糖尿病视网膜病变分子病理学、中药及中药提取物干预治疗研究进展

王彦粉，徐保立

1.汶上县中医院脾胃病一科，山东济宁 272500；2.汶上县检验检测中心，山东济宁 272500

糖尿病是一种由遗传因素和环境因素共同影响而导致的代谢性疾病，患者众多，是威胁人类健康的主要疾病之一。主要表现为糖代谢紊乱、胰岛功能障碍、胰岛素缺乏或胰岛素抵抗等。其可对人体多个器官造成损伤，主要靶器官包括眼组织、肾脏、心脏、四肢等。而糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy, DR）作为糖尿病最常见的神经血管性并发症之一，既是一种微血管病变，也是一种神经退行性变疾病。当前治疗DR 的方法，主要包括玻璃体切除术、抗血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor, VEGF）药物、激光光凝术等。这些方法虽然能够解决一定的问题，但往往伴随某些不良反应。中医对消渴所致目疾早已有所认识，传统中医药学在DR 防治方面积累了丰富的临床经验。消渴目病的病机主要涉及阴虚燥热、气阴两伤、瘀血阻滞、脾肾两虚。表现为气血、津液、气机和阴阳的整体失衡。现代中医学多认为消渴目病属本虚标实，病因病机以阴虚燥热为基础，邪热入内，内伤日久，精气血运行不畅，则瘀阻目络。近年来，基于现代分子生物学理论的研究，报道了中药及其药效组分在治疗DR 中的巨大潜力，如石斛、葛根、牡丹皮、三七、黄芪及丹参等[1-2]。

1 DR 分子病理学

在糖尿病视网膜中一系列复杂的分子病理级联反应，导致了DR 的发生和发展。高血糖症会引起视网膜环境中的代谢变化，进而导致氧化应激和炎症。而氧化应激和炎性反应过程会通过影响神经营养因子的产生和释放，直接或间接地引起神经元和神经胶质细胞损害，进而导致神经变性过程的激活。由于神经元的自我保护功能被触发，受损的神经元将主要通过Müller 细胞触发VEGF 的产生和释放，而VEGF 可作为神经保护剂，从而抵消神经退行性变。尽管VEGF 在DR 的早期阶段可以作为神经保护因子，但VEGF 长时间的释放会诱发视网膜血管损伤（进而可能会以不同的方式增强炎症及视网膜的损伤），最终导致新生血管的产生。如不及时治疗，神经退行性病变和新生血管病变会共同引发视力障碍，最终导致失明[2]。

1.1 氧化应激反应

氧化应激是由与氧有关的代谢反应发生的，因生物体中活性氧（reactive oxygen species, ROS）形成与酶促和非酶促抗氧化剂之间的不平衡而产生。当细胞遭受高糖应激时，线粒体呼吸链产生过量的ROS，ROS 可将过氧化氢（H2O2）和分子氧（O2）歧化成细胞毒性的超氧自由基。超氧自由基可通过膜的脂质过氧化、蛋白质的氧化加成和DNA 损伤等多方面造成细胞不可逆性损伤。

DR 临床病理表现主要在血管和神经两个方面，具体表现为视网膜微血管病变和视网膜感光细胞退行性变（视网膜神经感觉上皮层的神经组织病变）。感光细胞是视网膜内的特殊神经元，可将光信号转化为神经信号，并传递到大脑进行图像处理，作为体内代谢最活跃的细胞之一，对能量和氧的需求极高。在糖尿病高血糖代谢过程中，视网膜的缺氧性改变和大量氧自由基的产生，会导致感光细胞的变性、凋亡甚至坏死。由于视网膜感光细胞中含有大量富含膜脂结构的线粒体[3]，同时感光细胞本身（视杆细胞）外段膜盘中也含有大量膜脂结构，这些富含极高比例多不饱和脂质的膜脂结构和视网膜内频繁产生的ROS，极易发生脂质过氧化反应，产生具有毒性的醛类物质。

1.2 血管新生反应

VEGF 是一种结合肝素的同型二聚体糖蛋白，为一种特异的有丝分裂因子，可在血管生成过程中刺激内皮的增殖、迁移以及脉管的形成，参与视网膜新生血管的形成过程，并导致血管渗漏和血视网膜屏障破坏，加速DR 的发展。视网膜是人体代谢最为活跃的组织之一，极易受到氧气张力变化影响[2,4]。糖尿病状态下，发生视网膜病微血管循环障碍，导致视网膜氧气和营养供应不足，进一步促进视网膜缺血缺氧，从而导致视网膜新生血管的形成。而这种脆弱的异常血管容易破裂出血，血液进入玻璃体腔或视网膜前腔，导致视力损伤甚至失明。

