诱导的细胞形态梭形样改变及α-SMA、CK表达有明显对抗作用，且这种作用呈时间依赖性，说明EMD对IL-1β诱导的肾小管上皮细胞转分化具有明显抑制作用。

图1 大黄素的结构图

1.2 对转化生长因子(TGF-β)的影响 TGF-β是 DM肾病(DN)复杂的细胞因子网络中的核心因子，不但可以促使肾脏固有细胞肥大、细胞外基质(ECM)沉积，最终造成肾小球硬化和间质纤维化。还可以上调系膜细胞葡萄糖转运蛋白(GLUT1)的表达，促进细胞对葡萄糖的摄入，引起细胞内糖代谢紊乱，导致ECM合成增加。姚国媛等〔9〕对正常大鼠肾小管上皮细胞株(NRK52E)进行实验研究，发现EMD可以通过下调TGF-β1的表达来抑制IL-1β诱导NRK52E细胞转分化。临床上，有学者对早期DM患者的临床实验统计分析〔10〕，发现EMD可通过抑制糖DN患者TGF-β1的表达而发挥其肾保护作用，从而延缓DN的进一步发展。

1.3 对TNF-α的影响 TNF-α能改变DN患者肾小球基底膜通透性，并且可参与调节胰岛素信号传递和细胞凋亡。近年来研究发现，TNF-α可由肾脏固有细胞分泌，能激活许多信号传导途径，使多种转录因子、细胞因子、黏附分子表达增强，并可介导中性粒细胞、单核细胞与内皮细胞结合，刺激系膜细胞增生、成纤维细胞生长和局部胶原的增加，在肾损伤的纤维化中发挥作用〔11，12〕。王军等〔13〕对 DM 大鼠早期肾损伤进行了实验研究，证实EMD能抑制TNF-α的肾内合成与释放，阻断其降低血管张力作用，减轻肾小球高滤过，从而防治DM大鼠早期肾脏损伤。

2 EMD与糖、脂质代谢

DM是一组以慢性血糖水平增高为特征的代谢疾病群，除碳水化合物外，尚有蛋白质、脂肪代谢异常。在DM病变过程中，糖、脂质代谢异常既是主要的病理变化之一，也是引起各种并发症的重要因素。

2.1 对糖代谢的影响 动物实验研究发现〔14，15〕，大黄对由链脲佐菌素所导致的高脂高糖型DM大鼠具有较强的降血糖作用，并能改善其胰岛素敏感性;另有研究表明〔16，17〕，EMD 可通过CCAAT增强因子结合蛋白(C/EBP)和过氧化物酶体增殖体激活受体(PPAR)mRNA的表达促进甘油三酯(TG)聚集，促进分化的小鼠脂肪细胞株(3T3-L1)的GLUT1、GLUT4的mRNA表达，以及肝细胞PPARγ的表达，从而提高胰岛素敏感性，并呈时间剂量依赖性地增强葡萄糖摄取能力。杨丽娟等〔18〕报道，EMD能够通过PPARγ激动途径上调GLUT2表达、显著促进胰岛素刺激的葡萄糖摄取，能够改善肝脏葡萄糖利用不足和过度释放，从而改善胰岛素抵抗。马晓莉等〔19〕研究发现0～25.0 μg/ml EMD分别作用于胰岛β细胞株(NIT-1)细胞24 h后，细胞凋亡率呈浓度依赖性增加;0～5.0 μg/ml EMD分别作用于NIT-1细胞24 h后，基础胰岛素分泌量呈浓度依赖性降低;高糖刺激后胰岛素分泌量在EMD 0和2.5 μg/ml组间无差别，而在5.0 μg/ml组则明显降低，说明EMD可以诱导胰岛细胞凋亡，并抑制胰岛素分泌。此项研究与EMD可以降低血糖的研究相矛盾。

2.2 对脂质代谢的影响 DM又称糖脂病，多种脂质异常代谢产物参与影响了DN的进程。其中氧化低密度脂蛋白(ox-LDL)发挥了最为重要的作用。LDL免疫复合物(LDL-IC)可刺激单核/巨噬细胞向泡沫细胞转化，而后者是肾小球动脉硬化的关键。杨永青等〔20〕发现在一定剂量范围内EMD能够剂量依赖性地抑制大鼠前体脂肪细胞的增殖与分化，并可在一定程度上诱导前体脂肪细胞凋亡;Yang等〔16〕采用表面等离子体共振技术发现EMD呈现出与PPAR的高度结合力，其可作为PPAR激动剂通过增强甘油-3磷酸脱氢酶(GPDH)活性和脂肪细胞aP2 mRNA表达，进而促进3T3-L1细胞脂肪分化。近来韩伟等〔21〕研究EMD对高脂血症鹌鹑动物模型的降脂作用，发现EMD可明显降低鹌鹑血清总胆固醇(TC)、TG、LDL-C、丙二醛(MDA)、过氧化酯(LPO)含量，提高高密度脂蛋白(HDL)、超氧化物歧化酶(SOD)含量。

