青蒿素在眼部疾病中的应用研究进展△

王 烽 梁 栋 邵 毅

青蒿素于19世纪70年代首次被中国科学家屠呦呦发现，作为青蒿或甜艾草的活性成分，很快成为最广泛使用的抗疟疾药物[1]。随后的许多研究都集中在发现具有更高临床疗效和更少副作用的青蒿素衍生物上。青蒿琥酯、蒿甲醚、蒿乙醚和活性代谢产物双氢青蒿素一直是代表性药物，均表现出活性快、效力高、毒性小，但半衰期短[2]。在因发现青蒿素而获得 2015 年诺贝尔生理学或医学奖之后，该领域重新引起了人们的兴趣，从而推动了对青蒿素非疟疾应用的广泛研究[3]。包括癌症、自身免疫性疾病、炎症性疾病、病毒和其他寄生虫相关感染[4]。最近，这种长期考虑的抗疟药已被证明具有抗氧化、抗炎、抗细胞凋亡和抗兴奋性毒性的特性[2]，这使许多眼科医生和研究人员也对青蒿素，尤其是青蒿琥酯和双氢青蒿素在眼部疾病中的潜在作用表现出极大的兴趣。本文中我们概述了青蒿素作为眼部疾病的潜在治疗方法的研究进展，包括葡萄膜炎、视网膜母细胞瘤(RB)、老年性黄斑变性(AMD)、糖尿病视网膜病变(DR)、眼部新生血管等，并阐述具体作用机制，为进一步研究提供了一个平台。

1 青蒿素的概述

来自甜艾草植物的青蒿素及其衍生物被称为青蒿素，它们在中药中使用已久[1]。该植物最早被我国东晋时期医药学家葛洪认为具有退热作用[5]。屠呦呦博士首次成功分离出青蒿的一种无毒提取物青蒿素，1972年鉴定了该提取物的活性成分，进一步鉴定了其立体结构(倍半萜内酯)[6]。上世纪八十年代至上世纪九十年代的临床研究将青蒿素指定为治疗疟疾的一线药物，这种新型抗疟疗法长期被普遍使用，疗效和安全性好[7]。目前，基于青蒿素的联合疗法已加入世界各地针对疟疾寄生虫制定的标准疗法[8]。

尽管青蒿素早已为人所知并被有效地用作抗疟疾药物，但对它们的具体生物学作用却知之甚少。目前的体内和体外研究已经提出许多可能的作用机制[2]，主要包括：(1)抗炎作用，作用于炎症细胞因子和多种炎性信号转导通路，增强炎症相关疾病中的细胞凋亡；(2)抑制细胞内活性氧 (ROS)和以碳为中心的自由基的产生，减轻氧化损伤；(3)诱导细胞凋亡以及阻止血管生成和转移；(4)阻碍增殖和细胞周期。这些功能途径可能以多种方式重叠。

2 青蒿素在眼部疾病中的潜在应用

2.1 葡萄膜炎青蒿素的抗炎作用在过去几十年中已经被认识到[9]。Li等[10]报道，青蒿琥酯可以通过降低血清内毒素释放和Toll样受体4、Toll样受体9表达，抑制核因子-κB活化，对脓毒症小鼠模型具有保护作用。Xu等[11]还报道，在人类风湿性关节炎成纤维细胞样滑膜细胞中，青蒿琥酯能够抑制肿瘤坏死因子-α(TNF-α)的表达，减少促炎细胞因子的分泌。在此基础上，不断有学者提出了青蒿琥酯能否减少炎症性眼病炎症细胞因子释放的问题，并进行了进一步的研究。Wang等[12]利用内毒素诱导的葡萄膜炎大鼠模型研究青蒿琥酯的保护作用，该模型通常被认为是人类葡萄膜炎的实验模型[13]，在他们的研究中，给雄性大鼠静脉注射三种浓度(1 mg·kg-1、10 mg·kg-1、100 mg·kg-1)的青蒿琥酯，而用泼尼松龙(10 mg·kg-1)作为阳性对照，结果表明，青蒿琥酯(10 mg·kg-1和100 mg·kg-1)可以抑制房水中的浸润细胞和蛋白质浓度，提示青蒿琥酯治疗可通过抑制炎症介质的产生来抑制葡萄膜炎大鼠的炎症[12]，但这需要进一步的研究来明确治疗效果的具体作用机制。因此，青蒿素在调节眼部炎症反应中的作用可能是未来的研究热点。

