中藥防治糖尿病神經病變的實驗研究范文

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《上海中醫藥大學學報》2018年第3期

近年來，糖尿病（DM）發病率越來越高。而糖尿病性神經病變（DN）、糖尿病性腎病、糖尿病性視網膜病變、糖尿病性心腦血管病變等被認為是DM最常見并發癥，也是致殘率和致死率最高的并發癥，其中DN的患病率就高達30%，且50％以上的DM患者最后結局都會發生DN[1]。但DN的發生機制比較復雜，至今也缺少完全清楚的研究。現有的治療手段僅能改善DN的臨床癥狀，并不能有效消除其病因和阻止病情的進展，但中醫中藥對DN的防治有一定的療效和優勢。本文歸納綜述了近幾年來從中藥角度防治DN的機制實驗研究。

1對高血糖引起的代謝紊亂的影響

代謝紊亂是DN的首要原因。如果DM患者長期處在高血糖狀態下，機體可通過多元醇通路激活、非酶糖基化異常及脂代謝異常等多種途徑破壞了神經組織正常能量代謝，使其結構和功能發生不可逆改變，從而發展為DN。中藥在一定程度上對血糖引起的代謝紊亂具有積極的療效。

1.1抑制多元醇通路亢進

多元醇通路是細胞內葡萄糖代謝途徑之一。在高血糖狀態下，葡萄糖醛糖還原酶的親和性增加，導致山梨醇產生增加。山梨糖醇不能穿過細胞膜，只能在神經組織細胞內積聚，從而導致細胞腫脹，施萬細胞損傷和神經纖維變性[2]。此外，山梨醇通過誘導還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶上調，減少還原型谷胱甘肽的產生，降低一氧化氮濃度和增加的活性氧濃度導致氧化應激[3]。同時山梨醇在神經組織中的過量積聚，會耗盡神經組織中的肌醇，其含量的降低會導致Na+⁃K+⁃ATP酶活性的降低，這是影響神經沖動傳導的重要因素。中藥單體與復方對多元醇通路亢進有一定的抑制作用。在中藥單體研究中，鄭冬梅等[4]發現，從中藥中提取的水飛薊素能夠抑制醛糖還原酶活性，可以明顯降低DM大鼠紅細胞山梨醇含量，改善了運動或感覺神經傳導速度和血小板聚集率，并改善神經結構異常。楊桂珍等[5]試驗也發現沙棘原花青素降低大鼠血清、坐骨神經、腦組織中醛糖還原酶活性及提高坐骨神經傳導速度。張再超等[6]發現，葛根黃酮能明顯改善DM小鼠的病理癥狀，降低血糖水平及血液中果糖胺、山梨醇、醛糖還原酶的含量，升高血液中山梨醇脫氫酶的含量，同時還能降低肝臟、腎臟、大腦、心臟和皮膚組織中山梨醇的含量，與DM組小鼠比較，差異有統計學意義（P<0.01）。趙曉麗等[7]發現，周圍神經病變（DPN）模型大鼠的血糖、坐骨神經非甾體雄激素受體（AR）活性明顯高于對照組，尾部腓腸神經傳導速度（SNCV）明顯降低（P<0.01）；治療組大鼠的血糖、坐骨神經AR活性明顯降低，尾部SNCV明顯升高（P<0.01），中藥遠志對DPN時周圍神經損傷具有明顯的改善作用。在復方研究中，張永萍等[8]也發現，中藥復方經絡舒膠囊能夠降低大鼠坐骨神經的山梨醇含量及高坐骨神經傳導速度。楊美玲等[9]也發現，復方丹參片能降低DM大鼠坐骨神經山梨醇、紅細胞山梨醇含量（P<0.05），并能增加坐骨神經傳導速度。張濤靜等[10]發現，中藥糖絡寧制劑（由黃芪、狗脊、川斷、生地、當歸、丹參等組成）能夠降低DM大鼠坐骨神經組織中山梨醇含量。上述研究發現，中藥對DN發生的多元醇通路激活和亢進確實有一定的抑制作用，主要表現在降低醛糖還原酶活性和神經組織中的山梨醇含量，提高神經傳導速度。

