氧化應(yīng)激與糖尿病足發(fā)病關(guān)系及中藥干預(yù)作用的研究進(jìn)展

李亮亮 王偉靈 趙誠(chéng)

摘 要 糖尿病足的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，目前認(rèn)為血管病變、神經(jīng)損傷及創(chuàng)面感染為其主要病機(jī)。研究表明，氧化應(yīng)激可同時(shí)激活多條信號(hào)通路參與上述病變的形成，在糖尿病足的發(fā)生、發(fā)展過(guò)程中發(fā)揮重要作用。中醫(yī)藥在糖尿病足的防治中具有一定優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)代研究發(fā)現(xiàn)單味中藥及中藥復(fù)方具有多層次、多靶點(diǎn)的藥理學(xué)作用，在糖尿病足壞疽的不同階段發(fā)揮治療作用。本文回顧近年來(lái)中藥通過(guò)改善氧化應(yīng)激狀態(tài)在治療糖尿病足中取得的進(jìn)展，探尋氧化應(yīng)激與糖尿病足發(fā)病關(guān)系及中藥干預(yù)作用。

關(guān)鍵詞 糖尿病足 氧化應(yīng)激 中藥

中圖分類(lèi)號(hào)：R587.2； R259 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-1533（2019）13-0023-03

The relationship between oxidative stress and diabetic foot and the advances on traditional Chinese medicine intervention*

LI Liangliang1**， WANG Weiling1， ZHAO Cheng1，2***（1. Shanghai TCM-Integrated Hospital， Shanghai 200082， China； 2. Shanghai TCM-Integrated Institute of Vascular Anomalies， Shanghai 200082， China）

ABSTRACT The pathogenesis of diabetic foot is complex. It is considered that vascular disease， nerve injury and wound infection are the main pathogenesis. Studies have shown that oxidative stress can simultaneously activate multiple signaling pathways to participate in the formation of these lesions and play an important role in the occurrence and development of diabetic foot. Traditional Chinese medicine has certain advantages in the prevention and treatment of diabetic foot. Modern research has found that both single herb and Chinese traditional compound have multi-level and multi-target pharmacological effects， and play a therapeutic role in different stages of diabetic foot gangrene. In this paper， we review the research progress of traditional Chinese medicine in the treatment of diabetic foot in recent years， and explore the relationship between oxidative stress and diabetic foot and the intervention effect of traditional Chinese medicine so as to provide reference for the prevention and treatment of diabetic foot.

KEy WORDS diabetic foot； oxidative stress； traditional Chinese medicine

糖尿病足（diabetic foot，DF）是糖尿病的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，流行病學(xué)研究顯示，中國(guó)糖尿病足發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)。DF的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，其發(fā)生與糖脂代謝紊亂導(dǎo)致的氧化應(yīng)激引起的下肢血管病變、神經(jīng)病變密切相關(guān)。晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycation end products，AGEs）作為糖代謝紊亂的主要產(chǎn)物，性質(zhì)穩(wěn)定且具有廣泛的致病作用，可多途徑、多部位誘導(dǎo)氧化應(yīng)激的發(fā)生，進(jìn)一步介導(dǎo)炎性反應(yīng)、自噬及細(xì)胞凋亡。中醫(yī)藥可通過(guò)不同途徑與靶點(diǎn)對(duì)氧化應(yīng)激反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，從而對(duì)DF起到治療作用。

1 氧化應(yīng)激與晚期糖基化終末產(chǎn)物

AGEs是體內(nèi)一些還原糖如葡萄糖、果糖等與大分子物質(zhì)的游離氨基發(fā)生非酶糖基化反應(yīng)形成的終末產(chǎn)物[1]，其形成依賴(lài)葡萄糖濃度和反應(yīng)活性。AGEs在局部皮膚過(guò)量沉積后，可通過(guò)其直接毒性作用或受體途徑引起組織和細(xì)胞功能的紊亂，晚期糖基化終末產(chǎn)物受體（receptor for advanced glycation end products，RAGE）作為其主要作用受體，可表達(dá)于內(nèi)皮細(xì)胞、單核細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞以及神經(jīng)組織中。研究發(fā)現(xiàn)，AGEs可誘導(dǎo)周?chē)?xì)胞RAGE mRNA高表達(dá)，進(jìn)一步反饋激活A(yù)GEs-RAGE信號(hào)通路，增加細(xì)胞內(nèi)ROS水平。低水平活性氧簇（reactive oxygen species，ROS）可通過(guò)其氧化作用參與細(xì)胞信號(hào)調(diào)節(jié)。而過(guò)度激活的AGEsRAGE信號(hào)通路則會(huì)通過(guò)氧化應(yīng)激反應(yīng)，介導(dǎo)炎性反應(yīng)、自噬及細(xì)胞凋亡的發(fā)生，造成血管及神經(jīng)損傷，從而導(dǎo)致疾病狀態(tài)[2] 。

