氧化應(yīng)激與2型糖尿病的關(guān)系和相關(guān)治療藥物的研究進展

宋 英 鄧立東 徐 勤

（桂林醫(yī)學院 廣西 桂林 541004）

近年來，糖尿病在全球范圍內(nèi)的發(fā)病率快速增長，嚴重危害人類健康，是僅次于腫瘤和心腦血管病的常見病和多發(fā)病。因此，如何有效防治糖尿病及其并發(fā)癥和尋找開發(fā)治療糖尿病的藥物已成為全球各國的重點研究課題。隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)糖尿病與機體內(nèi)自由基的增多以及抗氧化防御體系功能紊亂有關(guān)，糖尿病存在明顯的氧化應(yīng)激現(xiàn)象，氧化應(yīng)激可通過損傷胰島細胞和降低外周組織對胰島素的敏感性導致糖尿病的發(fā)生。

1 氧化應(yīng)激概述

氧化應(yīng)激是指機體在遭受各種有害刺激時體內(nèi)高活性分子如自由基和活性氮自由基的產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除能力，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，長期過多的氧化物質(zhì)給細胞的生理功能帶來惡性影響，過度的氧化從而導致組織損傷，這些組織功能上的缺陷在一定程度上是調(diào)節(jié)相應(yīng)功能的信號轉(zhuǎn)導通路和基因表達發(fā)生改變，最終導致糖尿病，炎癥，癌癥等的發(fā)生與發(fā)展。研究證實，當血糖升高時，三羧酸循環(huán)過程生成大量還原性電子載體，為活性氧簇（ROS）生成提供電子的中間物質(zhì)存在時間延長，使活性氧簇（ROS）生成明顯增加。

2 氧化應(yīng)激與2型糖尿病及其并發(fā)癥的關(guān)系

研究表明，人體在高血糖和高游離脂肪酸（FFA）的刺激下，有大量自由基生成，進而啟動氧化應(yīng)激。氧化應(yīng)激信號通路的激活會導致胰島素抵抗（IR）、胰島素分泌受損和糖尿病血管病變。由此可見，活性氧簇（ROS）在糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生，發(fā)展中起重要作用，氧化應(yīng)激貫穿2型糖尿病的發(fā)生與發(fā)展全過程，不僅參與了2型糖尿病的發(fā)病過程，也參與了糖尿病晚期并發(fā)癥的發(fā)病過程，抗氧化治療可減少活性氧簇，故可能成為防治糖尿病及其并發(fā)癥的有效措施之一。

2.1 氧化應(yīng)激與2型糖尿病發(fā)生發(fā)展中的關(guān)系：2型糖尿病的形成與氧化應(yīng)激有密切關(guān)系，文獻報道，2型糖尿病患者體內(nèi)氧化應(yīng)激水平明顯增高。在2型糖尿病的發(fā)生、發(fā)展過程中，氧化應(yīng)激產(chǎn)生的主要機制有以下幾個方面：（1）葡萄糖自身氧化（2）蛋白質(zhì)的非酶糖化（3）多元醇途徑的激活（4）蛋白激酶C（PKC）的激活（5）線粒體氧化磷酸化 （6）減弱機體的抗氧化系統(tǒng)能力。楊升華等提出氧化應(yīng)激主要通過誘導β細胞功能受損和誘發(fā)外周組織胰島素抵抗兩個方面促進糖尿病的發(fā)生與發(fā)展。

