中藥多糖對實(shí)驗(yàn)性糖尿病性視網(wǎng)膜病變防治作用的研究進(jìn)展

狄夢卓 施煒 張?jiān)魄?王藝帆 魏偉

多糖是藥用植物的主要成分，是生物體中繼蛋白質(zhì)、核酸之后的另一類重要的信息分子。它們廣泛存在于動物細(xì)胞膜、植物和微生物的細(xì)胞壁中。十個或十個以上的單糖通過糖苷鍵連接和縮合，形成聚羥基烷酮聚合物[1]。近幾十年來，從不同種類的中草藥中分離得到的多糖因其具有抗腫瘤、抗氧化、抗糖尿病、抗輻射、抗病毒、降血脂和免疫調(diào)節(jié)等重要生物活性而備受關(guān)注[2]。

影響視網(wǎng)膜血管的最常見疾病是糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)，其患病率隨著糖尿病病程的延長而增加，糖尿病病人的患病率約為 20%，而其中DR病人的患病率約為 75%[3]。目前DR的發(fā)病機(jī)制并沒有明確，主要有蛋白質(zhì)非酶糖基化產(chǎn)物、多元醇代謝通路異常、氧化應(yīng)激學(xué)說、腎素-血管緊張素、蛋白激酶C的激活及內(nèi)皮素系統(tǒng)的異常等方面[4]。本文主要對中藥多糖在預(yù)防和治療實(shí)驗(yàn)性DR中的研究進(jìn)行綜述。

1 黃芪多糖(astragalus polysaccharides， APS)

黃芪性溫味甘，歸屬肺、脾兩經(jīng)，具補(bǔ)氣固表、托毒排膿、利尿、生肌、斂創(chuàng)生肌等功效。現(xiàn)代藥理學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，APS能夠通過多途徑靶點(diǎn)來影響機(jī)體，是中藥黃芪中活性最強(qiáng)的有效物[5]。APS不僅被證實(shí)在體內(nèi)、體外試驗(yàn)中具有抗糖尿病作用[6]，而且被證實(shí)其在保護(hù)視網(wǎng)膜及阻止DR的發(fā)生及病程進(jìn)展中起著關(guān)鍵作用。

在糖尿病中，Kir2.1表達(dá)的減少延長了細(xì)胞外鉀進(jìn)入細(xì)胞的時間，影響了細(xì)胞復(fù)極化的過程，導(dǎo)致Müller細(xì)胞的生物學(xué)功能下降。李玉紅等[7]發(fā)現(xiàn)，通過APS治療的大鼠視網(wǎng)膜Kir2.1表達(dá)是上升的。由此推測,APS對糖尿病大鼠早期視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞有保護(hù)作用。

DR最初被認(rèn)為是一種微血管病變，原因是視網(wǎng)膜微血管異常，如微動脈瘤和脫細(xì)胞毛細(xì)血管。然而，充分的證據(jù)表明炎癥伴隨著DR的進(jìn)展。黎國英等[8]通過對糖尿病SD大鼠的研究證實(shí)，APS在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中抑制炎癥因子TNF-α、IL-6、CRP及NF-κB的表達(dá)，從而發(fā)揮抗炎作用來緩解DR的病情進(jìn)展。其他體外實(shí)驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)APS可以使TNF-α、細(xì)胞間黏附分子-1(intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1)和磷酸化蛋白激酶B(p-Akt)及胱抑素C(Cystatin C，CYSC)的表達(dá)量下降，阻止大量炎癥因子的釋放，起到保護(hù)視網(wǎng)膜血管和神經(jīng)的作用[9]。

血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是一種血管內(nèi)皮生成和血管滲透性因子，被認(rèn)為是導(dǎo)致DR以及其他視網(wǎng)膜疾病視網(wǎng)膜滲透性和血-視網(wǎng)膜屏障(BRB)完整性的關(guān)鍵分子，在病變的發(fā)生發(fā)展過程中參與了病變形成的各個環(huán)節(jié)[1]。在閆豐華等[9]和劉俊輝等[10]的實(shí)驗(yàn)中, 均發(fā)現(xiàn)APS可以使VEGF和p-Akt表達(dá)減少。推測APS通過抑制Akt-VEGF信號通路活化，直接幫助減少新生血管的生成，調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜血管滲漏。

另一方面，APS也可以發(fā)揮抗氧化的作用。高血糖破壞視網(wǎng)膜細(xì)胞內(nèi)的穩(wěn)態(tài)，引起內(nèi)皮細(xì)胞過氧化、機(jī)體內(nèi)氧自由基生成增加、造成膜蛋白及脂質(zhì)過氧化，導(dǎo)致機(jī)體內(nèi)超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)含量降低、丙二醛(malondialdehyde，MDA) 含量升高[11]。APS通過提高SOD及降低MDA的表達(dá)含量來降低視網(wǎng)膜細(xì)胞氧化損傷[7]。

2 紅芪多糖(radix hedysari polysaccharide，HPS)