2 氧化應(yīng)激與DF

2.1 氧化應(yīng)激與血管損傷

DF患者下肢血管病變的機(jī)制尚不明確，目前研究認(rèn)為，OS引起的血管內(nèi)皮功能紊亂，在糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展中發(fā)揮了重要作用。ROS作為OS反應(yīng)的關(guān)鍵物質(zhì)，可通過(guò)介導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞炎性反應(yīng)、調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞自噬、加速內(nèi)皮細(xì)胞衰老等引起血管內(nèi)皮功能紊亂，參與糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生。高血糖狀態(tài)下AGEs含量增多，可誘導(dǎo)血管炎癥反應(yīng)的發(fā)生[3]，使TNF-α、IL-6、IL-1β等生成與分泌增多。并在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步誘導(dǎo)損傷的內(nèi)皮細(xì)胞VPO1基因及衰老相關(guān)蛋白如p53等表達(dá)上調(diào)，導(dǎo)致內(nèi)皮細(xì)胞衰老。衰老的內(nèi)皮細(xì)胞可釋放更多的炎性因子（如TNF-α、IL-1β、IL-2、IL-6、IL-8、ICAM、VCAM等）， 進(jìn)一步加劇內(nèi)皮損傷[4]。

研究發(fā)現(xiàn)，在血管氧化應(yīng)激反應(yīng)的眾多影響因素中，非對(duì)稱(chēng)性二甲基精氨酸（asymmetric dimethylarginine，ADMA）在其中發(fā)揮了重要作用，ADMA與L-精氨酸的結(jié)構(gòu)非常相似，作為內(nèi)源性一氧化氮合酶（NOS）抑制劑，可直接與底物左旋精氨酸競(jìng)爭(zhēng)NOS的結(jié)合位點(diǎn)，并增加超氧陰離子（O2-）的生成，在還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）參與下通過(guò)氧化內(nèi)皮型一氧化氮合酶（endothelial nitric oxide synthase，eNOS）的關(guān)鍵輔基四氫生物蝶呤（tetrahydrobiopterin，BH4），誘導(dǎo)NOS解偶聯(lián)，從而導(dǎo)致超氧化物生成增多，一氧化氮（nitric oxide， NO）合成減少。NO是主要的血管舒張因子，其合成減少，可導(dǎo)致血管內(nèi)皮依賴(lài)性舒張功能障礙[5]。而過(guò)量的超氧化物作為NF-κB的活化刺激信號(hào)，可激活NF-κB信號(hào)通路進(jìn)一步促進(jìn)IL-2受體、T細(xì)胞受體的表達(dá)，誘導(dǎo)IL-2介導(dǎo)的毒性損傷和T細(xì)胞的黏附，導(dǎo)致內(nèi)皮受損。升高的ADMA還可增加miR-21水平，抑制SOD2表達(dá)，增加ROS水平，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞衰老導(dǎo)致功能障礙[6]。

2.2 氧化應(yīng)激與神經(jīng)損傷

糖尿病周?chē)窠?jīng)病變（diabetic peripheral neuropathy，DPN）分為運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷、感覺(jué)神經(jīng)損傷及自主神經(jīng)紊亂這3個(gè)方面：運(yùn)動(dòng)神經(jīng)損傷可見(jiàn)肌群麻痹、無(wú)力、萎縮，導(dǎo)致足弓力學(xué)失衡，足部壓力異常形成潰瘍；感覺(jué)神經(jīng)受損表現(xiàn)為痛覺(jué)、壓力及溫度覺(jué)的喪失，保護(hù)機(jī)制減弱或消失，易受外界創(chuàng)傷；自主神經(jīng)病變可引起局部汗出減少、甚至無(wú)汗，致使局部皮膚干燥開(kāi)裂，繼發(fā)感染。DPN的發(fā)病機(jī)制主要包含：代謝因素的直接毒性作用、氧化應(yīng)激反應(yīng)及OS誘導(dǎo)的血管損傷等[7]。

