ROS、SOD、GSH在糖尿病血管病变中的研究近况*

★ 陈燕 指导:黄苏萍

（1.福建中医药大学2011级硕士研究生 福州 350122；2.福建中医药大学 福州350122）

糖尿病（Diabetes Mellitus，DM）是一种代谢紊乱性疾病，它以血糖升高为基本特征。据WHO数据显示，2008年全球的糖尿病患病率在25岁以上的人群中约为10%，2011年全球DM总人数达到3.66亿人，预计2030年将达到5.66亿[1]。亚洲糖尿病学会透露，截至2012年中国患糖尿病的总人数已达到9 240万[2]。血管病变是糖尿病主要的并发症，是糖尿病患者致残和致死的主要原因之一。研究发现，活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）、超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽（glutathione，GSH）在糖尿病血管并发症中起着重要作用。本文通过阐述ROS、SOD、GSH与糖尿病血管病变的关系，探讨中药对糖尿病血管病变ROS、SOD、GSH的影响。

1 ROS、SOD、GSH的生物功能

1.1 ROS

所谓的活性氧，概括地说，是指机体内或者自然环境中由氧组成，含氧并且性质活泼的物质的总称：主要有一种激发态的氧分子，即一重态氧分子或称单线态氧分子（1O2）；3种含氧的自由基，即超氧阴离子自由基（O2-.）、羟自由基（.OH）和氢过氧自由基（HO2）；2种过氧化物，即过氧化氢（H2O2）和过氧化脂质（ROOH）以及一种含氮的氧化物（NO）等[3]。细胞内产生ROS的主要部位是线粒体，通过呼吸链上漏出的电子与O2结合生成ROS[4]。线粒体中活性氧的产生部位是呼吸链的底物端，泛醌的自动氧化是超氧阴离子产生的途径之一，复合物Ⅰ的异咯嗪半醌也是生成超氧阴离子的部位[5]。细胞内和线粒体内多种抗氧化系统可以调节线粒体ROS的生成，从而维持正常生理条件下细胞内ROS的平衡。线粒体ROS稳态的打破，成为机体产生疾病和引发衰老的重要因素[6]。线粒体ROS的增加可以使内皮功能紊乱、心肌平滑肌细胞增殖和巨噬细胞凋亡，动脉粥样硬化损伤加剧，斑块有破裂的危险[7]。

1.2 SOD

196 9年McCord与Fridovich[8]发现，在生化反应过程中O2获得一个电子还原生成超氧自由基（O2-），进而经过红血球的分离精制后获得O2-的清除灭活酶，并命名为超氧化物歧化酶（superoxide dismultase，SOD）。SOD是广泛存在于生物体内的一类金属蛋白酶，按其所含金属辅基不同可分为3种，第一种是含铜（Cu）锌（Zn）金属辅基的称（Cu.Zn-SOD），最为常见的一种酶，主要存在于机体细胞浆中；第二种是是含锰（Mn）金属辅基的称（Mn-SOD），存在于真核细胞的线粒体和原核细胞内；第三种是含铁（Fe）金属辅基的称（Fe-SOD），存在于原核细胞中[9]。Cu.Zn-SOD在人体内起主要作用的物质，它是活性氧清除反应过程中第一个发挥作用的抗氧化酶[10-11]，可以同谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase，GPx）、过氧化氢酶（catalase，CAT）一起彻底清除耗氧过程中产生的O2-和H2O2等有害物质，在生命活动中扮演着极其重要的角色，常用于自身免疫性疾病及心肌缺血与缺血再灌注综合症等多种疾病的治疗[12]。它是生物体内清除自由基的首要物质，维持机体代谢平衡，对抗与阻断氧自由基对细胞造成的损害，并及时修复受损细胞[13]。

