中醫(yī)藥基于腸道菌群治療糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的研究進(jìn)展

熊建業(yè)，張東蕾，何偉

糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病（diabetic mellitus，DM）最常見(jiàn)的并發(fā)癥[1]，屬于不可逆的致盲性眼病，目前已經(jīng)成為全球范圍內(nèi)中青年致盲的主要原因[2]。DR 會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)、神經(jīng)膠質(zhì)和胰腺β細(xì)胞的血管病變和功能障礙[3]。有研究[4]發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變?cè)贒R 早期就已發(fā)生，且在DR 發(fā)病過(guò)程中起著至關(guān)重要作用。腸道菌群是對(duì)人體腸道微生物中所有細(xì)菌的統(tǒng)稱。隨著腦—腸軸概念的提出和深化，腸道菌群與神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)的科學(xué)研究進(jìn)展迅速。在治療DR 中，中醫(yī)藥以多層面、多靶點(diǎn)、多通路作為其治療優(yōu)勢(shì)，為靶向腸道菌群防治DR 提供了新方法。本文對(duì)中醫(yī)藥基于腸道菌群干預(yù)防治糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)行總結(jié)，探索DR 與腸道菌群的關(guān)系，展示中醫(yī)藥治療DR 的優(yōu)勢(shì)，為未來(lái)DR 的治療提供新型治療策略。

1 視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變對(duì)DR的影響

近年來(lái)研究[5-6]發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變是DR 的早期事件，可能與微血管損傷的發(fā)生發(fā)展無(wú)關(guān)聯(lián)性。DR 作為一種復(fù)雜的糖尿病并發(fā)癥，其中神經(jīng)退行性病變起著重要作用[7-8]。

1.1 視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變?cè)贒R的表現(xiàn)

在臨床檢查中，可以找到神經(jīng)元凋亡的痕跡，如多焦視網(wǎng)膜電圖和光學(xué)相干斷層掃描等檢查顯示DM 患者在沒(méi)有出現(xiàn)視網(wǎng)膜微血管損傷之前，就已經(jīng)出現(xiàn)色覺(jué)障礙、對(duì)比敏感度下降、暗視力損害和視野異常等視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的表象[9-10]。膠質(zhì)細(xì)胞作為神經(jīng)血管單位（neurovascular unit，NVU）的重要組成部分，參與調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜血流、維持水離子平衡及血—視網(wǎng)膜屏障（blood-retinal barrier，BRB)。不同膠質(zhì)細(xì)胞引起的膠質(zhì)反應(yīng)也不一樣，但均可損害視網(wǎng)膜NVU。而膠質(zhì)反應(yīng)作為神經(jīng)退行性病變的顯著特征，直接參與了DR 的發(fā)生與發(fā)展[7]。Müller 膠質(zhì)細(xì)胞可促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的遷移和增生，星形膠質(zhì)細(xì)胞可參與內(nèi)層血視網(wǎng)膜屏障（inner blood-retinal barrier，iBRB)的形成并維持其功能的完整性。星形膠質(zhì)細(xì)胞在DR 早期出現(xiàn)凋亡，表現(xiàn)為數(shù)量減少，膠質(zhì)纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）表達(dá)降低等[11]。Müller 膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)為視網(wǎng)膜慢性炎癥、神經(jīng)元功能障礙和新生血管形成[12-13]。這些病理變化嚴(yán)重?fù)p害視網(wǎng)膜神經(jīng)元，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，視力逐漸喪失[14]。

1.2 視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變?cè)贒R中的分子機(jī)制

在高血糖環(huán)境下，視網(wǎng)膜會(huì)發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)神經(jīng)退行性病變的發(fā)生發(fā)展[15]。有研究[16]發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞凋亡被認(rèn)為會(huì)促進(jìn)DR 的發(fā)生發(fā)展，氧化應(yīng)激反應(yīng)會(huì)激活視網(wǎng)膜半胱氨酸蛋白酶-3（Caspase-3）并參與內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞凋亡。視網(wǎng)膜細(xì)胞內(nèi)源性活性氧（reactive oxygen species，ROS）的重要來(lái)源是線粒體。線粒體DNA 會(huì)隨著氧化應(yīng)激反應(yīng)的產(chǎn)生出現(xiàn)損傷，能量生成也會(huì)減少，進(jìn)而導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)元退行性病變的發(fā)生[17-18]。神經(jīng)生長(zhǎng)因子（nerve growth factor，NGF）被證明可以防止Müller 細(xì)胞發(fā)生凋亡，而NGF 的前體蛋白（pro-NGF）則會(huì)促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡[19-20]。

