葛根素治疗糖尿病并发症的药理作用及机制

齐凤琴，吴军凯，于 丹，谢海龙，都晓伟

(黑龙江中医药大学，哈尔滨150040)

葛根素主要存在于豆科植物野葛Pueraria lobata(Willd.)Ohwi和甘葛藤 Pueraria thomsonii Benth.的根中，其化学名为8－β－D－葡萄吡喃糖－4＇，7－二羟基异黄酮，属异黄酮化合物，在野葛根中含量较高，活性较强.葛根素常用于治疗糖尿病及其并发症、高脂血症、心脑血管疾病等，临床疗效显著.近年来，对于葛根素治疗糖尿病并发症的研究日益广泛和深入，本文仅就其药理作用及机制的研究进展做一综述.

1 对糖尿病性心血管并发症的作用及机制

1.1 对心肌的保护作用及机制

糖尿病心肌病(DCM)是糖尿病最常见的慢性并发症之一，被认为是糖尿病死亡的首要因素.近年研究发现，葛根素对心肌具有明显的保护作用，其作用主要通过抑制氧化应激反应、抑制心肌细胞凋亡、阻止心肌纤维化等途径实现.

中线粒体氧自由基(ROS)生成增加，抗氧化能力减弱，被认为在糖尿病心血管氧化应激损伤中起关键作用.葛根素可以通过线粒体途径保护心肌细胞免受氧化应激损伤［1］;葛根素治疗糖尿病大鼠8周后，能显著改善糖尿病大鼠心功能，其机制可能与抑制血糖升高，减轻心肌线粒体氧化应激损伤有关［2］.刘晓健［3］等发现葛根素能明显改善心功能和心肌超微结构，可能与其减弱糖尿病大鼠心肌过氧化损伤及减少心肌组织NF－κB阳性表达有关.

糖尿病心肌病与代谢紊乱密切相关;转化生长因子β1(TGFβ1)在糖尿病模型大鼠的心肌中表达增加，且随病程发展而上升，可能促进了糖尿病心肌病的发展［4］.葛根素可改善糖尿病大鼠左心室功能，对心肌具有保护作用，可能与其调节血脂和减少心肌组织中TGFβ1表达及心肌微血管病变有关［5］.

在糖尿病损伤的心肌组织中存在着大量的凋亡细胞，心肌细胞凋亡可能是心脏结构和功能发生改变的关键因素.娄金丽等［6］发现KKAy糖尿病模型鼠第28周出现心肌损伤;细胞凋亡的线粒体途径可能参与了损伤过程;葛根素可抑制KKAy糖尿病鼠心肌细胞凋亡.张玲等［7］发现，葛根素能改善糖尿病大鼠的空腹血糖和心肌AI;并使糖尿病大鼠心肌的Bcl－2蛋白表达增高，caspase－3、Cyt－C蛋白表达下降，对糖尿病大鼠心肌细胞凋亡起到保护作用.其机制可能与调节 Bcl－2、caspase－3和Cyt－C水平有关.

糖尿病心肌病变以舒张功能异常为早期临床特征，间质纤维化是其发生的主要原因.研究发现，结缔组织生长因子(CTGF)参与了心肌纤维化的发生［8－9］.葛根素(120、80 mg/(kg·d))和氨基胍能下调CTGF mRNA的表达，对糖尿病大鼠心肌具有保护作用［10］.心肌组织中的MMP－2、MMP－9的表达改变与糖尿病心肌纤维化有关，葛根素通过影响上述指标的变化对糖尿病心肌病产生治疗作用［11］.

1.2 对主动脉的保护作用及机制

动脉粥样硬化是糖尿病致残致死的重要途径，有研究表明，结缔组织生长因子在这一事件中起着重要作用.结缔组织生长因子(CTGF)有促细胞增殖、趋化及诱导胞外基质合成的特性.顾秀峰等［12］发现结缔组织生长因子过多表达与糖尿病患者易患动脉粥样硬化有关;氨基胍、葛根素可降低糖尿病大鼠主动脉结缔组织生长因子mRNA过多表达.

