红花黄色素在眼科领域中应用的研究进展

刘阳 张天资

红花黄色素（Safflor yellow，SY）是我国传统中药红花的主要有效成分，其成分是由羟基红花黄色素A（Hydroxysafflor yellow A，HSYA）、红花黄色素B（Safflo yellow B，SYB）等多种查耳酮类化合物组成，其中HSYA是SY的主要活性成分[1]。SY具有抗氧化、抗细胞凋亡、抗凝血、抗炎等多种医用功效[2～4]，临床应用十分广泛，在眼科领域中也拥有重要的应用价值。现就SY在眼科领域中的基础研究进展作一综述。

1 SY的药理作用

1.1 抗氧化作用 机体在紫外线或创伤等某些外界环境刺激下，会产生过量的氧自由基，造成氧化，这些氧自由基会对细胞膜中的脂肪酸进行攻击，产生过氧化物，破坏正常的细胞结构，对组织造成损伤。SY可以激活由NFE2L2基因编码的核因子E2相关因子2（Nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2）信号通路，该信号通路能够调节抗氧化剂蛋白及药物转运蛋白等二百多种基因，它的激活可以增加自溶血性链球菌分离的过氧化氢酶（CAT）、Nrf2靶标酶NQO1、限速酶HO-1、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶的水平和活性，并且显著降低活性氧（Reactive oxygen species，ROS）和丙二醛（Malondialdehyde，MDA）等氧化应激指标的生物活性[5，6]，起到了抗氧化的作用。有学者[7]通过建立氧化应激损伤模型发现预先向细胞中加入SY，可以明显提高细胞的存活率，并且提高细胞中SOD表达水平及NO的含量，从而达到抗氧化效果。

1.2 抗炎作用 ①在人体正常炎性反应过程中，会产生大量炎症细胞因子，如最早出现的肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factor， TNF-α）及促炎细胞因子白细胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-8等。有研究发现，SY能够通过抑制p-38/c-Jun氨基末端激酶—NF-κB和Toll样受体4-Myd88信号通路，从而降低IL-1β、IL-6、IL-12和TNF-α等的表达[8～10]。另有学者[11]为研究SY的抗炎作用建立了佐剂型关节炎大鼠模型，发现SY能显著降低佐剂型关节炎大鼠的足趾肿胀度，其机制为SY能够降低血清中IL-1β及TNF-α含量，并且降低关节滑膜组织中IL-1β及TNF-α蛋白的表达，从而证明了SY具有抗炎作用。②NOD样受体蛋白3（NLRP3）作为炎症小体中的一员，能够被多种危险信号和病原体所激活，是大部分炎症反应的核心，它的出现不但会引起促炎症蛋白酶Caspase-1的激活，还会引起细胞凋亡，因此，抑制NLRP3的产生则成为抗炎工作中不可忽视的研究方向。SY能够抑制磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）的活性，而AMPK可以介导NLRP3炎症小体信号通路[12]，因此可以利用SY的这一特性达到抗炎的目的。有研究发现，利用SY的抗炎能力可以减轻由糖尿病肾病带来的炎症损伤，其机制是通过抑制线粒体活性氧（ROS）使NLRP3 mRNA和含半胱氨酸的Caspase-1的表达降低[13]。

1.3 抗凝作用 血液的凝集是在凝血酶原的作用下形成纤维蛋白，而过度的凝血会导致血管栓塞或血栓形成。血小板激活因子（PAF）的表达通常会导致血液中的血小板钙离子内流，SY可以通过抑制这种钙离子的内流来降低血小板的活化，且使凝血酶原时间延长，从而起到抗凝作用[14]。有学者[15]建立了SD大鼠大脑中动脉闭塞(Middle cerebral artery occlusion，MCAO)模型，通过观察大脑中动脉梗死面积及评估神经功能评分，发现SY能使MCAO大鼠脑血管的梗死面积和脑血管通透性明显下降，在舒张脑血管方面效果明显，证明了SY能够改善缺血性脑卒中发病时大脑中动脉的梗死情况。该学者同时又选取新西兰兔进行实验分组，分别对各组兔给予静脉注射不同浓度的SY，判断各组兔凝血相关功能，包括PAF及二磷酸腺苷(ADP)等对兔血小板聚集的介导，用血液粘度计测定兔血液粘度。结果发现，SY能够减少血小板的聚集、降低血液的粘度，减少血管中血栓的形成。

