葛根素對大鼠糖尿病性白內障的抗氧化損傷作用及機制

張 劍 趙 燕

(佳木斯大學附屬第一醫院眼科，黑龍江 佳木斯 154002)

糖尿病(DM)是繼腫瘤、冠心病和腦血管病之后第4大嚴重威脅人類健康的一類代謝性疾病〔1〕。作為DM最常見的嚴重并發癥之一，白內障是致盲的主要原因，約占所有失明病例的一半(47.8%)〔2〕。目前，白內障摘除術和人工晶體植入術是治療DM性白內障的主要方法。然而，手術可導致許多嚴重的術后并發癥，如感染、角膜水腫和眼內壓增高，尤其是老年人和高血糖情況下更易發生〔3〕。葛根素具有調節免疫功能、改善心肌收縮力、降血壓、降血糖及抑制血小板聚集等多種生物學活性〔4〕。本研究應用腹腔注射鏈脲佐菌素(STZ)復制DM性白內障大鼠模型，研究給予葛根素治療后大鼠晶狀體透明度及丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-PX)含量的變化，以明確葛根素治療DM性白內障抗氧化作用及其機制。

1 材料與方法

1.1實驗動物和試劑 清潔級雄性Wistar大鼠購自北京維通利華公司，體重(180±10)g；STZ購自美國Sigma公司；葛根素購自浙江康恩貝制藥公司；MDA，SOD和 GSH-PX檢測試劑盒購自南京建成生物工程研究所。

1.2實驗動物選擇 實驗前大鼠應用托吡卡胺滴眼散瞳后，裂隙燈顯微鏡下檢測示晶狀體透明度及空腹檢測尾靜脈血糖濃度，選取同時滿足晶狀體清澈透明和血糖濃度<6.7 mmol/L的實驗動物進行后續實驗。

1.3模型復制與葛根素治療 Wistar大鼠適應性喂養1 w；按完全隨機原則分為對照組、DM組和葛根素治療(PT)組；禁食24 h后行一次性腹腔注射，對照組注射0.1 mmol/L檸檬酸緩沖液，DM組和PT組注射STZ(60 mg/kg，由0.1 mmol/L檬酸緩沖液配置)；72 h后，DM組和PT組空腹檢測尾靜脈血糖濃度，視血糖濃度≥16.7 mmol/L者為造模成功并進行后續實驗；各組每日行腹腔注射1次，CT組和DM組注射生理鹽水，PT組注射葛根素(140 mg/kg)。

1.4晶狀體透明度檢測 分別于腹腔給藥4、8和12 w，經托吡卡胺散瞳后裂隙燈顯微鏡下觀察并按Bahmani等〔5〕標準將晶狀體透明度分為Ⅰ級(晶狀體清澈透明)、Ⅱ級(晶狀體稍有混濁，細小空泡見于晶狀體周邊)、Ⅲ級(晶狀體較為混濁，空泡向中心擴散，霧狀混濁見于部分皮質)、Ⅳ級(晶狀體顯著混濁，空泡擴散入核區，霧狀混濁見于晶體核及核周邊皮質)和Ⅴ級(晶狀體完全混濁，顯著混濁見于核區)。

1.5氧化應激指標檢測 于腹腔給藥后12 w，脫頸法處死大鼠并獲取完整晶狀體；加入勻漿介質用勻漿器勻漿；4℃環境下離心(14 000 r/min，10 min)后收取上清；按試劑操作說明書檢測MDA、SOD和 GSH-PX含量。

1.6統計學方法 采用SPSS19.0軟件進行χ2、q檢驗。

2 結 果

2.1葛根素影響晶狀體透明度 實驗后4、8和12 w，與對照組比較，DM組和PT組晶狀體透明度著降低(P<0.01)；實驗后8 w和12 w， 與DM組比較，PT組晶狀體透明顯著升高(P<0.05)。見表1。

表1 各組影響晶狀體透明度分級 (n，n=20)

與對照組比較：1)P<0.01;與DM組比較：2)P<0.05；表2同

2.2葛根素晶狀體氧化應激 實驗后12 w， 與對照組比較，DM組和PT組晶狀體MDA含量顯著增高，SOD 和GSH-PX含量顯著降低(P<0.01)；與DM組比較，PT組大鼠晶狀體MDA含量顯著降低，SOD 和GSH-PX含量顯著增高(P<0.05)。見表2。

