醛糖还原酶抑制剂在糖尿病并发症治疗研究中的应用

孟凡丽

（辽宁农业职业技术学院，辽宁 营口 115009）

醛糖还原酶抑制剂在糖尿病并发症治疗研究中的应用

孟凡丽

（辽宁农业职业技术学院，辽宁 营口 115009）

目前，醛糖还原酶抑制剂的筛选研究已成为糖尿病并发症治疗药物的重要研发新领域。主要介绍了醛糖还原酶与糖尿病并发症的关系、醛糖还原酶抑制剂药物的研究概况和醛糖还原酶抑制剂筛选方法研究进展。关键词：醛糖还原酶抑制剂；糖尿病并发症

糖尿病不仅导致血糖升高，而且会引发多种并发症（Diabetic complications，DC），有足病、肾病、眼病、脑病、心脏病、皮肤病等多种病症。导致糖尿病病人死亡，给患者带来巨大痛苦，与其它病比较，花费时间和金钱都比较多。糖尿病患者体内的高血糖通常会导致多种慢性并发症，其重要的原因在于高血糖引起的非酶糖基化、氧化还原应激、多元醇通路以及二酞基甘油（DAG）-蛋白激酶c（PKC）四条途径的病变，最终导致特定细胞群的受损[1]。

1 醛糖还原酶与糖尿病并发症的关系

多元醇通路的激活是糖尿病微血管并发症发生和发展的重要原因，血糖的持续升高能激活多元醇通路细胞的醛糖还原酶（aldos reductase，AR）基因的葡萄糖反应元件及渗透压反应元，从而激化AR的活性（见图1）[1-2]。葡萄糖在AR的作用下转变为山梨醇，由于山梨醇不易通过细胞膜，进而造成细胞内山梨醇的堆积，使细胞处于高渗状态并引起一系列的代谢失调问题，因此山梨醇代谢通路的激活可能是引起多种糖尿病并发症的内在原因之一。研究发现，如果能有效抑制醛糖还原酶AR就可以达到缓解细胞内山梨醇的大量堆积，进而减轻糖尿病并发症的产生。由此看来，醛糖还原酶可以作为防治糖尿病并发症的目标靶点。目前，针对醛糖还原酶抑制剂（aldos reductase inhibitor，ARIs）的筛选研究已成为糖尿病并发症治疗药物的重要研发新领域。

2 醛糖还原酶抑制剂药物的研究概况

2.1 化学合成的醛糖还原酶抑制剂

图1 多元醇通路（引自杨喆等，1999）

依据化学结构，可以将具有抑制活性的人工合成的醛糖还原酶抑制剂分为四类，分别为羧酸类（例如，依帕司他）、螺旋己内酰脲类（例如，索比尼尔）、哒嗪酮类（例如，ARIs-809）以及其它类型的AR抑制剂。依帕司他AR抑制剂已经在临床治疗中开始使用，菲达司他和AS-3201也已经开始进行临床试验研究。

目前市场上常见的羧酸类醛糖还原酶抑制剂药物[3]包括帕那司他、依帕司他、阿司他丁和托瑞司他等。其中，托瑞司他上市最早，不过由于其副作用较大，因此临床应用受到了限制。依帕司他是当前市场上较为常见的醛糖还原酶抑制剂药品，该药品很容易被神经组织吸收，在治疗由糖尿病引起的神经性病变继血糖控制方面具有很好的疗效，而且具有较好的长期服用耐受性，副作用较小。因此，在临床上应用较多。目前，折那司他、唑泊司他和Ranirestat（AS-3201）是正在研发的醛糖还原酶抑制剂新药，其中AS-3201具有很强的醛糖还原酶抑制效果，对改善糖尿病患者的并发症具有较好应用前景。

螺旋己内酰脲类（海因类）[4]AR抑制剂中，常见的药物有索比尼尔（Sorbinil）、非达司他（Fidarestat，SNK-860）和甲索比尼尔（Melbosorbinil）等。非达司他为醛糖还原酶抑制剂的第二代产品，在降低神经细胞中的山梨醇水平和改善神经系统糖尿病并发症方面疗效显著，而且该药品的负作用较小。