1.4抗凋亡作用 细胞的凋亡通常受促凋亡基因、抑凋亡基因及凋亡过程中表达的基因所调控。线粒体膜的通透性增加是细胞凋亡的重要原因，其机制与促凋亡蛋白含量升高等多种因素有关。氧化应激是引发细胞凋亡的重要原因之一，而氧化应激的发生是由于在外界刺激下使线粒体中合成的ROS累积而引起的[16]。当氧化应激发生时，ROS浓度增加，线粒体膜的通透性增强，进而导致线粒体的膜电位发生降低，并使细胞色素C被大量释放，致使细胞发生凋亡[17]。有学者[18]通过建立低氧和血清剥夺条件下的骨髓间充质干细胞（MSCs）模型，研究SY对细胞的抗凋亡作用。结果发现，SY通过降低ROS的累积，从而降低线粒体Cleaved Caspase-3的表达，并减少细胞色素C氧化的酶（cytC）从线粒体到细胞质的释放，显著改善了细胞凋亡。另有研究发现[19]，异丙肾上腺素（ISO）作为β受体激动剂的一种，能够使心肌细胞的排列功能紊乱，使线粒体肿胀，而SY具有β受体拮抗作用，能有效减轻这种状况的发生，从而使心肌缺血得到改善，减少心肌细胞的凋亡。

2 在眼科疾病中的应用

2.1 治疗糖尿病视网膜病变 糖尿病视网膜病变（Diabetic retinopathy，DR）是由糖尿病引起的诸多并发症中最为严重的微血管病变，是一种增殖性的眼底疾病，其病变主要表现为视网膜缺血、缺氧及产生新生血管[20]。有研究发现，在长期的高糖状态下，视网膜中的神经胶质细胞及神经元细胞对血糖的敏感性增强，因此治疗原则首先多以控制血糖为主，但对部分患者而言疗效不佳[21]。另有学者认为，DR发展过程中的病理变化主要表现在视网膜神经节细胞（RGC）的减少和凋亡的增加[22]。SY可以调控p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）信号通路，对DR大鼠模型的眼底神经节细胞具有保护作用，减少其凋亡[23]。血液长期处于高糖状态下，会降低机体中毛细血管的自我调节能力，主要表现为血小板的聚集和白细胞的粘滞，致使血流缓慢，甚至形成血栓。SY可以减小糖尿病带来的血流阻力，提高血液流速，加强血管内血流灌注，改善糖尿病大鼠的视网膜血流动力学[24]。

2.2 对视网膜光损伤具有保护作用 视网膜是人眼中十分重要的视觉器官，当外界光源强度过大或照射时间过长时，则会对视网膜造成损害，这种损害主要表现在视网膜外层感光细胞的凋亡，从而导致视网膜变性，我们称之为视网膜光损伤[25]。视网膜光损伤是一种连续的能量转移时所引起的电子轨道的变化，这种能量转移主要表现为从光子到光敏分子再到氧，进一步产生例如羟基自由基、超氧化物自由基、单线态氧、过氧化氢等大量ROS。ROS对人类视网膜组织具有十分广泛的破坏力，它能够通过破坏其他分子的化学键使分子失活，还能够破坏细胞膜的结构，通过对脂质上的多不饱和脂肪酸进行攻击，使其发生脂质过氧化（lipid peroxidation，LPO）的连锁反应，导致视网膜发生不可逆的退行性病变，甚至失明。因此，若想预防和治疗这种光损伤，清除多余自由基是关键[26]。SY能够清除视网膜内的氧自由基，对于这种过氧化氢诱导产生的氧化损伤具有良好的拮抗作用，进而减少细胞的凋亡[27]。作为人类机体内最主要的抗氧化酶之一的SOD具有清除自由基的能力，能大大降低光对眼底细胞造成的氧化损伤，且SOD的含量多少与抗氧化的程度成正比；NO在人类机体中的作用也十分广泛，可由内皮细胞释放，对细胞产生抗凋亡作用。在SY的干预下，受到氧化损伤的细胞中SOD的表达水平及NO的含量明显上升，细胞存活率会大大提高。有学者发现，SY主要利用调节NO含量、介导N-甲基-D-天冬氨酸受体的表达、清除细胞内氧自由基等途径来实现抗氧化作用[28，29]。甄栋钦等[30]建立了小鼠视网膜光损伤模型，通过实验证实了SY对光照引发的视网膜脂质过氧化具有明显的抑制作用，为视网膜光损伤的防治提供依据。

