中医药基于氧化应激途径防治糖尿病视网膜病变的机制进展

苏梅贵，罗向霞

流行病学[1]显示，到2025 年，糖尿病（diabetic mellitus，DM） 患者人数将从2000 年的1.71 亿增长到3.00 亿，到2030 年将增加到3.66 亿。糖尿病视网膜病变 （diabetic retinopathy，DR） 患者数量预计到2030 年将增加至1910 万，是成人中失明的主要原因[2]。DR 是一种高度特异性的糖尿病微血管并发症，其主要组织学特征为视网膜基底膜增厚、血管渗漏、新生血管形成、视网膜细胞凋亡、牵拉性视网膜脱离。DR 在全球3700 万病例中占4.8%，世界卫生组织（world health organization，WHO）已将其列入可以部分预防和治疗的眼部疾病的优先名单中[3]。虽然对DR 发病机制尚未完全清楚，但目前氧化应激被公认为是造成糖尿病微血管病变的重要原因之一[4-5]。因此，探索DR 的氧化应激发病机制，并寻找潜在的中医药治疗方法具有重大的临床意义。

1 氧化应激

1.1 氧化应激与DR

氧化应激是一种由于活性氧 （reactive oxygen species，ROS） 及活性氮 （eactive nitrogen species，RNS）生产和清除不协调而导致机体失衡的状态。最常见的ROS 是超氧阴离子（O2-)、过氧化氢（H2O2）和羟基自由基（OH-），这些主要由内源性因子产生，外部因素如紫外线和红外线辐射也有助于自由基的形成。研究[6]指出，DM 并发症的所有机制似乎都与ROS过量产生有关。当ROS 水平超过抗氧化防御系统能力时，细胞大分子如脂质和蛋白质启动链式反应，从而中断细胞活动，导致细胞凋亡，最终损害血-视网膜屏障。高糖状态下发现，内皮细胞通过糖酵解和丙酮酸盐参与三羧酸循环，使葡萄糖分解加快，导致产生更多自由基，从而诱发氧化应激[7]。大量文献研究显示，过量的ROS 可以诱导胰岛β 细胞凋亡坏死，致胰岛素颗粒的储存和胞吐减少，故DM 的常见并发症DR 与氧化应激关系密切。李春花等[8]用H2O2致使体外处于氧化应激环境，用100 μmol/L 的H2O2溶液作用于细胞24 h 发现，Müller 细胞谷氨酰胺合成酶（glutamine synthetase,GS）表达下降，细胞形态被破坏，证实氧化应激可损害视网膜。

机体内源性抗氧化防御体系主要包括两大类：一类是酶促体系，包括SOD、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（glutathione peroxidase，GSH-Px）等；另一类则为非酶促体系，包括维生E、维生素C、类胡萝卜素、谷胱甘肽（GSH）等。防御机制主要体现在，一方面直接清除生成的各种自由基；另一方面主要通过白蛋白、结合珠蛋白、乳铁蛋白等蛋白与产生的金属离子结合，从而抑制ROS 的形成。总之，氧化应激通过细胞自燃和凋亡或自噬及神经退行性变引起炎症、线粒体功能障碍和细胞死亡，损伤视网膜，最终导致形成DR[9]。

1.2 氧化应激相关因子与DR

人视网膜富含多不饱和脂肪酸，一个高能量需求的器官，它对ROS 和脂质过氧化物特别敏感，更易受到高水平自由基或ROS 的影响。有相关研究表明[10]，丙二醛（malondialdehyde，MDA）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）是临床反映氧化应激水平的常用指标。尿8-羟基脱氧鸟苷酸 （8-hydroxy-guanine，8-OhdG）是国际公认的反应氧化应激状态的敏感指标。同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）含有巯基，在自动氧化过程中产生氧化应激，致使视网膜血管内皮细胞功能受损。

1.2.1MDA 与DR MDA 是氧自由基与细胞膜不饱和脂肪酸过氧化反应的终产物之一，能够影响体外线粒体呼吸链复合物及体内线粒体关键酶活性，MDA水平越高，表明氧自由基水平越高，机体过氧化损伤程度也越重[11]，与氧化应激成正相关[12]。Zhang 等[13]研究发现，DR 患者氧化应激反应增强，且随着视网膜病变程度的进展逐渐增强，表现为血清SOD、GSH水平降低，MDA 水平升高，在增殖性视网膜病变患者改变更明显。徐芳[14]研究发现，增殖性DR 患者MDA 的表达明显高于非增殖性DR 患者，提示MDA 作为氧化标志物可有效反映视网膜微血管病变的程度，同张妮等[15]观点相同。

