青蒿琥酯治疗视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿作用探讨

陆秉文，孙中轻，吴改萍，赵健，熊国吟，谢立科

视网膜静脉阻塞（retinal vein occlusion,RVO）是仅次于糖尿病视网膜病变的全球第二大致盲性视网膜血管病，其继发的黄斑水肿（macular edema,ME）是导致患者视力丧失乃至失明的最主要原因[1]。RVO 致病原因及视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿（macular edema secondary to retinal vein occlusion,RVO-ME）发病机制错综复杂，抗血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）药物玻璃体腔注射是目前西医一线治疗方法，但具有需反复注射、价格昂贵及作用途径单一等局限性[2]。近年来研究表明，以青蒿琥酯（artesunate,ART）为代表的青蒿素及其衍生物不仅具有抗疟作用，还具有较强的抑制血管增生、抗炎、调节免疫及保护血脑屏障等作用[3-4]，其强大的多靶点药理活性在治疗RVO-ME 中可能具有潜在治疗作用。因此，本文针对RVO 致病原因、RVO-ME 发病机制、ART 潜在作用靶点及ART 治疗RVO-ME 的作用进行探讨。

1 视网膜静脉阻塞

RVO 是指由于不同原因引起视网膜静脉血液回流受阻，继而导致视网膜出血、缺血、水肿或渗出的一类视网膜血循环障碍性疾病。2008 年全球30 岁以上人群中RVO 患者总数约为1600 万[5]。而根据最新调查与推算结果，截至2015 年，全球30 岁以上人群中RVO 患者总数已增长至约2800 万，成为眼科界防治工作中的重点领域[6]。根据血管阻塞部位及影响范围，RVO 可大致分为视网膜中央静脉阻塞（central retinal vein occlusion,CRVO）、视网膜分支静脉阻塞（branch retinal vein occlusion,BRVO）及视网膜半侧静脉阻塞（hemi-lateral retinal vein occlusion,HRVO）。RVO 的常见并发症包括ME 和视网膜缺血，而视网膜大面积缺血可引起视网膜、虹膜或房角出现新生血管，晚期可致玻璃体积血甚至新生血管性青光眼。

高血压病、糖尿病和血脂代谢异常是RVO 众所周知常见的危险因素[7]。此外，凝血功能异常性疾病或情况（如V 因子血栓栓塞症、红细胞增多症、骨髓增生性疾病等）、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征、系统性血管炎（如系统性红斑狼疮、结节性多动脉炎、肉芽肿性多血管炎等）、可累及眼部的系统性疾病（如甲状腺相关眼病等）以及眼眶疾病（如眼眶肿瘤等）等全身因素和眼部因素（如青光眼）会造成血管内皮细胞损伤、血流动力学改变，由此导致视网膜缺血缺氧，在眼底出现RVO 表现[8]。可能的RVO 致病因素如下（图1）。

图1 视网膜静脉阻塞可能的致病因素

2 视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿

RVO-ME 是造成患者视力下降甚至失明的常见原因，而各型RVO 均可导致不同程度的ME，CRVO 导致ME 的发生率高达55.9%，BRVO 导致ME 的发生率为39.3%，而HRVO导致ME 的发生率为43.3%[9]。关于RVO-ME 的发病机制尚不完全清楚，静脉阻塞导致了局部或弥漫的视网膜缺血缺氧损伤、多种炎性介质的释放、视网膜血管通透性增加、视网膜固有的免疫相关细胞活化等，其主要结构改变是最终导致的血管内皮及外层血-视网膜屏障（blood-retinal barrier,BRB）的破坏；黄斑区细胞内和细胞外液体生成和引流平衡被打破，从而造成液体积聚[10]。有很多假说和通路可能参与其中，其中VEGF 和炎症是最主要的致病途径[11]。RVO 发生后，视网膜缺血缺氧诱导VEGF 表达，VEGF 调节血管紧张素和血管内皮钙黏蛋白的黏附和表达，其与受体的相互作用导致细胞内磷酸化级联，紧密连接蛋白降解，血管通透性增强，液体由血管内向组织间隙渗漏，细胞外间隙扩大，液体积聚，加重视网膜缺血、缺氧[12]。同时，这些改变进一步诱发炎症，参与到RVO-ME 的发生发展中。炎症是机体受到损伤后固有免疫系统产生的保护性反应，是启动损伤修复及维持稳态的重要机制。研究表明，炎症机制在ME 的发生过程中发挥了重要作用。RVO 发生后，视网膜微环境改变和局部损伤发生，激活了视网膜固有免疫细胞（视网膜胶质细胞），产生大量细胞因子，促进炎症反应，抑制抗炎机制，从而破坏BRB。很多RVO患者本身存在动脉粥样硬化，而动脉粥样硬化即是一种慢性炎症性疾病，会上调炎症因子表达[13]。另外，炎症能促进VEGF 的表达，激活下游信号通路，加重血管渗漏。

