中药防治糖尿病神经病变的实验研究范文

《上海中医药大学学报》2018年第3期

近年来，糖尿病（DM）发病率越来越高。而糖尿病性神经病变（DN）、糖尿病性肾病、糖尿病性视网膜病变、糖尿病性心脑血管病变等被认为是DM最常见并发症，也是致残率和致死率最高的并发症，其中DN的患病率就高达30%，且50％以上的DM患者最后结局都会发生DN[1]。但DN的发生机制比较复杂，至今也缺少完全清楚的研究。现有的治疗手段仅能改善DN的临床症状，并不能有效消除其病因和阻止病情的进展，但中医中药对DN的防治有一定的疗效和优势。本文归纳综述了近几年来从中药角度防治DN的机制实验研究。

1对高血糖引起的代谢紊乱的影响

代谢紊乱是DN的首要原因。如果DM患者长期处在高血糖状态下，机体可通过多元醇通路激活、非酶糖基化异常及脂代谢异常等多种途径破坏了神经组织正常能量代谢，使其结构和功能发生不可逆改变，从而发展为DN。中药在一定程度上对血糖引起的代谢紊乱具有积极的疗效。

1.1抑制多元醇通路亢进

多元醇通路是细胞内葡萄糖代谢途径之一。在高血糖状态下，葡萄糖醛糖还原酶的亲和性增加，导致山梨醇产生增加。山梨糖醇不能穿过细胞膜，只能在神经组织细胞内积聚，从而导致细胞肿胀，施万细胞损伤和神经纤维变性[2]。此外，山梨醇通过诱导还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶上调，减少还原型谷胱甘肽的产生，降低一氧化氮浓度和增加的活性氧浓度导致氧化应激[3]。同时山梨醇在神经组织中的过量积聚，会耗尽神经组织中的肌醇，其含量的降低会导致Na+⁃K+⁃ATP酶活性的降低，这是影响神经冲动传导的重要因素。中药单体与复方对多元醇通路亢进有一定的抑制作用。在中药单体研究中，郑冬梅等[4]发现，从中药中提取的水飞蓟素能够抑制醛糖还原酶活性，可以明显降低DM大鼠红细胞山梨醇含量，改善了运动或感觉神经传导速度和血小板聚集率，并改善神经结构异常。杨桂珍等[5]试验也发现沙棘原花青素降低大鼠血清、坐骨神经、脑组织中醛糖还原酶活性及提高坐骨神经传导速度。张再超等[6]发现，葛根黄酮能明显改善DM小鼠的病理症状，降低血糖水平及血液中果糖胺、山梨醇、醛糖还原酶的含量，升高血液中山梨醇脱氢酶的含量，同时还能降低肝脏、肾脏、大脑、心脏和皮肤组织中山梨醇的含量，与DM组小鼠比较，差异有统计学意义（P<0.01）。赵晓丽等[7]发现，周围神经病变（DPN）模型大鼠的血糖、坐骨神经非甾体雄激素受体（AR）活性明显高于对照组，尾部腓肠神经传导速度（SNCV）明显降低（P<0.01）；治疗组大鼠的血糖、坐骨神经AR活性明显降低，尾部SNCV明显升高（P<0.01），中药远志对DPN时周围神经损伤具有明显的改善作用。在复方研究中，张永萍等[8]也发现，中药复方经络舒胶囊能够降低大鼠坐骨神经的山梨醇含量及高坐骨神经传导速度。杨美玲等[9]也发现，复方丹参片能降低DM大鼠坐骨神经山梨醇、红细胞山梨醇含量（P<0.05），并能增加坐骨神经传导速度。张涛静等[10]发现，中药糖络宁制剂（由黄芪、狗脊、川断、生地、当归、丹参等组成）能够降低DM大鼠坐骨神经组织中山梨醇含量。上述研究发现，中药对DN发生的多元醇通路激活和亢进确实有一定的抑制作用，主要表现在降低醛糖还原酶活性和神经组织中的山梨醇含量，提高神经传导速度。

