中药对2型糖尿病模型胰岛β细胞凋亡的保护作用及机制研究

秦定梅，范 源，周轶平，罗 敏，李玛琳

（1.云南中医学院，云南昆明650500；2.昆明医科大学，云南昆明650500）

·综 述·

中药对2型糖尿病模型胰岛β细胞凋亡的保护作用及机制研究

秦定梅1，范 源1，周轶平2，罗 敏2，李玛琳1

（1.云南中医学院，云南昆明650500；2.昆明医科大学，云南昆明650500）

2型糖尿病是由多种病因引起的以慢性高血糖为特征的复杂代谢性紊乱疾病，胰岛β细胞凋亡是其主要的病理基础之一，寻找保护胰岛β细胞凋亡的药物现已成为该领域研究的热点。近年的研究发现许多中药对胰岛β细胞具有保护作用。本文对具有保护2型糖尿病胰岛β细胞凋亡作用的中药及其机制进行回顾。

中药；2型糖尿病；β细胞凋亡；保护作用；机制

近年来，糖尿病在世界范围内的患病率不断升高，已严重威胁人类的健康。近年来，随着生活的改善，中国人群中糖尿病患病率持续上升，占总人口的比例达到7.1%，高于全球平均水平，位居全世界第一［1］。在糖尿病中，2型糖尿病（Type 2 Diabetes Mellitus，T2DM）占病人总数的95%以上。胰岛素抵抗和胰岛β细胞功能受损是T2DM发病最重要的2个因素。根据文献报道，β细胞功能受损与β细胞数量减少有关，β细胞数量下降的主要原因是β细胞凋亡增加而非新生β细胞减少［2］。Butler等［3］大规模的尸检结果显示，2型糖尿病患者中β细胞数量明显减少，凋亡频率显著增高，但其增生、复制功能正常，这提示β细胞凋亡增加是其数目减少的根本原因。另外，Federici等［4］发现在高糖条件下，人胰岛细胞凋亡水平明显升高。研究者Maedler等［5］利用体外实验将正常人胰岛细胞培养于高糖溶液中，可导致β细胞产生白细胞介素－1β（IL－1β），使核转录因子κB（NF－κΒ）活化，从而诱导β细胞凋亡。类似的研究［6］也发现，胰岛β细胞凋亡是2型糖尿病主要的病理基础之一。因此，研究胰岛β细胞凋亡对于防治2型糖尿病具有重要的意义。糖尿病是一复杂的代谢紊乱疾病，属中医学消渴范畴，中医中药治疗该病具有悠久历史，早在《内经》、《金匮要略》中就有详细记载［7］。在长期的医疗实践中，中药在治疗糖尿病和并发症方面积累了丰富的经验，主要集中于以下5个方面［8］：①中药有综合调节代谢的作用；②中药有防止并发症的优势；③中药能够改变临床症状；④中药有调节胰岛功能的优势；⑤中药有因人而治的优势。近年来研究证明中药治疗2型糖尿病具有广泛的应用，特别是寻找保护胰岛β细胞凋亡的药物现已成为该领域研究的热点，因此研究人员利用中药对2型糖尿病模型进行体内外干预，积极寻找保护胰岛β细胞凋亡的中药。