内皮素—一氧化氮(ET－NO)间的动态平衡对维持内皮细胞的正常形态功能及血流动力学等起着重要作用，糖尿病时高血糖引起ET－NO平衡失调，血管功能障碍和动脉粥样硬化形成，进一步加重糖尿病血管并发症的发生发展［13］.葛根素可通过降低糖尿病大鼠血糖，调节ET－NO间动态平衡，对主动脉内皮细胞损伤产生一定的保护作用［14］.

在正常情况下，纤维连接蛋白(fibronectin，FN)很少表达或不表达，当出现糖尿病血管并发症时，FN可广泛表达于内皮细胞外基质中，且分泌到血液中的量亦同步增加，是糖尿病合并症早期病理变化研究中的重要指征.李强翔等［15］发现，造模大鼠出现血脂异常及主动脉病理形态改变.葛根素能改善基本状况，降低糖尿病大鼠的甘油三脂、胆固醇、低密度脂蛋白、糖化血红蛋白、糖化低密度脂蛋白，升高高密度脂蛋白，降低主动脉FN表达.故葛根素对糖尿病大鼠主动脉有保护作用.

当糖尿病出现大血管并发症时，由于受自由基和糖基化终产物(AGEs)及炎性介质等刺激因素的影响，P－选择素(Ps)、血管细胞黏附分子(VCAM)可广泛表达，它们是介导动脉粥样硬化早期单核细胞－血管内皮细胞黏附的主要黏附分子.研究显示，葛根素能降低糖尿病大鼠的P－选择素、胆固醇、低密度脂蛋白、氧化低密度脂蛋白，升高高密度脂蛋白，降低主动脉VCAM mRNA表达.推测葛根素通过降低黏附分子的表达，起到确切的主动脉保护作用［16］.

2 对糖尿病肾病的作用及机制

糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)是糖尿病最主要的微血管病变之一，其主要病理特征是肾小球和肾小管肥大，基底膜增厚，细胞外基质大量堆积和肾小球硬化等.目前，大量研究表明核因子－κB(nucle－arfactor－κB，NF－κB)、肿瘤坏死因子(TNF－α)与DN的发生发展密切相关［17－18］.葛根素可以减轻糖尿病模型大鼠肾小球损害，降低尿清蛋白排泄率［19］;减少尿白蛋白，改善糖代谢、肾功能和肾组织结构，对糖尿病大鼠肾脏有保护作用，其机制可能与下调肾组织NF－κB65、TNF－α表达有关［20］.

近来，越来越多证据提示高血糖、氧化应激与糖尿病并发症密切相关，氧化应激可能是高血糖对胰腺β细胞毒性作用的主要机制［21－22］.有学者研究了葛根素对糖尿病大鼠肾脏氧化应激和肾功能的影响，发现糖尿病大鼠肾脏CAT，SOD及GSHPx活性较正常组降低，脂质过氧化产物丙二醛明显增加，葛根素可提高上述抗氧化酶活性，减少MDA的产生，尿蛋白、血尿素氮、肌酐也得到明显改善，提示糖尿病大鼠肾皮质内存在明显的氧化应激，而葛根素能够改善这种氧化应激从而保护肾功能［23］.

3 对糖尿病致肺损伤的作用及机制

高血糖条件下可导致大量氧自由基和一氧化氮产生，一氧化氮可迅速与超氧阴离子()反应生成过氧亚硝基阴离子(ONOO－)，后者具有极强的氧化性，致使蛋白质、脂质、核酸等生物大分子物质发生氧化、硝基化，导致组织细胞损伤.故过量的NO与ONOO－是细胞损伤的关键物质［24］.梁俊清等［25］研究发现糖尿病时可发生肺组织损伤，可能与长期高血糖诱导产生大量自由基有关;NO/ ONOO－通路是糖尿病造成肺组织细胞损伤的机制之一;初步证实葛根素能在一定程度上抑制高血糖诱导肺组织中自由基的过量生成，降低肺组织中的ONOO－的过度表达，这可能是其抗糖尿病时肺组织损伤的作用机制之一.

