中医药调控内质网应激防治糖尿病视网膜病变研究进展

马仙康 ，杨丽霞 ，崔阳阳 ，米登海

1.甘肃中医药大学，甘肃 兰州 730000；2.甘肃省中医药研究院，甘肃 兰州 730050

糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是由糖尿病引起的微血管并发症，同时伴有视网膜神经退行性病变，已成为糖尿病患者视力丧失的主要原因。DR在发达国家和地区的发病率较高[1-2]。目前，临床治疗DR主要以激光、玻璃体视网膜手术、玻璃体内注射抗血管内皮生长因子（VEGF）药物等为主，但临床疗效不佳、创伤较大[3]。中医药治疗具有多靶点、多环节、多组分、不良反应少的特点，通过辨证论治，整体合参，可有效延缓非增殖性糖尿病视网膜病变（NPDR）向增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）的发展，但其防治DR的具体机制仍有待研究[4]。

内质网应激（ERS）在DR炎症及细胞凋亡机制中扮演重要角色，调控ERS治疗DR已成为当前研究的热点。笔者整理了ERS在DR发生发展中的作用，同时对近年来中医药防治DR的文献进行总结归纳，以期为中医药治疗DR的机制研究奠定基础，为从事DR领域的科研人员提供思路。

1 糖尿病视网膜病变病理机制

DR的发生发展与炎症因子、VEGF、自由基增多、晚期糖基化终末产物（AGEs）生成等密切相关[5]。作为一种进展性疾病，DR在临床上分为NPDR和PDR 2个阶段，NPDR发生于DR早期阶段，以血管通透性增加、毛细血管闭塞、血管内皮细胞损伤、微动脉瘤、视网膜渗血等为主要病理特征；PDR发生于DR中后期，以新生血管生成、黄斑水肿（DME）、视网膜脱落、玻璃体出血等为主要病理特征[6-7]。

2 内质网应激的启动机制

内质网是细胞合成蛋白质、钙储存、脂质代谢的重要场所，作为细胞的中心调节器，维护细胞内环境稳态与平衡。糖尿病时，细胞糖脂代谢异常，内质网内环境稳态遭到破坏，未折叠和错误折叠蛋白在内质网中大量积聚，此时细胞启动内质网相关降解以缓解内质网压力，但由糖尿病引发的糖脂代谢紊乱一直攻击内质网新建立的平衡，最终内质网无法承受这种打击，出现病理及功能损伤，即ERS[8]。此时细胞启动未折叠蛋白反应（UPR），UPR上有3种跨膜传感器，分别为蛋白激酶R样内质网激酶（PERK）、肌醇需求激酶1（IRE1）和活化转录因子（ATF）6[9]。静息状态时，三者通过免疫球蛋白（Bip）与葡萄糖调节蛋白78（GRP78）紧密结合；ERS时，GRP78与Bip亲密度降低，三者从GRP78中解离并激活，随后启动UPR下游信号通路[10]。ERS发生时，PERK和IREI通过减少蛋白质翻译和促进伴侣产生恢复内质网稳态，是ERS重要的感应器，当机体处于过度持续的ERS时，PERK和IRE1从ERS感应器转变为诱导细胞凋亡的推进器，两者分别激活ATF4、ASK1，并上调凋亡相关因子CHOP和JNK表达，启动PERK-ATF4-CHOP和IRE1-ASK1-JNK途径，诱导细胞凋亡[11-14]。ATF6作为UPR的主要传感器，可快速识别ERS早期内质网内环境压力变化，ERS时，ATF6通路参与γ干扰素（IFN-γ）诱导的死亡相关激酶1（DAPK1）活化，并上调CHOP、XBP1和GRP78表达，从而诱导细胞自噬和死亡[15-16]。

3 内质网应激在糖尿病视网膜病变中的作用

DR早期病理改变主要为微动脉瘤、斑点出血、视网膜内微血管异常、棉絮斑，后期为新生血管形成、玻璃体出血、视网膜脱离[17]。高血糖引起的炎症和ERS是导致DR患者视网膜血管及神经受损的主要原因，血液-视网膜屏障受损是DR的主要特征[18-19]。Müller细胞作为视网膜中重要的神经胶质细胞，能够分泌各种细胞因子及生长因子，如VEGF和细胞间黏附分子-1（ICAM-1），是导致DR患者血管渗出主要原因[20]。VEGF过度生成打破了血液-视网膜屏障的稳定，导致VEGF、ICAM-1和促炎性细胞因子肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-6、IL-8、单核细胞化学引诱蛋白1（MCP-1）间平衡受损，从而引发视网膜炎症和新生血管形成[21]。

3.1 内质网应激参与穆勒细胞促炎过程

XBP1是组成UPR的重要转录因子，Yang等[22]研究发现，XBP1缺陷的糖尿病小鼠Müller细胞VEGF、TNF-α水平升高，ERS标志蛋白GRP78、CHOP、ATF4、ATF6、Eif2α表达上调，视网膜血管渗漏，而XBP1缺失的原代Müller细胞中ERS标志物及炎症因子表达更为强烈，使用ERS抑制剂后则有所改善。视网膜Müller细胞蛋白的O-GlcNA酰化受损参与了DR的发病机制，Dai等[23]研究发现，高糖高脂喂养4周的小鼠视网膜ERS增强，谷氨酰胺-果糖-6-磷酸酰胺转移酶2（GFAT2）上调，O-GlcNAcylation表达增强，己糖胺生物合成途径通量增加。ATF4是ERS的重要介质，能够调节VEGF、ICAM-1表达，从而干预DR发展，Wang等[24]研究发现，增殖期DR组患者玻璃体和房水中ERS相关蛋白GRP78、ATF4、IL-6、MCP-1表达升高，通过对两者进行相关性分析后发现，ATF4和IL-6/MCP-1水平密切相关。