有關(guān)2型糖尿病發(fā)病機制研究顯示，高血糖和高游離脂肪酸（FFA）共同導致活性氧簇（ROS）生成和氧化應(yīng)激，同時也激活應(yīng)激敏感信號途徑，因而又可加重胰島素抵抗，臨床上表現(xiàn)為糖尿病持續(xù)進展與惡化。活性氧簇（ROS）和氧化應(yīng)激會引起胰島素抵抗。并且，氧化應(yīng)激是糖尿病發(fā)病的核心。本課題組曾探討羅漢果甜苷V干預(yù)棕櫚酸致胰島β細胞氧化應(yīng)激相關(guān)損傷的機制。以小鼠胰島瘤傳代細胞系NIT-1作為研究胰島β細胞氧化應(yīng)激相關(guān)損傷的細胞模型，結(jié)果表明，羅漢果甜苷V可顯著降低NIT-1細胞內(nèi)ROS水平，顯著上調(diào)受抑制的GLUT2和丙酮酸激酶編碼基因表達，提示羅漢果甜苷V可能通過降低細胞內(nèi)ROS含量，逆轉(zhuǎn)由氧化應(yīng)激激活的轉(zhuǎn)錄因子叉頭框蛋白-1（FOXO1）導致的葡萄糖代謝障礙和其他效應(yīng)，產(chǎn)生對胰島β細胞的保護作用。

2.2 氧化應(yīng)激與2型糖尿病并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)系：糖尿病并發(fā)癥的主要病變部位是以視網(wǎng)膜、腎臟和末梢神經(jīng)為代表的一些組織的細小血管及以心臟、大腦和下肢為代表的動脈。研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病高血糖狀態(tài)下，慢性、過度的氧化應(yīng)激擾亂了組織的正常功能，是相應(yīng)功能的信號轉(zhuǎn)導通路發(fā)生改變，誘導細胞死亡；此外，高糖誘導的氧化應(yīng)激還能影響基因表達，改變有關(guān)細胞生死的基因和干擾細胞功能分化有關(guān)的基因表達。因此，探討氧化應(yīng)激如何干擾那些組織分化調(diào)控基因、功能分化調(diào)控基因的表達是揭開糖尿病并發(fā)癥發(fā)生、發(fā)展的關(guān)鍵所在。Brownlee認為經(jīng)典的糖尿病并發(fā)癥的多元醇途徑糖基化終末產(chǎn)物（AGES）途徑，蛋白激酶C（PKC）途徑和氨基己糖途徑均是高糖環(huán)境下線粒體呼吸鏈中氧自由基生成過多的結(jié)果，高糖損傷的共同基礎(chǔ)是氧化應(yīng)激。殷松樓等通過臨床試驗研究表明，糖尿病患者體內(nèi)氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡，此現(xiàn)象在糖尿病腎病患者中更明顯，揭示氧化和抗氧化系統(tǒng)失衡可能參與了糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生與發(fā)展。金南惠等研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病腎病患者體內(nèi)存在氧化應(yīng)激，高血糖導致體內(nèi)氧自由基（ROS）增多，繼而引起胰島素信號傳導通路中的一系列變化，導致胰島素抵抗。

3 黃酮類化合物對2型糖尿病及其并發(fā)癥的降血糖作用及其機制研究

中藥來源于天然植物的提取物，治療糖尿病歷史悠久，療效穩(wěn)定，毒副性小，可長期使用，特別適用于心腦血管、腎、視網(wǎng)膜和微血管等糖尿病并發(fā)癥的防治。由于氧化應(yīng)激是2型糖尿病發(fā)生及發(fā)展的重要機制之一，而許多中藥有很強的抗氧化活性，如黃酮類，生物堿類，皂苷類，多糖類等，利用中藥的抗氧化活性治療糖尿病逐步引起關(guān)注。文獻報道，中藥治療糖尿病的抗氧化作用機制如下：（1）增強抗氧化酶活性、減少脂質(zhì)過氧化物；（2）修復氧化應(yīng)激后損傷的DNA；（3）阻斷蛋白激酶C通路；（4）降低細胞因子的活性；（5）抑制p53絲裂素活化蛋白激酶途徑。

黃酮類化合物是植物中最普遍的抗氧化成分之一，它們通過抗氧化抑制α-葡萄糖苷酶，類胰島素作用等途徑起到降血糖的作用。因此，應(yīng)用此類化合物治療糖尿病及其并發(fā)癥逐漸引起醫(yī)藥界的重視。