视网膜包含3 种胶质细胞，分别为位于内层视网膜星形胶质细胞、小胶质细胞和围绕在视网膜血管周围且贯穿全层视网膜Müller 细胞。这3 种胶质细胞与视网膜色素上皮细胞（retinal pigment epithelium,RPE）一起，参与内层或外层BRB的形成，维持视网膜微环境稳态。RPE 细胞层是BRB 的重要组成部分，因RPE 细胞代谢活跃，对氧含量变化非常敏感，视网膜缺血缺氧环境诱导RPE 细胞分泌VEGF 增加，并进一步引起强烈的炎症反应，分泌白细胞介素（interleukin,IL）-6、IL-8 等炎症因子[14]。此外，RPE 细胞产生一系列细胞因子和趋化因子，促使小胶质细胞在视网膜下聚集，破坏RPE 细胞间的紧密连接，加重BRB 的破坏[15]。

小胶质细胞作为视网膜固有免疫细胞，生理状态下位于血管周围，可感受其所在位置的微环境，起免疫监控作用。RVO 发生后，视网膜缺血缺氧，诱导单核细胞趋化蛋白-1（monocyte chemo-attractant protein-1,MCP-1）、巨噬细胞炎性蛋白-1α（macrophage inflammatory protein-1α,MIP-1α）表达，诱导并激活小胶质细胞，使其迁移到外层视网膜造成RPE 功能受损，同时释放大量炎性介质，促进白细胞迁移、细胞黏附和血管通透性的增加[16]。另外，小胶质细胞激活后，可抑制视网膜血管周围抗炎介质的合成，从而加重炎症反应[17]。正常情况下，Müller 细胞贯穿视网膜全层并包绕在视网膜血管表面，维持视网膜内水-离子平衡，炎症可以引起Müller 细胞功能异常，导致细胞内液体清除减少，造成视网膜水肿。阻塞部位及周围Müller 细胞基因表达发生变化，促炎因子（如VEGF、氧自由基等）从阻塞部位扩散周围组织，造成反应性胶质增生[18]；Müller 细胞膜上的钾离子通道受到影响，导致钾离子动态平衡紊乱，最终导致细胞死亡[19]；Müller 细胞受损导致主要存在于Müller 细胞膜介导水转运的通道蛋白，即水通道蛋白-4（aquaporin-4,AQP4）表达下降，影响生理性排水机制，造成液体蓄积[20]。此外，在应激状态下，Müller 细胞合成和释放多种增加通透性的细胞因子（VEGF、MCP-1 等）及其他趋化因子[21]，且其自身也可发生肿胀，导致BRB 的破坏[22]。RVO-ME 可能的发病机制如下（图2）。

图2 视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿可能的发病机制。VEGF 血管内皮生长因子；VEGFR 血管内皮生长因子受体；PIGF 胎盘生长因子；NF-κB 核因子κB

RVO-ME 可以通过抗VEGF 药物注射、糖皮质激素或激光光凝治疗，其中抗VEGF 药物玻璃体腔注射是目前西医一线治疗方法[23]。但抗VEGF 药物作用途径较为单一，作用时间较短，需重复注射，增加了玻璃体内注射并发症发生的概率，且尚存在对抗VEGF 耐药的病例。

