中醫(yī)藥調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激防治糖尿病視網(wǎng)膜病變研究進展

馬仙康 ，楊麗霞 ，崔陽陽 ，米登海

1.甘肅中醫(yī)藥大學，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省中醫(yī)藥研究院，甘肅 蘭州 730050

糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）是由糖尿病引起的微血管并發(fā)癥，同時伴有視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變，已成為糖尿病患者視力喪失的主要原因。DR在發(fā)達國家和地區(qū)的發(fā)病率較高[1-2]。目前，臨床治療DR主要以激光、玻璃體視網(wǎng)膜手術(shù)、玻璃體內(nèi)注射抗血管內(nèi)皮生長因子（VEGF）藥物等為主，但臨床療效不佳、創(chuàng)傷較大[3]。中醫(yī)藥治療具有多靶點、多環(huán)節(jié)、多組分、不良反應少的特點，通過辨證論治，整體合參，可有效延緩非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變（NPDR）向增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變（PDR）的發(fā)展，但其防治DR的具體機制仍有待研究[4]。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激（ERS）在DR炎癥及細胞凋亡機制中扮演重要角色，調(diào)控ERS治療DR已成為當前研究的熱點。筆者整理了ERS在DR發(fā)生發(fā)展中的作用，同時對近年來中醫(yī)藥防治DR的文獻進行總結(jié)歸納，以期為中醫(yī)藥治療DR的機制研究奠定基礎，為從事DR領域的科研人員提供思路。

1 糖尿病視網(wǎng)膜病變病理機制

DR的發(fā)生發(fā)展與炎癥因子、VEGF、自由基增多、晚期糖基化終末產(chǎn)物（AGEs）生成等密切相關[5]。作為一種進展性疾病，DR在臨床上分為NPDR和PDR 2個階段，NPDR發(fā)生于DR早期階段，以血管通透性增加、毛細血管閉塞、血管內(nèi)皮細胞損傷、微動脈瘤、視網(wǎng)膜滲血等為主要病理特征；PDR發(fā)生于DR中后期，以新生血管生成、黃斑水腫（DME）、視網(wǎng)膜脫落、玻璃體出血等為主要病理特征[6-7]。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激的啟動機制

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細胞合成蛋白質(zhì)、鈣儲存、脂質(zhì)代謝的重要場所，作為細胞的中心調(diào)節(jié)器，維護細胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)與平衡。糖尿病時，細胞糖脂代謝異常，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)遭到破壞，未折疊和錯誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中大量積聚，此時細胞啟動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關降解以緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，但由糖尿病引發(fā)的糖脂代謝紊亂一直攻擊內(nèi)質(zhì)網(wǎng)新建立的平衡，最終內(nèi)質(zhì)網(wǎng)無法承受這種打擊，出現(xiàn)病理及功能損傷，即ERS[8]。此時細胞啟動未折疊蛋白反應（UPR），UPR上有3種跨膜傳感器，分別為蛋白激酶R樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PERK）、肌醇需求激酶1（IRE1）和活化轉(zhuǎn)錄因子（ATF）6[9]。靜息狀態(tài)時，三者通過免疫球蛋白（Bip）與葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78（GRP78）緊密結(jié)合；ERS時，GRP78與Bip親密度降低，三者從GRP78中解離并激活，隨后啟動UPR下游信號通路[10]。ERS發(fā)生時，PERK和IREI通過減少蛋白質(zhì)翻譯和促進伴侶產(chǎn)生恢復內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)，是ERS重要的感應器，當機體處于過度持續(xù)的ERS時，PERK和IRE1從ERS感應器轉(zhuǎn)變?yōu)檎T導細胞凋亡的推進器，兩者分別激活ATF4、ASK1，并上調(diào)凋亡相關因子CHOP和JNK表達，啟動PERK-ATF4-CHOP和IRE1-ASK1-JNK途徑，誘導細胞凋亡[11-14]。ATF6作為UPR的主要傳感器，可快速識別ERS早期內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)環(huán)境壓力變化，ERS時，ATF6通路參與γ干擾素（IFN-γ）誘導的死亡相關激酶1（DAPK1）活化，并上調(diào)CHOP、XBP1和GRP78表達，從而誘導細胞自噬和死亡[15-16]。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的作用

