参芪复方治疗糖尿病及其并发症的动物实验研究*

刘雪辉，富晓旭，谢春光

1 成都中医药大学临床医学院，四川 成都 610075；2 成都中医药大学附属医院

参芪复方治疗糖尿病及其并发症的动物实验研究*

刘雪辉1，2，富晓旭1，谢春光2

1 成都中医药大学临床医学院，四川 成都 610075；2 成都中医药大学附属医院

从改善糖尿病脂代谢紊乱以及治疗糖尿病大血管病变、糖尿病肾病、糖尿病心肌病、糖尿病骨骼肌病变及其机制6方面入手对参芪复方治疗糖尿病及其慢性并发症的动物实验研究进行综述，指出大量动物实验研究已证明参芪复方除了具有降糖、降脂作用外，在防治糖尿病相关并发症包括糖尿病大血管病变、糖尿病肾病、糖尿病心肌病、糖尿病骨骼肌等方面具有多重作用，其机制不仅限于血糖、血脂的下降，减轻糖脂毒性，也包括抑制氧化应激、抑制细胞凋亡、抗炎、抗纤维化等多重作用。

糖尿病；参芪复方；动物实验；综述

糖尿病是当前威胁人类健康最重要的非传染性疾病之一，根据国际糖尿病联盟(IDF)统计，2011年全球糖尿病患者人数已达3.7亿，其中80%在发展中国家，估计到2030年全球将有近5.5亿糖尿病患者。糖尿病在中国和其他发展中国家中的快速增长已给这些国家的社会和经济发展带来了沉重负担［1］。糖尿病属中医“消渴”范畴，中医防治糖尿病及其慢性并发症临床效果显著，但其药理作用机制尚不清楚。笔者认为消渴病发展过程中气阴两虚是主要病机，而瘀血贯穿于病程始末。以此为出发点，在长期的临床实践中总结前人经验而拟定益气养阴活血方参芪复方，该方在临床使用多年，临床疗效显著。现就参芪复方治疗糖尿病及其慢性并发症的动物实验研究进行综述。

1 调节病因血糖，改善糖代谢

1.1 促进胰岛素分泌改善糖代谢马晖等［2］研究发现，参芪复方治疗组较二甲双胍对照组能改善四氧嘧啶所致糖尿病大鼠糖代谢紊乱状态，提高血清胰岛素、C肽、GLP-Ⅰ水平，通过促进胰岛素分泌、GLP-Ⅰ分泌发挥降血糖作用。

1.2 修复胰岛β细胞，抑制胰岛β细胞凋亡马晖等［2］研究认为，参芪复方治疗组能促进糖尿病大鼠胰岛细胞增殖和修复，发挥降血糖作用；李辉等［3］研究证实参芪复方可能通过减少胰岛β细胞Caspase-3表达显著抑制 GK大鼠胰岛β细胞凋亡，细胞凋亡是基因控制的细胞的自然死亡。细胞凋亡是一系列高度调控的半胱氨酸蛋白酶(Caspase)级联反应事件的结果，Caspase-3被证实处于该级联反应的下游，它通过降解细胞内相应底物使细胞死亡［4］。外界信号分子通过线粒体途径或死亡受体途经激活Caspasae家族导致凋亡的发生，Caspase-3的活化是两条途经的关键环节。参芪复方能减少胰腺一氧化氮合酶表达，抗胰岛β细胞凋亡。

1.3 改善胰岛素抵抗参芪复方可能通过上调骨骼肌GLUT4水平途径改善胰岛素抵抗［5］，上调和激活白色脂肪组织中PPARγ基因，激活PPARγ改善胰岛素抵抗［6］。

2 改善糖尿病脂代谢紊乱

王芬等［7］研究证实参芪复方能够降低GK大鼠血清FFA水平，能够改善各种脂蛋白异常的程度，降低CHOL-c、TG、LDL-c的水平，降低血清ox-LDL水平。

3 治疗糖尿病大血管病变及其机制

糖尿病大血管病变主要为动脉粥样硬化(AS)，包括心、脑及外周血管的AS，参芪复方能减少主动脉中膜胶原组织沉积，降低主动脉僵硬度指数，有效改善糖尿病主动脉纤维化，改善大血管功能，逆转糖尿病主动脉重构进程，具有保护糖尿病血管病变的作用［8］。其可能机制如下：