高血糖狀態(tài)下AGEs沉積于神經(jīng)組織及細(xì)胞，可通過(guò)促進(jìn)蛋白質(zhì)間的異常共價(jià)交聯(lián)影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能，對(duì)神經(jīng)組織或細(xì)胞產(chǎn)生直接毒副作用。而持續(xù)高血糖亦可激活多元醇通路，使蛋白激酶介導(dǎo)的Na+-K+-ATP酶活性下降，還原型谷胱甘肽（reduced glutathione，GSH）的生成減少，增加OS含量，損傷神經(jīng)組織，導(dǎo)致神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢，神經(jīng)傳導(dǎo)功能障礙[8]。氧化應(yīng)激可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮依賴(lài)性舒張功能障礙，隨著病情的進(jìn)展，內(nèi)皮細(xì)胞增殖，微血管基底膜增厚，血流量減少，導(dǎo)致神經(jīng)內(nèi)膜缺氧和神經(jīng)低灌注，出現(xiàn)神經(jīng)變性壞死。有研究認(rèn)為，胰島素對(duì)感覺(jué)神經(jīng)元和軸突受體有獨(dú)特的營(yíng)養(yǎng)作用，而OS誘導(dǎo)的胰島素缺乏可直接導(dǎo)致神經(jīng)損害，是DPN發(fā)病的又一關(guān)鍵因素[9]。

2.3 氧化應(yīng)激與炎性反應(yīng)

研究發(fā)現(xiàn)，AGEs與RAGE結(jié)合可通過(guò)促分裂素原活化蛋白激酶（mitogen activated protein kinases，MAPK）、Janus激酶/信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活子（the janus kinase/signal transducer and activator of tran-ions，JAK/STAT）信號(hào)通路、磷脂酰肌醇-3-激酶（phosphatidylinositol-3-kinase，PI3K）等多條通路促進(jìn)氧化應(yīng)激的發(fā)生，其中過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體-γ（peroxisome proliferators activated receptor gamma， PPAR-γ）和NF-κB信號(hào)通路的激活可導(dǎo)致ROS和活性氮簇的產(chǎn)生，繼而引發(fā)一系列炎癥反應(yīng)。AGEs可通過(guò)下調(diào)PPAR-γ活性，參與誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞向Th1、Th17分化，釋放細(xì)胞因子IL-2、IL-17參與炎性反應(yīng)。而NF-κB的活化，可引起大量促炎細(xì)胞因子如IL-6、TNF-α、血管細(xì)胞黏附分子-1（vascular cell adhesion molecule-1，VCAM-1）、細(xì)胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）等的表達(dá)和釋放，其中IL-1α、IL-6、TNF-α的表達(dá)可反向促進(jìn)NF-κB的激活及ROS的產(chǎn)生，形成反饋調(diào)節(jié)環(huán)。高水平的ROS及炎性因子的持續(xù)釋放，可使創(chuàng)面長(zhǎng)期處于炎性期，使創(chuàng)面周?chē)＜?xì)胞發(fā)生壞死凋亡，引起慢性細(xì)胞活化和組織損傷[10]。

2.4 氧化應(yīng)激與細(xì)胞自噬、凋亡

在OS反應(yīng)中，自噬對(duì)細(xì)胞的存活與凋亡過(guò)程中具有雙向調(diào)節(jié)作用。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞內(nèi)ROS過(guò)量產(chǎn)生，可通過(guò)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶標(biāo)（mammalian target of rapamycin，mTOR）、PI3K、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）及p53信號(hào)通路[11]誘導(dǎo)自噬活化，緩解ROS介導(dǎo)的氧化應(yīng)激反應(yīng)，保護(hù)細(xì)胞存活。同時(shí)，選擇性自噬又可促進(jìn)過(guò)氧化氫酶的產(chǎn)生，導(dǎo)致ROS進(jìn)一步堆積，使得自噬和ROS之間形成正反饋調(diào)節(jié)環(huán)，加重機(jī)體的OS反應(yīng)，損傷組織細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，活化的NF-κB亦可下調(diào)Bcl-2/Bax比值、使Casepase-3活性增強(qiáng)，最終誘導(dǎo)成纖維細(xì)胞凋亡、自噬的發(fā)生，影響糖尿病足壞疽的愈合進(jìn)程[12]。

3 中藥對(duì)糖尿病足的干預(yù)作用

3.1 減少AGEs含量

AGEs的大量形成與堆積是氧化應(yīng)激啟動(dòng)發(fā)生的標(biāo)志性物質(zhì)，研究表明，中藥可以減少AGEs的形成。鄧來(lái)明等[13]研究表明，黃芪多糖（APS）可以有效降低糖尿病足潰瘍成纖維細(xì)胞AGEs的濃度及RAGE mRNA 的表達(dá)，顯著縮短糖尿病足潰瘍患者的肉芽組織出現(xiàn)時(shí)間和潰瘍愈合時(shí)間。包小燕等[14]研究發(fā)現(xiàn)，四妙勇安湯合四藤一仙湯內(nèi)服外敷協(xié)同治療，可降低AGEs含量，從而有效緩解臨床癥狀，改善足部循環(huán)狀態(tài)和神經(jīng)傳導(dǎo)速度，且不增加不良反應(yīng)發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 抑制ROS及炎性因子的生成