4 对糖尿病性白内障及视网膜病变的作用及机制

糖尿病性白内障(diabetic cataract，DC)和视网膜病变是导致糖尿病患者失明的主要原因.氧化损伤可导致白内障发生已为医学界公认，传统氧自由基氧化应激损伤机制强调了一氧化氮(NO)和超氧阴离子等自由基的氧化作用;而新的理论指出NO与超氧阴离子大量诱导产生的过氧亚硝基阴离子(ONOO－)及其衍生物具有更强的氧化作用［26］.在大鼠DC形成过程中晶状体iNOS基因表达上调、NO含量增加;葛根素可减轻晶状体损伤，机制可能与抑制iNOS基因表达、减少NO生成有关［27］.iNOS诱生并大量增加是过氧亚硝基阴离子(ONOO－)在糖尿病大鼠晶状体上皮细胞(LEC)中产生的重要基础.ONOO－参与糖尿病大鼠晶状体氧化而发生白内障.葛根素通过对抗ONOO－对糖尿病大鼠LEC的氧化作用而间接调控iNOS基因的表达［28］.

高血糖导致的氧化应激增强被认为是糖尿病并发视网膜病变的重要因素.糖尿病大鼠存在视网膜的氧化应激损伤，葛根素可减轻该损伤作用，其机制可能与 p38MAPK信号途径有关［29］.炎症反应是糖尿病视网膜病发生并引起视网膜损伤的重要环节，大量中性粒细胞、单核细胞等聚集浸润可引起并加重视网膜组织的损伤.在这一过程中，细胞间黏附分子－1(ICAM－1)表达增加起到了关键作用.葛根素对糖尿病大鼠视网膜组织中的ICAM－1有一定抑制作用，从而对高血糖引起的视网膜损伤有一定保护作用［30］.

5 对生殖功能的作用及机制

临床及动物实验均表明，糖尿病可导致生殖功能障碍和性功能减退［31－32］.睾丸组织结构和功能的正常是维持生殖能力的前提条件，而睾丸组织结构和功能的改变与糖尿病密切相关.陈秀芳等［33］发现，糖尿病组大鼠睾丸组织电镜下主要见到支持细胞与曲细精管基底膜接触面减小、出现空泡，胞浆内内含物形成;NO、CGRP含量及SOD、Ca2+－ATPase、Na+－K+－ATPase活性和eNOS、CGRPm-RNA表达明显低于正常对照组(P＜0.05或P＜0.01)，而ET－1、MDA含量及NOS、iNOS活性和iNOS、AR、ET－1 mRNA表达明显高于正常对照组(P＜0.01).经葛根素治疗后，上述改变逆转，与糖尿病模型组差异显著(P＜0.05或P＜0.01)，电镜下睾丸组织的形态结构接近于正常组;而葛根素高、中、低剂量治疗组、氨基胍治疗组间差异不显著.推测葛根素对糖尿病大鼠睾丸具有一定的保护作用，其机制可能与改善睾丸血供及减轻氧化应激损伤有关.

6 对周围神经病变的作用及机制

糖尿病神经病变的发病率高达60%～90%，是糖尿病患者致残的主要原因，严重影响患者的生活质量.临床上将葛根素用于糖尿病周围神经病变的治疗，并取得了一定的疗效.陈秀芳等［34］发现，糖尿病组大鼠血液NO、CGRP含量及坐骨神经NOS、SOD、Ca2+－ATPase、Na+－K+－ATPase活性、NO含量和nNOS mRNA的表达均明显低于正常对照组(P＜0.01或P＜0.05)，而血液NOS活性、ET－1含量和坐骨神经MDA含量、AR mRNA的表达均明显高于正常对照组(P＜0.01或P＜0.05);经葛根素治疗后，上述改变逆转，与糖尿病模型组比较有显著性差异(P＜0.01或P ＜0.05).因此，葛根素对糖尿病大鼠坐骨神经具有一定的保护作用，其机制可能与改善神经内膜血供及减轻氧化应激损伤有关.