1.2.2SOD 与DR SOD 是普遍存在的抗氧化酶家族，是抗ROS 的主要抗氧化剂之一。目前已知有三种不同的SOD 同种型 （SOD1-SOD3），SOD 活性的丧失使ROS 增加，并进一步损伤视网膜。SOD 通过消除氧自由基保护氧化应激中的内皮细胞及周围细胞使视网膜免受损伤。SOD 的保护机制为，SOD 催化还原型辅酶Ⅱ（NADPH）转化为H2O2，H2O2可以通过GSH-Px 或过氧化氢酶进一步转化为水，从而起到抗氧化作用。王伟等[16]选取32 例明确诊断为DR的患者（按国际分组标准分为背景期、轻度非增殖期与严重非增殖期）为DR 组，10 例健康人为对照组，结果显示，不同阶段的DR 患者体内的SOD 也有差异，严重非增殖型DR 的SOD 活性水平明显低于背景期DR 组，说明SOD 水平可以反应DR 病程。

1.2.38-OhdG 与DR 8-0hdG 是羟自由基在DNA碱基的C-4、C-5 或C-8 位置上与脱氧鸟嘌呤核苷酸残基结合并进一步氧化产生[17]，是目前国际上公认的一种新型评价氧化应激状态的敏感指标[18]，是自由基与DNA、蛋白质和脂类反应后的氧化产物。有报道[19-20]称8-OhdG 水平在2 型糖尿病(type 2 diabetic mellitus,T2DM)患者尿中明显升高，然而与糖化血红蛋白水平无相关性。郭翼华等[21]分别选取1 型糖尿病(type 1 diabetic mellitus,T1DM)和T2DM 患者各39 例、41 例，和正常对照组45 例进行24 h 尿8-OhdG测定，结果显示，DM 组患者尿8-OhdG 含量明显高于对照组，具有统计学意义（P＜0.01）。

1.2.4Hcy 与DR Hcy 是一种含硫氨基酸，不参与蛋白质合成，但可作为蛋氨酸代谢的中间体。研究[22]发现，高同型半胱氨酸血症（Hhcy）是以血液中高水平的Hcy 为特征，诱导人视网膜中产生ROS，且与DR 的严重程度相关[23-24]，目前已经证实Hcy 增高与DM 并发症有关。徐卫星等[25]研究发现，随着DR 病情的加重，Hcy 水平依次增高，Hcy 在DR 发展中具有重要意义，与韩文莉等[26]的观点一致。韩敬力等[27]研究结果显示，DM 各组Hcy 水平均高于健康对照组，差异有统计学意义，推测高Hcy 与血-视网膜屏障的破坏相关。龚杰等[28]选取100 例T2DM 患者，根据眼底情况将其分为DR 组、糖尿病非视网膜病变组（non diabetic retinopathy,NDR）各50 例，比较两组的糖尿病病程以及空腹血糖、HbA1c、Hcy 水平，结果显示，Hcy 水平升高是T2DM 患者发生DR 的独立危险因素（P＜0.05），DR 组的Hcy 水平高于NDR 组（P＜0.05）。

2 中医抗氧化治疗

2.1 单味药治疗DR

随着中医药研究的进展，越来越多的具有抗氧化活性的提取物和单体成分从中草药中提取出来。Tsai 等[29]统计发现，在中国台湾延胡索是使用率最高的单味药（约48.1%），大量中草药可通过降低人视网膜细胞的氧化应激以减少DR 的发生。

张慧西等[30]发现，枸杞子多糖能够抑制糖尿病小鼠视网膜内的新生血管及氧化应激，对DR 具有治疗作用。张启明等[31]研究发现，葛根素可通过激活Nrf2/ERK 信号通路有效抑制视网膜神经节细胞的凋亡、减轻DR 大鼠氧化应激损伤，从而保护视网膜细胞。Mahajan 等[32]观察，藏红花的一种生物活性成分藏红花素可降低ROS 和NO 水平，另外可通过激活PI-3/Akt 通路来保护视神经。白藜芦醇（藜芦有效成分） 通过提高沉默信息调节因子酶活性来增强底物乙酰化的亲和力，可有效清除氧自由基，抵御氧化应激对视网膜和DNA 的损害[33]。研究[34]发现，槲皮素可增强DR 大鼠SOD 和过氧化氢酶活性，减轻DM 诱导的氧化应激。熟地黄水提液内含5-羟甲基糠醛，能够有效提高实验小鼠脑组织中SOD、NOS水平，同时抑制MDA 和过氧化脂（LPO），增强脑组织的抗氧化能力[35]。文献[36-37]报道，五味子具有强大的抗氧化功效。