葉蕻芝等研究應(yīng)用三白草黃酮類化合物對四氧嘧啶型糖尿病兔連續(xù)多次給藥后，測定三白草黃酮類化合物對兔體內(nèi)超氧化物歧化酶（SOD）、丙二醇（MDA）、血糖（GLU）的影響，研究三白草黃酮類化合物對糖尿病兔的治療作用。結(jié)果表明三白草中的黃酮類化合物可使四氧嘧啶型糖尿病兔體內(nèi)血糖值降低，超氧化物歧化酶的活力增強，丙二醇下降，說明三白草對四氧嘧啶型糖尿病具有治療作用。

曹群華等研究發(fā)現(xiàn)沙棘黃酮可提高STZ糖尿病大鼠谷胱甘肽的水平，并可降低丙二醛水平，增強機體抗氧化能力，保護糖尿病機體免受自由基進一步氧化損傷，能有效控制糖尿病大鼠血糖水平，糾正其物質(zhì)代謝紊亂。

郭雪微等報道油菜峰花粉黃酮類化合物對血脂紊亂、糖尿病、腦梗塞患者血脂、血糖、炎性因子具有一定程度的改善和具有抗氧化作用等，但作用機制有待深入研究。

4 龍血竭對2型糖尿病及其并發(fā)癥的降血糖作用及其機制研究

龍血竭是百合科龍血樹屬植物劍葉龍血樹Dracaena cochinchinensis（Lour.）S.C.Chen的含脂木材經(jīng)提取得到的樹脂，具有活血散瘀、定痛止血、斂瘡生肌等功效。龍血竭主要含有黃酮類、皂昔類、酚類、有機酸、酯類和揮發(fā)油等成分，其中黃酮類成分是主要有效成分，龍血素A、龍血素B、龍血素C是主要的黃酮類化合物。近年來有研究表明龍血竭具有降血糖作用，可治療糖尿病。

師梅梅等研究發(fā)現(xiàn)，龍血竭膠囊能夠清除DPPH·、O2-·和·OH自由基，具有一定的還原能力，并且可以有效抑制Fe2+誘導的脂質(zhì)過氧化反應(yīng)和β-胡蘿卜素／亞油酸的自氧化，具有明顯的體外抗氧化活性。

周曉惠等，研究廣西龍血竭游離黃酮類化合物對α-D-葡萄糖苷酶具有抑制作用，弱酸性成分的活性較強，是一種極具開發(fā)價值的潛在的降糖新藥。

劉培培等研究了龍血竭提取物對正常及四氧嘧啶糖尿病模型小鼠的影響，結(jié)果表明，龍血竭提取物能降低四氧嘧啶糖尿病模型小鼠的空腹血糖水平，能改善小鼠對蔗糖的耐受力，增加正常小鼠的胰島素分泌，而對正常動物血糖影響較小，有利于今后開發(fā)成為低毒的降糖中藥制劑。

龍血竭不僅可以治療糖尿病，而且對糖尿病并發(fā)癥亦有療效。賀選玲等建立糖尿病SD大鼠潰瘍創(chuàng)面模型，觀察龍血竭促進糖尿病皮膚潰瘍創(chuàng)面愈合的作用及初步探討其作用機制。研究發(fā)現(xiàn)龍血竭能促進糖尿病皮膚潰瘍創(chuàng)面愈合，而下調(diào)Smad3 Smad4表達水平是龍血竭治療糖尿病皮膚潰瘍的重要作用機制，因為Smads蛋白與TGF-β1在組織修復中的作用密切相關(guān)，其中Smad3、Smad4與TGF-β的信號調(diào)控最為密切。

5 結(jié)語

本課題組擬在文獻及課題組前期工作基礎(chǔ)上初步探討龍血竭提取物通過抗氧化作用保護胰島β細胞的機理，為今后進一步闡明龍血竭提取物的降血糖機制及其藥效物質(zhì)基礎(chǔ)奠定堅實的基礎(chǔ)，為尋找龍血竭提取物治療糖尿病的作用靶點提供科學依據(jù)。

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