在哒嗪酮类[5]醛糖还原酶抑制剂药物中，ARIs-809是由辉瑞公司最近研发的新产品。研究显示，该药品在减缓糖尿病大鼠细胞中山梨醇和果糖的大量积累方面具有疗好的疗效。其它的人工合成的醛糖还原酶抑制剂药物中，噻唑烷二酮类（Thiazolidinediones，TZDs）药物不仅具有治疗胰岛素抵抗作用，而且在醛糖还原酶抑制方面也有较好的疗效。另外，日本开发的CT-112也是一类不错的醛糖还原酶抑制剂药物，在治疗糖尿病并发症角膜病变方面具有很好的疗效。

2.2 植物来源的醛糖还原酶抑制剂

与化学药品相比较，植物来源的药品具有副作用小，适宜长期服用等优点。当前常见的来源于植物的抑制醛糖还原酶的药物有以下几类。

黄酮类化合物[6-8]是一类较好的植物源醛糖还原酶抑制剂，其作用机理是黄酮类化合物可以与醛糖还原酶的底物高效结合，这样通过竞争而有效阻断了醛糖还原酶与底物的结合，进而缓解了糖尿病患者细胞内的山梨醇堆积，达到预防和治疗糖尿病并发症治疗目的。研究表明，槲皮素在改善山梨醇在糖尿病小鼠晶状体中的大量积累问题，在白内障治疗方面也有一定疗效。有研究发现茶叶来源的异槲皮苷和黄酮糖苷对醛糖还原酶具有特异的抑制效应。另外，从中国产野菊花中也分离到了一些具有醛糖还原酶抑制活性得有效成分，比如其甲醇提取物中分离的绿原酸（chlorgenic acid），乙酸乙酯部分分离的木犀草素、木犀草素7-O-β-D-吡喃葡糖苷、木犀草素7-O-β-D-吡喃葡糖醛酸及泽兰灵等；从茵陈蒿（Artem-isia capillaries Thunb.）的乙酸乙酯部分得到的3种黄酮pillarsin，cirsimaritin，hamnocitrin；从甜茶（Engelhardtia chrysolepis Hance）中分离得到二氢黄酮醇苷及neoaasilbin都对晶状体醛糖还原酶有抑制作用。

来源于植物的酚类及其衍生物（比如，鞣花酸及其衍生物）也具有一定的醛糖还原酶抑制活性[9]。研究发现，来源于朱子草（Phyllanthus niruni L.）和金露梅（Potentilla candicans）的鞣花酸和短叶苏木酚酸，以及它们的衍生物都表现出较强的醛糖还原酶抑制活性；事实上，墨西哥有利用蔷薇科植物金霉梅（Potentilla candicans）根提取物进行由糖尿病引起的白内障治疗；另外，来源于植物卡卡里果（Myrciaria dubia）的鞣花酸及其衍生物也具有一定的醛糖还原酶抑制活性，特别是4-（alpha-rhamnopyranosyl)ellagic acid在抑制晶状体中醛糖还原酶活性方面具有很好的疗效，并以非竞争性抑制模式对人来源醛糖还原酶具有极强抑制效应。

来源于植物的萜类化合物在抑制醛糖还原酶活性方面也表现良好[10]，比如来源于植物Salacia oblongaWall根组织的萜类化合物otalagenin 16-acetate、maytenfolicacid、3β，22a-dihydroxyolean-12 -en-29-oicacid及2种二萜19-hydroxyferruginol和lambertic acid均具有较强的醛糖还原酶抑制活性，特别是在对大鼠眼球晶状体醛糖还原酶的抑制方面表现突出；黄才国等的研究显示，来源于玄参的环烯醚萜EpibueroPyridium A可以通过竞争性抑制有效缓解糖尿病机体细胞中的山梨醇积累。

另外，其他一些植物提取物也发现有一定的醛糖还原酶抑制活性，张银娣等[11-12]对苄达赖氨酸（BDZL）的研究发现，该类物质具有显著醛糖还原酶抑制活性。而且在降低血糖和促进胰岛素分泌方面具有较轻的作用，在坐骨神经GSH-PX活力增强和抑制COX-2方面表现良好，也可以有效降低神经和血清中AGES含量。值得注意的是，该药成分在提高糖尿病大鼠外周神经内Na+-K+-ATP酶活性和增加运动神经传导速度等方面也表现出一定功效。PMI-5011是来自龙蒿草（Artemisia dracunculus）的提取物，研究发现该类物质具有较强的醛糖还原酶抑制活性，目前己在临床上开始使用。孟凡丽等发现人参中的人参皂苷Rb1、Rd、Rg1和Rg2对AR具有抑制作用。

