青蒿素在眼部疾病中的應用研究進展△

王 烽 梁 棟 邵 毅

青蒿素于19世紀70年代首次被中國科學家屠呦呦發(fā)現(xiàn)，作為青蒿或甜艾草的活性成分，很快成為最廣泛使用的抗瘧疾藥物[1]。隨后的許多研究都集中在發(fā)現(xiàn)具有更高臨床療效和更少副作用的青蒿素衍生物上。青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚和活性代謝產物雙氫青蒿素一直是代表性藥物，均表現(xiàn)出活性快、效力高、毒性小，但半衰期短[2]。在因發(fā)現(xiàn)青蒿素而獲得 2015 年諾貝爾生理學或醫(yī)學獎之后，該領域重新引起了人們的興趣，從而推動了對青蒿素非瘧疾應用的廣泛研究[3]。包括癌癥、自身免疫性疾病、炎癥性疾病、病毒和其他寄生蟲相關感染[4]。最近，這種長期考慮的抗瘧藥已被證明具有抗氧化、抗炎、抗細胞凋亡和抗興奮性毒性的特性[2]，這使許多眼科醫(yī)生和研究人員也對青蒿素，尤其是青蒿琥酯和雙氫青蒿素在眼部疾病中的潛在作用表現(xiàn)出極大的興趣。本文中我們概述了青蒿素作為眼部疾病的潛在治療方法的研究進展，包括葡萄膜炎、視網(wǎng)膜母細胞瘤(RB)、老年性黃斑變性(AMD)、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)、眼部新生血管等，并闡述具體作用機制，為進一步研究提供了一個平臺。

1 青蒿素的概述

來自甜艾草植物的青蒿素及其衍生物被稱為青蒿素，它們在中藥中使用已久[1]。該植物最早被我國東晉時期醫(yī)藥學家葛洪認為具有退熱作用[5]。屠呦呦博士首次成功分離出青蒿的一種無毒提取物青蒿素，1972年鑒定了該提取物的活性成分，進一步鑒定了其立體結構(倍半萜內酯)[6]。上世紀八十年代至上世紀九十年代的臨床研究將青蒿素指定為治療瘧疾的一線藥物，這種新型抗瘧療法長期被普遍使用，療效和安全性好[7]。目前，基于青蒿素的聯(lián)合療法已加入世界各地針對瘧疾寄生蟲制定的標準療法[8]。

盡管青蒿素早已為人所知并被有效地用作抗瘧疾藥物，但對它們的具體生物學作用卻知之甚少。目前的體內和體外研究已經提出許多可能的作用機制[2]，主要包括：(1)抗炎作用，作用于炎癥細胞因子和多種炎性信號轉導通路，增強炎癥相關疾病中的細胞凋亡；(2)抑制細胞內活性氧 (ROS)和以碳為中心的自由基的產生，減輕氧化損傷；(3)誘導細胞凋亡以及阻止血管生成和轉移；(4)阻礙增殖和細胞周期。這些功能途徑可能以多種方式重疊。

2 青蒿素在眼部疾病中的潛在應用

2.1 葡萄膜炎青蒿素的抗炎作用在過去幾十年中已經被認識到[9]。Li等[10]報道，青蒿琥酯可以通過降低血清內毒素釋放和Toll樣受體4、Toll樣受體9表達，抑制核因子-κB活化，對膿毒癥小鼠模型具有保護作用。Xu等[11]還報道，在人類風濕性關節(jié)炎成纖維細胞樣滑膜細胞中，青蒿琥酯能夠抑制腫瘤壞死因子-α(TNF-α)的表達，減少促炎細胞因子的分泌。在此基礎上，不斷有學者提出了青蒿琥酯能否減少炎癥性眼病炎癥細胞因子釋放的問題，并進行了進一步的研究。Wang等[12]利用內毒素誘導的葡萄膜炎大鼠模型研究青蒿琥酯的保護作用，該模型通常被認為是人類葡萄膜炎的實驗模型[13]，在他們的研究中，給雄性大鼠靜脈注射三種濃度(1 mg·kg-1、10 mg·kg-1、100 mg·kg-1)的青蒿琥酯，而用潑尼松龍(10 mg·kg-1)作為陽性對照，結果表明，青蒿琥酯(10 mg·kg-1和100 mg·kg-1)可以抑制房水中的浸潤細胞和蛋白質濃度，提示青蒿琥酯治療可通過抑制炎癥介質的產生來抑制葡萄膜炎大鼠的炎癥[12]，但這需要進一步的研究來明確治療效果的具體作用機制。因此，青蒿素在調節(jié)眼部炎癥反應中的作用可能是未來的研究熱點。