1.3 GSH

GSH是人类细胞质中自然合成的一种小分子肽，由谷氨酸、半胱氨酸和甘氨酸组成，含有巯基（mercapto group，-SH），广泛分布于机体各器官内。它作为细胞内重要的调节代谢物质，既是甘油醛磷酸脱氢酶的辅基，又是乙二醛酶及丙糖脱氢酶的辅酶，参与体内三羧酸循环及糖代谢，并能激活多种酶，促进糖、脂肪及蛋白质代谢[14]。它的要生理功能是清除自由基、抗氧化、抗衰老。机体内新陈代谢产生的许多自由基会损伤细胞膜，侵袭生命大分子，诱发动脉粥样硬化的产生。Flreeman等[15]研究认为：还原型谷胱甘肽（GSH）在肝脏是重要的自由基清除剂。GSH是机体抗氧化损伤系统的重要组成部分，通过谷胱甘肽-S转移酶（GST）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）的催化，对各种电子化合物及过氧化物的解毒起到重要作用.。当细胞内GSH总量下降、线粒体摄取GSH减少时，可致线粒体内GSH水平降低而诱发和加重氧化应激损伤。

2 ROS、SOD、GSH与糖尿病血管病变的关系

2.1 ROS与糖尿病血管病变

目前对糖尿病发病机制尚未完全阐明，但越来越多的研究表明高葡萄糖引起的氧化应激，特别是线粒体活性氧簇（ROS）的过度产生，在DM发病机制中起关键作用[16]。糖尿病在高血糖条件下产生ROS，激活核因子-kB（NF-kB），启动线粒体的损伤。ROS是反应氧化应激总水平的指标[17]。氧化应激素通过影响血管内皮细胞功能，引发血管炎症，导致糖尿病血管病变[18]。ROS可经细胞膜和离子通道自由出入细胞，导致氧化损伤连锁反应。ROS氧化作用强，可直接氧化和损伤DNA、蛋白质、脂类，还可激活细胞内多种应激敏感信号通路，这些信号通路与胰岛素抵抗和β细胞功能受损密切相关。多种途径导致糖尿病模型中ROS的水平增高，包括：（1）葡萄糖自身氧化的增加；（2）糖基化终末产物（AGE）的生成增加；（3）线粒体超氧化物的生成增加；（4）蛋白激酶C依赖的NADPH氧化酶的活化；（5）非偶联的内皮一氧化氮合酶（eNOS）的活化[19-21]。业已证明，ROS在血管病理生理过程起重要作用[18]。生理情况下，ROS可以调节细胞功能、受体信号和免疫反应等。但是当其生成过剩时，其可以通过影响血管平滑肌和炎症细胞的生长及迁移、细胞外基质的改变、内皮细胞的凋亡、转录因子（NF-kB，AP-1）的活化、炎症细胞因子和粘附分子（ICAM-l，VCAM-1，E选择素）的过度表达，介导内皮细胞损伤，从而加剧糖尿病微血管和大血管并发症的发生[22]。由此可见ROS通过激活线粒体、DNA氧化损伤及影响基因表达等途径诱导细胞凋亡，促进DM病的发生发展。

2.2 SOD与糖尿病血管病变

SOD是体内具有直接清除自由基功能的酶，可促使产生过氧化（lipidper-ox idation，LPO）的链式反应，减少丙二醛（MDA）对机体的损害，保持机体的氧化和抗氧化系统的平衡，在糖尿病血管病变中具有十分重要的意义[23]。张氏等[24]用链脲佐菌素（STZ）建立糖尿病大鼠模型，观察其早期心肌损害的组织病理特点与血清炎性介质及SOD、P物质的变化。结果发现：DM大鼠模型心肌改变表现为心肌细胞肥大、玻璃样变与间质纤维组织增生；血清炎症因子明显增高，SOD、P物质降低。范氏等[25]研究发现SOD能恢复内皮功能、改善神经内膜的血流及脑部的信使传导速度。随着患者SOD水平逐步降低，抗氧化能力降低，不能将其及时地清除时，必然导致自由基在体内的大量堆积，加重组织细胞的损害，导致其功能的受损，从而加快糖尿病综合症的发生[26]。因此提高人体内SOD的有效值，可降低糖尿病血管并发症的损伤。