1.2改善非酶糖基化异常

蛋白质的非酶糖基化（涉及氧化糖化过程）的增加在DN的发展[11]中也起着重要作用。在高血糖的状态下，果糖和葡萄糖水平的增加，蛋白质、脂质及核酸等大分子在没有酶参与的条件下，与这些糖类反应所生成稳定共价化合物即晚期糖基化终末产物（AGEs）。AGEs可以改变细胞的功能，同时可以导致许多疾病，包括血栓形成和血管收缩，并影响细胞的DNA。此外，蛋白质糖基化可能会减少细胞骨架重建[11]。在正常血糖状态下，AGEs的水平维持在一定范围内，但在高血糖情况下，AGEs在微循环过程中会导致血管变化[12]。而AGEs已经确定不仅存在于有髓和无髓鞘的纤维中，而且存在于神经束膜、内皮细胞和神经内膜微血管的周细胞中[13]。此外，晚期糖基化终产物受体（RAGE）被认为是目前AGEs的最佳表征受体，并且属于细胞表面分子的免疫球蛋白超家族[14]，而RAGE的上调在DM微血管并发症的发展中起关键作用。AGEs其配体的结合能触发下游细胞内信号传导途径，最终导致NF⁃κB活化并随后转录几种炎症介质如内皮素1（ET⁃1）、组织因子、白细胞介素1（IL⁃1）、IL⁃6和肿瘤坏死因子α（TNF⁃α）。而NADPH氧化酶可能是由AGE⁃RAGE相互作用激活及增加细胞氧化应激和微血管病水平的重要介质[15]。有研究显示，DM小鼠的轴突和施旺细胞中显示RAGEm⁃RNA和蛋白的累积增加，以及核因子κB（NF⁃κB）和蛋白激酶C通路的上调。由此可见，RAGE⁃NF⁃κB途径可能在神经元组织的病理生理变化中起重要作用，是导致神经元功能障碍和进行性变性[16]的重要原因。李敏等[17]应用化学方法建立蛋白质非酶糖基化反应模型，以氨基胍为阳性对照，考察黄连多糖对蛋白质非酶糖基化过程中Amadori产物、二羰基化合物及AG⁃Es的生成这3个阶段的影响。该实验结果表明，黄连多糖可以从糖基化反应的3个阶段来抑制AGEs的生成，在不同浓度下均具有很强的抑制作用。沈安鲁等[18]研究发现，由太子参、牡丹皮、熟地黄、泽泻、菟丝子、水蛭组成的丹蛭降糖胶囊，对高糖高脂饲料联合链脲佐菌素（STZ）注射制备的2型DM大鼠模型有明显的改善作用，表现在丹蛭降糖胶囊对模型大鼠的腹主动脉病理学改变有不同程度改善，腹主动脉AGEs、RAGE含量显著降低（P<0.05或0.01）。说明丹蛭降糖胶囊能够有效防治2型DM模型大鼠主动脉病理损伤，其干预机制与调节AGEs⁃RAGE通路密切相关。张会欣等[19]的研究发现，由黄芪、桂枝、当归、生地黄、细辛组成的周络通胶囊，具有益气养阴，通络止痛之效。周络通胶囊能提高KK/Upj⁃Ay小鼠的运动神经传导（P<0.05或0.01）；减轻坐骨神经病理损伤；降低AGEs含量及RAGEmRNA和蛋白的表达（P<0.05或0.01）。说明周络通胶囊对DPN有明显的改善作用，其机制可能与降低周围神经AGEs形成、抑制RAGE表达有关。汪勤等[20]研究发现，由水蛭、桂枝、元胡、黄芪、地龙、麦冬、葛根、生地等药物组成的益气活血通络方具有养阴益气、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沉积。