ROS是氧化應(yīng)激激活發(fā)生的關(guān)鍵物質(zhì)，其生成與滅活的失衡可加重DF的發(fā)展。研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇、姜黃色素等抗氧化劑或許可以通過(guò)清除ROS起到抗氧化的作用。托里消毒散可通過(guò)降低炎癥細(xì)胞因子如IL-1β和TNF-α的表達(dá)，減少糖尿病創(chuàng)傷中的嗜中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞豐度，顯著降低局部炎癥水平，促使DF傷口愈合[15]。

3.3 調(diào)節(jié)生長(zhǎng)因子表達(dá)

多項(xiàng)研究表明，正常創(chuàng)面修復(fù)過(guò)程所需的細(xì)胞和分子信號(hào)的缺失及異常，是糖尿病難愈創(chuàng)面形成的主要因素，中藥可以調(diào)節(jié)多種生長(zhǎng)因子的表達(dá)促進(jìn)創(chuàng)面正常修復(fù)。假紫草素（arnebin-1）是一種由紫草中提取的萘醌衍生物，依賴(lài)PI3K途徑上調(diào)人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞中eNOS、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）和低氧誘導(dǎo)因子-1α的表達(dá)水平，誘導(dǎo)下游信號(hào)級(jí)聯(lián)而產(chǎn)生血管生成作用，加速糖尿病創(chuàng)傷的愈合，且研究表明該促進(jìn)作用具有濃度依賴(lài)性。姜黃素（又稱(chēng)莪術(shù)醇）作用于糖尿病大鼠潰瘍模型可上調(diào)VEGFR1和VEGFR2 mRNA表達(dá)水平，并增加VEGF水平，促進(jìn)潰瘍皮膚血管生成，發(fā)揮治療作用?？诜舛就}方可以增加痰瘀阻絡(luò)證糖尿病潰瘍患者內(nèi)皮祖細(xì)胞，促進(jìn)VEGF、基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1α及堿性成纖維細(xì)胞因子（basic fibroblast growth factor，b-FGF）增加，進(jìn)一步修復(fù)糖尿病足潰瘍。中藥“蚓黃散”可提高大鼠糖尿病潰瘍創(chuàng)面肉芽組織中b-FGF、血小板衍生生長(zhǎng)因子的表達(dá)水平，刺激多種創(chuàng)傷修復(fù)細(xì)胞如成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞、表皮細(xì)胞的增殖、分化，促進(jìn)血管新生及膠原蛋白的合成[16-17]。

3.4 影響信號(hào)通路活性

ROS介導(dǎo)多條信號(hào)通路參與DF難愈性潰瘍的形成。向延衛(wèi)等[18]研究發(fā)現(xiàn)，祛瘀生肌中藥可調(diào)控MAPK通路中c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、活化蛋白激酶磷酸酶（mitogen-activated protein kinase phosphatase，MKP）及磷酸化p38、p53等相關(guān)基因表達(dá)，促進(jìn)糖尿病潰瘍創(chuàng)面愈合。

4 結(jié)語(yǔ)

糖尿病足潰瘍的發(fā)病、治療和管理是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，OS為誘導(dǎo)疾病發(fā)生的關(guān)鍵因素，現(xiàn)有西醫(yī)治療方法均有一定的局限性。中醫(yī)認(rèn)為，糖尿病足為病久五臟、氣血、陰陽(yáng)俱損，肌膚失養(yǎng)，血脈瘀阻，日久化熱，感受外邪所導(dǎo)致。臨床研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)合患者臨床癥狀辨證施治可有效降低DF患者截肢率。現(xiàn)代藥理學(xué)研究亦證明，中藥在DF治療中療效切實(shí)存在，因此，在中醫(yī)理論指導(dǎo)下，探析中藥改善糖尿病足創(chuàng)面愈合的作用機(jī)制，從炎性反應(yīng)水平、創(chuàng)面愈合程度及臨床療效評(píng)分切入，探討中藥對(duì)糖尿病足氧化應(yīng)激干預(yù)作用的具體有效的作用靶點(diǎn)，有助于DF臨床治療新途徑的開(kāi)拓。

參考文獻(xiàn)

[1] Wang JQ， Jiang WY， Zhang L， et al. Hypoglycemic effects of saponins， flavonoids， and polysaccharides of fenugreek with different component compatibilities on type 1 diabetic rats[J]. J Jilin Univ， 2016， 42（6）： 1081-1086.

