氧化应激与糖尿病足发病关系及中药干预作用的研究进展

李亮亮 王伟灵 赵诚

摘 要 糖尿病足的发病机制复杂，目前认为血管病变、神经损伤及创面感染为其主要病机。研究表明，氧化应激可同时激活多条信号通路参与上述病变的形成，在糖尿病足的发生、发展过程中发挥重要作用。中医药在糖尿病足的防治中具有一定优势，现代研究发现单味中药及中药复方具有多层次、多靶点的药理学作用，在糖尿病足坏疽的不同阶段发挥治疗作用。本文回顾近年来中药通过改善氧化应激状态在治疗糖尿病足中取得的进展，探寻氧化应激与糖尿病足发病关系及中药干预作用。

关键词 糖尿病足 氧化应激 中药

中图分类号：R587.2； R259 文献标志码：A 文章编号：1006-1533（2019）13-0023-03

The relationship between oxidative stress and diabetic foot and the advances on traditional Chinese medicine intervention*

LI Liangliang1**， WANG Weiling1， ZHAO Cheng1，2***（1. Shanghai TCM-Integrated Hospital， Shanghai 200082， China； 2. Shanghai TCM-Integrated Institute of Vascular Anomalies， Shanghai 200082， China）

ABSTRACT The pathogenesis of diabetic foot is complex. It is considered that vascular disease， nerve injury and wound infection are the main pathogenesis. Studies have shown that oxidative stress can simultaneously activate multiple signaling pathways to participate in the formation of these lesions and play an important role in the occurrence and development of diabetic foot. Traditional Chinese medicine has certain advantages in the prevention and treatment of diabetic foot. Modern research has found that both single herb and Chinese traditional compound have multi-level and multi-target pharmacological effects， and play a therapeutic role in different stages of diabetic foot gangrene. In this paper， we review the research progress of traditional Chinese medicine in the treatment of diabetic foot in recent years， and explore the relationship between oxidative stress and diabetic foot and the intervention effect of traditional Chinese medicine so as to provide reference for the prevention and treatment of diabetic foot.

KEy WORDS diabetic foot； oxidative stress； traditional Chinese medicine

糖尿病足（diabetic foot，DF）是糖尿病的嚴重并发症之一，流行病学研究显示，中国糖尿病足发病率呈逐年上升的趋势。DF的发病机制复杂，其发生与糖脂代谢紊乱导致的氧化应激引起的下肢血管病变、神经病变密切相关。晚期糖基化终末产物（advanced glycation end products，AGEs）作为糖代谢紊乱的主要产物，性质稳定且具有广泛的致病作用，可多途径、多部位诱导氧化应激的发生，进一步介导炎性反应、自噬及细胞凋亡。中医药可通过不同途径与靶点对氧化应激反应产生抑制作用，从而对DF起到治疗作用。

1 氧化应激与晚期糖基化终末产物

AGEs是体内一些还原糖如葡萄糖、果糖等与大分子物质的游离氨基发生非酶糖基化反应形成的终末产物[1]，其形成依赖葡萄糖浓度和反应活性。AGEs在局部皮肤过量沉积后，可通过其直接毒性作用或受体途径引起组织和细胞功能的紊乱，晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end products，RAGE）作为其主要作用受体，可表达于内皮细胞、单核细胞、成纤维细胞、平滑肌细胞以及神经组织中。研究发现，AGEs可诱导周围细胞RAGE mRNA高表达，进一步反馈激活AGEs-RAGE信号通路，增加细胞内ROS水平。低水平活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）可通过其氧化作用参与细胞信号调节。而过度激活的AGEsRAGE信号通路则会通过氧化应激反应，介导炎性反应、自噬及细胞凋亡的发生，造成血管及神经损伤，从而导致疾病状态[2] 。

2 氧化应激与DF

2.1 氧化应激与血管损伤

DF患者下肢血管病变的机制尚不明确，目前研究认为，OS引起的血管内皮功能紊乱，在糖尿病血管并发症的发生、发展中发挥了重要作用。ROS作为OS反应的关键物质，可通过介导内皮细胞炎性反应、调节内皮细胞自噬、加速内皮细胞衰老等引起血管内皮功能紊乱，参与糖尿病血管并发症的发生。高血糖状态下AGEs含量增多，可诱导血管炎症反应的发生[3]，使TNF-α、IL-6、IL-1β等生成与分泌增多。并在此基础上，进一步诱导损伤的内皮细胞VPO1基因及衰老相关蛋白如p53等表达上调，导致内皮细胞衰老。衰老的内皮细胞可释放更多的炎性因子（如TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、ICAM、VCAM等）， 进一步加剧内皮损伤[4]。

