中医药基于肠道菌群治疗糖尿病视网膜神经退行性病变的研究进展

熊建业，张东蕾，何伟

糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病（diabetic mellitus，DM）最常见的并发症[1]，属于不可逆的致盲性眼病，目前已经成为全球范围内中青年致盲的主要原因[2]。DR 会导致神经、神经胶质和胰腺β细胞的血管病变和功能障碍[3]。有研究[4]发现，视网膜神经退行性病变在DR 早期就已发生，且在DR 发病过程中起着至关重要作用。肠道菌群是对人体肠道微生物中所有细菌的统称。随着脑—肠轴概念的提出和深化，肠道菌群与神经系统相关的科学研究进展迅速。在治疗DR 中，中医药以多层面、多靶点、多通路作为其治疗优势，为靶向肠道菌群防治DR 提供了新方法。本文对中医药基于肠道菌群干预防治糖尿病视网膜神经退行性病变的国内外研究进行总结，探索DR 与肠道菌群的关系，展示中医药治疗DR 的优势，为未来DR 的治疗提供新型治疗策略。

1 视网膜神经退行性病变对DR的影响

近年来研究[5-6]发现，视网膜神经退行性病变是DR 的早期事件，可能与微血管损伤的发生发展无关联性。DR 作为一种复杂的糖尿病并发症，其中神经退行性病变起着重要作用[7-8]。

1.1 视网膜神经退行性病变在DR的表现

在临床检查中，可以找到神经元凋亡的痕迹，如多焦视网膜电图和光学相干断层扫描等检查显示DM 患者在没有出现视网膜微血管损伤之前，就已经出现色觉障碍、对比敏感度下降、暗视力损害和视野异常等视网膜神经退行性病变的表象[9-10]。胶质细胞作为神经血管单位（neurovascular unit，NVU）的重要组成部分，参与调节视网膜血流、维持水离子平衡及血—视网膜屏障（blood-retinal barrier，BRB)。不同胶质细胞引起的胶质反应也不一样，但均可损害视网膜NVU。而胶质反应作为神经退行性病变的显著特征，直接参与了DR 的发生与发展[7]。Müller 胶质细胞可促进视网膜内皮细胞的迁移和增生，星形胶质细胞可参与内层血视网膜屏障（inner blood-retinal barrier，iBRB)的形成并维持其功能的完整性。星形胶质细胞在DR 早期出现凋亡，表现为数量减少，胶质纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）表达降低等[11]。Müller 胶质细胞表现为视网膜慢性炎症、神经元功能障碍和新生血管形成[12-13]。这些病理变化严重损害视网膜神经元，导致神经元细胞凋亡，视力逐渐丧失[14]。

1.2 视网膜神经退行性病变在DR中的分子机制

在高血糖环境下，视网膜会发生氧化应激反应，促进神经退行性病变的发生发展[15]。有研究[16]发现，视网膜内皮细胞和周细胞凋亡被认为会促进DR 的发生发展，氧化应激反应会激活视网膜半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）并参与内皮细胞和周细胞凋亡。视网膜细胞内源性活性氧（reactive oxygen species，ROS）的重要来源是线粒体。线粒体DNA 会随着氧化应激反应的产生出现损伤，能量生成也会减少，进而导致视网膜神经元退行性病变的发生[17-18]。神经生长因子（nerve growth factor，NGF）被证明可以防止Müller 细胞发生凋亡，而NGF 的前体蛋白（pro-NGF）则会促进视网膜神经节细胞凋亡[19-20]。

2 肠道菌群与视网膜神经元之间的相互影响

人类肠道菌群的多样性远远超过了人类基因组的复杂性。虽然，现在已经了解到一些微生物的分类和基因序列，但微生物与代谢物、微生物与免疫功能以及肠道代谢物与免疫功能之间的个体联系仍在建立中，尚不完全清楚。

2.1 肠道菌群对视网膜神经退行病变的影响

肠道微生物的代谢产物可通过免疫系统影响视神经的功能。研究[21-22]证实，肠道菌群可以影响多种免疫细胞的分型、迁移和功能表达，也能够调节神经系统的发育，影响机体的行为表达。神经系统的免疫反应主要是由小胶质细胞和星形胶质细胞介导，而肠道菌群可以通过其代谢产物，如短链脂肪酸[23]、色氨酸[24-25]等，影响神经系统内神经元细胞的激活，从而调控视网膜神经元退行性变，影响疾病进程。虽然目前认为激活的巨噬细胞是有害的，但激活的巨噬细胞释放的活性因子也能促进神经元细胞生长并保护神经元细胞[26]。此外，炎症细胞或免疫细胞在中枢神经系统（central nervous system，CNS）损伤中也有积极作用[27]。机体可通过模式识别受体（pattern recognition receptor，PRR）激活固有免疫反应，最常见的PRR是Toll样受体家族（Toll-like receptor，TLRs)[28]。系统性注射脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）可激活大脑内表达Toll 样受体的神经细胞，引起神经炎症反应[29]。