2.2 RB近年來，青蒿素已被證明對各種類型的癌癥具有保護作用[14-17]。RB是一種眼部癌癥，在兒童中最常見[18]。Zhao等[19]測試了青蒿琥酯對RB的抗腫瘤活性，以確定青蒿琥酯是否是治療RB的良好候選藥物。以視網(wǎng)膜上皮細胞系為正常對照，對RB細胞系青蒿琥酯的細胞毒性和特異性進行分析，結果表明，RB細胞的細胞毒性呈劑量依賴性，對正常視網(wǎng)膜細胞毒性低，對RB細胞毒性高[19]。他們的研究結果還表明，即使是低劑量的青蒿琥酯，也可以阻止 G1期的細胞周期進程[19]。青蒿琥酯幾乎適合長期治療，副作用少。因此，青蒿琥酯可被認為是治療RB的一個有希望的選擇，但是需要進一步的體內隨機研究，以便更好地了解新療法的療效和效率。

2.3 AMDAMD由濕性AMD和干性AMD組成。目前可用的治療策略主要對濕性AMD 的視網(wǎng)膜損傷有效[20]。氧化應激是參與 AMD 發(fā)病機制的關鍵因素，自由基和H2O2等ROS 的過度產生導致氧化系統(tǒng)和抗氧化防御系統(tǒng)之間的失衡，是導致AMD發(fā)生的最重要因素[21]。Yan等[22]采用了視網(wǎng)膜神經節(jié)細胞-5(RGC-5)中H2O2的現(xiàn)有氧化應激模型來研究青蒿素對氧化應激及其相關的RGC存活是否具有促進作用，結果發(fā)現(xiàn)，青蒿素保護RGC-5免受H2O2通過調節(jié)細胞外信號調節(jié)激酶 1/2 (ERK1/2)/絲裂原活化蛋白激酶38(p38) 信號通路誘導的損傷。大鼠眼閃光視網(wǎng)膜電圖分析表明，青蒿素濃度依賴性地逆轉大鼠視網(wǎng)膜生理功能的光暴露損傷，這些結果表明青蒿素能夠保護視網(wǎng)膜神經元細胞免受氧化應激損傷。

研究表明，干性AMD的發(fā)病與氧化應激誘導的視網(wǎng)膜色素上皮 (RPE) 細胞損傷直接相關[23]。Li等[24]研究了磷酸腺苷活化的AMP蛋白激酶在干性AMD患者RPE細胞系視網(wǎng)膜色素細胞(D407細胞)中的保護作用，結果表明，青蒿素通過增強磷酸腺苷的活化來促進人視網(wǎng)膜色素細胞存活以抵抗H2O2誘導的細胞死亡。而廣泛治療濕性 AMD采用的方式是用抗血管內皮生長因子 (VEGF) 藥物和光動力療法，抗VEGF 藥物主要通過結合并阻斷負責異常血管生長的 VEGF 蛋白的活性[25]。Ponnusamy等[26]用含有抗血管生成(青蒿素)和抗 VEGF 劑(地塞米松)的納米分散體治療濕性AMD，體外藥物釋放研究結果顯示，90%～101%的青蒿素和55%～103%的地塞米松從納米分散體中釋放出來。具有高濃度的聚合物和聚合物表面活性劑的空白制劑顯示出可接受的溶血和DNA損傷水平，表明納米分散體具有良好的抗血管生成作用。這些研究結果強烈表明，青蒿素具有作為治療AMD的候選藥物的潛力。