1.2改善非酶糖基化異常

蛋白質的非酶糖基化（涉及氧化糖化過程）的增加在DN的發展[11]中也起著重要作用。在高血糖的狀態下，果糖和葡萄糖水平的增加，蛋白質、脂質及核酸等大分子在沒有酶參與的條件下，與這些糖類反應所生成穩定共價化合物即晚期糖基化終末產物（AGEs）。AGEs可以改變細胞的功能，同時可以導致許多疾病，包括血栓形成和血管收縮，并影響細胞的DNA。此外，蛋白質糖基化可能會減少細胞骨架重建[11]。在正常血糖狀態下，AGEs的水平維持在一定范圍內，但在高血糖情況下，AGEs在微循環過程中會導致血管變化[12]。而AGEs已經確定不僅存在于有髓和無髓鞘的纖維中，而且存在于神經束膜、內皮細胞和神經內膜微血管的周細胞中[13]。此外，晚期糖基化終產物受體（RAGE）被認為是目前AGEs的最佳表征受體，并且屬于細胞表面分子的免疫球蛋白超家族[14]，而RAGE的上調在DM微血管并發癥的發展中起關鍵作用。AGEs其配體的結合能觸發下游細胞內信號傳導途徑，最終導致NF⁃κB活化并隨后轉錄幾種炎癥介質如內皮素1（ET⁃1）、組織因子、白細胞介素1（IL⁃1）、IL⁃6和腫瘤壞死因子α（TNF⁃α）。而NADPH氧化酶可能是由AGE⁃RAGE相互作用激活及增加細胞氧化應激和微血管病水平的重要介質[15]。有研究顯示，DM小鼠的軸突和施旺細胞中顯示RAGEm⁃RNA和蛋白的累積增加，以及核因子κB（NF⁃κB）和蛋白激酶C通路的上調。由此可見，RAGE⁃NF⁃κB途徑可能在神經元組織的病理生理變化中起重要作用，是導致神經元功能障礙和進行性變性[16]的重要原因。李敏等[17]應用化學方法建立蛋白質非酶糖基化反應模型，以氨基胍為陽性對照，考察黃連多糖對蛋白質非酶糖基化過程中Amadori產物、二羰基化合物及AG⁃Es的生成這3個階段的影響。該實驗結果表明，黃連多糖可以從糖基化反應的3個階段來抑制AGEs的生成，在不同濃度下均具有很強的抑制作用。沈安魯等[18]研究發現，由太子參、牡丹皮、熟地黃、澤瀉、菟絲子、水蛭組成的丹蛭降糖膠囊，對高糖高脂飼料聯合鏈脲佐菌素（STZ）注射制備的2型DM大鼠模型有明顯的改善作用，表現在丹蛭降糖膠囊對模型大鼠的腹主動脈病理學改變有不同程度改善，腹主動脈AGEs、RAGE含量顯著降低（P<0.05或0.01）。說明丹蛭降糖膠囊能夠有效防治2型DM模型大鼠主動脈病理損傷，其干預機制與調節AGEs⁃RAGE通路密切相關。張會欣等[19]的研究發現，由黃芪、桂枝、當歸、生地黃、細辛組成的周絡通膠囊，具有益氣養陰，通絡止痛之效。周絡通膠囊能提高KK/Upj⁃Ay小鼠的運動神經傳導（P<0.05或0.01）；減輕坐骨神經病理損傷；降低AGEs含量及RAGEmRNA和蛋白的表達（P<0.05或0.01）。說明周絡通膠囊對DPN有明顯的改善作用，其機制可能與降低周圍神經AGEs形成、抑制RAGE表達有關。汪勤等[20]研究發現，由水蛭、桂枝、元胡、黃芪、地龍、麥冬、葛根、生地等藥物組成的益氣活血通絡方具有養陰益氣、活血化瘀之功效，可以降低DM大鼠血清中糖化血清蛋白和AGEs沉積。