研究发现，在血管氧化应激反应的众多影响因素中，非对称性二甲基精氨酸（asymmetric dimethylarginine，ADMA）在其中发挥了重要作用，ADMA与L-精氨酸的结构非常相似，作为内源性一氧化氮合酶（NOS）抑制剂，可直接与底物左旋精氨酸竞争NOS的结合位点，并增加超氧阴离子（O2-）的生成，在还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）参与下通过氧化内皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的关键辅基四氢生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4），诱导NOS解偶联，从而导致超氧化物生成增多，一氧化氮（nitric oxide， NO）合成减少。NO是主要的血管舒张因子，其合成减少，可导致血管内皮依赖性舒张功能障碍[5]。而过量的超氧化物作为NF-κB的活化刺激信号，可激活NF-κB信号通路进一步促进IL-2受体、T细胞受体的表达，诱导IL-2介导的毒性损伤和T细胞的黏附，导致内皮受损。升高的ADMA还可增加miR-21水平，抑制SOD2表达，增加ROS水平，促进内皮细胞衰老导致功能障碍[6]。

2.2 氧化应激与神经损伤

糖尿病周围神经病变（diabetic peripheral neuropathy，DPN）分为运动神经损伤、感觉神经损伤及自主神经紊乱这3个方面：运动神经损伤可见肌群麻痹、无力、萎缩，导致足弓力学失衡，足部压力异常形成溃疡；感觉神经受损表现为痛觉、压力及温度觉的丧失，保护机制减弱或消失，易受外界创伤；自主神经病变可引起局部汗出减少、甚至无汗，致使局部皮肤干燥开裂，继发感染。DPN的发病机制主要包含：代谢因素的直接毒性作用、氧化应激反应及OS诱导的血管损伤等[7]。

高血糖状态下AGEs沉积于神经组织及细胞，可通过促进蛋白质间的异常共价交联影响蛋白质的结构和功能，对神经组织或細胞产生直接毒副作用。而持续高血糖亦可激活多元醇通路，使蛋白激酶介导的Na+-K+-ATP酶活性下降，还原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）的生成减少，增加OS含量，损伤神经组织，导致神经传导速度减慢，神经传导功能障碍[8]。氧化应激可诱导血管内皮依赖性舒张功能障碍，随着病情的进展，内皮细胞增殖，微血管基底膜增厚，血流量减少，导致神经内膜缺氧和神经低灌注，出现神经变性坏死。有研究认为，胰岛素对感觉神经元和轴突受体有独特的营养作用，而OS诱导的胰岛素缺乏可直接导致神经损害，是DPN发病的又一关键因素[9]。

2.3 氧化应激与炎性反应

研究发现，AGEs与RAGE结合可通过促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）、Janus激酶/信号转导与转录激活子（the janus kinase/signal transducer and activator of tran-ions，JAK/STAT）信号通路、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）等多条通路促进氧化应激的发生，其中过氧化物酶体增殖物活化受体-γ（peroxisome proliferators activated receptor gamma， PPAR-γ）和NF-κB信号通路的激活可导致ROS和活性氮簇的产生，继而引发一系列炎症反应。AGEs可通过下调PPAR-γ活性，参与诱导CD4+T细胞向Th1、Th17分化，释放细胞因子IL-2、IL-17参与炎性反应。而NF-κB的活化，可引起大量促炎细胞因子如IL-6、TNF-α、血管细胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、细胞间黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）等的表达和释放，其中IL-1α、IL-6、TNF-α的表达可反向促进NF-κB的激活及ROS的产生，形成反馈调节环。高水平的ROS及炎性因子的持续释放，可使创面长期处于炎性期，使创面周围正常细胞发生坏死凋亡，引起慢性细胞活化和组织损伤[10]。