[2] Hussain S， Feldman AL， Das C， et al. Ubiquitin hydrolase UCH-L1destabilizes mTOR complex 1by antagonizing DDB1-CUL4-mediated ubiquitination of raptor[J]. Mol Cell Biol， 2013， 33（6）： 1188-1197.

[3] Pantham P， Aye IL， Powell TL. Inflammation in maternal obesity and gestational diabetes mellitus[J]. Placenta， 2015， 36（7）： 709-715.

[4] Inan B， Ates I， Ozkayar N， et al. Are increased oxidative stress and asymmetric dimethylarginine levels associated with masked hypertension？[J]. Clin Exp Hypertens， 2016， 38（3）： 294-298.

[5] Arpaci D， Karakece E， Ciftci IH， et al. Endocan，TGFbeta，and AMDA as risk factors for endothelial dysfunctional and possible vascular disease in patients with pubclinical hypothyroidism[J]. Ann Clin Lab Sci， 2016， 46（6）： 601-607.

[6] Su JY， Li XM. Effects of naringin on cerebral vasospasm and apoptosis after subarachnoid hemorrhage in rat[J]. Chin J Mod Appl Pharm， 2016， 33（1）： 42-45.

[7] Ostergaard L， Finnerup NB， Terkelsen AJ， et al. The effects of capillary dysfunction on oxygen and glucose extraction in diabetic neuropathy[J]. Diabetologia， 2015， 58（4）： 666-677.

[8] Farmer KL， Li C， Dobrowsky RT. Diabetic peripheral neuropathy：Should a chaperone accompany our therapeutic approach？[J]. Pharmacol Rev， 2012， 64（4）： 880-900.

[9] Sun PC， Kuo CD， Chi LY， et al. Microcirculatory vasomotor changes are associated with severity of peripheral neuropathy in patients with type 2 diabetes[J]. Diab Vasc Dis Res， 2013， 10（3）： 270-276.

[10] 程曉東， 方新梅， 王翯， 等. 復(fù)方丹參滴丸治療糖尿病周?chē)窠?jīng)病變的臨床研究[J]. 臨床薈萃， 2017， 32（7）： 609-612.

[11] Huang YC， Yu HS， Chai CY. Roles of oxidative stress and the ERK1/2，PTEN and p70S6Ksignaling pathways in arseniteinduced autophagy[J]. Toxicol Lett， 2015， 239（3）： 172-181.

[12] Sun K， Wang W， Wang C， et al. AGEs trigger autophagy in diabetic skin tissues and fibroblasts[J]. Biochem Biophys Res Commun， 2016， 471（3）： 355-360.

[13] 鄧來(lái)明， 肖正華， 陳定宇. 黃芪多糖對(duì)糖尿病足潰瘍成纖維細(xì)胞AGEs及RAGE mRNA表達(dá)的影響[J]. 今日藥學(xué)， 2014， 24（5）： 313-315.

[14] 包小燕， 李人立. 四妙勇安湯合四藤一仙湯內(nèi)服外敷輔助治療糖尿病足療效及對(duì)炎性細(xì)胞因子、晚期糖基化終末產(chǎn)物的影響[J]. 現(xiàn)代中西醫(yī)結(jié)合， 2017， 26（25）： 2776-2778.

[15] Carter RN， Morton NM. Cysteine and hydrogen sulphide in the regulation of metabolism： insights from genetics and pharmacology[J]. J Pathol， 2016， 238（2）： 321s-332s.

[16] Zeng Z， Huang WD， Gao Q， et al. Arnebin-1 promotes angiogenesis by inducing eNOS，VEGFand HIF-1α expression through the PI3K-dependent pathway[J]. Int J Mol Med， 2015， 36（3）： 685-697.

[17] 李友山， 楊博華， 冀凌云. 中藥“蚓黃散”對(duì)大鼠糖尿病潰瘍創(chuàng)面形態(tài)及促愈因子的影響[J]. 環(huán)球中醫(yī)藥， 2016， 9（1）： 10-14.

[18] 向延衛(wèi)， 李欣， 肖青青， 等. 祛瘀生肌法對(duì)SD大鼠糖尿病潰瘍創(chuàng)面修復(fù)MAPK信號(hào)通路相關(guān)基因的調(diào)控作用[J].上海中醫(yī)藥大學(xué)學(xué)報(bào)， 2014， 28（1）： 56-60.