1.3糾正脂代謝異常

臨床流行病學研究現已證明，在1型和2型DN中血脂異常與微血管有緊密聯系。血脂異常，特別是三酰甘油（TG）和膽固醇，是DN的獨立危險因素。因此，血脂異常在預防和治療DN中有重要作用[21]。在嚙齒類動物試驗中發現，在DM發生之前，高脂肪飲食即導致山梨醇、氧化脂質和聚腺苷酸二磷酸核糖轉移酶（PARP）的增加積累，以及外周神經中的脂氧合酶的活化[22]。細胞培養研究表明，游離脂肪酸在培養的神經元和施旺細胞中引起脂毒性[23]。這種脂毒性是通過溶酶體功能障礙介導的，但通過機制并不是很清楚，可能涉及組織蛋白酶L的溶酶體膜的通透性改變，導致氧化應激和線粒體活性損傷[24]。棕櫚酸是促使培養的施萬細胞損傷的主要游離脂肪酸[25]，除了可以直接影響外周神經細胞的功能和結構外，血漿游離脂肪酸水平的升高使血管因子生成TG水平增多，損傷血管內膜，增高血液黏滯度，減緩血流速度，最終使神經細胞供血減少[26]。此外，人體肌內游離脂肪酸的增加使胰島素信號傳導的受損，促進胰島素抵抗，從而阻斷體內葡萄糖處理[27]。這表明血脂異常和高血糖的協同作用導致DM并發癥增加的機制。司秋霞等[28]研究發現，由黃連、桑白皮、知母、茯苓、澤瀉、大黃、枳實、山藥、紅花、川牛膝等組成的行瘀降糖膠囊，對SD大鼠灌胃給予脂肪乳劑復制大鼠高脂血癥模型，可顯著降低其總膽固醇（TC）、TG、低密度脂蛋白膽固醇（LDL⁃C）水平，顯著升高高脂血癥大鼠高密度脂蛋白膽固醇（HDL⁃C）水平，調節血脂，糾正脂代謝紊亂，具有一定的降脂作用。呂翠巖等[29]研究也發現，由黃芪、女貞子、桂枝、黃芩、黃連、赤芍、水蛭等組成的中藥復方糖痹康，對采用高脂飼料和小劑量STZ誘發2型DM大鼠動物模型的脂代謝有明顯的改善作用，表現在糖痹康能顯著升高2型DM大鼠模型動物血清HDL⁃C的水平，顯著降低其TG、TC、LDL⁃C、游離脂肪酸（NE⁃FA）水平，同時其對坐骨神經髓鞘、軸索等具有修復作用。在以往的中藥復方研究中發現中藥復方對DM及其并發癥引起的脂代謝紊亂有良好的防治作用[30]。綜上所述，中藥及其復方能夠糾正DM及并發癥引起的脂代謝紊亂，對神經纖維的結構完整性和功能有一定的保護作用。

2防治血管病變

血管病變與DN的發生密切相關，主要表現在微血管結構和血管活性因子的改變。在疾病的進程中，神經元缺血是其中一個重要特點[31]。同時，高同型半胱氨酸及B12和葉酸的減少與一氧化氮（NO）的產生減少相關，因此與血管收縮的狀態有關。2.1微血管結構改變微血管結構改變主要包括血管壁的基底膜增厚、內皮增生、微小血管管腔變小[32]，最終不僅使得微小血管阻塞，甚至最后大血管結構改變，導致神經細胞缺血和缺氧，直至神經元凋亡，神經功能發生障礙。