2.2 中成药治疗DR

中成药由固定的配方和剂量组成，并且经常单独使用或与其他药物结合使用来治疗各种疾病，更有效地发挥药效，被制成汤剂、丸剂、胶囊剂等，方便携带和服用。

通脉糖眼明胶囊（黄芪、生地黄、枸杞子、女贞子、三七、决明子等多味中药组成）能升高老年DR大鼠血清中GSH-Px、谷胱甘肽和SOD 水平，降低MDA 含量，说明其能抑制老龄化诱导的视网膜脂质过氧化现象[38]。郝尧等[39]将104 例确诊为非增殖性DR 的患者随机分为对照组和观察组（各52 例），对照组给予常规控制血糖、血压治疗,观察组则在常规治疗基础上联合应用川芎嗪注射液治疗14 d，结果治疗后2 组总抗氧化能力（total antioxidant capacity,TAOC）、MDA、SOD 水平均较治疗前明显改善（P＜0.05），结果表明，川芎嗪注射液可明显减轻氧化应激反应，值得在临床推广应用。杜军辉等[40]认为，复方血栓通胶囊（丹参、三七、玄参、黄芪）治疗非增殖性DR 能够改善患者的氧化应激状态及视网膜血流，使患者的治疗效果提高。雷晓琴等[41]研究表明，通络驻景丸（古方驻景丸加墨旱莲、蒲黄、三七、砂仁）可通过Nrf2/HO-1 途径增强DM 大鼠视网膜抗氧化应激损伤能力，抑制视网膜细胞增殖和新生血管的形成。加味交泰丸（以交泰丸为基础方，加黄芪、葛根等）在降糖的同时，抑制视网膜神经节细胞凋亡，可降低氧化应激水平[42]。

2.3 中药复方治疗DR

中药复方是指由两味或两味以上药味组成，具有多种药效成分的有效组方，是中医方剂的主体组成部分；其可视为多组分、多方位、多靶点的整合,体现中医药的系统性特点，在治疗时更加统筹兼顾。

孙淑铭等[43]发现，丹黄明目汤（牡丹皮、生地黄、丹参、麦冬等）可以增强SOD 的抗氧化活力而改善视网膜氧化应激状态，有效清除自由基，使MDA 含量下降，保护视网膜细胞免受氧化损伤。Fan 等[44]用补阳还五汤对家兔进行动物实验，发现能有效增加SOD 的活性，同时可降低血浆MDA 水平，显著改善DR 缺血再灌注损伤，减少细胞死亡。

2.4 针灸治疗DR

针灸在临床治疗DM 及其并发症具有较好的疗效和适应症[45]。黄柏铭等[46]收集26 例确诊为T2DM的患者，随机分成针灸组与对照组，2 组分别检测血清生化指标、抗氧化指标及踝臂血压指数等项目，结果显示针灸组血清抗氧化指标SOD、SOD/MDA 明显增加，优于对照组（P＜0.01），说明针灸能提高机体抗氧化的能力，可防治DM 及其所致的并发症。王德全等[47]将30 只四氧嘧啶所致的糖尿病大鼠随机分为4 组：造模组（DR）、预防组、治疗组和正常对照组，预防组和治疗组大鼠均给予针刺治疗，通过实验指标(血流变、血小板聚集率、SOD、脂质过氧化物、光镜观察、电镜观察），结果显示，预防组及治疗组大鼠实验指标优于造模组，光镜、电镜病理片显示预防组及治疗组的血管病变明显轻于造模组，表明针刺并无明显的降糖作用，但可清除大鼠体内自由基，提高抗氧化能力，延缓DR 的发展。大量研究发现，艾灸能提升SOD 活性，显著减少LPO 含量，使红细胞免疫力大为增强。

3 展望

DR 是糖尿病最常见的微血管并发症之一，其病理特征主要与氧化应激有关，可导致DR 患者视力显著下降甚至失明，给患者造成诸多经济和心理负担。当前，氧化应激是DR 发病机制中最前沿的研究点，合理的抗氧化将成为治疗DR 新的切入点。中医药可以多途径、多层面、多靶点治疗DR，具有一定的优势。因此，应该更深层次探索中医药与DR 的关系，有利于预防DR 的发生和延缓病情的进展，进一步减轻患者和社会的压力、负担。