糖尿病视网膜病变炎症机制与中药提取物干预的研究进展

郑雅琴，陈继东，曾明星，向 楠，左新河，沈紫葳

(1.湖北中医药大学，湖北 武汉 430061；2.陈如泉全国名老中医传承工作室，湖北 武汉 430061)

糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)作为糖尿病临床上最常见的微血管并发症，是一种由多因素介导的病理、生理性疾病[1]。流行病学显示，全球糖尿病患者数量在2040年将增长到6亿[2]，糖尿病视网膜病变患者占其中1/3[3]。本病主要是因糖代谢紊乱，毛细血管改变、阻滞及进一步出现缺血缺氧，导致视网膜血管出现病变，若未得到及时控制，严重者会致盲[4]，对于DR患者，预防及早期治疗尤为重要。目前尚未完全明确DR的发病机制，近年有研究表明，慢性炎症反应在DR的发生发展中发挥着重要作用[5-6]，针对本病不同分期、不同适应证，采用口服药物、局部注射激素和手术治疗，虽能发挥不同程度的疗效，但存在手术风险、长期服药的不良反应、药品及检查费过高等问题，加重患者的心理压力及经济负担。因此，可以运用中医病证结合、内外同治的临床思维，发挥中药多靶点、多层次、不良反应少等优势，针对DR的炎症机制，深入探索中医药治疗方法。

1 炎 症

1.1炎症细胞与DR 白细胞黏附、聚集至血管壁是启动炎症反应最重要的病理过程之一，白细胞淤积，出现视网膜血液循环障碍，促使发生发炎症反应[7]。Obasanmi等[8]研究发现, 在DR患者血清中中性粒细胞明显高于对照组, 且与病情严重程度相关，嗜中性粒细胞与淋巴细胞之比(NLR)作为DR的独立风险因素，与DR患者病情进展紧密联系[9]。糖尿病视网膜病变的患者在高血糖的状态下，视网膜组织中存在醛糖还原酶的堆积，可活化小胶质细胞，增强其表达并释放炎症因子，进而导致神经变性和加速血管生成，从而导致视网膜损伤[10]。大胶质细胞可通过释放生长因子和细胞因子，进而对紊乱的视网膜微环境的调控逐渐产生影响，使其失去代偿，从而参与及导致炎症反应[11]。同时，炎症细胞还可通过释放炎症因子间接参与DR炎症反应，在增殖性DR患者玻璃体液中与Th17细胞有关的IL-4、IL-6、TNF-α等细胞因子水平显著高于外周血，并和疾病的发生发展及病情严重程度呈正相关[12]。DR患者眼部的组织中免疫细胞的失常活化及表达与DR患者病情密切相关，可通过抑制免疫细胞的活化来减缓DR患者病情的发生发展。

1.2炎症因子与DR

1.2.1白细胞介素(IL) IL是由多种细胞产生并且作用在多种细胞的一类细胞因子，其中IL-6、IL-17、IL-18、IL-23、IL-1β与DR的炎症机制密不可分。IL-1β作为一种致炎性的重要因子，其水平的异常可致血管功能障碍及细胞凋亡。在增殖性DR患者血清及玻璃体液中IL-1β水平均有一定程度升高且高于正常对照组[13]，在予以环孢菌素抗炎抑制后，IL-1β水平明显降低，可一定程度上改善DNA损伤和减轻细胞凋亡[14]。IL-6作为一种广泛的促炎性细胞因子，多介导急性炎症慢性化，由活化的巨噬细胞、淋巴细胞、上皮细胞分泌而来。Suzuki等[15]发现IL-6在增殖性DR患者玻璃体液升高，同时，未接受术前全视网膜激光光凝术(PRP)的患者术后炎症出现的可能性更大，这与DR患者玻璃体内较高水平的IL-6密切相关。而且研究表明IL-17A、IL-23、IL-8、IL-4等其他种类的白细胞介素在DR患者中均有不同程度的升高[16-17]。例如：IL-17A在DR患者的病程中参与炎症反应及形成新生血管，IL-17A及IL-17RA可激活Müller细胞，致使其发生功能障碍，通过使用单克隆抗体阻断可显著缓解视网膜血管渗出，改善Müller细胞的功能障碍，还可以减轻神经元退行性病变和神经节细胞的凋亡[18]。