表2 各組晶狀體MDA、SOD和GSH-PX含量

3 討 論

氧化應激是指機體在內外環境各種刺激作用下，促氧化和抗氧化系統間動態平衡被打破，致使氧化過程強于氧化物清除過程，組織細胞中活性氧(ROS)大量蓄積而產生細胞毒性，引發細胞凋亡及組織損傷，并誘發多種疾病。反應氧化應激損傷的常用指標有ROS、活性氮(RNS)和脂質過氧化物等，脂質過氧化物主要包括MDA和4-羥基壬烯酸(HNE)等，他們是由ROS攻擊多不飽和脂肪酸側鏈及核酸等大分子物質而產生的，故通過檢測脂質過氧化物(如MDA)可評估機體氧化應激損傷程度〔6，7〕。Bala等〔8〕報道，在DM性白內障中，作為促進蛋白質交聯的活性成分，MDA可誘發膜蛋白變性而致使晶狀體混濁。體內抗氧化防御系統有酶和非酶兩類，前者包括 SOD、GSH-PX和過氧化氫酶(CAT)等，后者包括維生素C、維生素 E、巰基化合物等〔9〕。SOD能與超氧化物陰離子(O-2) 發生歧化反應，進而清除后者以發揮抗氧化作用，而GSH-PX可經下調過氧化氫(H2O2)、氫氧化物，抑制氧化反應而產生抗脂質過氧化功能，因此SOD、GSH-PX 含量可評估組織細胞抗氧化能力〔10〕。在糖尿病中，Jonas等〔11〕報道胰島β細胞利用自身合成的錳SOD(MnSOD)催化超氧化物轉變為H2O2，但由于胰島β細胞合成過氧化物解毒酶(CAT和GSH-PX等)的能力有限，故進一步分解、清除H2O2過程受阻，提示這是β細胞易受ROS攻擊和損傷的機制之一。

本研究結果提示葛根素經抑制脂質過氧化物和清除ROS而降低氧化應激損傷，進而對DM性白內障進程起到一定延緩作用。

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2Khairallah M，Kahloun R，Bourne R，etal.Number of people blind or visually impaired by cataract worldwide and in world regions，1990 to 2010〔J〕.Invest Ophthalmol Vis Sci,2015; 56(11):6762-9.

3Kumar PA，Reddy PY，Srinivas PN，etal.Delay of diabetic cataract in rats by the antiglycating potential of cumin through modulation of alpha-crystallin chaperone activity〔J〕.J Nutr Biochem， 2009;20(7):553-62.

4張環宇，李大偉，史彩虹.葛根素的臨床應用研究進展〔J〕.現代藥物與臨床，2012;27(1):75-8.

5Bahmani F，Bathaie SZ，Aldavood SJ，etal.Glycine therapy inhibits the progression of cataract in streptozotocin-induced diabetic rats〔J〕.Mol Vis，2012;18:439-48.

6任春久，張 瑤，崔為正，等.氧化應激在2型糖尿病發病機制中的作用研究進展〔J〕.生理學報，2013;65(6):664-73.

7李云婷，陳麗榮，李 詩，等.陽老年糖尿病酮癥酸中毒患者外周血氧化應激及炎癥指標的改變〔J〕.中國老年學雜志，2017;37(13):3205-7.

8Bala K，Tripathy BC，Sharma D，etal.Neuropotective and anti-ageing effects of cureumin in aged rat brain regions〔J〕.Biogerontology，2006;7(2):81-9.

9戴青原，郭 濤.氧化應激與糖尿病及動脈粥樣硬化研究進展〔J〕.心血管病學進展，2013;34(5):664-8.

10張 劍，齊艷秀，姜 偉，等.白藜蘆醇對糖尿病性白內障大鼠 MDA、SOD和GSH-Px的影響〔J〕.哈爾濱醫科大學學報，2016;50(6):497-500.

11Jonas JC，Bensellam M，Duprez J，etal.Glucose regulation of islet stress responses and beta-cell failure in type 2 diabetes〔J〕.Diabetes Obes Metab，2009;11(Suppl 4):65-81.