2.4 DR目前的DR治療策略旨在控制微血管并發(fā)癥；因此，玻璃體內注射抗 VEGF 藥物是目前早期和晚期DR的主要治療手段[27]。臨床和實驗研究表明，青蒿素可以逆轉病理性血管生成和病理性滲出，從而減緩疾病進展[28]。Li等[29]向5例視網(wǎng)膜新生血管患者玻璃體內注射80 μg青蒿琥酯，隨訪52周，發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜新生血管、視盤水腫和高眼壓等癥狀都得到了明顯緩解；在兔和猴模型中玻璃體內單次注射20 μg劑量的青蒿琥酯，6個月后青蒿琥酯逆轉了視網(wǎng)膜和虹膜新生血管、血管擴張和迂曲、黃斑水腫和熒光素滲漏。有研究表明，青蒿素有可能成為抑制眼部新生血管形成和改善視覺功能的抗血管內皮生長因子藥物的新替代品。大量證據(jù)表明，糖尿病可引起視網(wǎng)膜和毛細血管細胞的氧化應激，ROS的增加也會損害線粒體的結構和功能[30]。在抗氧化應激方面，Yan 等[22]證明青蒿素可以通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/cAMP反應元件結合蛋白(CREB)通路阻止高糖環(huán)境下視網(wǎng)膜色素上皮細胞的氧化應激生長[22]。Chong 等[31]證明青蒿素能夠抑制H2O2誘導的人D407細胞的死亡，青蒿素通過激活ERK/CREB通路抑制H2O2氧化損傷作用，有效保護細胞免受損傷。 這些結果說明青蒿素可以抑制視網(wǎng)膜微血管內皮細胞的增殖，在氧化應激條件下，糖尿病可引起視網(wǎng)膜和毛細血管細胞的氧化應激，ROS的增加也會損害線粒體的結構和功能[30]。在抗氧化應激方面，Yan 等[22]還證明青蒿素可以通過絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/cAMP反應元件結合蛋白通路阻止高糖環(huán)境下RPE細胞的氧化應激生長[22]。Chong等[31]證明青蒿素能夠抑制視網(wǎng)膜色素 (D407) 細胞中H2O2誘導的氧化應激，D407細胞首先通過激活 ERK/cAMP 反應元件結合蛋白信號通路受損。說明青蒿素誘導ROS的產生以促進糖尿病增生性視網(wǎng)膜疾病的內皮細胞凋亡，但在氧化應激條件下，當ROS積累時，青蒿素可以保護細胞免受損傷。直接和間接證據(jù)表明，青蒿素作為抗血管生成藥物、氧化應激平衡劑和線粒體功能調節(jié)劑在治療DR方面具有巨大潛力。