1.2.2肿瘤坏死因子(TNF) TNF是对肿瘤细胞有杀伤作用，对正常细胞却无毒性作用的一种细胞因子，根据来源及结构可分为TNF-α、TNF-β，其中TNF-α与DR的炎症反应存在密切相关性。TNF-α作为炎症因子之一，可参与眼部局部组织的炎症反应，其主要分布在血管内皮细胞的表面，通过破坏糖尿病患者视网膜血管的屏障，使其局部缺氧、增加血管通透性，达到刺激血管，形成眼内新生血管的结果[19]。Takeuchi等[12]的研究显示，DR患者的玻璃体中的TNF-α水平明显高于外周血，并在一定程度上可反应病情的严重程度。有研究证实，依那西普作为TNF-α抑制剂，可通过抑制DR大鼠视网膜中TNF-α的表达，减轻视网膜渗漏量、细胞凋亡及炎症反应[20]。

1.2.3血管生长相关因子 增殖性DR患者的新生血管形成与血管内皮生长因子(VEGF)、血管生成素(Ang)和色素上皮衍生因子(PEDF)等血管生长相关因子在视网膜组织失常表达有相关性。在高糖、缺氧环境下可诱导VEGF的显著表达，VEGF可以通过调节血管内皮细胞表面黏附分子的表达来提高血管通透性，促进白细胞黏附、迁移而介导炎症反应[21]；VEGF还可以通过诱导基质金属蛋白酶(MMPs)的生理改变及增加MMP-2、MMP-9、MMP-14的表达，加速水解在细胞外的基质蛋白及形成视网膜组织中新生血管[22]。研究表明，VEGF水平在增殖性DR患者玻璃体中显著增高[17]。目前，康柏西普、雷珠单抗等抗VEGF药物在临床上开始使用，可通过降低DR患者玻璃体腔内的VEGF表达来达到抑制新生血管生长的作用[23-24]。血管生成素中的Ang-2与DR关系密切，Ang-2水平在增殖性DR患者玻璃体及血清中显著升高，在缺氧时Ang-2促进新生血管形成，并且其表达水平与DR患者的严重程度及VEGF水平呈正相关[25]。PEDF是一种由RPE细胞合成，可在眼部组织中高度表达的糖蛋白，有抗氧化、抗炎、保护细胞等作用。PEDF可通过抑制炎症、氧化应激反应及由过氧化氢导致RPE凋亡来引起血管内皮细胞的凋亡，或者通过激活NF-κB、ERK1/2信号通路来降低谷氨酸盐等介导的细胞毒性，最终减少神经节细胞凋亡及抑制新生血管生成[26-27]。有研究证实，向DR大鼠玻璃体腔注射PEDF，可通过减少ICAM-1、MCP-1等炎性因子来增加细胞连接蛋白的表达来降低对血-视网膜屏障的破坏程度，减轻DR大鼠早期视网膜神经和血管损伤，进一步缓解DR病情加重[28]。

1.2.4趋化因子 趋化因子是一类可促进炎性细胞在组织中渗出的低分子蛋白质。基质细胞衍生因子-1(SDF-1)是CXC族趋化因子的一员，受体为CXCR4，主要作用是趋化白细胞和造血干细胞。SDF-1主要参与抑制血管内皮细胞凋亡的过程及通过调节白细胞黏附分子的表达，损伤毛细血管内皮细胞，破坏血-视网膜屏障，血管通透性增加，形成新血管，可出现糖尿病患者视网膜局部的水肿及视力的损伤[29]。研究进一步证明，SDF-1在DR患者中除可形成视网膜新生血管，还与VEGF水平呈正相关性[30]。单核细胞趋化因子-1(MCP-1)属强效趋化因子，受体为CCR2，通过趋化刺激单核细胞与巨噬细胞，产生促炎介质和过氧化物，导致血视网膜屏障功能障碍和新生血管生成[31]。DR患者的房水、玻璃体中的MCP-1水平可见明显增高，在DR患者发病过程中有促进细胞增殖的作用[32]。Nawaz等[33]的研究发现在糖尿病小鼠中可见MCP-1表达异常，其水平随着巨噬细胞、单核细胞数量增加而不断上升，同时在研究中运用MCP-1基因敲除小鼠，小鼠内的单核细胞对糖尿病诱导及视网膜血管破坏的浸润明显降低。其他CXCL4、CXCL9、CXCL10等众多趋化因子水平在增殖性DR患者玻璃体液中均可见不同程度的升高[34]。

1.2.5黏附分子 黏附分子在DR炎症反应中可通过介导血管内皮细胞和白细胞的黏附作用,引起内皮细胞损伤、死亡及血网屏障功能障碍。黏附分子成为多种内皮细胞损伤标记物之一﹐促进并参与炎症反应中的细胞增殖、活化及浸润等多个过程。有研究表明细胞间黏附分子1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)在PDR患者血清和玻璃体液表达显著升高﹐并且血清中ICAM-1水平与VEGF水平、视网膜病变及微血管损伤程度均为正相关[35-36]，与视网膜外界膜及内/外节段交接处的损伤有关联[37]。