3.1 改善糖脂代谢改善糖脂代谢可因减轻糖毒脂毒性对大血管病变的影响，高糖可削弱eNOS表达，或降低Serl177位点的磷酸化水平，导致NO生成减少，这与DM状态下内皮功能紊乱及AS有关［9］。此外高血糖可引起细胞线粒体产生大量氧自由基，还可抑制抗氧化酶，氧自由基不能被及时清除，可激活几乎所有与糖尿病血管并发症有关的通路，包括多元醇通路激活、糖基化终末产物形成增多、蛋白激酶C(PKC)途径及氨基己糖途径激活等，引起细胞功能紊乱，最终导致糖尿病血管并发症的形成［10］。LDL在动脉内膜的沉积是动脉粥样硬化的始动因素，在血管细胞分泌的ROS作用下，LDL氧化为ox-LDL，刺激内皮细胞分泌多种炎性因子，诱导单核细胞黏附、迁移进入动脉内膜，转化成巨噬细胞。ox-LDL还能诱导巨噬细胞表达清道夫受体，促进其摄取脂蛋白形成泡沫细胞。同时ox-LDL是NADPH氧化酶激活物，能增强其活性、促进ROS产生，更利于LDL氧化为ox-LDL［11］。谢毅强等［12］研究发现参芪复方能明显下调GK大鼠内皮细胞损伤CD36mRNA的表达，抑制CD36生成，阻断 CD36对ox-LDL的摄取。通过改善糖、脂代谢改善血管内皮功能紊乱，抑制血管内皮氧化应激反应，减轻血管内皮损伤，预防糖尿病大血管病变发生、发展。

3.2 改善胰岛素抵抗胰岛素抵抗(IR)及其继发的相关代谢紊乱是AS发生发展的危险因素，胰岛素抵抗状态下，2型糖尿病患者通常有内源性高胰岛素血症，超生理剂量胰岛素可刺激动脉壁中层平滑肌增生，加强胆固醇及脂肪合成而沉积于动脉管壁，还抑制脂肪、胆固醇酯分解，形成高脂血症，促进动脉硬化形成［13］。参芪复方可能通过上调骨骼肌GLUT4水平途径改善胰岛素抵抗［4］，通过上调和激活白色脂肪组织中PPARγ基因，激活PPARγ改善胰岛素抵抗［5］。

3.3 内皮保护作用内皮细胞凋亡是糖尿病大血管病变的始发事件［14］，高血糖是诱导糖尿病大血管内皮细胞发生凋亡的重要因素，内皮细胞凋亡不仅造成血管内皮结构的损害，还严重影响内皮细胞的正常功能，促进血管病变的发生。参芪复方可显著减少模型组大鼠主动脉Caspase-3的表达，抑制血管内皮细胞凋亡［15］。内皮细胞功能紊乱是糖尿病及其血管并发症发生发展的重要始动和关键因素。其中VEGF与ICAM-1是反映内皮功能的重要指标。参芪复方能下调GK大鼠内皮细胞损伤的ICAM-1mRNA的表达，抑制ICAM-1蛋白表达，降低主动脉VEGF含量，保护血管内皮［16-17］。参芪复方通过抑制RAS激活保护血管内皮。AngⅡ主要通过作用于ATIR而作用于VEC、VSMC、成纤维细胞、单核/巨噬细胞等，通过VEC功能损伤，VSMC增殖和迁移，影响纤溶系统并促进血栓的形成，促进炎症因子的释放和改变ECM的构成等途径来损害大血管［18］。参芪复方可降低血清AngⅡ以降低主动脉组织中AT1R基因的表达和蛋白的合成，从而抑制RAS系统活性，保护血管内皮，减少动脉粥样斑块形成［19］。