3.2 内质网应激干预晚期糖基化终末产物的生成

AGEs可通过ERS推进DR进程。肿瘤进展位点2（TPL2）是一种丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶，能够对视网膜血管生成产生病理作用，基质细胞衍生因子-α（SDF1α）、ERS相关因子ATF4和TPL2共同组成TPL2/ATF4/SDF1α轴，Lai等[25]研究发现，Nε-（羧甲基）赖氨酸作为AGEs的一种，可通过抑制TPL2/ATF4/SDF1α轴，改善糖尿病大鼠视网膜病理性新生血管形成和DME，从而有效预防糖尿病导致的视网膜微血管损伤。Kang等[26]发现，AGE孵育的糖尿病小鼠视网膜色素上皮（RPE）细胞中ERS相关介质ATF6、IRE1α表达升高，视网膜血管受损。此外，Chan等[27]发现，AGEs中的甲基乙二醛在RPE细胞（ARPE-19）中聚积，导致细胞中活性氧生成和钙浓度升高，最终增强ARPE-19细胞凋亡，而给予ERS抑制剂4-PBA后可逆转这一状况。UPR作为ERS传感器，主要由GRP78激活，Shao等[28]研究显示，长期暴露于高糖缺氧环境中的人视网膜微血管内皮细胞hRECs出现凋亡，促炎性细胞因子表达上调，新生血管形成，甲状腺转运蛋白通过Eif2α-CHOP途径提高GRP78表达，并促进糖基化终末产物受体凋亡，抑制上述病理过程。

4 中医药干预内质网应激治疗糖尿病视网膜病变

中医药具有疗效好、不良反应小、靶向高等特点，在治疗DR方面独具优势，近年研究表明，中医药可通过调控ERS延缓DR进程，现综述如下。

4.1 中药单体

枸杞多糖是中药枸杞的提取物，具有降血糖、减轻视网膜血管渗透和炎症反应、抗AGEs损伤、下调VEGF表达等作用。枸杞多糖可下调糖尿病小鼠视网膜中核因子κB表达，减轻炎症刺激，同时抑制高尔基体中半胱氨酸蛋白酶前体（Pro-Caspase12）生成，减少ERS相关凋亡因子Caspase12激活以控制ERS，减轻视网膜正常细胞组织损伤和凋亡，改善视网膜水肿，抑制新生血管生成[29]。鼓槌石斛具有滋阴清热、润肺益肾、明目之功，毛兰素为其活性成分，研究表明，毛兰素及鼓槌石斛提取物具有抗氧化、增强免疫力、抗血栓形成、改善眼部微循环等作用，鼓槌石斛提取物可降低糖尿病大鼠视网膜组织ERS介导的PERK和eIF2的磷酸化水平，抑制PERK-eIF2-CHOP通路激活，下调同源蛋白CHOP表达，从而减少糖尿病大鼠视网膜细胞损伤及凋亡，毛兰素对高糖培养的猴视网膜脉络膜内皮细胞RF/6A的保护机制与鼓槌石斛提取物的作用相同[30]。蓝莓花青素为蓝莓提取物，可降低糖尿病炎症因子和氧化应激水平，通过下调ARPE-19细胞中miR-182/8-氧鸟嘌呤DNA糖基化酶轴的表达，进而抑制氧化应激和内质网应激，改善高糖导致的细胞凋亡[31]。

4.2 中药复方

玉液汤由山药、黄芪、知母、葛根、五味子、天花粉、鸡内金等组成，具有补气生津、润燥止渴之功。研究表明，玉液汤可降低糖尿病大鼠血脂水平，下调ERS标志蛋白GRP78表达，进而改善糖尿病大鼠视网膜各层结构错乱、局部水肿、细胞疏松等病理改变[32]。当归补血汤加味方由黄芪、当归、三七组成，可补气养血、化瘀通络，具有抗炎、改善血管内皮细胞增殖与迁移、缓解DR中的神经节细胞凋亡和损伤的作用[33]。当归补血汤加味方可下调人源视网膜Müller细胞系MIO-M1血管新生因子（ANGPTL4、VEGF）和炎症因子ICAM-1、IL-1β的mRNA水平，缓解细胞凋亡，其机制可能与抑制ERS中ATF4/CHOP通路有关[34]。

5 结语及展望

ERS通过诱导促炎性细胞因子和AGEs形成，导致视网膜新生血管生成及细胞凋亡，广泛参与了DR发生发展过程。西医针对DR的主要治疗手段为抗炎和抑制新生血管生成，虽在初期有一定成效，但在中后期表现出较强的耐药性和不良反应。中医在治疗疾病方面注重辨证论治、整体合参，对延缓病情、改善症状有显著疗效。

笔者在总结归纳相关文献时发现该领域研究还存在一些不足，主要为目前研究多为中药提取物相关研究，中药复方及中成药的研究相对较少，且机制研究不够深入；实验对象多为动物模型，缺乏临床相关研究。

当前，中医药通过调控ERS防治DR的研究正在兴起，随着研究的深入和完善，将为基于中医基础理论和中医药防治DR的研究提供新思路、新方法，且为进一步阐明DR的发生发展机制、新型靶向药物的开发和临床防治策略的选择提供科学依据。