劉 春 馬 捷 王露瑤 段俊國

糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)作為糖尿病最常見的微血管并發(fā)癥,是全球中老年人視力喪失的主要原因[1]。預(yù)計到2045年,全世界糖尿病患者數(shù)量將增至7.83億[2]。隨著糖尿病患病率的增加以及病程的延長,DR發(fā)病率隨之遞增, 2030年全球DR患者中約有5630萬人面臨視力損害[3]。目前,DR的臨床治療方法主要包括視網(wǎng)膜激光光凝術(shù)、玻璃體內(nèi)注射抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)藥物、玻璃體切割術(shù)等,這些方法有一定的臨床療效,但還沒有一種方法能夠完全阻止該病進(jìn)展或逆轉(zhuǎn)患者視網(wǎng)膜損傷[4]。因此,尋找并開發(fā)新的治療方法與治療靶點(diǎn)對DR患者至關(guān)重要。

1 青蒿素及其衍生物概述

青蒿素(ART)又名黃蒿素,是一種具有過氧橋結(jié)構(gòu)的倍半萜內(nèi)酯類化合物[5],主要從菊科植物黃花蒿莖葉中提取分離,或由青蒿酸半合成[6]。臨床中為進(jìn)一步提高ART的利用率,以ART為起始材料合成了多種衍生物,包括青蒿琥酯、雙氫青蒿素、蒿乙醚和蒿甲醚等[7-8]。研究發(fā)現(xiàn),ART及其衍生物具有半衰期短,起效快且副作用小等性質(zhì)[9]。有報道稱,ART及其衍生物通過靜脈推注或肌肉注射等方式給藥[10-11],其利用度遠(yuǎn)大于口服用藥(19.00%～35.00%),且可直接或間接穿過血-腦屏障,其藥物濃度在腦部相對較高,對于腦相關(guān)部位疾病具有重要作用[12]。此外,多項(xiàng)研究表明,ART及其衍生物在抗炎、抗血管生成、抗病毒和抗癌等方面作用突出[13-16],其臨床應(yīng)用前景廣泛且巨大。本文通過對ART及其衍生物在DR治療中的作用開展的一系列研究進(jìn)行綜述,以期為該病的治療提供理論參考。

2 ART及其衍生物在DR治療中的作用

2.1 ART及其衍生物恢復(fù)胰島細(xì)胞功能DR患者血糖控制情況與疾病進(jìn)展和視力預(yù)后密切相關(guān),在DR早期,可通過嚴(yán)格控制血糖,降低血壓、血脂來減緩DR的發(fā)生發(fā)展[17]。另外,ART及其衍生物可以通過恢復(fù)胰島細(xì)胞功能有效實(shí)現(xiàn)這一治療目標(biāo)。ART及其衍生物主要通過兩個途徑恢復(fù)胰島細(xì)胞功能,其一是促進(jìn)胰島素的分泌。Kim等[18]通過構(gòu)建高脂飲食小鼠模型發(fā)現(xiàn),黃花蒿以劑量依賴性方式抑制α-葡萄糖苷酶活性,且其效果比已知抗糖尿病藥物阿卡波糖更佳;Guo等[19]研究證明,胰島素、胰高血糖素和生長抑素濃度的不平衡可以通過在胰島中施用蒿甲醚調(diào)整;Yu等[20]研究證實(shí),青蒿琥酯可逆轉(zhuǎn)葡萄糖刺激后大鼠胰島素分泌抑制狀態(tài),而不影響正常大鼠的胰島素分泌。據(jù)此,有研究推測,ART及其衍生物可能起到“平衡器”的作用[21]。其二是保護(hù)胰島細(xì)胞。Guo等[19]采用蒿甲醚治療2型糖尿病小鼠,可以改善胰島空泡形成,抑制細(xì)胞凋亡,降低胰島β細(xì)胞凋亡率;Yu等[20]在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中證明,青蒿琥酯通過刺激NAD-依賴性去乙?；窼irtuin-1(SIRT1)表達(dá)降低核轉(zhuǎn)錄因子(NF-κB)活性,減少誘導(dǎo)型一氧化氮合酶表達(dá)和一氧化氮生成,抑制白細(xì)胞介素(IL)-1β的生成,從而對胰島β細(xì)胞產(chǎn)生保護(hù)作用。但是,關(guān)于ART及其衍生物是否可以實(shí)現(xiàn)胰島α細(xì)胞到胰島β細(xì)胞的轉(zhuǎn)分化這一結(jié)論尚存在爭議[22],仍需進(jìn)一步研究。

2.2 ART及其衍生物抑制炎癥反應(yīng)炎癥是DR的重要發(fā)病機(jī)制,在DR發(fā)展過程中,炎癥細(xì)胞因子,如腫瘤壞死因子(TNF)、IL-1、IL-6和IL-8等水平均顯著升高,它們參與細(xì)胞黏附、鈣超載、凋亡等途徑[23],增加血管通透性,破壞血-視網(wǎng)膜屏障,其表達(dá)水平與DR的嚴(yán)重程度相關(guān)[24]。