1 中药对2型糖尿病胰岛β细胞凋亡的保护作用

1.1 单味中药对2型糖尿病胰岛β细胞凋亡的保护作用

目前，单味中药及其活性成分一直是2型糖尿病药物筛选的热点。研究发现，多种中药对胰岛β细胞具有保护作用，减少其凋亡。陈志红等［9］用10%和20%黄芪注射液预处理链脲佐菌素（STZ）所致大鼠胰岛β细胞－RINm5F，结果显示黄芪注射液能保护β细胞胰岛素分泌、抑制细胞凋亡和促进细胞的增殖。刘巍等［10］结果表明苦荞提取物能有效降低STZ诱导的2型糖尿病大鼠胰岛细胞凋亡，同时可显著降低大鼠空腹血糖值和下调Caspase－3表达。董丽等［11］研究表明，银杏叶提取物可通过增加抗凋亡蛋白bcl－2表达和降低促凋亡蛋白bax表达从而对高脂喂养胰岛素抵抗大鼠胰岛β细胞凋亡起到保护作用。近期研究显示，大黄中蒽醌类化合物大黄酸具有改善糖尿病血糖、胰岛素抵抗和保护胰腺β细胞的作用［12，13］。同样对胰岛β细胞具有保护作用的中药还有枸杞多糖［14］、桑叶总黄酮［15］、小檗碱［16］、人参皂苷［17］等。

1.2 中药复方对胰岛β细胞凋亡的保护作用 中药复方是指由两味或两味以上的中药组成，传统中药多采用复方入药，中药复方是一复杂体系，研究时往往需要考虑到其整体效应，所以目前许多研究采用复方提取物、含药血清实验方法［18］等进行中药复方的研究。郑燕芳等［19］将几种中药复方的水煎液给SD大鼠灌胃，从而制备含药血清，MTT实验结果表明各组含药血清均能不同程度地提高胰岛细胞活性，AnnexinV／PI法结果显示各组含药血清对胰岛细胞的凋亡和坏死均有一定程度的抑制作用。李辉等［20］用由人生、黄芪、山药、山茱萸、生地、天花粉、丹参、制大黄等组成的参芪复方C研究其对自发性2型糖尿病动物GK大鼠胰岛β细胞凋亡的影响，结果发现参芪复方能够抑制GK大鼠胰岛β细胞凋亡。此外，已被报道具有此作用的中药复方还有木丹颗粒［21］、蓓人丹［22］、糖克煎剂［23］、益气养阴法［24］、六黄合剂［25］、津力达颗粒［26］等。

2 中药保护胰岛β细胞凋亡的分子机制

细胞凋亡又称程序性细胞死亡，是指为了维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主的有序的死亡方式，它不同于一般的细胞坏死过程。细胞凋亡的形态学特点是染色质浓集、胞膜皱缩和凋亡小体的形成，其生化特征是核酸内切酶活化，染色质在核小体间断裂［27］。检测细胞凋亡的常用方法有分子生物学方法，例如原位缺口翻译法（ISNT）、流式细胞术（FCM）、脱氧核糖核苷酸末端转移酶介导的缺口末端标记技术（TUNEL）；形态学方法，例如光镜、电镜、电泳法；免疫学方法等，以上方法均为细胞凋亡的研究提供了良好工具。目前，中药抑制胰岛β细胞凋亡方面的研究备受关注。本文将现已研究出具有抑制胰岛β细胞凋亡的中药进行分类并总结其相关机制，主要分为多糖类、生物碱、黄酮类、萜类、皂苷类及其他成分类。

2.1 中药多糖类成分保护胰岛β细胞凋亡的机制 多糖是由多个单糖聚合而成的大分子化合物，是中药中常见活性成分之一。许多从中药中提取的多糖成分具有抑制胰岛β细胞凋亡的作用，其机制主要集中于以下几个方面：①上调抗凋亡基因，抑制促凋亡基因的表达。张学军等［28］研究表明枸杞多糖能降低H2O2诱导的胰岛INS－1细胞凋亡，同时促进INS－1细胞的胰岛素分泌，其机制可能是通过促进抗凋亡基因Bcl－2的表达，抑制促凋亡基因Bax和Caspase－3的表达，结果提示枸杞多糖具有保护H2O2诱导INS－1细胞凋亡的作用；②抑制细胞炎症因子的表达，保护胰岛组织。研究表明［14］，枸杞总多糖可明显抑制2型糖尿病大鼠脾脏组织中IL－1β、IL－6、TNF－α蛋白的表达，同时减轻胰岛损伤，结果提示枸杞多糖对胰岛组织具有保护作用。③保护大鼠胰岛β细胞脂毒性。胡阳黔等［29］研究表明黄芪多糖可以改善游离脂肪酸对胰岛β细胞的脂毒性，其机制可能是黄芪多糖减少脂质合成并促进脂质氧化，减少脂质在细胞内的蓄积从而起到保护胰岛β细胞的作用。