2.2 视网膜神经退行性病变对肠道菌群的影响

视网膜神经退行性病变也会影响肠道菌群的稳定，肠道菌群所处环境能够被神经元细胞所调控。例如，迷走神经的神经元细胞能够控制肠道蠕动、肠道的免疫环境和神经相关代谢物的分泌[30]。因此，微生物群—肠—眼的相互作用所体现的不仅是肠道微生物对视网膜神经功能的影响，也反应了神经退行性病变的持续发生的严重程度的不同对肠道菌群的影响。

3 DR与肠道菌群的联系

3.1 DR中的肠道菌群的紊乱

有研究[31-33]表明，神经退行性疾病患者的肠道菌群丰度相对于正常人群而言有显著差异，如阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）、帕金森病（Parkinson´s disease，PD）和多系统萎缩（multiple system atrophy，MSA）等疾病患者的肠道菌群丰度相较正常人群具有显著差异。在DR 中，神经退行性病变在疾病的早期就已经发生，提示肠道菌群可以成为DR 早期的治疗靶点之一。随着DM 的发展，肠道神经系统会发生可塑性改变，导致胃动力功能受损、胃肠神经轴突结构异常和功能退化。有研究[34]发现，在DM 患者及动物模型中存在肠杆菌等致病菌丰度升高，益生菌丰度降低的现象。

3.2 DR中肠道菌群的参与机制

DR 患者肠道菌群紊乱会导致物质代谢紊乱、炎症反应和免疫过程改变[35]，其对DR 的发生发展具有重要影响。DR的发病机制错综复杂，目前认为炎症机制是DR 发病的主要驱动力之一。炎症是对伤害或者压力的非特异性反应，在DR 中，有多种炎症因子参与其发生发展[36-37]，其中白细胞聚集与黏附是炎症反应的重要组成部分。LPS 存在于革兰氏阴性菌细胞壁中，所以肠道菌群中革兰氏阴性杆菌的数量增加或者肠道通透性的改变都会使血清中LPS 的浓度升高。而LPS和胰岛素抵抗有直接关系，所以肠道内环境的改变可能会直接影响到DR 患者的血糖和视力。高脂饮食会使革兰氏阴性杆菌数量增加，提示高脂饮食可能是通过改变肠道菌群的组成来参与DM 的发生。有研究[38]表明，皮下注射LPS 可以出现高脂饮食相同的效果，比如空腹血糖受损、高胰岛素血症、体重增加等，通过益生元可以改变肠道通透性、降低LPS 并减轻炎症反应。肠道菌群的代谢产物是肠道菌群发酵膳食纤维的最终产物，参与机体能量代谢，对于调节机体能量和改善DM[39]等慢性病有重大意义。

4 中医药基于肠道菌群治疗糖尿病视网膜神经退行性病变

中医学将DR 归为“瞳神络病”范畴，把络脉的局部辨证与整体联系起来，分析病因病机，提高治疗效果。中医很早就提出了目与肠经络相通，生成充养，神明共统，在“通目络，调气血，护气阴”的治疗原则下，将“治目络八法”结合辨证论治，对治疗DR 早期视网膜神经退行性病变具有良好的效果。

4.1 中医药基于肠道菌群治疗糖尿病视网膜神经退行性病变

RAM P 等[40]研究表明，Ⅰ型DM 小鼠模型缺乏乳酸杆菌属，导致肠道屏障破坏，细菌易位进入循环，并增加视网膜血管通透性，这些缺陷导致血管生成细胞和其血管修复功能丧失。中药联合口服益生菌可恢复肠道屏障完整性和视网膜血管通透性，提示其可预防Ⅰ型DM 大鼠肠道菌群失调，提高DM 大鼠视网膜功能，达到缓解DR。LIU 等[41]研究表明，中药焦山楂通过调节肠道菌群和缓解内质网压力，可缓解高脂饮食诱导的DM 大鼠的高血糖状态，达到预防DR 等并发症的作用。罗金丽等[42]研究表明，仝小林三味小方中夜明砂活血消积、清肝明目，尤其适用于DR 患者。中焦受损，土壅木郁，脾土反侮肝木，土运不及，气机不利，肝失疏泄，而致三焦气机失调。夜明砂辛能宣通，寒能清化，上可明目消积，下可行腹中血气，破寒热积聚，既可调整肠道菌群结构，改善肠胃功能，还能达到预防和治疗DR，同时可调节肠道菌群协助降低血糖。