3.4 抗炎作用炎症因子引起的血管炎症反应在糖尿病尤其是大血管病变的发生发展中有重要作用。多种前炎症标志物及炎症因子如CRP、IL、TNF-α、COX-2、VCAM-1、ICAM-1、MCP-1等参与了糖尿病及其血管并发症的形成［20-22］。参芪复方通过抑制主动脉NF-κB的表达，减少了其活化基础，抑制其活化，部分阻断NF-κB下游靶基因的转录，减少血清TNF-α、CRP水平［23］。参芪复方可降低GK大鼠主动脉COX-2 mRNA含量［24］。PPARγ通过对抗主要促炎转录因子-转录活化蛋白-1，NF-κB及信号传导与转录活化因子(STAT)的活性，抑制多种促炎因子表达，PPARγ在动脉粥样硬化病变中的表达增加或激活，具有抗炎和抗动脉粥样硬化作用。参芪复方上调主动脉PPARγ表达，抑制主动脉MCP-1 mRNA及蛋白表达［25］。

3.5 对PI3-K/Akt通路抑制影响近年研究［26］显示PI3-K/Akt 通路与血管平滑肌的收缩功能、内皮介导的松弛和血压水平相关，广泛参与了动脉粥样硬化的形成过程，包括病理性新生血管生成、炎症细胞的聚集、血管平滑肌细胞(VSMC)功能异常、促进血管收缩，导致血管重塑，促进动脉粥样硬化的发生与发展等［27］，参芪复方上调主动脉PTEN表达，抑制PI3-K/Akt通路表达，防止病理性血管新生，通过该通路抑制了病理性新生血管，从而起到保护作用［28］，通过抑制PI3-K/Akt信号通路，抑制VEGF刺激形成病理性新生血管，抑制动脉粥样斑块的发生与发展［29］。

3.6 降低机体的氧化应激水平氧化应激是指活性氧簇(ROS)产生过多或发生代谢障碍并超过内源性抗氧化防御系统对其的消除能力时，过剩的ROS参与氧化生物大分子的过程，其最终产生细胞脂质过氧化并致使溶酶体、线粒体损伤，ROS还激活应激敏感性信号通路，从而调节基因表达，损伤细胞［30］。2001年Brownlee［10］提出“糖尿病并发症的共同机制——氧化应激”学说，该学说认为高血糖可引起细胞线粒体产生大量氧自由基，还可抑制抗氧化酶，氧自由基不能被及时清除，可激活几乎所有与糖尿病血管并发症有关的通路，包括多元醇通路激活、糖基化终末产物形成增多、蛋白激酶C(PKC)途径及氨基己糖途径激活等，引起细胞功能紊乱，最终导致糖尿病血管并发症的形成。ROS是上述途径激活的“上游事件”。参芪复方能降低糖尿病GK大鼠血清MDA及H2O2水平，升高血清SOD、CAT水平，通过调整氧化/抗氧化失衡状态减轻氧化应激损伤［31］。参芪复方可提高糖尿病GK大鼠血清SOD和GSH-Px活性，下调主动脉p47phox mRNA、p22phox mRNA表达，从而减少NADPH 氧化酶的活化，源头上减少NADPH源性ROS的产生，降低机体氧化应激的水平［32］。参芪复方增加糖尿病GK大鼠动脉组织HO-1蛋白表达水平，抑制p38 MAPK蛋白激活，升高血管PGC-1mRNA水平，调控血管细胞线粒体合成和氧化应激水平，减少氧化应激损伤，保护细胞线粒体［33］。

4 治疗糖尿病肾病及其机制

Nencioni等［34］研究表明，PPARγ通过与NF-κB蛋白间相互作用，抑制 NF-κB与炎症介质基因启动子区的同源顺式组件结合。活化的 PPARγ可抑制炎症因子TNF-α、IL-2的生成，产生抗炎作用，减轻肾小管内皮细胞损伤［35］。参芪复方高剂量能够增强GK大鼠肾组织PPARγ表达，抑制NF-κB活性，参芪复方能激活PPARγ，改善GK肾病大鼠体内炎症反应［36］。参芪复方能够降低GK大鼠肾NF-κBmRNA表达，抑制肾NF-κB活性，降低IL-6、TNF-α等炎症因子表达，抑制炎症反应，防治糖尿病肾病［37］。