2.2 中药生物碱类成分保护胰岛β细胞凋亡的机制 生物碱是指一类来源于生物界（以植物为主）的含氮有机化合物，多数生物碱分子具有较复杂的环状结构，且氮原子在环状结构内，大多呈碱性，具有显著的生理活性。邬姗等［16］研究发现小檗碱能改善胰岛素抵抗和减少胰岛β细胞凋亡，其机制可能与抑制凋亡相关蛋白ASK1表达有关。张保丽［30］的实验结果表明，苦参碱可以提高INS－1细胞的增殖活性，促进胰岛素分泌，抑制INS－1细胞凋亡，其机制可能与降低INS－1细胞内丙二醛含量和提高其总抗氧化能力有关。还有研究表明［31］，小檗碱能抑制高糖高脂诱导的NIT－1细胞凋亡，其机制可能与其上调bcl－2mRNA表达和抑制bax和caspase－3的mRNA表达有关。

2.3 中药黄酮类成分保护胰岛β细胞凋亡的机制 黄酮类化合物是由两个苯环通过一条三碳链连接而成的一类化合物，具有C6－C3－C6的基本骨架，大多数黄酮类化合物以2－苯基色原酮为基本母核。黄酮类化合物广泛分布于植物界，是一类重要的天然有机化合物，也是中药中一类重要的有效成分。槲皮素是一类黄酮类化合物，具有很强的生物活性和广泛的药理作用。金永亮等［32］的实验结果证实了槲皮素具有较强的抗氧化能力及清除ROS作用，对β细胞氧化损伤致凋亡具有明显的保护作用。桑叶总黄酮［33］能改善T2DM大鼠胰岛素抵抗，增强机体的抗氧化能力，上调Bcl－2／Bax比值，促进胰岛β细胞修复，缓解胰岛β细胞的凋亡。另有研究显示［34］，葛根素、黄芪甲苷及其配伍可改善实验性T2DM的糖脂代谢，其机制可能与抑制炎症反应有关。

2.4 中药皂苷类成分保护胰岛β细胞凋亡的机制 皂苷是一类存在植物界的比较复杂的苷类化合物，许多中药如人参、远志、柴胡等的主要成分都含有皂苷。人参皂苷Compound K（CK）是二醇组皂苷的肠道菌群代谢产物，它具有丰富的生物活性。顾剑［17］体外实验采用高脂饮食联合一次性腹腔注射STZ（100 mg·kg－1）诱导小鼠2型糖尿病模型，实验结果显示CK可以改善该模型糖脂代谢紊乱，增加胰岛素分泌，减轻胰岛素抵抗。还通过AMPK－JNK－线粒体凋亡途径减少该模型胰岛细胞凋亡，抑制凋亡相关蛋白Bax／Bcl－2、Cytchrome－c、Caspase－3的表达。体内实验采用棕榈酸以及过氧化氢诱导小鼠MIN6细胞损伤模型，结果显示CK可以显著增加该模型细胞活性，下调Caspase－3蛋白表达，减少细胞凋亡率。

2.5 中药三萜类化合物保护胰岛β细胞凋亡的机制 三萜类化合物是一类基本母核由30个碳原子组成的萜类化合物，其结构根据异戊二烯定则可视为6个异戊二烯单位聚合而成。王婧茹［35］观察番石榴叶三萜化合物TPGLs和番石榴叶总三萜对INS－1胰岛β细胞增殖的影响及作用机制。MTT实验结果表明，三帖化合物能显著促进INS－1β细胞增殖，其机制可能与MafA、PDX－1、Insulin基因表达上调有关。三萜化合物能对抗INS－1细胞氧化损伤，对INS－1β细胞起到保护作用，机制可能与其抑制细胞内ROS的产生有关。