4.2 中医药基于肠道菌群治疗DM

高文静等[43]研究表明，黄芪水煎液中囊泡样纳米颗粒可能通过调节肠道菌群中厚壁菌门/拟杆菌门的比例来降低DM 大鼠的血糖。穆国华等[44]研究表明，黄连—肉桂可以有效降低小鼠血糖，并且显著降低小鼠粪便中后壁杆菌门丰度，增加拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门以及变性杆菌等丰度，各药物组血清LPS 含量较模型组均明显下降，但黄连—肉桂组血清LPS含量下降最明显，提示黄连—肉桂降糖机制与有效调节小鼠肠道菌群以及减少LPS 释放入血有关。田苗等[45]研究表明，糖耐量受损（impaired glucose tolerance，IGT）大鼠较正常组大鼠肠道菌群稳态失衡，群落多样性及丰度在一定程度上降低，化瘀温胆汤可能通过提高肠道菌群群落多样性和相对丰度影响IGT 大鼠肠道菌群稳态，提示化瘀温胆汤可能通过维持肠道菌群稳态，达到治疗DM的目的，

4.3 中医药从分子生物学角度治疗糖尿病视网膜神经退行性病变

刘光辉等[46]研究表明，益景汤能够抑制DM 大鼠视网膜组织中紧密连接相关蛋白表达量下降，降低BRB 的损害，减轻DM 大鼠视网膜微血管的渗漏，对早期视网膜神经退行性病变具有治疗作用。HE 等[47]研究表明，在DR 大鼠中，中成药复视明胶囊可显著恢复视网膜功能，并阻止了视网膜厚度的下降。此外，复视明胶囊显著降低了视网膜组织中VEGF和VCAM-1 的表达、AGEs、总胆固醇和甘油三酯水平，提高血清抗氧化酶谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性，提示复视明胶囊可能通过抑制炎症和提高抗氧化作用改善DR 大鼠视网膜神经损伤。冯万国等[48]研究表明，牛蒡子苷在糖尿病视神经损伤中可能发挥保护作用，其可以抑制高糖诱导的视网膜神经节细胞（retinal ganglion cells，RGC）氧化损伤和细胞凋亡，提示中药单体牛蒡子苷可抑制视网膜神经退行性病变，从而达到治疗DR 的效果。马殿伟等[49]研究表明，补肾活血方可降低在晚期糖基化终产物（advanced glycosylation end products，AGEs）/缺氧条件下视网膜Müller细胞VEGF的表达，提高PEDF的表达。

4.4 中医药基于肠道菌群治疗其他神经退行性疾病

CHEN 等[50]研究表明，中药化风丹在鱼藤酮合并LPS 毒性所致PD 大鼠模型中显著改善运动行为障碍，减缓了多巴胺能神经元的丢失和小胶质细胞的激活，同时改善了紊乱的肠道菌群，提示复方中药可以减缓神经退行性病变的进程，并且恢复肠道菌群平衡。肠道菌群的平衡和多巴胺神经元的丢失和小胶质细胞的激活之间可能存在某种联系。LU等[51]研究表明，中药佛手散减缓小鼠LPS 所致炎症损伤，同时上调了乳酸杆菌属的丰度，降低了埃希氏菌属的丰度，提示中药佛手散可能通过调节肠道菌群这一机制来抑制大鼠LSP 所致炎症反应。ZINAH 等[52]研究发现，大麻类的中药单体可以通过预防实验性变态反应性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）期间的微生物失调并促进肠道微生物群稳态的恢复，从而减轻EAE 的症状并抑制神经炎症，提示大麻类中药单体可能直接作用于肠道菌群，减缓EAE所致的神经退行性损伤，从而抑制疾病进展。

4.5 中医药基于肠道菌群治疗糖尿病视网膜神经退行性病变的启发

DR 属于DM 的常见并发症，对早期DM 的治疗是预防DR的前提。在血糖控制良好的情况下，才能对DR进行有效的治疗，因此在临床上针对早期DR 患者往往采取控制血糖等基础病为主，治疗局部症状为辅。中医药基于肠道菌群治疗DM 的上述研究表明，中药具有调节肠道菌群稳态，改善高糖状态、糖耐量等效果，从这一角度推测其具有预防DR的作用。同时，中医药基于肠道菌群治疗相关神经退行性疾病研究也表明，中药可改善紊乱的肠道菌群，减缓神经退行性病变的进程，视网膜神经退行性病变在DR 早期就已发生，从这一角度也可推测其具有改善DR 视网膜神经元功能的作用。由此可见，中药通过调节脑—肠轴来维持肠道微生物的平衡状态可能是其防治DR 早期视网膜神经退行性病变的一个重要机制。但是中医药影响肠道菌群或者肠道代谢物是通过何种机制来发挥治疗效果，目前相关研究较少，研究深度不足，仍然有待进一步研究。

5 小结

近年中医药治疗DR 研究成果颇多，但在临床上大多仍然属于辅助治疗，对于作用机制的研究较少。根据肠道菌群的差异性，将不同医家治疗组方，进行深入分析，形成一套严谨且便利的体系，这为中医药现代化和治疗DR 提供了新策略，这也与中医三因学说理论因人治宜不谋而合。未来可以基于肠道菌群对DR 中早期存在的视网膜神经退行性病变的治疗机制进行深入研究，联合益生菌、肠道代谢物、针刺和中药共同防治DR，探索肠道菌群、神经退行性病变和DR 之间的联系，进一步完善中医药对DR的治疗体系。