2.2 RB近年来，青蒿素已被证明对各种类型的癌症具有保护作用[14-17]。RB是一种眼部癌症，在儿童中最常见[18]。Zhao等[19]测试了青蒿琥酯对RB的抗肿瘤活性，以确定青蒿琥酯是否是治疗RB的良好候选药物。以视网膜上皮细胞系为正常对照，对RB细胞系青蒿琥酯的细胞毒性和特异性进行分析，结果表明，RB细胞的细胞毒性呈剂量依赖性，对正常视网膜细胞毒性低，对RB细胞毒性高[19]。他们的研究结果还表明，即使是低剂量的青蒿琥酯，也可以阻止 G1期的细胞周期进程[19]。青蒿琥酯几乎适合长期治疗，副作用少。因此，青蒿琥酯可被认为是治疗RB的一个有希望的选择，但是需要进一步的体内随机研究，以便更好地了解新疗法的疗效和效率。

2.3 AMDAMD由湿性AMD和干性AMD组成。目前可用的治疗策略主要对湿性AMD 的视网膜损伤有效[20]。氧化应激是参与 AMD 发病机制的关键因素，自由基和H2O2等ROS 的过度产生导致氧化系统和抗氧化防御系统之间的失衡，是导致AMD发生的最重要因素[21]。Yan等[22]采用了视网膜神经节细胞-5(RGC-5)中H2O2的现有氧化应激模型来研究青蒿素对氧化应激及其相关的RGC存活是否具有促进作用，结果发现，青蒿素保护RGC-5免受H2O2通过调节细胞外信号调节激酶 1/2 (ERK1/2)/丝裂原活化蛋白激酶38(p38) 信号通路诱导的损伤。大鼠眼闪光视网膜电图分析表明，青蒿素浓度依赖性地逆转大鼠视网膜生理功能的光暴露损伤，这些结果表明青蒿素能够保护视网膜神经元细胞免受氧化应激损伤。

研究表明，干性AMD的发病与氧化应激诱导的视网膜色素上皮 (RPE) 细胞损伤直接相关[23]。Li等[24]研究了磷酸腺苷活化的AMP蛋白激酶在干性AMD患者RPE细胞系视网膜色素细胞(D407细胞)中的保护作用，结果表明，青蒿素通过增强磷酸腺苷的活化来促进人视网膜色素细胞存活以抵抗H2O2诱导的细胞死亡。而广泛治疗湿性 AMD采用的方式是用抗血管内皮生长因子 (VEGF) 药物和光动力疗法，抗VEGF 药物主要通过结合并阻断负责异常血管生长的 VEGF 蛋白的活性[25]。Ponnusamy等[26]用含有抗血管生成(青蒿素)和抗 VEGF 剂(地塞米松)的纳米分散体治疗湿性AMD，体外药物释放研究结果显示，90%～101%的青蒿素和55%～103%的地塞米松从纳米分散体中释放出来。具有高浓度的聚合物和聚合物表面活性剂的空白制剂显示出可接受的溶血和DNA损伤水平，表明纳米分散体具有良好的抗血管生成作用。这些研究结果强烈表明，青蒿素具有作为治疗AMD的候选药物的潜力。

2.4 DR目前的DR治疗策略旨在控制微血管并发症；因此，玻璃体内注射抗 VEGF 药物是目前早期和晚期DR的主要治疗手段[27]。临床和实验研究表明，青蒿素可以逆转病理性血管生成和病理性渗出，从而减缓疾病进展[28]。Li等[29]向5例视网膜新生血管患者玻璃体内注射80 μg青蒿琥酯，随访52周，发现视网膜新生血管、视盘水肿和高眼压等症状都得到了明显缓解；在兔和猴模型中玻璃体内单次注射20 μg剂量的青蒿琥酯，6个月后青蒿琥酯逆转了视网膜和虹膜新生血管、血管扩张和迂曲、黄斑水肿和荧光素渗漏。有研究表明，青蒿素有可能成为抑制眼部新生血管形成和改善视觉功能的抗血管内皮生长因子药物的新替代品。大量证据表明，糖尿病可引起视网膜和毛细血管细胞的氧化应激，ROS的增加也会损害线粒体的结构和功能[30]。在抗氧化应激方面，Yan 等[22]证明青蒿素可以通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/cAMP反应元件结合蛋白(CREB)通路阻止高糖环境下视网膜色素上皮细胞的氧化应激生长[22]。Chong 等[31]证明青蒿素能够抑制H2O2诱导的人D407细胞的死亡，青蒿素通过激活ERK/CREB通路抑制H2O2氧化损伤作用，有效保护细胞免受损伤。 这些结果说明青蒿素可以抑制视网膜微血管内皮细胞的增殖，在氧化应激条件下，糖尿病可引起视网膜和毛细血管细胞的氧化应激，ROS的增加也会损害线粒体的结构和功能[30]。在抗氧化应激方面，Yan 等[22]还证明青蒿素可以通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)/cAMP反应元件结合蛋白通路阻止高糖环境下RPE细胞的氧化应激生长[22]。Chong等[31]证明青蒿素能够抑制视网膜色素 (D407) 细胞中H2O2诱导的氧化应激，D407细胞首先通过激活 ERK/cAMP 反应元件结合蛋白信号通路受损。说明青蒿素诱导ROS的产生以促进糖尿病增生性视网膜疾病的内皮细胞凋亡，但在氧化应激条件下，当ROS积累时，青蒿素可以保护细胞免受损伤。直接和间接证据表明，青蒿素作为抗血管生成药物、氧化应激平衡剂和线粒体功能调节剂在治疗DR方面具有巨大潜力。