7 结语

糖尿病是一种慢性终身性疾病，已经成为当前严重威胁人类健康的疾病之一.糖尿病本身并不可怕，可怕的是其并发症，所以加强糖尿病并发症的预防及治疗至关重要.终上所述，氧化应激反应是糖尿病及其并发症最重要的发病机制之一，葛根素可通过其抑制氧化应激反应、抑制细胞凋亡、保护细胞免受氧化损伤等作用机制对糖尿病并发的心、脑、肺、肾、视网膜、周围神经等部位的损害起到很好的防治作用.除上述机制外，有文献报道，脂质代谢紊乱、血液流变学改变、多种细胞因子、血管活性物质等与糖尿病并发症的发生密切相关.但目前葛根素治疗糖尿病并发症基于上述机制的研究鲜见报道，建议今后在此方面可加大研究力度，从不同层次、不同角度进一步探讨其作用机制，为葛根素的临床应用及防治糖尿病及其并发症药物的开发提供理论基础，为推动中药现代化的发展做出更大的贡献.

［1］ 杨 波，高 琴，姚 慧，等.葛根素抗心肌细胞过氧化氢损伤的线粒体相关机制［J］.中国应用生理学杂志，2008，24 (4):399－404.

［2］ 顾掌生，王大力.葛根素抗糖尿病大鼠心肌线粒体氧化应激损伤作用研究［J］.中华中医药学刊，2 0 1 0，28(10):2197－2200.

［3］ 刘晓健，崔秀玲，齐志敏，等.葛根素对糖尿病大鼠心肌损伤的影响［J］.中药药理与临床，2009，25(6):27－30.

［4］ 刘 欣，康 毅，贺慧杰，等.糖尿病大鼠心肌TGFβ1表达及细胞凋亡的实验研究［J］.中国病理生理杂志，2007，23(2): 303－306.

［5］ 刘晓健，崔秀玲，齐志敏，等.葛根素对糖尿病大鼠心肌微血管改变和TGFβ表达的影响［J］.中成药，2010，32(5):739－741.

［6］ 娄金丽，王 谦，郝 然，等.KKAy糖尿病鼠心肌损伤及葛根素的干预作用［J］.中国病理生理杂志，2009，25(1):59－63.

［7］ 张 玲，庞 莉，高俊虹，等.葛根素对糖尿病大鼠心肌细胞凋亡及相关蛋白表达的影响［J］.中国中医基础医学杂志，2011，17(3):323－325.

［8］ AHMED M S，OIE E，VINGE L E，et al.Connective tissue growth factor a novel mediator of angiotensin II－stimulated cardiac fibroblastactivation in heart failure in rats［J］.J.Mol.Cell Cardiol.，2004，36(3):393－404.

［9］ KEMP T J，AGGELI I K，SUGDEN P H，et al.Phenylephrine and endo－thelin－1 upregulate connective tissue growth factor in neo－natal rat cardiacmyocyte［J］.J.Mol.Cell Cardiol.，2004，37(2):603－606.

［10］ 董 敏，陈秀芳，方周溪.CTGF mRNA在糖尿病大鼠心肌中的表达及葛根素和氨基胍的调节作用［J］.温州医学院学报，2009，39(4):361－363.

［11］ 王国贤，王蕾蕾.葛根素对糖尿病大鼠心肌纤维化的影响［J］.江苏大学学报:医学版，2011，21(4):294－297.

［12］ 顾秀峰，刘乃丰，刘 勇.糖尿病大鼠主动脉结缔组织生长因子表达情况及氨基胍对其表达影响［J］.张家口医学院学报，2004，21(2):21－23.

［13］ GUO L X，WANG R P.Endothelian converting enzyme，endothelin－1 and diabetic vascular complications［J］.Chin.J.Diabetes，2000，8(5):301－303.

［14］ 茅彩萍，顾振纶，许夕慧，等.葛根素对糖尿病大鼠主动脉内皮形态功能的影响［J］.中草药，2005，36(3):402－404.