DR早期病理改變主要為微動脈瘤、斑點出血、視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常、棉絮斑，后期為新生血管形成、玻璃體出血、視網(wǎng)膜脫離[17]。高血糖引起的炎癥和ERS是導致DR患者視網(wǎng)膜血管及神經(jīng)受損的主要原因，血液-視網(wǎng)膜屏障受損是DR的主要特征[18-19]。Müller細胞作為視網(wǎng)膜中重要的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，能夠分泌各種細胞因子及生長因子，如VEGF和細胞間黏附分子-1（ICAM-1），是導致DR患者血管滲出主要原因[20]。VEGF過度生成打破了血液-視網(wǎng)膜屏障的穩(wěn)定，導致VEGF、ICAM-1和促炎性細胞因子腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素（IL）-6、IL-8、單核細胞化學引誘蛋白1（MCP-1）間平衡受損，從而引發(fā)視網(wǎng)膜炎癥和新生血管形成[21]。

3.1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激參與穆勒細胞促炎過程

XBP1是組成UPR的重要轉(zhuǎn)錄因子，Yang等[22]研究發(fā)現(xiàn)，XBP1缺陷的糖尿病小鼠Müller細胞VEGF、TNF-α水平升高，ERS標志蛋白GRP78、CHOP、ATF4、ATF6、Eif2α表達上調(diào)，視網(wǎng)膜血管滲漏，而XBP1缺失的原代Müller細胞中ERS標志物及炎癥因子表達更為強烈，使用ERS抑制劑后則有所改善。視網(wǎng)膜Müller細胞蛋白的O-GlcNA酰化受損參與了DR的發(fā)病機制，Dai等[23]研究發(fā)現(xiàn)，高糖高脂喂養(yǎng)4周的小鼠視網(wǎng)膜ERS增強，谷氨酰胺-果糖-6-磷酸酰胺轉(zhuǎn)移酶2（GFAT2）上調(diào)，O-GlcNAcylation表達增強，己糖胺生物合成途徑通量增加。ATF4是ERS的重要介質(zhì)，能夠調(diào)節(jié)VEGF、ICAM-1表達，從而干預DR發(fā)展，Wang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，增殖期DR組患者玻璃體和房水中ERS相關蛋白GRP78、ATF4、IL-6、MCP-1表達升高，通過對兩者進行相關性分析后發(fā)現(xiàn)，ATF4和IL-6/MCP-1水平密切相關。

3.2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激干預晚期糖基化終末產(chǎn)物的生成

AGEs可通過ERS推進DR進程。腫瘤進展位點2（TPL2）是一種絲氨酸-蘇氨酸蛋白激酶，能夠?qū)σ暰W(wǎng)膜血管生成產(chǎn)生病理作用，基質(zhì)細胞衍生因子-α（SDF1α）、ERS相關因子ATF4和TPL2共同組成TPL2/ATF4/SDF1α軸，Lai等[25]研究發(fā)現(xiàn)，Nε-（羧甲基）賴氨酸作為AGEs的一種，可通過抑制TPL2/ATF4/SDF1α軸，改善糖尿病大鼠視網(wǎng)膜病理性新生血管形成和DME，從而有效預防糖尿病導致的視網(wǎng)膜微血管損傷。Kang等[26]發(fā)現(xiàn)，AGE孵育的糖尿病小鼠視網(wǎng)膜色素上皮（RPE）細胞中ERS相關介質(zhì)ATF6、IRE1α表達升高，視網(wǎng)膜血管受損。此外，Chan等[27]發(fā)現(xiàn)，AGEs中的甲基乙二醛在RPE細胞（ARPE-19）中聚積，導致細胞中活性氧生成和鈣濃度升高，最終增強ARPE-19細胞凋亡，而給予ERS抑制劑4-PBA后可逆轉(zhuǎn)這一狀況。UPR作為ERS傳感器，主要由GRP78激活，Shao等[28]研究顯示，長期暴露于高糖缺氧環(huán)境中的人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞hRECs出現(xiàn)凋亡，促炎性細胞因子表達上調(diào)，新生血管形成，甲狀腺轉(zhuǎn)運蛋白通過Eif2α-CHOP途徑提高GRP78表達，并促進糖基化終末產(chǎn)物受體凋亡，抑制上述病理過程。

4 中醫(yī)藥干預內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激治療糖尿病視網(wǎng)膜病變