5 治疗糖尿病心肌病及机制

糖尿病心肌病是一种特异性心肌病，病理表现为心肌肥厚和心肌纤维化。与心肌纤维化、心肌细胞凋亡等多种因素有关。参芪复方能改善糖尿病心肌纤维化，降低GK大鼠心肌TGF-β1蛋白及其基因表达，抑制糖尿病心肌纤维化，从而发挥治疗糖尿病心肌病作用［38］。参芪复方能通过降低GK大鼠心肌结缔组织生长因子(CTGF)表达，抑制糖尿病心肌纤维化，治疗糖尿病心肌病［39］。参芪复方可通过下调糖尿病大鼠心肌TGF-β表达，抑制P38 MAPK信号传导途径降低Ⅰ、Ⅲ型胶原合成，减轻心肌纤维化［40］。心肌细胞的凋亡可能在糖尿病心肌重塑及心力衰竭中起重要作用，Fierclaliso等［41］通过不同实验研究发现，Bcl-2基因蛋白家族具有抗凋亡或促凋亡的作用。Bax过度表达可促使细胞凋亡。Bax/Bcl-2高的细胞较Bax/Bcl-2低的细胞容易发生凋亡［42］。康健等［43］研究发现参芪复方可明显降低心肌细胞凋亡相关因子Bax表达，升高Bcl-2表达。通过抑制心肌细胞凋亡的途径发挥治疗糖尿病心肌病的作用。

6 治疗糖尿病骨骼肌病变

糖尿病骨骼肌病变，临床表现为肌无力、肌肉萎缩、肌肉疼痛，持续的高血糖可引起骨骼肌肌纤维萎缩、肌容积缩小等病理改变［44-45］。朱海燕等［46］研究发现糖尿病骨骼肌的损害与大血管病变相关，参芪复方可使Celsr2、Dlx6as、Rilpl1、2010004M13 Rik、Anapc13、Gm6097、Ddx39b基因表达发生变化，通过下调Celsr2基因表达水平发挥抗动脉粥样硬化作用，通过减轻糖尿病大血管病变，间接对骨骼肌起保护作用。上调Ddx39b表达对血管内皮起保护作用，并促进骨骼肌蛋白质合成，改善骨骼肌细胞萎缩状态，对骨骼肌起保护作用。调控Anapc13基因表达，使其在细胞周期调控中发挥作用，从而减轻骨骼肌萎缩。其余表达变化的基因的相关功能尚不明确，随着研究的不断深入，其功能将逐步被揭示［46］。

7 小结与展望

大量动物实验研究已证明参芪复方除了具有降糖、降脂的作用外，在防治糖尿病相关并发症包括糖尿病大血管病变、糖尿病肾病、糖尿病心肌病、糖尿病骨骼肌等方面具有多重作用，其机制不仅限于血糖、血脂的下降以减轻糖脂毒性，也包括抑制氧化应激、抑制细胞凋亡、抗炎、抗纤维化等多重作用，体现了中药防治糖尿病多通路多靶点的优势。益气养阴活血法之所以能够多通路多靶点的发挥积极作用，可能与中医学理论的精妙有关，气为血帅，血为气母；阴血同源；益气可养阴行血，养阴可益气养血，活血又有利于气阴的通行，此乃中医学辨证论治所发挥的级联反应。“证”是中医学的病机。中医思维即从关键的“证”着手，依靠这种级联反应完成所有病证的修复。为寻找养阴益气活血法改善糖尿病及其并发症的关键靶点，今后还需要进一步细致研究，如拆方研究、细胞器水平研究及基因水平的探索，为中医药防治糖尿病及其并发症的研究奠定更坚实的理论和实验基础。

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Experimental Animal Study on ShenQi Compound Recipe in Treating Diabetes and Its Complications

LIU Xuehui1,2,FU Xiaoxu1,XIE Chunguang2
1 Clinical Medical School of Chengdu University of Chinese Medicine,Chengdu 610075,China;
2 Affiliated Hospital to Chengdu University of Chinese Medicine

A

1004-6852(2016)11-0135-05

2015-11-04

国家自然科学基金资助项目(编号81273749)。

刘雪辉(1979—)，女，在读博士研究生，主治医师。研究方向：内分泌代谢病的中医药防治与实验研究。