因此，了解RVO-ME 的病理生理机制，对于进行正确有效的治疗和保存视功能至关重要；寻找一种针对病因病机、多靶点治疗，且安全有效、副作用小的治疗RVO-ME 的方法具有重要意义及社会经济价值。中医与西医相比，是重视整体观念的理论医学，更加关注致病因素作用于人体后所导致的症状，即人体正气对致病因素的反应状态，注重调动人体自身的能动性和免疫力，达到有效预防和治疗疾病的目的。因此，具有多靶点药理活性，“简、便、效、廉”的中医药在RVO及RVO-ME 的防治中可能发挥重要的作用，具有极佳的应用前景。

3 青蒿素及其衍生物

青蒿素（artimisinin）是一种具有过氧桥结构的倍半萜内酯类化合物，是我国科研工作者于1971 年在世界上首次研制成功的一种抗疟疾药[24]。屠呦呦因在这一领域的突出贡献而荣获2015 年诺贝尔医学奖[25]。作为目前最为快速高效的抗疟疾药物，青蒿素及其衍生物（artemisinins）自上世纪90 年代末以来便作为一线抗疟疾药而得到广泛使用。目前临床应用的青蒿素衍生物有5 种：ART、双氢青蒿素、蒿乙醚、蒿甲醚和青蒿酮。其中，ART 具有半衰期长、水溶性好、毒性低等优点，被广泛应用于临床。近年来研究发现，除抗疟疾作用外，青蒿素及其衍生物还具有广泛的药理活性，如抗寄生虫（血吸虫、弓形虫）、抗病毒、抗癌、抗氧化应激、抑制血管增生及抑制免疫炎症等作用[3]。

ART 作为青蒿素衍生物中水溶性较好的一种，可用于静脉注射或肌肉注射来治疗脑型疟疾和其他重型的疟疾。世界卫生组织第3 版指南指出，以1.75～4 mg/kg 剂量肠外使用ART 时，该剂量对人体安全并且可以使ART 能够特异性地在脑组织中保持较高浓度。有研究显示，在ART 应用1 h 后，大鼠脑组织、脂肪组织、肠道系统以及血浆中的ART 能保持较高浓度，而其他组织中ART 浓度显著下降，并且神经毒性也较为轻微[26]。

ART 强大的多靶点药理活性在多种疾病的治疗中均显示出良好的治疗效果和潜在的应用前景。更有学者将ART 探索用于由2019 年新型冠状病毒（2019 novel coronavirus,2019-nCoV）感染引起的肺炎的治疗，并通过临床研究证实ART 能缩短新冠肺炎患者的治疗时间，改善预后和清除病原体，不良反应少[27]。

因此，了解ART 潜在作用靶点及ART 治疗RVO-ME 的作用将为RVO 及RVO-ME 的治疗带来新思路、新方法。

3.1 抑制血管新生

血管新生是指先前已经存在于组织的成熟血管在外界作用下生长成新的微血管的过程，涉及血管内皮细胞的激活、增殖、迁移、分化、成熟及小管形成等多个生理过程[28]。异常的血管新生参与肿瘤、风湿免疫病及糖尿病的疾病的发生发展。青蒿素及其衍生物在细胞模型和动物模型中都显示出较强的抗新生血管作用，具有较强的抗肿瘤活性，而抑制肿瘤细胞VEGF 的表达，是其抗肿瘤血管增生的作用机制之一。体内研究发现ART 可抑制Kaposi 肉瘤血管增生[29]；另1项体内及体外研究证明ART 可通过下调VEGF 及其受体KDR/flk-1 的表达来降低卵巢癌肿瘤组织中的微血管密度，并可抑制人脐静脉内皮细胞（human umbilical vein endothelial cells,HUVEC）的增殖与迁移，阻止管样结构的形成[30]；ART对VEGF 高表达的白血病细胞株K562 细胞能有效抑制其细胞增殖、诱导其凋亡，同时下调VEGF 的表达[31]；体外研究表明ART 可通过抑制VEGF 及胎盘生长因子（placental growth factor,PIGF）的分泌用于肝细胞癌的治疗[32]。近年来研究发现青蒿素及其衍生物可作为一种独立的抗新生血管药物，用于除肿瘤以外的新生血管类疾病的治疗。ART 对前交叉韧带横断（anterior cruciate ligament transection,ACLT）诱导的骨关节炎具有显著治疗作用，其作用机制可能与抑制新生血管有关[33]；体外研究发现，ART 可通过下调VEGF 受体（vascular endothelial growth factor receptor,VEGFR）-2、蛋白激酶Cα（protein kinase Cα,PKCα）及血小板衍生生长因子受体（platelet-derived growth factor receptor,PDGFR）的表达，有效抑制大鼠角膜新生血管的生长[34]；最近的一项临床研究对5 名缺血性眼底病患者给予ART 80 μg 玻璃体腔注射，发现其对继发的角膜、虹膜及视网膜新生血管均有明显的抑制作用[35]。