2.6 中药其他类成分保护胰岛β细胞凋亡的机制 研究表明茶多酚［36，37］、赖氨大黄素［39］能抑制氧化应激，减少胰岛β细胞凋亡。还有研究显示［40］茶多酚还能提高胰岛素敏感性、抑制葡萄糖运转载体、相关酶类如糖原合成酶的活性。国外有实验研究显示［41］抗糖尿病药物EX－4（胰高血糖素样肽－1的受体激动剂）能降低INS－1细胞TXNIP的表达，同时下调casepase－3及bax的表达，提示EX－4可抑制TXNIP的表达从而抑制胰岛β细胞的凋亡，另有实验显示［44］，EX－4还可抑制内质网应激所致的胰岛β细胞凋亡。

3 问题及展望

我国中医中药对胰岛β细胞凋亡的研究起步较晚，随着现代生物学技术的发展，中药保护2型糖尿病胰岛β细胞凋亡的研究越来越多且更加深入，就其当前研究现状，本领域尚存在诸多问题：①中药提取物和或有效部位成分多且复杂，考虑到其对分子靶点模型干扰较大，使用含药血清虽然可以获得中药及其代谢产物进行2型糖尿病药效学研究，但由于没有完善的质量控制标准，往往实验结果重复性差；②胰岛β细胞凋亡与2型糖尿病发生密切相关，涉及众多的调节因子。中药保护胰岛β细胞凋亡具有整体性、综合性、平衡性的优势，但是目前分子水平的研究多集中于某些因子量或蛋白的表达上，而且重复性较多，对中药保护胰岛β细胞凋亡机制缺乏整体性与系统性。

T2DM患者存在严重的胰岛β细胞数量减少，胰岛β细胞的数量取决于增殖、新生与凋亡细胞的比例。由于在活性氧簇、高糖、高游离脂肪酸以及高细胞因子等环境下，打破这一比例的动态平衡，使β细胞数量异常减少，其减少的主要原因是胰岛β细胞凋亡。因此，如果能从中药中找到维持正常胰岛β细胞数量，促进β细胞增殖、分化，减少其凋亡的中药及中药活性成分，有望从根本上转变2型糖尿病的临床进程，保护胰岛β细胞，这对T2DM的治疗具有重要的临床意义。未来研究应更深入在机制和单体的研究，同时通过转化医学概念双向结合临床和基础研究资料，为发现有价值的可保护胰岛β细胞凋亡的中药活性成分提供试验基础和试验依据，推动中药的现代化，促进中药的国际化。

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Study on protective effect and mechanism of traditional Chinesemedicine on isletβ cell apoptosis in type 2 diabetesm odel

QIN Ding-mei1，FAN Yuan1，ZHOU Yi-ping2，LUO Min2，LIMa-lin1
（1．Yunan University of TCM，Kunming 650500，China；2．Kunming Medical University，Kunming 650500，China）

Type 2 diabetes，a complexmetabolic disorder characterized by chronic hyperglycemia，is caused by a variety of etiology.The apoptosis of isletβcells is one of itsmain pathological basis，to research and develop new drugs for protecting isletβcells apoptosis has becoming a hot spot in this field.Recently，more and more traditional Chinesemedicine with protective effect on isletβcells apoptosis have been found.This paper reviewed the protective effects andmechanism of traditional Chinesemedicine on isletβcell apoptosis in type 2 diabetesmodel.

Traditional Chinesemedicine；Type 2 diabetesmellitus；βcell apoptosis；Protective effect；Mechanism

R285.5

A

2095－5375（2015）08－0464－004

国家自然科学基金项目（No.81360652）；云南省教育厅科学研究基金项目（No.2014J062）

秦定梅，女，研究方向：天然产物活性及机制研究，E－mail：13588307＠qq.com

李玛琳，女，教授，博士生导师，研究方向：药理学研究，Tel：13987637284，E－mail：limalinb＠vip.163.com