2.5 眼部新生血管眼部新生血管是眼科疾病致盲的主要原因之一。大量證據(jù)表明VEGF在其發(fā)病機制中起重要作用[32]。目前，抗VEGF藥物如雷珠單抗、貝伐單抗、阿柏西普和康柏西普被廣泛應用于眼部新生血管的治療[33-34]。然而，這兩種藥物的相對分子質量很大，通常約有20%～30%的眼部新生血管患者對這些藥物產生耐藥性[35]。此外，由于房水半衰期短，抗VEGF治療后復發(fā)率高，這也可能增加頻繁玻璃體內注射導致的眼內炎風險[36]。青蒿素在腫瘤中的抗血管生成作用已被證明[37]。青蒿素抑制血管生成的已知機制包括下調多種生長因子、誘導血管內皮細胞凋亡、上調血管生成抑制劑、降低VEGF受體-1和VEGF受體Ⅱ的水平[38]。在人臍靜脈內皮細胞系中，青蒿琥酯通過下調VEGF受體水平抑制血管生成[39]。雙氫青蒿素對淋巴管內皮細胞和Lewis肺癌細胞也有類似的保護作用[39]。Cheng等[40]用青蒿琥酯治療患有角膜堿燒傷的大鼠11 d，通過測量大鼠角膜血管系統(tǒng)的長度和面積來評估角膜新生血管形成，發(fā)現(xiàn)青蒿琥酯可以通過誘導動物模型中ROS依賴的細胞凋亡來抑制角膜新生血管，進一步的研究顯示，青蒿琥酯可以通過血管內皮細胞鐵/ROS依賴性 p38MAPK-線粒體途徑特異性誘導細胞凋亡，顯著抑制血管生成。治療視網(wǎng)膜新生血管方面，Zong等[41]進一步研究了青蒿琥酯在視網(wǎng)膜新生血管中的應用，發(fā)現(xiàn)在青蒿琥酯的作用下，通過下調VEGF受體2和血小板衍生生長因子受體的表達，可以顯著抑制視網(wǎng)膜新生血管。與貝伐單抗相比，青蒿琥酯對兔視網(wǎng)膜新生血管的抑制作用更持久。說明青蒿琥酯有希望成為治療眼部新生血管的候選藥物。

青蒿素作為一種新發(fā)現(xiàn)的抗血管生成藥物，較目前常用的抗VEGF藥物有以下優(yōu)點：(1)相對分子質量?。呵噍镧ハ鄬Ψ肿淤|量為384 000，小于貝伐單抗相對分子質量的百分之一(149 000)；(2) 安全性和低毒性：青蒿琥酯作為抗瘧藥已廣泛應用多年，不良反應少，安全記錄可靠；(3) 多靶點：青蒿琥酯不僅具有針對多種生長因子，如VEGF、成纖維細胞生長因子、低氧誘導因子-1和血管生成素-1的抗血管生成作用，而且具有抗炎和抗凋亡作用[42]。

3 青蒿素的局限性

目前對青蒿素的研究還有局限性。與短期高劑量青蒿素治療瘧疾不同，長期使用低劑量青蒿素通常被用于治療其他疾病[43]。然而，長期低劑量暴露于青蒿素可能會誘導自由基清除劑破壞青蒿素內脆弱的內過氧化物橋結構[43]。另外，缺乏對青蒿素在眼部疾病中的急性和慢性毒理學研究，盡管在人體研究中口服青蒿素通常被認為是低毒性的，因為它們可以快速消除，但其顯著的副作用，包括神經毒性和生殖毒性仍值得關注[44]。在孕婦敏感期服用青蒿素與胚胎死亡或畸形的風險有關[45]，Uhl等[46]發(fā)現(xiàn)同時使用二氯乙酸酯和青蒿琥酯會導致多形性膠質母細胞瘤患者的肝損傷和骨髓毒性。青蒿琥酯和替莫唑胺的聯(lián)合治療也會導致多形性膠質母細胞瘤患者的肝毒性[47]。因此，需要克服青蒿素在體內和體外實驗中引起的這種副作用，促進藥物再利用。

4 結論和展望

本文總結了目前青蒿素治療眼部疾病的最新研究，青蒿素已被證明可以通過直接和間接方式減少氧化、炎癥，減少血管生成和阻礙增殖來治療眼科疾病。有關青蒿素在眼科疾病中的研究仍然有限，還需要進行更廣泛、更深入的研究。通過各種生物技術確定青蒿素的靶點對于理解它們在眼科疾病中的構效關系至關重要。此外，合成和篩選療效更高、耐受性好的新型青蒿素衍生物是青蒿素藥物開發(fā)的主要策略。進一步的臨床前和臨床研究對于探索這些新型青蒿素衍生物在不同疾病模型中的治療潛力也必不可少。這種抗瘧疾藥物也可以作為一種有前景的眼部疾病治療藥物，尤其是視網(wǎng)膜血管疾病。