1.3信号通路与DR

1.3.1NF-κB/NLRP3增殖小体信号通路 NF-κB作为普遍存在真核细胞中不可缺少的转录因子，可分为5个亚型，多以p50/p65二聚体为表达形式。在生理情况下，NF-κB与IkB形成复合物处于沉默状态，当接收到异常刺激时，NF-κB被持续激活，促进炎性因子的异常表达，调节炎症应答、细胞增殖凋亡等[38]。Li等[39]的研究显示，在高糖环境下，Nurr1的表达可抑制NF-κB的亚基P56的核转换，通过调节NF-κB/NLRP3增殖小体信号使得Müller细胞活化和增殖，从而抑制DR小鼠的炎症反应。Toll样受体(TLRs)作为NF-κB上游信号调节因子，可通过活化IKB的激酶使IKB磷酸化，然后与NF-κB分离，使NF-κB被激活。Aslanidis等[40]发现在DR小鼠视网膜中可见TLR-4高表达，其通过激活NF-κB通路，促进IL-6、TNF-α等炎性因子分泌，诱导DR的炎症反应。

1.3.2NLRP3/Caspase-1/IL-1β信号通路 目前，众多临床及动物实验研究数据表明，NLRP3/Caspase-1/IL-1β作为经典信号通路被广泛运用。Caspase作为促炎及促凋亡因子，可导致细胞凋亡和炎症应答，NLRP3通过识别外来危险信号分子被激活，并NLRP3炎症小体可调控并激活Caspase-1，介导IL-1β等强效促炎介质的释放表达，最终导致炎症级联反应[41-42]。研究表明，IL-1β水平在DR患者血清中高于非DR患者的1倍，IL-1β在高水平的状态下可出现视网膜毛细血管内皮细胞变性，并且NLPR3通路调控其分泌、表达，最终可促进并加速DR炎症反应的发生发展[43]。

2 中医对DR炎症的认识及治疗

2.1中医对DR的认识 刘完素《宣明论方·消渴总论》中提及“消渴一证，可变为雀目或内障”，记载了消渴可以导致雀目的发生，DR归属于“消渴目病”“视瞻昏渺”“暴盲”“云雾移睛”等范畴。戴元礼在《秘传证治要诀·三消》记载:“三消久之，精血既亏，或目无见，或手足偏废如风疾，然此证消肾得之为多，但用治下消中诸补药，滋生精血自愈”；王肯堂《证治准绳》提出“三消久之，精气虚亏则目无所见”。众多医家认为DR因消渴病日久，逐渐肾精耗损，精血无以濡养目窍所致，属内伤损伤性疾病[44-45]。其核心病机为气阴两虚、脉络瘀阻，病性属本虚标实、虚实夹杂，本虚多指气血、阴阳、脏腑巨虚，标实由瘀血、痰浊、水湿停留。故目前中医辨证论治DR多为补益肝肾、益气养阴、祛瘀通络为基本治法。

2.2中医治则 刘慧颖等[46]以益气补肾祛瘀为则，拟逐瘀固本方(当归、山药、赤芍、桃仁、人参、熟地黄、山茱萸、麦冬、天冬、决明子、水蛭)，用药后发现ICAM-1、VEGF水平低于基线，较对照组显著下降。邸莎[47]用仝小林院士自拟的益气通络方(由生黄芪、桂枝、三七粉、水蛙等组成)/活血通络方(由生大黄、桃仁、三七粉、水蛙等组成)配方颗粒治疗STZ诱导的T1DM大鼠，发现通过TNF-α表达上调可激活NF-κB，增加T1DM大鼠血清中IL-6、IL-1β等促炎因子表达，同时，模型组大鼠血清中ROS、MDA、iNOS、NO均显著升高，表明益气通络方/活血通络方可基于PRC2/p38 MAPK通路，降低炎症反应及抑制氧化应激，保护视网膜细胞，达到防治并延缓糖尿病视网膜病变的双重效益。贾琼[48]通过运用具有益气生津、活血通络之效的芪明颗粒(黄芪、葛根、地黄、枸杞子、决明子、芫蔚子等)治疗气阴两虚型糖尿病微血管病变眼肾损害患者，结果表明糖尿病微血管病变眼肾损害患者血清中NF-κB、MCP-1、TNF-α水平较治疗前均有明显下降，说明芪明颗粒可通过降低炎症因子的水平，对气阴两虚型糖尿病微血管病变眼肾损害产生保护作用。李坤梦等[49]遵循补养气阴、化瘀通络的治疗原则，组滋肾健脾化瘀片(葛根、黄芪、干生地、田七、大黄、山萸肉、石决明、制乳香、山楂、鸡血藤)，用药后发现IL-6、IL-1β、VEGF水平较对照组明显下降，而且还通过降低AGEs和受体RAGE结合，减少对NF-κB的刺激，通过AGEs/RAGE/NF-κB信号通路减少IL-6、IL-1β等下游炎症因子的表达，达到抑制炎症反应的目的。黄梦哲[50]通过活血祛瘀通络法自拟经验方(黄芪、当归、赤芍、桃仁、红花、生地黄、蒲黄、枸杞子、女贞子、水蛭)，用药后DR患者血清中VEGF、ICAM-1、Ang-2水平显著低于对照组。以上研究表明中医运用健脾补肾、益气养阴、活血化瘀法治疗DR炎症可获得一定疗效。