2.3 微生物来源的醛糖还原酶抑制剂

近年来，从微生物中分离醛糖还原酶抑制剂也取得了新的进展[13-14]。Nishika等的研究发现，从真菌Chaetomella raphigera发酵液中分离的WF-3681成分及其衍生物在抑制醛糖还原酶方面具有很强的作用。一种从束丝放线菌Actinosynnema sp.和淡紫色拟青霉Paecilomyces lilacinus中分离得到的苯并噻唑也具有较强的醛糖还原酶抑制活性；Ozasa等的研究表明，来自于菌株Actinosynnema sp.C-304的谢产物的Thiazocins A和B也具有较强的抑制醛糖还原酶活性。另外，Aldostatin及其类似物WF-2421分别是来自真菌Pseudeurotium zonatum和灰色腐质霉Humicolagrisea的有效成分，它们在醛糖还原酶抑制试验中表现也很突出。从Crucibulum sp.菌株的发酵产物中获得了一些具有醛糖还原酶抑制活性的化合物，包括Salfredins A3、A4、A7、C1、C2、C3和Bll等，其中A4、B11功效最强。有研究发现，从青霉属菌Penicillium citrinum和P．corylophilum中也分离得到了具有醛糖还原酶抑制活性的化合物DHMI。

Yoshida等从真菌属的Chaetomella circinoseta代谢产物中分离得到了对RLAR有抑制作用的化合物；从嗜碱棒状杆菌的发酵液中分离得到的有抑制作用的化合物YUAOO1；Rao等的研究发现，来自黑曲霉Aspergillus niger CFR-W-105的化合物nigerloxin和asperaldin均具有抑制醛糖还原酶的活性；Fujita等也从曲霉Aspergillus sp.中分离得到具有抑制人重组体AR（HR AR）活性的黄酮类物质（8-羟基黄豆苷元，8-hydroxydaidzeinI）。

3 醛糖还原酶抑制剂筛选方法研究进展

3.1 体外筛选

筛选醛糖还原酶的抑制剂是开发糖尿病治疗药物的重要环节，如何通过高通量的方法进行规模化筛选是药物筛选的技术关键。目前常用的筛选原理如下[15]，即在筛选体系中加入过量的醛糖还原酶，其中包含有底物DL-甘油醛和辅酶即还原型辅酶Ⅱ（NADPH），然后在加入参试药品的情况下测定醛糖还原酶的含量及其活性的变化，进而确定参试药品的有效性。用于筛选鉴定体系的醛糖还原酶可以是来自于组织提取物，也可以是通过体外表达系统获得的重组蛋白。在体外高通量筛选的基础上，将获得的重点候选药物进一步应用于动物模型试验，经过反复实验才能最后确定进入临床试验的候选药品。

3.2 体内筛选

与体外筛选不同，体内筛选是基于动物模型的药物筛选体系，即在给模型动物使用不同剂量的供试药物的情况下，从模型动物中提取和分离得到待测血样，然后在体外测定参试药物对靶标性状的作用，从而确定参试药品的活性及药效。当前，测定血液红细胞中醛糖还原酶活性的方法有柱层析法、荧光法和ELISA法[16]。不过，体内筛选的通量要低，而且造价昂贵，筛选效率也较低，因此其应用受到了极大的限制。

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The Application of Aldose Reductase Inhibitors in the Treatment of Diabetic Com plications

MENG Fanli
（Liaoning Agricultural TechnicalCollege，Yingkou 115009，China）

The papermainly introduced the relationship between aldose reductase and diabetic complications;general research situation ofaldose reductase inhibitorsand the research progressofaldose reductase inhibitor screening.

Aldose reductase inhibitor;Diabetic complications research survey

R 587.2

A

1671－0517（2017）03－0006－03

2016－12－19

孟凡丽（1978－），女，山西省临汾市人，讲师，主要从事天然产物的开发与研究。