［15］ 李强翔，钟惠菊，肖 扬，等.葛根素对糖尿病大鼠主动脉纤维连接蛋白表达及血脂的影响［J］.中药药理与临床，2006，22(6):14－16.

［16］ 李强翔，张新生，朱飞跃，等.葛根素对糖尿病P－选择素及主动脉血管细胞粘附分子mRNA表达调节的实验研究［J］.卫生研究，2007，36(5):581－583.

［17］ 王扬天，王 坚，赵 明，等.不同病程及干预下糖尿病大鼠肾脏核因子－κB的表达［J］.南方医科大学学报，2007，27 (3):332－335.

［18］ 张慧荣，李 兴.肿瘤坏死因子－α在糖尿病肾脏病变中的作用［J］.山西医科大学学报，2007，38(7):581－584.

［19］ 崔秀玲，王远征，刘 晓.葛根素对糖尿病模型大鼠尿清蛋白排泄率的影响［J］.医药导报，2010，29(2):163－164).

［20］ 崔秀玲，王远征，刘晓健.葛根素对糖尿病大鼠肾脏NF－κB65、TNF－α表达的影响［J］.解放军医学杂志，2010，35 (6):679－682).

［21］ ROBERTSON R P.Chronic oxidative stress as a central mechanism for glucose toxicity in pancreatic islet beta cells in diabetes［J］.J Biol Chem，2004，279(41):42351－42354.

［22］ 王 昱，鲍晓荣.细胞因子与糖尿病肾病［J］.实用诊断与治疗杂志，2007，21(11):843－845.

［23］ 沈亚非，代 吉吉.葛根素对糖尿病大鼠肾脏氧化应激的抑制作用［J］.中华实用诊断与治疗杂志，2009，23(3):227－228.

［24］ BECKMAN J S，BECKMAN T W，CHEN J，et al.Apparent hydroxyl radical production by perocynitrite:implication for endothelial injury from nitric oxide and superoxide［J］.Proc Natl Acad Sci USA，1990，87:1620－1624.

［25］ 梁俊清，丁春华，凌亦凌，等.葛根素对糖尿病致肺损伤的保护作用及其机制的研究［J］.中国应用生理学杂志，2007，23(3):355－358).

［26］ YUEN E C，GUNTHER E C，BOTHWELL M.Nitric oxide activation of TrkB through peroxynitrite［J］.Neuroreport，2000，9:3593－3597.

［27］ 郝丽娜，凌亦凌，谷振勇，等.葛根素对糖尿病大鼠白内障过程中晶状体诱导型一氧化氮合酶的影响［J］.中国病理生理杂志，2004，20(4):620－626).

［28］ 郝丽娜，凌亦凌，谷振勇，等.糖尿病大鼠白内障形成中的基因表达及生化变化［J］.眼科研究，2005，23(3):297－300.

［29］ 陈 放，徐 珊，吕伟红，等.糖尿病大鼠视网膜氧化应激损伤及葛根素的干预作用［J］.眼科新进展，2012，32(1): 15－19.

［30］ 薛嘉睿，郎 平，吴昌凡.葛根素对糖尿病大鼠视网膜组织中细胞间黏附分子－1表达的影响及意义［J］.安徽医学，2009，30(8):852－854.

［31］ MUSICK B，BUMETT A L.Endothelialdysfunction in diabeticerectile dysfunction［J］.Int.J.ImpotRes，2007，19(2):129－138.

［32］ 程 飞，郭 宏.男性2型糖尿病患者性功能调查及相关因素分析［J］.北京医学，2005，27(10):580－582.

［33］ 陈秀芳，金丽琴，董 敏，等.葛根素对糖尿病大鼠睾丸的保护作用［J］.中国病理生理杂志，2009，25(10):2033－2039.

［34］ 陈秀芳，董 敏，雷康福，等.葛根素对糖尿病大鼠坐骨神经损伤的影响［J］.温州医学院学报，2010，40(5):441－444，449.