醛糖還原酶抑制劑在糖尿病并發(fā)癥治療研究中的應(yīng)用

孟凡麗

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營口 115009）

醛糖還原酶抑制劑在糖尿病并發(fā)癥治療研究中的應(yīng)用

孟凡麗

（遼寧農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，遼寧 營口 115009）

目前，醛糖還原酶抑制劑的篩選研究已成為糖尿病并發(fā)癥治療藥物的重要研發(fā)新領(lǐng)域。主要介紹了醛糖還原酶與糖尿病并發(fā)癥的關(guān)系、醛糖還原酶抑制劑藥物的研究概況和醛糖還原酶抑制劑篩選方法研究進展。關(guān)鍵詞：醛糖還原酶抑制劑；糖尿病并發(fā)癥

糖尿病不僅導(dǎo)致血糖升高，而且會引發(fā)多種并發(fā)癥（Diabetic complications，DC），有足病、腎病、眼病、腦病、心臟病、皮膚病等多種病癥。導(dǎo)致糖尿病病人死亡，給患者帶來巨大痛苦，與其它病比較，花費時間和金錢都比較多。糖尿病患者體內(nèi)的高血糖通常會導(dǎo)致多種慢性并發(fā)癥，其重要的原因在于高血糖引起的非酶糖基化、氧化還原應(yīng)激、多元醇通路以及二酞基甘油（DAG）-蛋白激酶c（PKC）四條途徑的病變，最終導(dǎo)致特定細胞群的受損[1]。

1 醛糖還原酶與糖尿病并發(fā)癥的關(guān)系

多元醇通路的激活是糖尿病微血管并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的重要原因，血糖的持續(xù)升高能激活多元醇通路細胞的醛糖還原酶（aldos reductase，AR）基因的葡萄糖反應(yīng)元件及滲透壓反應(yīng)元，從而激化AR的活性（見圖1）[1-2]。葡萄糖在AR的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)樯嚼娲?，由于山梨醇不易通過細胞膜，進而造成細胞內(nèi)山梨醇的堆積，使細胞處于高滲狀態(tài)并引起一系列的代謝失調(diào)問題，因此山梨醇代謝通路的激活可能是引起多種糖尿病并發(fā)癥的內(nèi)在原因之一。研究發(fā)現(xiàn)，如果能有效抑制醛糖還原酶AR就可以達到緩解細胞內(nèi)山梨醇的大量堆積，進而減輕糖尿病并發(fā)癥的產(chǎn)生。由此看來，醛糖還原酶可以作為防治糖尿病并發(fā)癥的目標靶點。目前，針對醛糖還原酶抑制劑（aldos reductase inhibitor，ARIs）的篩選研究已成為糖尿病并發(fā)癥治療藥物的重要研發(fā)新領(lǐng)域。

2 醛糖還原酶抑制劑藥物的研究概況

2.1 化學(xué)合成的醛糖還原酶抑制劑

圖1 多元醇通路（引自楊喆等，1999）

依據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以將具有抑制活性的人工合成的醛糖還原酶抑制劑分為四類，分別為羧酸類（例如，依帕司他）、螺旋己內(nèi)酰脲類（例如，索比尼爾）、噠嗪酮類（例如，ARIs-809）以及其它類型的AR抑制劑。依帕司他AR抑制劑已經(jīng)在臨床治療中開始使用，菲達司他和AS-3201也已經(jīng)開始進行臨床試驗研究。

目前市場上常見的羧酸類醛糖還原酶抑制劑藥物[3]包括帕那司他、依帕司他、阿司他丁和托瑞司他等。其中，托瑞司他上市最早，不過由于其副作用較大，因此臨床應(yīng)用受到了限制。依帕司他是當(dāng)前市場上較為常見的醛糖還原酶抑制劑藥品，該藥品很容易被神經(jīng)組織吸收，在治療由糖尿病引起的神經(jīng)性病變繼血糖控制方面具有很好的療效，而且具有較好的長期服用耐受性，副作用較小。因此，在臨床上應(yīng)用較多。目前，折那司他、唑泊司他和Ranirestat（AS-3201）是正在研發(fā)的醛糖還原酶抑制劑新藥，其中AS-3201具有很強的醛糖還原酶抑制效果，對改善糖尿病患者的并發(fā)癥具有較好應(yīng)用前景。

螺旋己內(nèi)酰脲類（海因類）[4]AR抑制劑中，常見的藥物有索比尼爾（Sorbinil）、非達司他（Fidarestat，SNK-860）和甲索比尼爾（Melbosorbinil）等。非達司他為醛糖還原酶抑制劑的第二代產(chǎn)品，在降低神經(jīng)細胞中的山梨醇水平和改善神經(jīng)系統(tǒng)糖尿病并發(fā)癥方面療效顯著，而且該藥品的負作用較小。