2.3 GSH与糖尿病血管病变

糖尿病患者由于高糖时葡萄糖的自动氧化增多及非酶糖化反应过程中非酶糖基化终产物（AGES）的形成需通过氧化反应，会引起大量的自由基蓄积，同时由于醛糖还原酶通路活性增强，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）的含量降低，导致还原型谷胱甘肽过氧化物酶含量降低，机体抗氧化能力降低，引起广泛的自由基损伤[27]。高血糖时，还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸／烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH／NAD）比例增加，GSH水平减少，内皮细胞对H2O2损害的易感性增加[28]。氧化型谷胱甘肽，还原型谷胱甘肽（GSSG／GSH）比值升高是糖尿病患者抗氧化能力下降的原因之一。胡氏等[29]通过对36例T2DM患者静滴GSH 1.8 g／d，共2周，结果发现GSH明显降低总胆固醇（TC）、甘油三脂（TG）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、超敏C反应蛋白（s-CRP）、内皮素（ET）的浓度，提高血清过氧化氢酶（CAT）超氧化物歧化酶（SOD）及谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性。说明GSH具有提高DM患者的抗氧化能力、减轻血管内炎症和保护血管内皮功能的作用。其作用机制与GSH治疗与其减少或直接淬灭自由基，提高血清脂蛋白脂酶和肝脂酶的活性有关。

3 中药对糖尿病相关指标的研究

3.1 中药治疗糖尿病的作用机制

糖尿病属中医学“消渴”范畴。其病机演变规律始则阴虚热盛，继则气阴两虚，终则阴阳两虚[30]。“瘀血痹阻脉络”是糖尿病血管并发症发生的机制所在[31]。中药治疗DM及其并发症非单纯降血糖，增加胰岛素分泌，是多途径、多靶点作用，包括：（1）具有胰岛素样作用；（2）抑制醛糖还原酶活性，阻断多元醇代谢通路；（3）抑制蛋白质糖基化；（4）清除自由基，抗脂质过氧化；（5）降低血脂，改善血液流变性；（6）调节脂肪、蛋白质代谢紊乱：（7）增加胰岛素受体数或提高其亲和力，提高对胰岛素的敏感性；（8）拮抗升糖激素；（9）调节神经、内分泌功能；（10）提升机体免疫功能，延缓并发症发生等[32-33]。

3.2 中药治疗糖尿病血管并发症

3.2.1 中药单体 研究显示，川芎嗪、酚酸B、酮II、葛根素、葛根异黄酮等中药提取物质，绞股蓝、苦瓜、桑叶、丹参、红景天、黄芪等单味中药，能降血糖，保护血管内皮细胞，对糖尿病血管并发症具有改善作用[34]。许氏等[35]研究发现山茱萸最佳配伍组合，通过抑制高糖所致的氧化应激，提高SOD、GSH-Px活力，降低SOD，MAD的含量，达到防治糖尿病血管病变的目的。李氏等[36]发现香椿叶总黄酮能降低早期DM大鼠的血糖值，提高SOD活力，降低MDA水平。表明香椿叶总黄酮具有降血糖作用，对早期DM引起的氧化应激损伤具有一定保护作用。李氏等[37]实验表明，大黄醇提物能提高糖尿病肥胖大鼠的胰岛素敏感性，降低其血浆FFA、血脂水平。苗氏等[38]通过测空腹血糖值和血清血糖水平，观察玉米须总皂苷对糖耐量降低小鼠模型和体外α-葡萄糖苷酶活力的影响。结果显示玉米须总皂苷有明显改善地塞米松引起小鼠糖耐量降低的作用，可抑制α-葡萄糖苷酶活力。叶氏等[39]观察了地骨皮提取液对糖尿病肥胖大鼠血清炎症因子及抗氧化功能的影响，结果显示：地骨皮提取液可能通过降低NO的细胞毒性作用，增强SOD的活性，清除氧自由基，通过降低TNF-α、IL-6的血清水平，减轻炎症反应，来保护DM肥胖大鼠的血管内皮功能，对血管并发症具有防治作用。