3.2 抗炎和免疫调节

青蒿素及其衍生物在体内外研究中均表现出显著的抗炎活性和全身免疫调节作用，提示其对慢性炎症及自身免疫疾病有良好的治疗前景。ART 可减少多种炎症因子的产生，如肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor α,TNFα）诱导滑膜细胞产生的IL-1β、IL-6 和IL-8[36]。ART 可通过减少Th17 细胞及增加Treg 细胞，恢复Th17/Treg 平衡，减轻慢性移植物抗宿主病（chronic graft-versus-host disease,cGVHD）[37]；且可通过抑制Toll 样受体（toll like receptor,TLR）4/TNF 受体相关因子（TNF receptor associated factor,TRAF）6 及下游信号通路减少脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）诱导的破骨细胞增生[38]。最近的临床研究及动物实验表明ART 对类风湿性关节炎[39]、系统性红斑狼疮[40]、哮喘[41]及溃疡性结肠炎[42]均有良好的治疗效果。

3.3 神经保护

近年来，核因子κB（nuclear factorκB,NF-κB）被证实为细胞内参与炎症反应最重要的信号通路，其作为炎症链的基因开关，可影响炎症介质基因表达，也是调节细胞分泌炎症因子的关键通路[43]。正常情况下，NF-κB 是以非活性形式，与NF-κB抑制蛋白（inhibitor of nuclear factor kappa-B kinase,IκB）α 形成复合物存在于细胞质内；当被细胞因子、LPS、蛋白激酶、氧化剂等多种因素激活后，IκBα 迅速泛素化并降解，使NF-κB与IκBα 分离转移至细胞核内，与其相应的位点结合激活基因转录，并诱导下游炎症因子产生，如IL-1β、IL-6、TNF-α等，同时广泛参与MCP-1、MIP-1 等趋化因子、细胞间黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1,ICAM-1）等黏附分子、凋亡蛋白抑制因子（inhibitor of apotosis family of proteins,IAPs）等抗凋亡蛋白及环氧合酶（cyclooxygenase,COX）-2、一氧化氮合酶（nitric oxide synthase,iNOS）等酶的基因转录，导致炎症；其引发的炎症反应可进一步刺激NF-κB 的活化，形成炎症信号正反馈机制[44]。在LPS 诱导的原代培养神经胶质细胞中，青蒿素被证实可以通过减少炎症介质的产生增加IκBα 的表达，从而阻止NF-κB 转移至细胞核，抑制炎症反应的进程[45]。同样是在LPS 诱导的BV2 胶质细胞中，ART 可通过激活细胞外调节蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases,ERK）通路诱导NF-E2 相关因子（NF-E2-related factor,Nrf）-抗氧化反应原件（antioxidant response element,ARE）信号传导，进而导致下游抗氧化酶，即血红素加氧酶（heme oxygenase,HO）-1 的上调，通过调节氧化还原平衡实现抗炎作用[46]。体外研究发现，ART 还可通过抑制TLR4/髓样分化的主反应（myeloid differentiation primary response,MYD）88 通路来抑制NF-κB 活化[47]。最近的一项体内研究结果表明，ART可通过抑制NF-κB 激活、抑制IL-1β 及TNF-α 表达、抑制NLRP3 炎性复合体的活化，从而减轻创伤性性脑损伤（traumatic brain injury,TBI）[48]。