在噠嗪酮類[5]醛糖還原酶抑制劑藥物中，ARIs-809是由輝瑞公司最近研發(fā)的新產(chǎn)品。研究顯示，該藥品在減緩糖尿病大鼠細胞中山梨醇和果糖的大量積累方面具有療好的療效。其它的人工合成的醛糖還原酶抑制劑藥物中，噻唑烷二酮類（Thiazolidinediones，TZDs）藥物不僅具有治療胰島素抵抗作用，而且在醛糖還原酶抑制方面也有較好的療效。另外，日本開發(fā)的CT-112也是一類不錯的醛糖還原酶抑制劑藥物，在治療糖尿病并發(fā)癥角膜病變方面具有很好的療效。

2.2 植物來源的醛糖還原酶抑制劑

與化學(xué)藥品相比較，植物來源的藥品具有副作用小，適宜長期服用等優(yōu)點。當(dāng)前常見的來源于植物的抑制醛糖還原酶的藥物有以下幾類。

黃酮類化合物[6-8]是一類較好的植物源醛糖還原酶抑制劑，其作用機理是黃酮類化合物可以與醛糖還原酶的底物高效結(jié)合，這樣通過競爭而有效阻斷了醛糖還原酶與底物的結(jié)合，進而緩解了糖尿病患者細胞內(nèi)的山梨醇堆積，達到預(yù)防和治療糖尿病并發(fā)癥治療目的。研究表明，槲皮素在改善山梨醇在糖尿病小鼠晶狀體中的大量積累問題，在白內(nèi)障治療方面也有一定療效。有研究發(fā)現(xiàn)茶葉來源的異槲皮苷和黃酮糖苷對醛糖還原酶具有特異的抑制效應(yīng)。另外，從中國產(chǎn)野菊花中也分離到了一些具有醛糖還原酶抑制活性得有效成分，比如其甲醇提取物中分離的綠原酸（chlorgenic acid），乙酸乙酯部分分離的木犀草素、木犀草素7-O-β-D-吡喃葡糖苷、木犀草素7-O-β-D-吡喃葡糖醛酸及澤蘭靈等；從茵陳蒿（Artem-isia capillaries Thunb.）的乙酸乙酯部分得到的3種黃酮pillarsin，cirsimaritin，hamnocitrin；從甜茶（Engelhardtia chrysolepis Hance）中分離得到二氫黃酮醇苷及neoaasilbin都對晶狀體醛糖還原酶有抑制作用。

來源于植物的酚類及其衍生物（比如，鞣花酸及其衍生物）也具有一定的醛糖還原酶抑制活性[9]。研究發(fā)現(xiàn)，來源于朱子草（Phyllanthus niruni L.）和金露梅（Potentilla candicans）的鞣花酸和短葉蘇木酚酸，以及它們的衍生物都表現(xiàn)出較強的醛糖還原酶抑制活性；事實上，墨西哥有利用薔薇科植物金霉梅（Potentilla candicans）根提取物進行由糖尿病引起的白內(nèi)障治療；另外，來源于植物卡卡里果（Myrciaria dubia）的鞣花酸及其衍生物也具有一定的醛糖還原酶抑制活性，特別是4-（alpha-rhamnopyranosyl)ellagic acid在抑制晶狀體中醛糖還原酶活性方面具有很好的療效，并以非競爭性抑制模式對人來源醛糖還原酶具有極強抑制效應(yīng)。

來源于植物的萜類化合物在抑制醛糖還原酶活性方面也表現(xiàn)良好[10]，比如來源于植物Salacia oblongaWall根組織的萜類化合物otalagenin 16-acetate、maytenfolicacid、3β，22a-dihydroxyolean-12 -en-29-oicacid及2種二萜19-hydroxyferruginol和lambertic acid均具有較強的醛糖還原酶抑制活性，特別是在對大鼠眼球晶狀體醛糖還原酶的抑制方面表現(xiàn)突出；黃才國等的研究顯示，來源于玄參的環(huán)烯醚萜EpibueroPyridium A可以通過競爭性抑制有效緩解糖尿病機體細胞中的山梨醇積累。

另外，其他一些植物提取物也發(fā)現(xiàn)有一定的醛糖還原酶抑制活性，張銀娣等[11-12]對芐達賴氨酸（BDZL）的研究發(fā)現(xiàn)，該類物質(zhì)具有顯著醛糖還原酶抑制活性。而且在降低血糖和促進胰島素分泌方面具有較輕的作用，在坐骨神經(jīng)GSH-PX活力增強和抑制COX-2方面表現(xiàn)良好，也可以有效降低神經(jīng)和血清中AGES含量。值得注意的是，該藥成分在提高糖尿病大鼠外周神經(jīng)內(nèi)Na+-K+-ATP酶活性和增加運動神經(jīng)傳導(dǎo)速度等方面也表現(xiàn)出一定功效。PMI-5011是來自龍蒿草（Artemisia dracunculus）的提取物，研究發(fā)現(xiàn)該類物質(zhì)具有較強的醛糖還原酶抑制活性，目前己在臨床上開始使用。孟凡麗等發(fā)現(xiàn)人參中的人參皂苷Rb1、Rd、Rg1和Rg2對AR具有抑制作用。