3.3.2 中药复方 已有的中药复方，如：疏肝活血方、血府逐瘀汤、通心络、黄连解毒汤、麝香保心丸、糖复康、复方糖脉平胶囊等对糖尿病血管病变的治疗有较好的疗效。（1）参芪复方：痰浊和瘀血是糖尿病血管病变中的重要发病因素，且瘀血贯穿了消渴及其变证发病的始终。以此为出发点，谢氏[33]在结合前人经验和自身长期临床实践的基础上自拟具有益气养阴、清热生津、活血化瘀功效的参芪复方（人参、黄芪、淮山药、山茱萸、生地黄、天花粉、丹参、制大黄等），以补本虚为主，泻标实为辅，治疗糖尿病及其并发症，临床效果显著。参芪复方可下调糖尿病大血管病变大鼠主动脉NADPH氧化酶亚基p22phox和p47phox的mRNA表达，从而减少NADPH氧化酶的活化，进而减少ROS的产生，降低机体氧化应激的水平。（2）糖脉平胶囊：临床发现糖脉平胶囊（女贞子提取物、黄芪、黄连、水蛭等），发现经糖脉平胶囊治疗后，糖尿病患者超氧化物歧化酶（SOD）活性增强，脂质过氧化物（LPO）和ET含量降低，接近正常值，说明糖脉平胶囊能增加血管内壁SOD活性，清除LPO，降低ET的含量，防止形成动脉粥样硬化，保护血管内皮免受损伤[34]。（3）消可宁颗粒：消可宁颗粒（制大黄、制附子、生黄芪提纯浓缩）能提高SOD活性及含量，保持机体内氧化与抗氧化之间的平衡，对抗糖尿病时微动脉氧化应激损伤，保护微动脉[35]。（4）复脾汤：郑氏等[36-37]研究显示复脾汤（黄芪、人参、淮山药、茯苓、白术、五味子、麦冬、生地黄、丹参、当归、苍术、炒莱菔子、炒神曲、炒麦芽等）能够降低血糖、LPO水平，升高SOD水平，改善血流变异常。

4 总结

ROS、SOD、GSH与糖尿病血管病变关系密切，三者在机体内水平的变化对糖尿病及其血管病变有较大影响。国内外研究表明[45-47]ROS、GSH、SOD在糖尿病血管并发症中起着重要作用。糖尿病患者机体的长期高血糖可与SOD活性中心的赖氨酸结合，产生糖基化反应，使SOD活性下降，GSH合成酶糖化，体内GSH含量下降[48]。这些抗氧化酶类活性的下降导致氧自由基的升高，氧自由基升高导致血管内皮损伤发生，逐渐发展为血管并发症的出现，当发生血管并发症后SOD和GSH-Px的活性进一步下降，血管损伤进一步加重[48]。综合以上研究表明中药干预糖尿病可降低ROS，升高SOD、GSH水平，达到保护血管内皮细胞功能的作用，降低糖尿病血管并发症的发病率。在一定程度上揭示了中药治疗糖尿病及其并发症的机理和作用靶点。单味中药或提取物治疗糖尿病具有用药方便、疗效稳定、针对性强等优点，中药复方则从不同途径、不同环节起到治疗糖尿病及其并发症的作用，发挥多靶点的治疗效果[49]。然而中药调节ROS、SOD、GSH表达的作用机制目前尚未完全阐明，有待进一步研究。对糖尿病及其并发症的治疗，我们现代的研究应该在中医经典理论的基础上，结合ROS、SOD、GSH与糖尿病的关系，加强中药治疗DM作用机制的系统研究，并从中医学自身的特色与优势出发，积极研发新的中成药。

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