1.3纠正脂代谢异常

临床流行病学研究现已证明，在1型和2型DN中血脂异常与微血管有紧密联系。血脂异常，特别是三酰甘油（TG）和胆固醇，是DN的独立危险因素。因此，血脂异常在预防和治疗DN中有重要作用[21]。在啮齿类动物试验中发现，在DM发生之前，高脂肪饮食即导致山梨醇、氧化脂质和聚腺苷酸二磷酸核糖转移酶（PARP）的增加积累，以及外周神经中的脂氧合酶的活化[22]。细胞培养研究表明，游离脂肪酸在培养的神经元和施旺细胞中引起脂毒性[23]。这种脂毒性是通过溶酶体功能障碍介导的，但通过机制并不是很清楚，可能涉及组织蛋白酶L的溶酶体膜的通透性改变，导致氧化应激和线粒体活性损伤[24]。棕榈酸是促使培养的施万细胞损伤的主要游离脂肪酸[25]，除了可以直接影响外周神经细胞的功能和结构外，血浆游离脂肪酸水平的升高使血管因子生成TG水平增多，损伤血管内膜，增高血液黏滞度，减缓血流速度，最终使神经细胞供血减少[26]。此外，人体肌内游离脂肪酸的增加使胰岛素信号传导的受损，促进胰岛素抵抗，从而阻断体内葡萄糖处理[27]。这表明血脂异常和高血糖的协同作用导致DM并发症增加的机制。司秋霞等[28]研究发现，由黄连、桑白皮、知母、茯苓、泽泻、大黄、枳实、山药、红花、川牛膝等组成的行瘀降糖胶囊，对SD大鼠灌胃给予脂肪乳剂复制大鼠高脂血症模型，可显著降低其总胆固醇（TC）、TG、低密度脂蛋白胆固醇（LDL⁃C）水平，显著升高高脂血症大鼠高密度脂蛋白胆固醇（HDL⁃C）水平，调节血脂，纠正脂代谢紊乱，具有一定的降脂作用。吕翠岩等[29]研究也发现，由黄芪、女贞子、桂枝、黄芩、黄连、赤芍、水蛭等组成的中药复方糖痹康，对采用高脂饲料和小剂量STZ诱发2型DM大鼠动物模型的脂代谢有明显的改善作用，表现在糖痹康能显著升高2型DM大鼠模型动物血清HDL⁃C的水平，显著降低其TG、TC、LDL⁃C、游离脂肪酸（NE⁃FA）水平，同时其对坐骨神经髓鞘、轴索等具有修复作用。在以往的中药复方研究中发现中药复方对DM及其并发症引起的脂代谢紊乱有良好的防治作用[30]。综上所述，中药及其复方能够纠正DM及并发症引起的脂代谢紊乱，对神经纤维的结构完整性和功能有一定的保护作用。

2防治血管病变

血管病变与DN的发生密切相关，主要表现在微血管结构和血管活性因子的改变。在疾病的进程中，神经元缺血是其中一个重要特点[31]。同时，高同型半胱氨酸及B12和叶酸的减少与一氧化氮（NO）的产生减少相关，因此与血管收缩的状态有关。2.1微血管结构改变微血管结构改变主要包括血管壁的基底膜增厚、内皮增生、微小血管管腔变小[32]，最终不仅使得微小血管阻塞，甚至最后大血管结构改变，导致神经细胞缺血和缺氧，直至神经元凋亡，神经功能发生障碍。