2.3 微生物來源的醛糖還原酶抑制劑

近年來，從微生物中分離醛糖還原酶抑制劑也取得了新的進展[13-14]。Nishika等的研究發(fā)現(xiàn)，從真菌Chaetomella raphigera發(fā)酵液中分離的WF-3681成分及其衍生物在抑制醛糖還原酶方面具有很強的作用。一種從束絲放線菌Actinosynnema sp.和淡紫色擬青霉Paecilomyces lilacinus中分離得到的苯并噻唑也具有較強的醛糖還原酶抑制活性；Ozasa等的研究表明，來自于菌株Actinosynnema sp.C-304的謝產(chǎn)物的Thiazocins A和B也具有較強的抑制醛糖還原酶活性。另外，Aldostatin及其類似物WF-2421分別是來自真菌Pseudeurotium zonatum和灰色腐質(zhì)霉Humicolagrisea的有效成分，它們在醛糖還原酶抑制試驗中表現(xiàn)也很突出。從Crucibulum sp.菌株的發(fā)酵產(chǎn)物中獲得了一些具有醛糖還原酶抑制活性的化合物，包括Salfredins A3、A4、A7、C1、C2、C3和Bll等，其中A4、B11功效最強。有研究發(fā)現(xiàn)，從青霉屬菌Penicillium citrinum和P．corylophilum中也分離得到了具有醛糖還原酶抑制活性的化合物DHMI。

Yoshida等從真菌屬的Chaetomella circinoseta代謝產(chǎn)物中分離得到了對RLAR有抑制作用的化合物；從嗜堿棒狀桿菌的發(fā)酵液中分離得到的有抑制作用的化合物YUAOO1；Rao等的研究發(fā)現(xiàn)，來自黑曲霉Aspergillus niger CFR-W-105的化合物nigerloxin和asperaldin均具有抑制醛糖還原酶的活性；Fujita等也從曲霉Aspergillus sp.中分離得到具有抑制人重組體AR（HR AR）活性的黃酮類物質(zhì)（8-羥基黃豆苷元，8-hydroxydaidzeinI）。

3 醛糖還原酶抑制劑篩選方法研究進展

3.1 體外篩選

篩選醛糖還原酶的抑制劑是開發(fā)糖尿病治療藥物的重要環(huán)節(jié)，如何通過高通量的方法進行規(guī)?；Y選是藥物篩選的技術(shù)關(guān)鍵。目前常用的篩選原理如下[15]，即在篩選體系中加入過量的醛糖還原酶，其中包含有底物DL-甘油醛和輔酶即還原型輔酶Ⅱ（NADPH），然后在加入?yún)⒃囁幤返那闆r下測定醛糖還原酶的含量及其活性的變化，進而確定參試藥品的有效性。用于篩選鑒定體系的醛糖還原酶可以是來自于組織提取物，也可以是通過體外表達系統(tǒng)獲得的重組蛋白。在體外高通量篩選的基礎(chǔ)上，將獲得的重點候選藥物進一步應(yīng)用于動物模型試驗，經(jīng)過反復(fù)實驗才能最后確定進入臨床試驗的候選藥品。

3.2 體內(nèi)篩選

與體外篩選不同，體內(nèi)篩選是基于動物模型的藥物篩選體系，即在給模型動物使用不同劑量的供試藥物的情況下，從模型動物中提取和分離得到待測血樣，然后在體外測定參試藥物對靶標性狀的作用，從而確定參試藥品的活性及藥效。當(dāng)前，測定血液紅細胞中醛糖還原酶活性的方法有柱層析法、熒光法和ELISA法[16]。不過，體內(nèi)篩選的通量要低，而且造價昂貴，篩選效率也較低，因此其應(yīng)用受到了極大的限制。

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The Application of Aldose Reductase Inhibitors in the Treatment of Diabetic Com plications

MENG Fanli
（Liaoning Agricultural TechnicalCollege，Yingkou 115009，China）

The papermainly introduced the relationship between aldose reductase and diabetic complications;general research situation ofaldose reductase inhibitorsand the research progressofaldose reductase inhibitor screening.

Aldose reductase inhibitor;Diabetic complications research survey

R 587.2

A

1671－0517（2017）03－0006－03

2016－12－19

孟凡麗（1978－），女，山西省臨汾市人，講師，主要從事天然產(chǎn)物的開發(fā)與研究。