中醫(yī)藥具有療效好、不良反應小、靶向高等特點，在治療DR方面獨具優(yōu)勢，近年研究表明，中醫(yī)藥可通過調(diào)控ERS延緩DR進程，現(xiàn)綜述如下。

4.1 中藥單體

枸杞多糖是中藥枸杞的提取物，具有降血糖、減輕視網(wǎng)膜血管滲透和炎癥反應、抗AGEs損傷、下調(diào)VEGF表達等作用。枸杞多糖可下調(diào)糖尿病小鼠視網(wǎng)膜中核因子κB表達，減輕炎癥刺激，同時抑制高爾基體中半胱氨酸蛋白酶前體（Pro-Caspase12）生成，減少ERS相關凋亡因子Caspase12激活以控制ERS，減輕視網(wǎng)膜正常細胞組織損傷和凋亡，改善視網(wǎng)膜水腫，抑制新生血管生成[29]。鼓槌石斛具有滋陰清熱、潤肺益腎、明目之功，毛蘭素為其活性成分，研究表明，毛蘭素及鼓槌石斛提取物具有抗氧化、增強免疫力、抗血栓形成、改善眼部微循環(huán)等作用，鼓槌石斛提取物可降低糖尿病大鼠視網(wǎng)膜組織ERS介導的PERK和eIF2的磷酸化水平，抑制PERK-eIF2-CHOP通路激活，下調(diào)同源蛋白CHOP表達，從而減少糖尿病大鼠視網(wǎng)膜細胞損傷及凋亡，毛蘭素對高糖培養(yǎng)的猴視網(wǎng)膜脈絡膜內(nèi)皮細胞RF/6A的保護機制與鼓槌石斛提取物的作用相同[30]。藍莓花青素為藍莓提取物，可降低糖尿病炎癥因子和氧化應激水平，通過下調(diào)ARPE-19細胞中miR-182/8-氧鳥嘌呤DNA糖基化酶軸的表達，進而抑制氧化應激和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應激，改善高糖導致的細胞凋亡[31]。

4.2 中藥復方

玉液湯由山藥、黃芪、知母、葛根、五味子、天花粉、雞內(nèi)金等組成，具有補氣生津、潤燥止渴之功。研究表明，玉液湯可降低糖尿病大鼠血脂水平，下調(diào)ERS標志蛋白GRP78表達，進而改善糖尿病大鼠視網(wǎng)膜各層結(jié)構(gòu)錯亂、局部水腫、細胞疏松等病理改變[32]。當歸補血湯加味方由黃芪、當歸、三七組成，可補氣養(yǎng)血、化瘀通絡，具有抗炎、改善血管內(nèi)皮細胞增殖與遷移、緩解DR中的神經(jīng)節(jié)細胞凋亡和損傷的作用[33]。當歸補血湯加味方可下調(diào)人源視網(wǎng)膜Müller細胞系MIO-M1血管新生因子（ANGPTL4、VEGF）和炎癥因子ICAM-1、IL-1β的mRNA水平，緩解細胞凋亡，其機制可能與抑制ERS中ATF4/CHOP通路有關[34]。

5 結(jié)語及展望

ERS通過誘導促炎性細胞因子和AGEs形成，導致視網(wǎng)膜新生血管生成及細胞凋亡，廣泛參與了DR發(fā)生發(fā)展過程。西醫(yī)針對DR的主要治療手段為抗炎和抑制新生血管生成，雖在初期有一定成效，但在中后期表現(xiàn)出較強的耐藥性和不良反應。中醫(yī)在治療疾病方面注重辨證論治、整體合參，對延緩病情、改善癥狀有顯著療效。

筆者在總結(jié)歸納相關文獻時發(fā)現(xiàn)該領域研究還存在一些不足，主要為目前研究多為中藥提取物相關研究，中藥復方及中成藥的研究相對較少，且機制研究不夠深入；實驗對象多為動物模型，缺乏臨床相關研究。

當前，中醫(yī)藥通過調(diào)控ERS防治DR的研究正在興起，隨著研究的深入和完善，將為基于中醫(yī)基礎理論和中醫(yī)藥防治DR的研究提供新思路、新方法，且為進一步闡明DR的發(fā)生發(fā)展機制、新型靶向藥物的開發(fā)和臨床防治策略的選擇提供科學依據(jù)。