1.3 代谢反应

线粒体通过多种途径参与细胞代谢过程，例如通过线粒体ROS 传递信号、调节类固醇生成、细胞分化、钙储存、线粒体自噬和细胞凋亡，进而控制细胞生长、细胞周期和细胞死亡。由内质网释放的胞质Ca2+被单向转运体转运至线粒体被内化，并被H+/Ca2+或Na+/Ca2+交换剂所释放。在线粒体膜间隙和基质中，当Ca2+被吸收时，其参与调节细胞器代谢的酶、蛋白质和转运蛋白的活性。在细胞周期中，分解代谢水解酶释放导致的线粒体膜通透性增加是导致细胞死亡的重要因素。高血糖会导致线粒体结构和功能破坏，进而影响视网膜细胞的多种代谢反应。葡萄糖代谢稳态的失衡与DR 的神经和微血管并发症密切相关[2,5]。

1.4 炎症反应

白细胞粘附、聚集至血管壁是引起炎症反应的重要病理过程之一，白细胞淤积，则会引起视网膜血液循环障碍，进而导致发生炎症。在高血糖的状态下，DR 患者视网膜组织中的醛糖还原酶堆积，可活化小胶质细胞，并增强其表达，同时释放炎症因子，从而引起神经变性和加速血管生成，最终导致视网膜损伤。大胶质细胞则可通过释放细胞因子和生长因子，对紊乱的视网膜微环境进行调控，并产生影响，使其失去代偿，进而参与并导致炎症反应。而炎症细胞还可通过释放的炎症因子参与DR炎症反应，增殖性DR 患者玻璃体液中与辅助性T细胞17（T helper cell 17，Th17 细胞）相关的肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-α, TNF -α）、白细胞介素-4（interleukin-4, IL-4）、白细胞介素-6（interleukin-6, IL-6）等细胞因子水平明显比外周血高[6]。

2 DR 的中药及中药提取物干预治疗

2.1 牡丹皮对DR 的治疗研究

牡丹皮具有清热凉血，活血化瘀的功效，其保护神经的最具代表性的活性成分为丹皮酚和芍药苷。丹皮酚可保护神经元免受由氧-葡萄糖剥夺引起的损伤和由H2O2处理引起的神经毒性。丹皮酚可抑制核转录因子-κB（nuclear factor-kappa B, NFκB）易位至细胞核，同时抑制丝裂原活化蛋白激酶的活性，起到抗神经炎症作用。当神经元细胞出现6-羟基多巴胺毒性时，丹皮酚通过抑制ROS 产生、增加超氧化物歧化酶活性及（B-cell lymphocyte-2 protein, Bcl-2）蛋白表达来增强神经元细胞活力；芍药苷也可以通过调节B 细胞淋巴瘤/白血病-2（Bcl-2）蛋白、缓解神经炎症，来降低多巴胺能神经元损伤。此外，芍药苷还可以通过自噬途径使神经元细胞免受神经毒素的侵害[2]。周倩倩等[7]研究表明，丹皮酚可以通过下调糖尿病大鼠视网膜基质细胞衍生因子-1（stromal cell derived factor 1, SDF-1）和VEGF 的表达来抑制视网膜新生血管形成，对DR 的发生、发展具有抑制作用。

2.2 丹参对DR 的治疗研究

丹参具有抗炎、抗自由基氧化、改善微循环、抗凝、溶栓等作用，可改善DR 患者的视网膜出血、硬性渗出、微动脉瘤和黄斑水肿等症状，其主要活性成分包括亲脂性萜类化合物（丹参酮、隐丹参酮等）和亲水性酚酸（丹参素、丹参酚等）两类。二氢丹参酮可抑制内皮细胞中的Ca2+内流舒张血管。隐丹参酮可有效降低线粒体Bcl-2 关联X 蛋白（Bax）/Bcl-2 比率，起到抑制细胞溶质凋亡蛋白的激活和细胞色素c（cytochrome C, Cyt c）从线粒体释放到细胞质的作用。同时，隐丹参酮可通过抑制TNF-α诱导的内皮通透性、血管细胞粘附分子-1、细胞间细胞粘附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1, ICAM-1）、单核细胞粘附和单核细胞趋化蛋白-1，并能促进NO 的产生。丹参酮IIA 可通过降低ROS 水平，使丙二醛和蛋白质羟基含量减少，增强过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性，进而减轻谷氨酸诱导的氧化应激，防止由谷氨酸诱导的线粒体功能障碍。在DR 治疗中，丹参注射液可以有效降低血液粘度，改善微循环，增加视网膜动脉供血，有效降低DR 患者血浆中脂质过氧化物（lipid peroxidation, LPO）含量，提高血红细胞中的超氧化物歧化酶（superoxide dismutase, SOD）活性，具有明显的外源性氧自由基清除剂功能，还可减少炎症渗出，促进组织修复[8-9]。

2.3 葛根对DR 的治疗研究

葛根又称野葛，为豆科植物野葛的干燥根，归经于脾、胃，具益气生津、除烦止渴之功，还可升举阳气，通调血脉，推动津液上达眼目。现代临床上，葛根及葛根素（葛根异黄酮类主效成分）的相关制剂（如复荣通脉胶囊、降糖明目汤、葛根素注射液）被广泛用于糖尿病并发症的治疗，疗效显著。葛根素可通过减轻视网膜的氧化应激损伤和凋亡，保护视网膜的结构和功能完整性；还可显著抑制DR 大鼠视网膜的丙二醛表达，降低脂质过氧化损伤，从而保护视网膜功能[10-11]。曾祥伟等[12]研究表明，葛根素具有抗炎和抗氧化作用，可改善DR 患者的脂质代谢水平及血液流变学指标。