2.2血管活性因子改變

在長期高血糖的狀態下，患者的血管壁會遭損傷，同時內皮細胞凋亡，NO及血管內皮生長因子（VEGF）水平生成減少，ET增加。NO作為血管活性因子和信號分子，可舒張血管，同時發揮神經傳導及調節胰島素的釋放等多種作用。最近，BAZZAZ等[33]得出結論，eNOS基因中的多態性可能構成糖尿病性視網膜病變和神經病變的遺傳傾向的一個因素，表明DM患者這種基因變異的預后價值。在DM中，NO產生的減少可能與糖尿病性視網膜病變和神經病變的發展相關，其中VEGF水平以反調節方式增加。在3種一氧化氮合酶（NOS）中，大多數注意力集中在eNOS，因為其與血管病變有關[33]。MEHRAB⁃MOHSENI等[34]研究發現，在DN患者中，與對照組相比，eNOS基因中可變數串聯重復（VNTR）多態性的頻率顯著增加。與對照相比，無并發癥患者的基因型和等位基因頻率明顯不同。此外，TAVAKKOLY⁃BAZZAZ等[35]還發現VEGF基因的多態性可能牽涉DN的發病機制。然而，需要進一步的研究來確定這種多態性在DN中作為DM的慢性并發癥的預后價值[35]。而ET與NO、NOS一樣在血管舒張和收縮過程中同樣發揮著重要作用。李一北[36]使用高糖高脂高膽固醇飼養Wistar大鼠、四氧嘧啶造模DMWistar大鼠、自發性DMGK大鼠、ob/ob雄性小鼠4種動物模型，分別模擬DM早期、1型DM、2型DM、肥胖伴胰島素抵抗2型DM4種形成血管內皮損傷的病理條件，使用中藥復方脈通方進行干預和治療，結果發現，脈通方能升高這幾種模型動物血清中NO水平，適度降低ET水平，保護血管內皮的正常功能。在血管組織形態上，中藥組明顯抑制了股動脈血管內皮細胞的損傷及內皮下水腫，阻止了脂質的進一步滲入及粥樣斑塊的形成和沉積。脈通方具有明顯的預防和修復內皮損傷的作用，其機制可能是通過改善高血糖狀態、保護內皮細胞形態和功能、糾正脂類代謝紊亂、改善胰島素分泌不足和胰島素抵抗、清除自由基、平衡血管舒縮因素、抑制血小板凝集、調節血管因子的表達、保護細胞超微結構的完整等途徑得以實現。馬金玲等[37]研究也發現，由黃芪、赤芍、川芎、葛根、雞血藤、圓弧、澤瀉、桂枝、生地黃、當歸、知母、甘草等組成的中藥復方益氣活血通絡方，對STZ復制DM大鼠模型，可以明顯降低模型大鼠的血清NO水平，明顯升高血漿ET水平。郭晶晶等[38]研究發現，采用鏈脲佐菌素制作DPN大鼠模型，給予糖痹康干預治療12周后，結果發現糖痹康可能通過降低DPN大鼠的血液黏度、血脂、ET水平、血栓素B2（TXB2），升高NO水平，并且研究認為糖痹康正是通過以上途徑來發揮保護周圍神經的作用。綜合上述研究和其他相關文獻[39]研究發現，中藥對DM模型動物血管內皮功能有明顯改善作用，可防治血管病變。

3抑制氧化應激與改善線粒體功能障礙

DN與氧化應激及線粒體損傷之間有著密切聯系。機體在高血糖的狀態下會激活線粒體電子傳遞鏈、NADPH氧化酶等途徑，生成大量活性氧（ROS）和活性氮自由基（RNS）[40]。當機體在遭受大量活性氧和活性氮自由基的刺激時即可氧化應激[41]。在周圍神經中，抗氧化機制包括許多胞質和嗜脂性低分子量和酶抗氧化劑[42]。超氧化物歧化酶（SOD）、過氧化氫酶（CAT）、谷胱甘肽過氧化物酶（GSH⁃Px）、谷胱甘肽還原酶和谷胱甘肽轉移酶是關鍵的酶清除劑。抗氧化酶通過滅活高毒性游離氧自由基和過氧化物來減少氧化應激，因此在DN的發病機制中起重要的保護作用。在DM動物模型中，發現在周圍神經系統中還原型谷胱甘肽（GSH）和含GSH的酶清除劑——GSH⁃Px和還原酶減少[43]，而CAT水平在周圍神經組織中同樣下降[44]。一些研究報道了GPH⁃Px和CAT在具有血管并發癥的Ⅰ型DM患者的血液中的活性降低[45]。在正常情況下，線粒體可通過SOD、CAT和GSH等作用使ROS消除。但經過上述途徑無法消除的、過多的ROS最終會損傷線粒體蛋白、mtDNA和線粒體膜上的脂類[46]，導致ATP生成減少[47]；線粒體損傷可進一步加重氧化應激，誘導施萬細胞凋亡，促進神經炎性反應，導致神經元結構和功能改變如軸突變性。而施萬細胞數量的減少，致神經營養因子分泌不足，使受損神經元無法修復，最終導致DN形成[48]。由黃芪、生地黃、山萸肉、狗脊、丹參等組成的中藥復方糖絡寧，具有明顯提高DM大鼠血清抗氧化能力物質GSH⁃Px、SOD、CAT水平和總抗氧化能力（T⁃AOC）的活力，清除對周圍神經有害的氧化代謝產物及氧化應激活性物質丙二醛、ROS的水平及活力，具有明顯抗氧化應激能力，減輕氧化損傷，對DMDPN有明顯的保護作用[49]。同時，糖絡寧也可顯著提高DM大鼠背根神經節線粒體中MnSOD、GPX、CAT（U/mg蛋白）等3種抗氧化劑的活性[50]。呂翠巖等[51]研究也發現，中藥糖痹康對2型DM大鼠模型動物的氧化應激有明顯的改善作用，表現在中藥糖痹康對2型DM大鼠模型動物能提高其血清SOD水平及坐骨神經組織中Mn⁃SOD及Cuzn⁃SOD基因表達，而起到抗氧化應激作用有關。綜上所述和參考相關文獻[52]研究共同證明，中藥復方可通過抑制DM大鼠氧化應激起到防治周圍神經病變大鼠周圍神經組織損傷的作用。