3.4 调节血脂

动脉粥样硬化是一种慢性炎症疾病的观点已逐步为越来越多的学者认同，其形成和发展的各个阶段均有免疫炎性反应参与。近年来研究发现，青蒿素及其衍生物在多种高血脂和动脉粥样硬化模型中具有降低血脂和预防动脉粥样硬化斑块形成的作用，其作用机制可能与其抗炎及免疫调节作用有关[49]。研究结果表明，ART 能够明显减轻兔血浆中胆固醇和甘油三酯的浓度并对脂肪肝有所缓解[50]。在地鼠高脂模型中，ART 与熊果酸联合应用可显著升高载脂蛋白（apolipoprotein,apo）A-1 的表达，并降低胆固醇、甘油三酯和低密度脂蛋白的浓度[51]。

3.5 维持血脑屏障

血脑屏障（blood-brain barrier,BBB）是指脑毛细血管壁与神经胶质细胞形成的血浆与脑细胞之间的屏障和由脉络丛形成的血浆和脑脊液之间的屏障，这些屏障能够防止血液中潜在有害的毒素或病原体进入脑组织[52]。ART 因具有亲脂性，容易穿过BBB 而在临床应用中具有独特优势。在大鼠蛛网膜下腔出血模型中，ART 可参与启动内皮分化基因1（sphingosine-1-phosphate receptor 1,S1P1）和下游磷脂酰肌醇3 激酶（phosphoinositide 3-kinases,PI3K）/蛋白激酶B（protein kinase B,Akt）信号通路维护BBB 完整性并改善神经功能[53]。

3.6 调节肠-脑轴

近年来的研究证实，大脑和胃肠道之间通过肠-脑轴（gut-brain axis,GBA）的双向调节进行联系。这一发现引起学界广泛关注的同时，也为青蒿素及其衍生物的作用机制研究提供了一条新思路。GBA 是一个复杂而庞大的系统，主要由中枢神经系统、肠神经系统、内分泌和免疫系统组成，涉及BBB 的形成、髓鞘形成、神经发生和小胶质细胞成熟以及行为调节等多种神经功能过程[54]。越来越多的研究发现，肠道微生物群及其副产物可通过循环系统、交感神经系统和迷走神经系统刺激和影响免疫及中枢神经系统[55]。ART 被大鼠体内研究证实通过调节肠道菌群、抑制肠道细菌移位及炎症反应，从而减轻肝硬化损伤[56]。

4 青蒿琥酯治疗视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿的潜在作用

RVO-ME 的发生涉及多种致病因素及复杂的病理生理机制。相比作用途径单一的药物，具有多靶点药理活性的青蒿素及其衍生物可能在RVO 及RVO-ME 的治疗中具有更大的应用前景。图3 总结了ART 治疗RVO-ME 的潜在靶点及可能作用机制。

图3 青蒿琥酯治疗视网膜静脉阻塞继发黄斑水肿可能机制。BRB血脑屏障；VEGF 血管内皮生长因子；PIGF 胎盘生长因子；NFκB 核因子κB

ART 对RVO 及RVO-ME 的防治作用可能体现在以下几点：（1）抑制新生血管作用。ART 通过下调VEGF、PIGF 的表达从而减轻BRB的损伤；（2）抗炎作用。ART通过抑制NF-κB 的活化，从而减少促炎症介质的生成及对BRB 的损伤；（3）神经保护作用。ART 可抑制视网膜胶质细胞的炎症反应，并通过抑制氧化应激和细胞凋亡保护细胞免受损伤；（4）调节血脂。ART 在多种高血脂和动脉粥样硬化模型中均有降低血脂和预防动脉粥样斑块形成的作用，因此可能参与全身血脂调节；（5）整体调节。ART 可通过调节肠道菌群、抑制肠道细菌移位及炎症反应，以及提升机体免疫状态，从而减轻视网膜损伤。

综上，本文认为以ART 为代表的青蒿素及其衍生物不仅具有抗疟疾作用，还可能在眼科血管性疾病，尤其是RVO 及RVO-ME 的防治中发挥重要作用，具有极大的应用前景。具有多靶点药理活性，且从致病因素、发病机制、整体观念等多方位调节，“简、便、效、廉”的特色中医药将为眼科临床带来新思路、新方法。