有研究發(fā)現(xiàn),ART及其衍生物具有抗炎特性,并已廣泛應(yīng)用于各種炎癥相關(guān)研究。Yang等[25]研究發(fā)現(xiàn),雙氫青蒿素通過抑制miR-376b-3p/KLF15軸在高糖誘導(dǎo)的相關(guān)炎癥中發(fā)揮保護(hù)作用。Zhang等[26]研究發(fā)現(xiàn),青蒿琥酯通過抑制促炎細(xì)胞因子和抑制絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)、NF-κB、磷酸肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(PKB)途徑來預(yù)防實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭械难装Y進(jìn)展。最近,Fu等[27]研究表明,蒿甲醚可以促進(jìn)AMP活化蛋白激酶(AMPK)激活,并下調(diào)炎癥細(xì)胞因子的表達(dá)來逆轉(zhuǎn)db/db小鼠的病理狀態(tài)。有研究報道,環(huán)氧合酶-2(COX-2)是一種誘導(dǎo)型酶,在正常組織中低水平表達(dá),但在炎癥刺激細(xì)胞時高表達(dá)[28]。Kim等[18]研究發(fā)現(xiàn),1年生青蒿葉提取物可明顯下調(diào)COX-2表達(dá)。上述研究證實(shí),ART及其衍生物通過各種通路抑制炎癥反應(yīng),在治療DR方面具有巨大潛力。

2.3 ART及其衍生物抑制氧化應(yīng)激視網(wǎng)膜是人體內(nèi)高耗氧、高代謝場所之一,這與視網(wǎng)膜色素上皮(RPE)細(xì)胞中含有大量線粒體、RPE細(xì)胞膜含有大量選擇性的離子通道有關(guān)。目前研究普遍認(rèn)為,高血糖導(dǎo)致視網(wǎng)膜內(nèi)活性氧(ROS)的合成增加,主要通過蛋白激酶C(PKC)途徑、晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs) 、多元醇途徑以及己糖胺途徑形成4條經(jīng)典分子通路引起氧化應(yīng)激[28-29]。 Eshaq等[30]研究表明,氧化應(yīng)激反應(yīng)與DR的發(fā)生發(fā)展存在廣泛聯(lián)系,大量ROS可降低機(jī)體的抗氧化能力,導(dǎo)致血管、神經(jīng)和視網(wǎng)膜組織損傷。

線粒體作為重要的氧化代謝場所,缺氧、炎癥等因素導(dǎo)致線粒體功能障礙是視網(wǎng)膜細(xì)胞發(fā)生氧化損傷的重要因素之一[31]。Kowluru等[32]研究表明,通過抗氧化劑調(diào)節(jié)線粒體內(nèi)穩(wěn)態(tài)可以為DR治療提供一種新的模式。Yan等[33]研究表明,ART可以通過激活絲裂原活化蛋白激酶(p38)和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)途徑阻止過氧化氫(H2O2)誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)元(RGC-5)細(xì)胞的死亡,并且ART在體外和體內(nèi)均能保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)元功能免受H2O2損傷。Chong等[34]研究證實(shí),ART能夠激活細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)序列結(jié)合蛋白(ERK/CREB)通路來抑制線粒體膜電位異常變化,恢復(fù)線粒體結(jié)構(gòu)與功能,從而保護(hù)RPE細(xì)胞免受氧化損傷。此外,Li等[35]研究發(fā)現(xiàn),ART能夠通過增強(qiáng)AMPK的激活來降解由H2O2導(dǎo)致的細(xì)胞毒性,并抑制細(xì)胞內(nèi)ROS的產(chǎn)生。另有研究發(fā)現(xiàn),RPE細(xì)胞中的脂質(zhì)積累增加達(dá)到高濃度水平,可能產(chǎn)生毒性反應(yīng)誘導(dǎo)線粒體功能障礙,雙氫青蒿素和青蒿琥酯均可抑制3T3-L1前脂肪細(xì)胞的成脂分化過程,影響脂質(zhì)形成,且細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)以濃度依賴性方式下降[36]。綜上所述,ART及其衍生物在抑制氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)線粒體穩(wěn)態(tài)及改善脂質(zhì)代謝異常等方面作用顯著,或可幫助進(jìn)一步研發(fā)治療DR新的有效藥物。

2.4 ART及其衍生物抑制新生血管生成當(dāng)處于缺血、缺氧、高糖等環(huán)境時,視網(wǎng)膜周細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、光感受器細(xì)胞和RPE細(xì)胞過度表達(dá)VEGF,與其受體特異性結(jié)合,一方面,VEGF可活化蛋白激酶促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖,另一方面,可誘導(dǎo)緊密連接蛋白磷酸化從而增加血管通透性,引起血管滲漏,破壞血-視網(wǎng)膜屏障[37],促進(jìn)視網(wǎng)膜新生血管的生成。DR患者存在新生血管生成則標(biāo)志著進(jìn)展為增生型DR,患者視力喪失的風(fēng)險也隨之增加[38],如何有效抑制VEGF表達(dá)是減少新生血管形成并控制DR進(jìn)展的重要策略。目前,玻璃體內(nèi)注射抗VEGF藥物是臨床常用方法,然而抗VEGF治療也帶來了諸多挑戰(zhàn)和難題,如患者需要多次注射、治療過程可能發(fā)生眼內(nèi)炎并誘導(dǎo)眼底纖維瘢痕生成,部分患者甚至并發(fā)牽拉性視網(wǎng)膜脫離[39]。