2.5 眼部新生血管眼部新生血管是眼科疾病致盲的主要原因之一。大量证据表明VEGF在其发病机制中起重要作用[32]。目前，抗VEGF药物如雷珠单抗、贝伐单抗、阿柏西普和康柏西普被广泛应用于眼部新生血管的治疗[33-34]。然而，这两种药物的相对分子质量很大，通常约有20%～30%的眼部新生血管患者对这些药物产生耐药性[35]。此外，由于房水半衰期短，抗VEGF治疗后复发率高，这也可能增加频繁玻璃体内注射导致的眼内炎风险[36]。青蒿素在肿瘤中的抗血管生成作用已被证明[37]。青蒿素抑制血管生成的已知机制包括下调多种生长因子、诱导血管内皮细胞凋亡、上调血管生成抑制剂、降低VEGF受体-1和VEGF受体Ⅱ的水平[38]。在人脐静脉内皮细胞系中，青蒿琥酯通过下调VEGF受体水平抑制血管生成[39]。双氢青蒿素对淋巴管内皮细胞和Lewis肺癌细胞也有类似的保护作用[39]。Cheng等[40]用青蒿琥酯治疗患有角膜碱烧伤的大鼠11 d，通过测量大鼠角膜血管系统的长度和面积来评估角膜新生血管形成，发现青蒿琥酯可以通过诱导动物模型中ROS依赖的细胞凋亡来抑制角膜新生血管，进一步的研究显示，青蒿琥酯可以通过血管内皮细胞铁/ROS依赖性 p38MAPK-线粒体途径特异性诱导细胞凋亡，显著抑制血管生成。治疗视网膜新生血管方面，Zong等[41]进一步研究了青蒿琥酯在视网膜新生血管中的应用，发现在青蒿琥酯的作用下，通过下调VEGF受体2和血小板衍生生长因子受体的表达，可以显著抑制视网膜新生血管。与贝伐单抗相比，青蒿琥酯对兔视网膜新生血管的抑制作用更持久。说明青蒿琥酯有希望成为治疗眼部新生血管的候选药物。

青蒿素作为一种新发现的抗血管生成药物，较目前常用的抗VEGF药物有以下优点：(1)相对分子质量小：青蒿琥酯相对分子质量为384 000，小于贝伐单抗相对分子质量的百分之一(149 000)；(2) 安全性和低毒性：青蒿琥酯作为抗疟药已广泛应用多年，不良反应少，安全记录可靠；(3) 多靶点：青蒿琥酯不仅具有针对多种生长因子，如VEGF、成纤维细胞生长因子、低氧诱导因子-1和血管生成素-1的抗血管生成作用，而且具有抗炎和抗凋亡作用[42]。

3 青蒿素的局限性

目前对青蒿素的研究还有局限性。与短期高剂量青蒿素治疗疟疾不同，长期使用低剂量青蒿素通常被用于治疗其他疾病[43]。然而，长期低剂量暴露于青蒿素可能会诱导自由基清除剂破坏青蒿素内脆弱的内过氧化物桥结构[43]。另外，缺乏对青蒿素在眼部疾病中的急性和慢性毒理学研究，尽管在人体研究中口服青蒿素通常被认为是低毒性的，因为它们可以快速消除，但其显著的副作用，包括神经毒性和生殖毒性仍值得关注[44]。在孕妇敏感期服用青蒿素与胚胎死亡或畸形的风险有关[45]，Uhl等[46]发现同时使用二氯乙酸酯和青蒿琥酯会导致多形性胶质母细胞瘤患者的肝损伤和骨髓毒性。青蒿琥酯和替莫唑胺的联合治疗也会导致多形性胶质母细胞瘤患者的肝毒性[47]。因此，需要克服青蒿素在体内和体外实验中引起的这种副作用，促进药物再利用。

4 结论和展望

本文总结了目前青蒿素治疗眼部疾病的最新研究，青蒿素已被证明可以通过直接和间接方式减少氧化、炎症，减少血管生成和阻碍增殖来治疗眼科疾病。有关青蒿素在眼科疾病中的研究仍然有限，还需要进行更广泛、更深入的研究。通过各种生物技术确定青蒿素的靶点对于理解它们在眼科疾病中的构效关系至关重要。此外，合成和筛选疗效更高、耐受性好的新型青蒿素衍生物是青蒿素药物开发的主要策略。进一步的临床前和临床研究对于探索这些新型青蒿素衍生物在不同疾病模型中的治疗潜力也必不可少。这种抗疟疾药物也可以作为一种有前景的眼部疾病治疗药物，尤其是视网膜血管疾病。