2.3中药提取物

2.3.1丹参提取物 丹参为唇形科植物丹参的干燥根和根茎，具有活血祛瘀、通经止痛、清心除烦、凉血消痈之功效，丹酚酸A(SAA)为丹参的天然多酚提取物，具有抗炎、抗肿瘤、保护心肌等作用。马全鑫等[51]研究发现肥胖糖尿病(ZDF)大鼠在予以丹酚酸 A治疗后，IL-1β、IL-6水平，ox-LDL、MDA含量及Lp-PLA2活性较对照组明显降低，说明SAA可通过抑制慢性炎症、防止脂质过氧化改善ZDF大鼠糖尿病视网膜病变,降低白内障发生率。

2.3.2黄芪提取物 黄芪为豆科植物蒙古黄芪的根，具有补气固表、托毒排脓、利尿、生肌之功效，黄芪多糖(APS)和黄芪苷是其主要的有效活性成分，具有抗炎、抗氧化应激、抗肿瘤、调节免疫等作用。闫丰华等[52]研究发现，用链脲佐菌素诱导的糖尿病视网膜病变小鼠，用APS治疗后，APS组血清胱抑素C、TNF-α、VEGF和p-Akt表达水平均低于模型组，黄芪多糖可缓解STZ诱导的糖尿病肾病大鼠视网膜损伤及炎症反应。吴璧等[53]运用APS治疗KKAy糖尿病小鼠，结果表明KKAy糖尿病小鼠组较对照组血糖、血胰岛素水平及视网膜组织中TNF-α表达显著下调，APS能通过减轻TNF-α表达，缓解胰岛素抵抗，改善糖尿病KKAy小鼠视网膜病变。

2.3.3葛根提取物 葛根为豆科植物野葛的干燥根，具有退热解肌、生津止渴、升阳止泻之功效，主要起作用的活性成分是葛根素，具有降血糖、抗心绞痛、保护神经、促进癌细胞凋亡等作用。张启明等[54]证实用链脲佐菌素诱导的糖尿病视网膜病变大鼠用葛根素治疗后，DR大鼠中Nrf2、pERK、MDA、IL-1β、TNF-α水平较正常对照组明显下降，但SOD水平明显升高，表明葛根素可通过抑制Nrf2/ERK信号通路，不仅能降低炎症反应，还能有效地抑制氧化应激，保护视网膜细胞，改善糖尿病视网膜病变。

2.3.4枸杞子提取物 枸杞子为茄科植物宁夏枸杞的成熟果实，有滋补肝肾、益精明目功效，枸杞多糖和牛磺酸是具有视网膜保护作用的最主要的活性成分，具有抑制视网膜新生血管形成，减轻氧化应激反应等作用。Song等[55]通过研究高糖引起人视网膜色素上皮细胞损伤的结果表明, 枸杞提取物及牛磺酸剂量依赖性地增加人视网膜色素上皮细胞过氧化物酶体增殖物激活受体γmRNA、MMP-9表达和炎症相关的环氧化酶2表达。张慧西等[56]研究表明枸杞多糖通过降低DR大鼠中VEGF、Ang-2、TNF-α、IL-1β、ICAM-1等炎症因子的表达，减轻DR炎症反应。