紅芪是甘肅地道藥材，來源于豆科植物多巖黃芪的干燥根，與黃芪同科異屬，屬于補(bǔ)氣藥的一種，性味、歸經(jīng)、功效、主治基本相同，都具有補(bǔ)氣升陽、固表止汗、托毒生肌和利水消腫等作用。

HPS屬于雜多糖，其來源于紅芪的干燥根提取的多糖活性成分。HPS有降低血糖血脂、降低血黏度的作用，對治療DR的原發(fā)病也有一定的幫助作用[12]。

在汝亞琴等[13]的研究中，以db/db小鼠為研究對象，發(fā)現(xiàn)HPS可直接通過下調(diào)視網(wǎng)膜VEGF基因表達(dá)水平和蛋白合成量，抑制新生血管生成，保護(hù)db/db小鼠的視網(wǎng)膜微血管，從而延緩DR的發(fā)生發(fā)展。

HPS還可以間接調(diào)控VEGF表達(dá)，抑制新生血管生成。單玫等[14]的實(shí)驗(yàn)中HPS通過降低大鼠血清CRP含量，減輕炎癥反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)抑制VEGF表達(dá)的作用，使視網(wǎng)膜組織中VEGF水平降低，促進(jìn)色素上皮衍生因子(pigment epithelium derived factor，PEDF)表達(dá)。張花治等[15-16]先后兩項(xiàng)研究表明，HPS可升高血小板反應(yīng)蛋白-1(TSP-1)基因和蛋白的表達(dá)，降低血小板源性生長因子-B(platelet-derived growth factor-B，PDGF-B)基因和蛋白的表達(dá)，并且可降低VEGF和E26轉(zhuǎn)錄因子-1基因和蛋白的表達(dá)，減少DR中新生血管生成及增殖，且高劑量的HPS延緩視網(wǎng)膜病變效果更好。

從氧化應(yīng)激的角度分析，視網(wǎng)膜組織缺血、缺氧是VEGF產(chǎn)生的主要原因，糖尿病發(fā)病過程中一氧化氮含量的增多促使VEGF表達(dá)。HPS可以通過激活Nrf2抗氧化通路，使抗氧化酶SOD合成增加，從而抑制活性氧的產(chǎn)生，減少誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase ，iNOS)合成，降低NO損傷，減少過度氧化應(yīng)激造成的細(xì)胞凋亡，繼而減輕DR[17]。

3 牛膝多糖(achyranthes bidentata blume polysaccharides，ABPS)

ABPS是莧科植物牛膝根中提取的多糖，具有相對分子量小、水溶性好的特點(diǎn)。牛膝已被證實(shí)具有改善血液循環(huán)、抗血小板聚集、抗氧化、抗炎、降低血糖等作用，可以幫助治療糖尿病原發(fā)病[18]。

楊旭東等[19]以高、中、低不同濃度的ABPS治療用鏈脲佐菌素(streptozocin，STZ)誘導(dǎo)的Wistar大鼠，發(fā)現(xiàn)ABPS能顯著下調(diào)Bax基因表達(dá)，上調(diào)survivin基因表達(dá)，且劑量越高效果越顯著。Bax 是半胱氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)活化的重要調(diào)節(jié)因子，參與促進(jìn)細(xì)胞凋亡的機(jī)制，由此推測ABPS有阻止糖尿病大鼠視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡的作用。

4 三七多糖(panax notoginseng polysaccharides，PNP)

糖類為三七中的藥用成分之一, 由多種多糖類活性物質(zhì)構(gòu)成[20]。PNP對糖尿病原發(fā)病治療也有一定作用。研究表明，PNP可以降低糖尿病大鼠的隨機(jī)血糖、糖耐量和肝糖原水平，起到控制血糖的作用。

PNP被證實(shí)在抗氧化抗炎方面可以起到改善視網(wǎng)膜血流的作用。PNP通過升高抗氧化物質(zhì)谷胱甘肽(glutathione，r-glutamyl cysteingl +glycine，GSH)和氧化炎癥因子NO的水平，抑制VEGF和iNOS基因表達(dá)，增加白細(xì)胞黏滯，降低血管通透性，促進(jìn)視網(wǎng)膜基底膜的增厚，起到改善視網(wǎng)膜血流的作用，從而改善糖尿病引起的視網(wǎng)膜病變[21]。

5 銀杏葉多糖(polysaccharide of ginkgo biloba leave，PGBL)

銀杏葉是銀杏的干燥葉, 具有斂肺、活血化瘀、止痛等作用。PGBL是銀杏葉中一種重要的活性成分, 其含量高達(dá)3%～6%。近年來已發(fā)現(xiàn)PGBL具有很多生物活性。有研究發(fā)現(xiàn)， PGBL不僅能降低糖尿病大鼠血糖，而且是可以通過下調(diào)糖尿病大鼠視網(wǎng)膜基質(zhì)金屬蛋白酶9(MMP-9)及iNOS RNA表達(dá)來有效上調(diào)糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的數(shù)目，對DR具有一定的保護(hù)作用[22]。

6 枸杞多糖(lycium barbarum polysaccharides，LBP)