2.2血管活性因子改变

在长期高血糖的状态下，患者的血管壁会遭损伤，同时内皮细胞凋亡，NO及血管内皮生长因子（VEGF）水平生成减少，ET增加。NO作为血管活性因子和信号分子，可舒张血管，同时发挥神经传导及调节胰岛素的释放等多种作用。最近，BAZZAZ等[33]得出结论，eNOS基因中的多态性可能构成糖尿病性视网膜病变和神经病变的遗传倾向的一个因素，表明DM患者这种基因变异的预后价值。在DM中，NO产生的减少可能与糖尿病性视网膜病变和神经病变的发展相关，其中VEGF水平以反调节方式增加。在3种一氧化氮合酶（NOS）中，大多数注意力集中在eNOS，因为其与血管病变有关[33]。MEHRAB⁃MOHSENI等[34]研究发现，在DN患者中，与对照组相比，eNOS基因中可变数串联重复（VNTR）多态性的频率显著增加。与对照相比，无并发症患者的基因型和等位基因频率明显不同。此外，TAVAKKOLY⁃BAZZAZ等[35]还发现VEGF基因的多态性可能牵涉DN的发病机制。然而，需要进一步的研究来确定这种多态性在DN中作为DM的慢性并发症的预后价值[35]。而ET与NO、NOS一样在血管舒张和收缩过程中同样发挥着重要作用。李一北[36]使用高糖高脂高胆固醇饲养Wistar大鼠、四氧嘧啶造模DMWistar大鼠、自发性DMGK大鼠、ob/ob雄性小鼠4种动物模型，分别模拟DM早期、1型DM、2型DM、肥胖伴胰岛素抵抗2型DM4种形成血管内皮损伤的病理条件，使用中药复方脉通方进行干预和治疗，结果发现，脉通方能升高这几种模型动物血清中NO水平，适度降低ET水平，保护血管内皮的正常功能。在血管组织形态上，中药组明显抑制了股动脉血管内皮细胞的损伤及内皮下水肿，阻止了脂质的进一步渗入及粥样斑块的形成和沉积。脉通方具有明显的预防和修复内皮损伤的作用，其机制可能是通过改善高血糖状态、保护内皮细胞形态和功能、纠正脂类代谢紊乱、改善胰岛素分泌不足和胰岛素抵抗、清除自由基、平衡血管舒缩因素、抑制血小板凝集、调节血管因子的表达、保护细胞超微结构的完整等途径得以实现。马金玲等[37]研究也发现，由黄芪、赤芍、川芎、葛根、鸡血藤、圆弧、泽泻、桂枝、生地黄、当归、知母、甘草等组成的中药复方益气活血通络方，对STZ复制DM大鼠模型，可以明显降低模型大鼠的血清NO水平，明显升高血浆ET水平。郭晶晶等[38]研究发现，采用链脲佐菌素制作DPN大鼠模型，给予糖痹康干预治疗12周后，结果发现糖痹康可能通过降低DPN大鼠的血液黏度、血脂、ET水平、血栓素B2（TXB2），升高NO水平，并且研究认为糖痹康正是通过以上途径来发挥保护周围神经的作用。综合上述研究和其他相关文献[39]研究发现，中药对DM模型动物血管内皮功能有明显改善作用，可防治血管病变。

3抑制氧化应激与改善线粒体功能障碍

DN与氧化应激及线粒体损伤之间有着密切联系。机体在高血糖的状态下会激活线粒体电子传递链、NADPH氧化酶等途径，生成大量活性氧（ROS）和活性氮自由基（RNS）[40]。当机体在遭受大量活性氧和活性氮自由基的刺激时即可氧化应激[41]。在周围神经中，抗氧化机制包括许多胞质和嗜脂性低分子量和酶抗氧化剂[42]。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH⁃Px）、谷胱甘肽还原酶和谷胱甘肽转移酶是关键的酶清除剂。抗氧化酶通过灭活高毒性游离氧自由基和过氧化物来减少氧化应激，因此在DN的发病机制中起重要的保护作用。在DM动物模型中，发现在周围神经系统中还原型谷胱甘肽（GSH）和含GSH的酶清除剂——GSH⁃Px和还原酶减少[43]，而CAT水平在周围神经组织中同样下降[44]。一些研究报道了GPH⁃Px和CAT在具有血管并发症的Ⅰ型DM患者的血液中的活性降低[45]。在正常情况下，线粒体可通过SOD、CAT和GSH等作用使ROS消除。但经过上述途径无法消除的、过多的ROS最终会损伤线粒体蛋白、mtDNA和线粒体膜上的脂类[46]，导致ATP生成减少[47]；线粒体损伤可进一步加重氧化应激，诱导施万细胞凋亡，促进神经炎性反应，导致神经元结构和功能改变如轴突变性。而施万细胞数量的减少，致神经营养因子分泌不足，使受损神经元无法修复，最终导致DN形成[48]。由黄芪、生地黄、山萸肉、狗脊、丹参等组成的中药复方糖络宁，具有明显提高DM大鼠血清抗氧化能力物质GSH⁃Px、SOD、CAT水平和总抗氧化能力（T⁃AOC）的活力，清除对周围神经有害的氧化代谢产物及氧化应激活性物质丙二醛、ROS的水平及活力，具有明显抗氧化应激能力，减轻氧化损伤，对DMDPN有明显的保护作用[49]。同时，糖络宁也可显著提高DM大鼠背根神经节线粒体中MnSOD、GPX、CAT（U/mg蛋白）等3种抗氧化剂的活性[50]。吕翠岩等[51]研究也发现，中药糖痹康对2型DM大鼠模型动物的氧化应激有明显的改善作用，表现在中药糖痹康对2型DM大鼠模型动物能提高其血清SOD水平及坐骨神经组织中Mn⁃SOD及Cuzn⁃SOD基因表达，而起到抗氧化应激作用有关。综上所述和参考相关文献[52]研究共同证明，中药复方可通过抑制DM大鼠氧化应激起到防治周围神经病变大鼠周围神经组织损伤的作用。