2.3 对眼内新生血管的抑制作用 在促进新生血管形成的过程中，血管内皮生长因子（VEGF）的功能是诱导新生血管生成，其在眼中过度表达则易引发血管性眼部疾病[31]。病理性眼内新生血管形成常见于视网膜、脉络膜及角膜病变等，这种代偿性增殖的新生血管，其内皮细胞形态异常、间隙增大，管壁脆。这种特性使其极易引起一些病理性改变，如增生、破裂和出血等，严重损伤视力，甚至导致失明[32，33]。SY可提高缺氧条件下内皮细胞的存活率，其机制可能与上调bcl-2/bax比值，促进HIF-1α蛋白积聚，从而增加VEGF的生成有关。因此，SY能够维持缺氧状态下内皮细胞存活[34]。另外，HSYA作为SY的主要有效成分，能显著降低高糖诱导的VEGF表达，对高糖状态下引发的血管内皮细胞增殖具有抑制作用[35]。

2.4 对晶状体氧化损伤的影响 晶状体上皮细胞作为机体眼中晶状体内部代谢活动最为旺盛的细胞，对晶状体生理上的改变及生长发育的维持具有重要作用。在正常情况下，晶状体和房水中少量的抗氧化物质和自由基处于动态平衡，这使得晶状体能够避免或减少氧化损伤的发生，而过强或过长时间的光照进入晶状体时，会降低晶状体清除自由基的能力，或是晶状体内部氧自由基的数量增加，从而使晶状体的上皮细胞受到氧化损伤、细胞凋亡，甚至发展为白内障[36]。有研究表明，羟基自由基作为一种重要的活性氧，能够介导2-脱氧核糖发生氧化降解，SY能够抑制这种降解，并且能够清除1，1-二苯基-2-苦肼基，从而产生抗氧化作用[37]，进而证明SY可以通过清除有害自由基保护晶状体，避免晶状体受到氧化损伤。

2.5 对干眼症具有抗炎效果 干眼症是一种泪膜和眼表疾病，常由泪液质量异常、泪液蒸发过多或泪腺分泌不足等原因引起。有研究发现，干眼症与多种自身免疫性疾病相关，是一种炎症疾病，因此，目前治疗干眼症最有效的方法就是减轻炎症，以恢复正常泪膜[38]。在角膜炎症及新生血管形成过程中，IL-1β作为常见炎症因子，发挥了重要的作用[39]。有研究发现[40]，通过脂多糖的刺激能够使炎症信号通路被激活，并且释放核因子-κB/丝裂原活化蛋白激酶（NF-κB/MAPK）信号通路及IL-1β、TNF-α、前列腺素内氧化酶还原酶-2等炎性介质，而SY能有效抑制脂多糖刺激产生的一系列炎性反应，降低炎性介质，对缓解和改善干眼症具有重要意义。

综上，SY能够在各类眼科疾病中发挥重要的作用，其机制主要与抗氧化、抗凝、抗炎、抗凋亡作用相关,其能够提高抗氧化酶的水平和活性，降低氧化应激指标，对视网膜光化学损伤及晶状体的氧化损伤等氧化损伤类疾病具有良好的改善作用。SY还能使炎症细胞因子的表达下降，抑制炎症小体的激活，在眼科相关炎症疾病中起抗炎作用。对于DR等疾病，SY能够降低因高糖诱导而生成的VEGF的表达，抑制细胞血管内皮细胞的增殖。SY作为传统中药中的有效成分，在眼科领域药用价值颇高。深入研究SY的作用机制，提高SY的生物利用度，对我国眼科领域相关疾病的治疗具有十分重要的意义。