枸杞性味甘、平，歸肝、腎經(jīng)，具有滋補(bǔ)肝腎，益精明目的功效，為平補(bǔ)腎精肝血之品。LBP來自枸杞果實(shí)的提取物，被認(rèn)為是負(fù)責(zé)枸杞多種藥理和生物功能的主要化學(xué)成分。

在張慧西等[23]的研究中，LBP組小鼠視網(wǎng)膜組織中TNF-α、IL-1β、ICAM-1、p選擇素(p-selectin)的含量顯著低于糖尿病組。另一個實(shí)驗(yàn)中LBP被證實(shí)可以下調(diào)CRP、TNF-α、IL-6的表達(dá)，穩(wěn)定視網(wǎng)膜屏障上的緊密連接，減少血-視網(wǎng)膜屏障的炎癥因子釋放的作用[24]。Wang等[25]的研究表明，LBP可以作為Rho / ROCK抑制劑治療DR，通過LBP處理可以逆轉(zhuǎn)糖尿病大鼠中緊密連接蛋白P(P-Occludin)的下調(diào)和ROCK1蛋白和P-MLC因子的上調(diào)，這與視網(wǎng)膜細(xì)胞的整合形態(tài)和血-視網(wǎng)膜屏障有關(guān)。

糖尿病病人易在眼部累積晚期糖化終產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)，可與多種細(xì)胞發(fā)生作用，如視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、Müller細(xì)胞等，從而引起一系列損傷致使DR的發(fā)生和發(fā)展。而羅瓊等[26]的研究顯示，LBP能拮抗 AGEs的損傷效應(yīng)，發(fā)揮保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞、下調(diào)細(xì)胞因子表達(dá)、抑制新生血管形成的作用。

郭建等[27]的研究表明，通過LBP抗氧化給藥可阻止視網(wǎng)膜神經(jīng)病變的發(fā)展，可能在一定程度上減輕線粒體的病理改變，阻止神經(jīng)細(xì)胞凋亡，控制病變向血管組織進(jìn)展。

綜上所述，LBP能夠抑制糖尿病小鼠視網(wǎng)膜內(nèi)的血管新生，減少視網(wǎng)膜血管滲透性、氧化應(yīng)激反應(yīng)及炎癥反應(yīng)，保護(hù)BRB，對DR具有治療作用。

7 鐵皮石斛多糖(polysaccharides of dendrobium candidum，PDC)

石斛是一種傳統(tǒng)的名貴藥材和滋補(bǔ)品, 具有益胃生津﹑滋陰清熱﹑潤肺止咳等功效。石斛的主要化學(xué)成分有多糖類、生物堿類﹑氨基酸﹑聯(lián)芐類等, 其中多糖含量較高。

炎癥機(jī)制在DR的早期發(fā)展中起著重要作用，嚴(yán)格的血糖控制和以炎癥為靶點(diǎn)的藥物治療有利于DR的治療。根據(jù)我國學(xué)者近年來對石斛的研究發(fā)現(xiàn)，PDC具有抗炎的藥理作用，且藥物不良反應(yīng)較小，可能為DR早期的抗炎治療提供新的途徑[28]。

PDC可降低糖尿病大鼠視網(wǎng)膜及血清中TNF-α的表達(dá)水平，上調(diào)緊密連接蛋白Z0-1、occludin、claudin-5的表達(dá), 改善DR時BRB的通透性[29]。進(jìn)一步的動物研究表明, PDC不僅可以抑制TNF-α，還可以抑制IL-10、IL-6和干擾素等多種促炎性細(xì)胞因子的表達(dá), 從而發(fā)揮抗炎作用[28]。另一方面，PDC可能通過提高M(jìn)üller細(xì)胞活性，減少M(fèi)üller細(xì)胞的凋亡，維持視網(wǎng)膜外屏障的穩(wěn)態(tài)，達(dá)到保護(hù)高糖狀態(tài)下視網(wǎng)膜損傷的作用[30]。

PDC還能夠有效抑制缺氧/復(fù)氧誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)-5細(xì)胞凋亡，因此PDC在預(yù)防和治療DR方面具有一定的應(yīng)用前景[31]。

總而言之，中藥多糖不僅對于治療DR原發(fā)病具有一定作用，而且可以直接作用于視網(wǎng)膜，通過抗炎、抗氧化應(yīng)激、抗新生血管生成等作用，發(fā)揮保護(hù)視網(wǎng)膜屏障，維持視網(wǎng)膜血管滲透性等功能，從而幫助治療DR，且劑量越高效果越突出。由于雜多糖的成分、功能復(fù)雜，可以類比中藥的作用，因此中藥多糖的互相配伍是否會增強(qiáng)藥效也值得進(jìn)一步研究。但值得注意的是，大部分中藥多糖都屬于雜多糖，難以精確控制各種成分的含量，不同產(chǎn)地和批次的中藥多糖提取過程中，各種糖份的含量差別巨大，更難以對其機(jī)制進(jìn)一步明確。因此未來對中藥多糖的研究，應(yīng)向更精細(xì)和更具有深度方向探尋。