4神经营养因子（NTF）

缺乏NTF是一类对神经元的发育、存活和凋亡起重要作用的蛋白质，包括神经生长因子（NGF）、脑源性神经营养因子（BDNF）、神经营养因子⁃3（NT⁃3）、神经营养因子⁃4/5（NT⁃4/5）。

4.1NGF

NGF是神经营养因子中较早被人类发现和研究的生长因子，在神经元的分裂、分化、修复过程中发挥着重要的生物活性作用。研究表明，NGF在DN的发生和发展过程中，明显可见NGF合成下降，同时NGF受体表达量减少，以至于无法保护神经元免遭继续损伤，神经细胞的凋亡加剧，最终导致DN的发生[53]。

4.2胰岛素样生长因子（IGFs）

IGFs及其受体主要存在于神经系统[54]，可受生长激素、胰岛素、前列腺素E2等激素的影响，提供了中枢神经系统和外周神经系统的营养支持[55]。研究表明，在高血糖条件下，施万细胞通过增加山梨糖醇和下调IGFⅠ去分化为未成熟细胞导致脱髓鞘[56]；IGFⅠ通过与受体作用加强了IGFⅠ通过PI3K/Akt信号途径介导脂肪酸合成酶激活而促进神经髓鞘的形成，对神经修复起到关键作用[57]。因此，IGFs可以被认为是DM周围神经病变的一个重要治疗靶点[58]。吕翠岩等[59]和穆晓红等[60]研究发现，用高脂饲料和小剂量STZ诱发2型DM大鼠动物模型，用不同剂量的糖痹康灌胃16周，发现中药复方糖痹康能够促进DM周围神经病变大鼠坐骨神经NGF、BDNF和NT⁃3蛋白的表达，同时促进DMDPN大鼠坐骨神经NT⁃3mRNA的转录和蛋白的表达，下调DPN大鼠坐骨神经c⁃jun蛋白表达，增高坐骨神经组织IGFⅠ及其受体蛋白和mRNA的表达[60]。张涛静等[61]和吴群励等[62]研究也发现，中药复方糖络宁可提高DM大鼠血清NGF水平，可上调DM大鼠坐骨神经组织NGFmRNA表达；筋脉通胶囊增强坐骨神经NGF受体p75NTR和TrkA的表达，改善DM大鼠的周围神经病变。

综上所述，DN的发病机制是十分复杂，可能是在高血糖的始动因素下，多种因素共同参与的结果。在高血糖状态下，会导致机体的代谢紊乱，包括多元醇途径的激活、非酶糖基化异常、脂代谢紊乱，产生过多的氧化应激，增加过氧化脂质，DNA和蛋白质的过氧化反应，引起施万细胞凋亡，线粒体功能障碍，Na+⁃K+⁃ATP酶生成减少，神经纤维传导速度减慢；同时在高血糖情况下，微血管结构改变、血管活性因子改变和微循环障碍直接导致神经组织缺血缺氧，并且NGF在DN过程中合成减少，不能对神经元的损伤进行及时的修复。上述因素相互作用，最终导致了神经纤维轴突萎缩和脱髓鞘，神经纤维缺失和神经再生不良等即DN的发生。中医中药在防治DN方面有一定疗效并逐步取得一定进展，这可能是中医中药多靶点治疗DN的优势。今后中药复方的研究应结合运用现代高科技手段，尽可能地阐明中药复方的确切作用机制，为临床应用中药复方提供强有力的基础实验依据。

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作者：刘志寿1，2，邱涵鉴1，李玉竹1综述，谭正怀2审校 单位：1.大竹县人民医院，2.四川省中医药科学院