研究發(fā)現(xiàn),ART及其衍生物在抑制新生血管生成方面卓有成效。Dong等[40]研究發(fā)現(xiàn),雙氫青蒿素可以通過阻斷NF-κB途徑作用于內(nèi)皮細(xì)胞中的VEGF受體2(VEGFR2),進(jìn)而抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和遷移,阻止新生血管生成。葛鵬飛等[41]研究表明,青蒿琥酯可以通過降低人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞(HUVECs)中細(xì)胞間黏附分子-1(ICAM-1)和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)蛋白表達(dá)水平的增加來抑制視網(wǎng)膜新生血管形成和滲漏,并在高糖條件下呈濃度依賴性。Li等[42]通過給5例視網(wǎng)膜新生血管患者注射80青蒿琥酯,并隨訪52周發(fā)現(xiàn),患者視網(wǎng)膜新生血管、視盤水腫和高眼壓顯著緩解。Dong等[40]和Odaka等[43]的研究均表明,ART及其衍生物可以通過MAPK、NF-κB和PI3K/Akt/哺乳動物雷帕霉素靶蛋白(mTOR)等信號通路發(fā)揮對新生血管生成的抑制作用。Zhu等[44]研究指出,ART及其衍生物的多靶點(diǎn)作用可能會解決抗VEGF藥物的局限性和不良反應(yīng),可作為針對血管生成相關(guān)疾病的潛在新療法。

2.5 ART及其衍生物抑制視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡視網(wǎng)膜細(xì)胞的異常凋亡是發(fā)生DR的另一個關(guān)鍵原因。有研究證實(shí),DR患者中所有神經(jīng)元細(xì)胞均會發(fā)生凋亡[45],Park等[46]研究發(fā)現(xiàn),糖尿病發(fā)病4周內(nèi)患者光感受器細(xì)胞開始凋亡,外核層厚度到24周時則顯著降低。在早期糖尿病大鼠模型中發(fā)現(xiàn),凋亡基因Bcl-2、Bax的表達(dá)會隨著病程加劇而提高[47]。Adamiec-Mroczek等[48]研究發(fā)現(xiàn),在患者視力進(jìn)行性損害的DR早期,半胱氨酸蛋白酶依賴的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡機(jī)制參與其中。一直以來,微血管病變被認(rèn)為是DR發(fā)病的核心機(jī)制,但是越來越多的證據(jù)表明,視網(wǎng)膜神經(jīng)變性才是DR更為早期的表現(xiàn)[49],稱之為糖尿病性視網(wǎng)膜神經(jīng)變性(DRN)。需要注意的是,神經(jīng)元凋亡是包括DR在內(nèi)的多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病的“終末共同途徑”[50]。因此,保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)元,抑制視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡對阻止DR病程的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。Albasher等[51]研究表明,黃花蒿提取物可以通過增強(qiáng)抗凋亡標(biāo)記物Bcl-2的表達(dá)并抑制促凋亡標(biāo)記物Bax的表達(dá),顯著減輕高濃度葡萄糖下神經(jīng)細(xì)胞的空泡變性,并阻止細(xì)胞凋亡。Gugliandolo等[52]的研究中,青蒿琥酯對神經(jīng)細(xì)胞具有廣譜保護(hù)作用,這種神經(jīng)保護(hù)作用來自于其強(qiáng)大的抗氧化、抗炎、抗凋亡和神經(jīng)調(diào)節(jié)活性。上述研究證明,ART及其衍生物對視網(wǎng)膜細(xì)胞的凋亡有抑制作用,存在延緩DR病程的作用靶點(diǎn)。

3 小結(jié)

ART及其衍生物作為一類治療代謝性疾病潛力巨大的藥物,其在防治DR方面的作用受到了很大的關(guān)注。ART及其衍生物具有多種生物活性作用,除了通過促進(jìn)胰島素的分泌和保護(hù)胰島細(xì)胞來恢復(fù)胰島細(xì)胞功能,還包括抑制炎癥反應(yīng)、通過多種途徑減少ROS的產(chǎn)生,調(diào)控VEGF通路抑制新生血管的生成,保護(hù)視網(wǎng)膜細(xì)胞,阻止其凋亡。ART及其衍生物在DR治療中具有廣闊的前景,有望成為新靶點(diǎn),但是其臨床應(yīng)用仍具有挑戰(zhàn)性,需要明確其在DR治療中的具體作用機(jī)制,其安全性和有效性需要更深入的研究和探索。