2.4 三七对DR 的治疗研究

三七为五加科人参属多年生草本植物，具有补血抗炎、活血化瘀的功效。三七具有抗糖尿病的药效作用，从该三七的根茎中提取的皂苷类成分可有效降低空腹血糖水平，改善葡萄糖耐量。研究发现，三七中的皂苷类化合物具有抗炎、抗氧化作用。三七可降低DR 大鼠视网膜炎性因子TNF-α，白细胞介素-1β（interleukin-1β, IL-1β）和IL-6 的表达，并抑制单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemoattractant protein-1, MCP-1）、NF-κB 的表达，进而降低高糖诱导的内皮细胞迁移和细胞增殖。此外，三七皂苷还可通过清除超氧化物自由基和羟基，抑制视网膜色素上皮细胞的凋亡。从三七根中提取的人参皂苷Rb1 可通过抑制视网膜色素上皮细胞的VEGF释放，抗新生血管生成。由于VEGF 是参与诱导内皮细胞增殖、迁移和脉管形成的最有效的促血管生成剂之一，因此抑制VEGF 的释放会减弱DR 的视网膜新生血管形成。在人视网膜微血管内皮细胞中，三七中提取的人参皂苷Rk1 可显著减轻晚期糖基化终产物(advanced glycation end products, AGE)和VEGF 诱导的视网膜血管内皮通透性，有效改善视网膜水肿[13-14]。

2.5 黄芪甲苷对DR 的治疗研究

黄芪甲苷是从黄芪根中提取的主要皂苷类化合物，具有抗炎、抗氧化、免疫功能调节等多种作用。研究发现，黄芪甲苷具有抑制糖原磷酸化酶和葡萄糖-6-磷酸酶的活性和有效减少AGE 产生的作用，从而降低在糖尿病小鼠中的血糖。此外，黄芪甲苷具有改善大鼠糖尿病周围神经病变的作用，使糖尿病小鼠（db/db 鼠）的视网膜电生理功能显著提高，另外，可有效降低视网膜神经节细胞的凋亡。同时，黄芪甲苷可以降低线粒体氧自由基水平，有效抑制细胞外信号调节激酶1/2 的磷酸化并降低NF-κB 的水平[15]。

2.6 石斛提取物对DR 的治疗研究

石斛为兰科植物流苏石斛、金钗石斛获鼓槌石斛的茎，其提取物包含石斛酚、石斛多糖、毛兰素及石斛碱等多种活性成分，具有降血糖、抗氧化和抗炎等作用。据报道，用石斛多糖治疗通过链脉佐菌素诱导的DR 大鼠后，其视网膜及血清中的IL-6、TNF-α 的表达有效降低，并能抑制VEGF 的表达上调，结果表明石斛多糖可以通过干预DR 炎症机制，使DR 病情得到缓解[16]。高玮[17]研究发现，高糖环境诱导下的恒河猴通过毛兰素干预后，脉络膜视网膜内皮RF/6A 细胞中的TNF-α、白细胞介素-1（interleukin-1, IL-1）、IL-6 炎性因子的表达水平显著降低，说明毛兰素可改善DR 炎性反应。李静文等[18]研究发现，石斛酚可降低NF-κB 转录因子活性，干扰TNF-α/NF-κB 信号通路传导，进而降低IL-6、IL-1β 的mRNA 的表达水平，有效降低DR 炎性损伤。

2.7 人参提取物对DR 的治疗研究

人参有补脾益肺、大补元气、生津止渴之功效，可通过多途径抑制炎症反应、血管内皮增生和血栓形成，从而治疗糖尿病视网膜病变。而人参皂苷是人参的主要活性成分，具有降血糖、调节免疫、抗肿瘤等作用[19]。王皎皎等[20]研究表明，人参皂苷Rg3可使DR 大鼠视网膜组织氧化应激反应降低，并激活 PI3K-Akt/PKB 信号通路，进而下调ICAM-1、VEGF 等炎症因子、cleaved-Caspase-3 和Bad 细胞凋亡蛋白的表达，通过抑制炎症和缓解细胞凋亡，进而对DR 大鼠的视网膜组织起到治疗作用。李彬等[21]研究表明，人参皂苷Rg1 处理能显著减轻2 型糖尿病小鼠视网膜病变，其原理可能与抑制视网膜核苷酸结合寡聚化结构域样受体3（nucleotidebinding oligomerization domain-like receptor 3, NLRP3）炎症小体和VEGF 表达有关。

3 小结

DR 是危害视力健康的主要视网膜病变之一，氧化应激、血管新生反应、代谢反应和炎症反应在其发病过程中起着极为重要的作用。中医药是祖国重要的传统医学，中医药在DR 防治方面经验丰富，历史悠久，针对DR 复杂多样的疾病特征，中医药及中药提取物可发挥多环节、多层次、多靶点的系统调节的作用优势，在临床治疗中具有广阔的应用前景和研究价值。