2.3.5石斛提取物 石斛为兰科植物金钗石斛、鼓槌石斛或流苏石斛的新鲜或干燥茎，具有益胃生津、滋阴清热之功效，包括石斛多糖、石斛酚、石斛碱及毛兰素等多种生物活性成分，其具有抗氧化、抗炎及降血糖等作用。石斛酚可通过下调NF-κB p65、p-p65蛋白的表达，抑制NF-κB转录因子活性，干扰TNF-α/NF-κB信号通路传导，降低IL-6、IL-1β的mRNA的表达水平，减轻高糖环境下诱导的炎性损伤[57]。李静文等[58]研究表明用链脲佐菌素诱导的糖尿病视网膜病变大鼠用石斛多糖治疗后，DR大鼠视网膜及血清中的IL-6、TNF-α的表达降低，可进一步抑制VEGF表达上调，说明石斛多糖可通过干预DR炎症机制，缓解DR病情发生发展。高玮[59]通过对PERK-e IF2α-CHOP通路的研究发现，在予以毛兰素干预后的高糖环境诱导下的恒河猴脉络膜视网膜内皮RF/6A细胞中的IL-1、IL-6、TNF-α炎性因子的水平表达较对照组明显降低，说明毛兰素对DR发生发展具有保护作用，可在一定程度上改善DR的炎性反应。

2.3.6三七提取物 三七为五加科植物三七的干燥根，具有化瘀止血、活血定痛之功效，三七总皂苷和三七多糖是目前主要的活性成分，具有扩血管、促进血管内皮细胞增殖等作用。周赫等[60]通过探索黄连总生物碱与三七总皂苷组合物对DR的保护作用，发现对链脲佐菌素诱导的糖尿病视网膜病变大鼠予以黄连总生物碱与三七总皂苷组合物可使大鼠血清中IL-6、TNF-α及TC、LDL-C水平均明显降低，说明黄连总生物碱与三七总皂苷组合物可以通过缓解炎症反应和糖脂代谢异常形成的正反馈调节来保护视网膜结。杨洁等[61]研究表明三七多糖可有效降低糖尿病小鼠的随机血糖、糖耐量和肝糖原水平来控糖，并且三七钛成分还可以通过抑制VEGF基因表达，降低血管通透性，从而减轻糖尿病诱发的视网膜病变。

2.3.7银杏叶提取物 银杏叶为银杏科植物银杏的干燥叶，具有活血化瘀、通络止痛、敛肺平喘、化浊降脂之功效，银杏叶主要活性成分为黄酮糖苷、银杏苦内酯和多糖，具有扩张血管、抗氧化、保护神经细胞等作用。不同剂量的银杏叶提取物可通过下调TNF-α、IL-1α、MMP-2和NF-κB p65的表达，对在高糖环境下的人视网膜微血管内皮细胞产生保护作用[62-63]。李红梅等[64]研究显示杞菊地黄丸联合银杏叶提取物通过降低DR患者血清中TNF-α、s ICAM-1、IL-6等炎症因子水平，抑制炎症反应，减慢DR的发展进程。

2.3.8人参提取物 人参为五加科植物人参的干燥根及根茎，具有大补元气、补脾益肺、生津止渴之功效，人参皂苷是其主要起作用的活性成分，具有抗肿瘤、降血糖、调节免疫等作用。姚红娥等[65]研究发现人参皂苷提取物可对视网膜Müller细胞产生细胞增殖抑制作用,并呈药物剂量依赖性，延缓及抑制DR的发生发展。王皎皎等[66]研究发现人参皂苷Rg3可通过降低DR大鼠视网膜组织的氧化应激反应,激活PI3K/Akt/PKB信号通路,下调VEGF、ICAM-1等炎症因子及Bad和cleaved-Caspase-3细胞凋亡蛋白的表达,抑制炎症和缓解细胞凋亡来改善DR大鼠的视网膜组织。

3 不足与展望

炎症反应及其机制在DR发生发展中逐渐被重视，中医药治疗本病具有显著优势，但对于作用机制的研究仍存在一定缺陷。第一，多个因素、环节、通路等共同产生作用促进DR的炎症反应的发生，西医治疗本病目前尚无特效针对性药物，其抗炎机制不明晰，尚需进一步探讨其促炎及抗炎发生发展的生理病理机制；第二，炎症状态下的DR病因病机、辨证分型、论治诊疗等方面缺乏依据及统一标准；第三，针对中药提取物对DR炎症反应的作用，缺乏与相关炎性因子、信号通路之间潜在关系的探讨，尚需对其作用机制进行体内外实验的进一步的挖掘，才能促进基础科研成果向临床成果转化。因此，需要熟知DR发生发展中的炎症机制的关键性特点，强调中医辨证论治的规范性，在挖掘中药活性成分作用机制的帮助下寻求全新的治疗靶点，制定创新性的抗炎治疗方案，更好更全面地服务于广大的DR患者。

利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突。