4神經營養因子（NTF）

缺乏NTF是一類對神經元的發育、存活和凋亡起重要作用的蛋白質，包括神經生長因子（NGF）、腦源性神經營養因子（BDNF）、神經營養因子⁃3（NT⁃3）、神經營養因子⁃4/5（NT⁃4/5）。

4.1NGF

NGF是神經營養因子中較早被人類發現和研究的生長因子，在神經元的分裂、分化、修復過程中發揮著重要的生物活性作用。研究表明，NGF在DN的發生和發展過程中，明顯可見NGF合成下降，同時NGF受體表達量減少，以至于無法保護神經元免遭繼續損傷，神經細胞的凋亡加劇，最終導致DN的發生[53]。

4.2胰島素樣生長因子（IGFs）

IGFs及其受體主要存在于神經系統[54]，可受生長激素、胰島素、前列腺素E2等激素的影響，提供了中樞神經系統和外周神經系統的營養支持[55]。研究表明，在高血糖條件下，施萬細胞通過增加山梨糖醇和下調IGFⅠ去分化為未成熟細胞導致脫髓鞘[56]；IGFⅠ通過與受體作用加強了IGFⅠ通過PI3K/Akt信號途徑介導脂肪酸合成酶激活而促進神經髓鞘的形成，對神經修復起到關鍵作用[57]。因此，IGFs可以被認為是DM周圍神經病變的一個重要治療靶點[58]。呂翠巖等[59]和穆曉紅等[60]研究發現，用高脂飼料和小劑量STZ誘發2型DM大鼠動物模型，用不同劑量的糖痹康灌胃16周，發現中藥復方糖痹康能夠促進DM周圍神經病變大鼠坐骨神經NGF、BDNF和NT⁃3蛋白的表達，同時促進DMDPN大鼠坐骨神經NT⁃3mRNA的轉錄和蛋白的表達，下調DPN大鼠坐骨神經c⁃jun蛋白表達，增高坐骨神經組織IGFⅠ及其受體蛋白和mRNA的表達[60]。張濤靜等[61]和吳群勵等[62]研究也發現，中藥復方糖絡寧可提高DM大鼠血清NGF水平，可上調DM大鼠坐骨神經組織NGFmRNA表達；筋脈通膠囊增強坐骨神經NGF受體p75NTR和TrkA的表達，改善DM大鼠的周圍神經病變。

綜上所述，DN的發病機制是十分復雜，可能是在高血糖的始動因素下，多種因素共同參與的結果。在高血糖狀態下，會導致機體的代謝紊亂，包括多元醇途徑的激活、非酶糖基化異常、脂代謝紊亂，產生過多的氧化應激，增加過氧化脂質，DNA和蛋白質的過氧化反應，引起施萬細胞凋亡，線粒體功能障礙，Na+⁃K+⁃ATP酶生成減少，神經纖維傳導速度減慢；同時在高血糖情況下，微血管結構改變、血管活性因子改變和微循環障礙直接導致神經組織缺血缺氧，并且NGF在DN過程中合成減少，不能對神經元的損傷進行及時的修復。上述因素相互作用，最終導致了神經纖維軸突萎縮和脫髓鞘，神經纖維缺失和神經再生不良等即DN的發生。中醫中藥在防治DN方面有一定療效并逐步取得一定進展，這可能是中醫中藥多靶點治療DN的優勢。今后中藥復方的研究應結合運用現代高科技手段，盡可能地闡明中藥復方的確切作用機制，為臨床應用中藥復方提供強有力的基礎實驗依據。

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作者：劉志壽1，2，邱涵鑒1，李玉竹1綜述，譚正懷2審校 單位：1.大竹縣人民醫院，2.四川省中醫藥科學院