3 EMD与肾脏保护

研究发现，EMD通过其对钙通道的阻滞作用，造成钙内流障碍，使细胞周期各调节因子间信号传递障碍，引起细胞周期的改变，延迟细胞周期的进程，抑制肾小球系膜细胞的增殖〔22〕。EMD还可通过抑制IL-1β、丝裂原激活的蛋白激酶p38的途径抑制肾小球系膜细胞增生、ECM积聚，从而防止粘连发生、缓解粘连形成〔23，24〕。朱晓玲等〔25〕研究发现，EMD 可以通过下调TNF-α诱导的肾小管上皮细胞C3mRNA及蛋白表达水平，抑制肾小管上皮细胞C3的过度产生，减轻肾脏局部的免疫反应，从而保护肾功能、延缓病程的进展。陶松青等〔26〕认为，EMD可能通过下调DM大鼠肾脏结缔组织生长因子(CTGF)表达而达到肾脏保护作用。另外，EMD通过降低系膜细胞对IL-6的分泌，抑制系膜细胞(MC)增生、减少ECM积聚，达到防治肾小球硬化的临床效果〔27〕。郭啸华等〔3〕用低剂量链脲佐菌素(25 mg/kg体重)加高糖、高脂饲料喂养大鼠诱导肥胖DM模型，用EMD进行预防性干预或治疗性干预，显示EMD能降低低剂量链脲佐菌素肥胖大鼠尿蛋白水平、抑制肾小球肥大及改善肾脏病变。肾间质纤维化是DN向终末期肾病发展的主要原因，而成纤维细胞作为肾间质的主要重构细胞，其异常增生和凋亡与肾间质纤维化密切相关。

EMD可抑制AngⅡ诱导的瘢痕疙瘩成纤维细胞(KFB)增殖、Ⅰ型胶原表达，可能在预防肾间质纤维化中起重要作用〔28〕。最近，李冬梅等〔29〕实验研究EMD对肾间质纤维化模型大鼠肾组织中基质金属蛋白酶组织抑制物-l(TlMP-1)表达的影响，发现EMD可能通过降低TIMP-1的表达，使ECM的降解增加，堆积减少，延缓肾间质纤维化的进展。赵小萍等〔30〕研究还发现，EMD一方面通过抑制上游分子血小板反应蛋白1(TSP1)mRNA和蛋白表达，抑制TSP1-TGF-β1途径，继而下调活性TGF-β1水平;另一方面也通过直接抑制TGF-β1的mRNA和蛋白表达从而达到防治DN肾纤维化的目的。

4 EMD与动脉粥样硬化(AS)

DM合并血管病变是DM的慢性并发症之一，是DM致残致死的最主要原因。DM会加速AS的进程，而血管内皮细胞的损伤是AS发生的第一环节。

据报道，EMD可通过改善微循环、抗凝、抗血栓等作用来调节肾组织血流动力学，达到保护肾功能的作用〔31〕。大黄及其有效成分可抑制血管平滑肌细胞增殖而达到抗AS的目的〔32〕。研究表明，大黄具有降低大鼠内皮素-1(ET-1)及升高NO的作用，能够保护DM大鼠内皮依赖的血管舒张功能，且能够抑制细胞间黏附因子-1(ICAM-1)及血管细胞间黏附因子-1(VCAM-1)的表达，具有DM防治性AS的作用〔33〕。EMD对AS的干预实验揭示，对AS形成的抑制作用在一定范围内随剂量的增大而作用增强，呈现剂量依赖关系，以80 mg/kg剂量作用最佳，不但使血清TG和TC水平降低，HDL-C升高，而且病理形态学观察也发现动脉内膜水肿消失，从而证实了EMD可通过降低血清TG和TC水平，升高HDL-C，总胆固醇，抑制AS形成，且呈现剂量依赖关系〔34〕。

总之，EMD为临床治疗DM及其并发症提供了新的治疗方案，但就其降低DM糖毒性和脂毒性的机制是诱导胰岛细胞凋亡还是增加胰岛素敏感性促进糖脂的氧化还有待据进一步的研究和探讨。

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