2.4 氧化应激与细胞自噬、凋亡

在OS反应中，自噬对细胞的存活与凋亡过程中具有双向调节作用。研究发现，细胞内ROS过量产生，可通过哺乳动物雷帕霉素靶标（mammalian target of rapamycin，mTOR）、PI3K、细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）及p53信号通路[11]诱导自噬活化，缓解ROS介导的氧化应激反应，保护细胞存活。同时，选择性自噬又可促进过氧化氢酶的产生，导致ROS进一步堆积，使得自噬和ROS之间形成正反馈调节环，加重机体的OS反应，损伤组织细胞。研究发现，活化的NF-κB亦可下调Bcl-2/Bax比值、使Casepase-3活性增强，最终诱导成纤维细胞凋亡、自噬的发生，影响糖尿病足坏疽的愈合进程[12]。

3 中藥对糖尿病足的干预作用

3.1 减少AGEs含量

AGEs的大量形成与堆积是氧化应激启动发生的标志性物质，研究表明，中药可以减少AGEs的形成。邓来明等[13]研究表明，黄芪多糖（APS）可以有效降低糖尿病足溃疡成纤维细胞AGEs的浓度及RAGE mRNA 的表达，显著缩短糖尿病足溃疡患者的肉芽组织出现时间和溃疡愈合时间。包小燕等[14]研究发现，四妙勇安汤合四藤一仙汤内服外敷协同治疗，可降低AGEs含量，从而有效缓解临床症状，改善足部循环状态和神经传导速度，且不增加不良反应发生风险。

3.2 抑制ROS及炎性因子的生成

ROS是氧化应激激活发生的关键物质，其生成与灭活的失衡可加重DF的发展。研究发现，白藜芦醇、姜黄色素等抗氧化剂或许可以通过清除ROS起到抗氧化的作用。托里消毒散可通过降低炎症细胞因子如IL-1β和TNF-α的表达，减少糖尿病创伤中的嗜中性粒细胞和巨噬细胞丰度，显著降低局部炎症水平，促使DF伤口愈合[15]。

3.3 调节生长因子表达

多项研究表明，正常创面修复过程所需的细胞和分子信号的缺失及异常，是糖尿病难愈创面形成的主要因素，中药可以调节多种生长因子的表达促进创面正常修复。假紫草素（arnebin-1）是一种由紫草中提取的萘醌衍生物，依赖PI3K途径上调人脐静脉内皮细胞中eNOS、血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和低氧诱导因子-1α的表达水平，诱导下游信号级联而产生血管生成作用，加速糖尿病创伤的愈合，且研究表明该促进作用具有浓度依赖性。姜黄素（又称莪术醇）作用于糖尿病大鼠溃疡模型可上调VEGFR1和VEGFR2 mRNA表达水平，并增加VEGF水平，促进溃疡皮肤血管生成，发挥治疗作用。口服解毒通脉方可以增加痰瘀阻络证糖尿病溃疡患者内皮祖细胞，促进VEGF、基质细胞衍生因子-1α及碱性成纤维细胞因子（basic fibroblast growth factor，b-FGF）增加，进一步修复糖尿病足溃疡。中药“蚓黄散”可提高大鼠糖尿病溃疡创面肉芽组织中b-FGF、血小板衍生生长因子的表达水平，刺激多种创伤修复细胞如成纤维细胞、平滑肌细胞、血管内皮细胞、表皮细胞的增殖、分化，促进血管新生及胶原蛋白的合成[16-17]。

3.4 影响信号通路活性

ROS介导多条信号通路参与DF难愈性溃疡的形成。向延卫等[18]研究发现，祛瘀生肌中药可调控MAPK通路中c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、活化蛋白激酶磷酸酶（mitogen-activated protein kinase phosphatase，MKP）及磷酸化p38、p53等相关基因表达，促进糖尿病溃疡创面愈合。

4 结语

糖尿病足溃疡的发病、治疗和管理是一个复杂的过程，OS为诱导疾病发生的关键因素，现有西医治疗方法均有一定的局限性。中医认为，糖尿病足为病久五脏、气血、阴阳俱损，肌肤失养，血脉瘀阻，日久化热，感受外邪所导致。临床研究发现，结合患者临床症状辨证施治可有效降低DF患者截肢率。现代药理学研究亦证明，中药在DF治疗中疗效切实存在，因此，在中医理论指导下，探析中药改善糖尿病足创面愈合的作用机制，从炎性反应水平、创面愈合程度及临床疗效评分切入，探讨中药对糖尿病足氧化应激干预作用的具体有效的作用靶点，有助于DF临床治疗新途径的开拓。

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