2 腸道菌群與視網(wǎng)膜神經(jīng)元之間的相互影響

人類腸道菌群的多樣性遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了人類基因組的復(fù)雜性。雖然，現(xiàn)在已經(jīng)了解到一些微生物的分類和基因序列，但微生物與代謝物、微生物與免疫功能以及腸道代謝物與免疫功能之間的個(gè)體聯(lián)系仍在建立中，尚不完全清楚。

2.1 腸道菌群對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)退行病變的影響

腸道微生物的代謝產(chǎn)物可通過(guò)免疫系統(tǒng)影響視神經(jīng)的功能。研究[21-22]證實(shí)，腸道菌群可以影響多種免疫細(xì)胞的分型、遷移和功能表達(dá)，也能夠調(diào)節(jié)神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)育，影響機(jī)體的行為表達(dá)。神經(jīng)系統(tǒng)的免疫反應(yīng)主要是由小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)，而腸道菌群可以通過(guò)其代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸[23]、色氨酸[24-25]等，影響神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)神經(jīng)元細(xì)胞的激活，從而調(diào)控視網(wǎng)膜神經(jīng)元退行性變，影響疾病進(jìn)程。雖然目前認(rèn)為激活的巨噬細(xì)胞是有害的，但激活的巨噬細(xì)胞釋放的活性因子也能促進(jìn)神經(jīng)元細(xì)胞生長(zhǎng)并保護(hù)神經(jīng)元細(xì)胞[26]。此外，炎癥細(xì)胞或免疫細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）損傷中也有積極作用[27]。機(jī)體可通過(guò)模式識(shí)別受體（pattern recognition receptor，PRR）激活固有免疫反應(yīng)，最常見(jiàn)的PRR是Toll樣受體家族（Toll-like receptor，TLRs)[28]。系統(tǒng)性注射脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）可激活大腦內(nèi)表達(dá)Toll 樣受體的神經(jīng)細(xì)胞，引起神經(jīng)炎癥反應(yīng)[29]。

2.2 視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變對(duì)腸道菌群的影響

視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變也會(huì)影響腸道菌群的穩(wěn)定，腸道菌群所處環(huán)境能夠被神經(jīng)元細(xì)胞所調(diào)控。例如，迷走神經(jīng)的神經(jīng)元細(xì)胞能夠控制腸道蠕動(dòng)、腸道的免疫環(huán)境和神經(jīng)相關(guān)代謝物的分泌[30]。因此，微生物群—腸—眼的相互作用所體現(xiàn)的不僅是腸道微生物對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)功能的影響，也反應(yīng)了神經(jīng)退行性病變的持續(xù)發(fā)生的嚴(yán)重程度的不同對(duì)腸道菌群的影響。

3 DR與腸道菌群的聯(lián)系

3.1 DR中的腸道菌群的紊亂

有研究[31-33]表明，神經(jīng)退行性疾病患者的腸道菌群豐度相對(duì)于正常人群而言有顯著差異，如阿爾茨海默?。ˋlzheimer disease，AD）、帕金森病（Parkinson′s disease，PD）和多系統(tǒng)萎縮（multiple system atrophy，MSA）等疾病患者的腸道菌群豐度相較正常人群具有顯著差異。在DR 中，神經(jīng)退行性病變?cè)诩膊〉脑缙诰鸵呀?jīng)發(fā)生，提示腸道菌群可以成為DR 早期的治療靶點(diǎn)之一。隨著DM 的發(fā)展，腸道神經(jīng)系統(tǒng)會(huì)發(fā)生可塑性改變，導(dǎo)致胃動(dòng)力功能受損、胃腸神經(jīng)軸突結(jié)構(gòu)異常和功能退化。有研究[34]發(fā)現(xiàn)，在DM 患者及動(dòng)物模型中存在腸桿菌等致病菌豐度升高，益生菌豐度降低的現(xiàn)象。

3.2 DR中腸道菌群的參與機(jī)制

DR 患者腸道菌群紊亂會(huì)導(dǎo)致物質(zhì)代謝紊亂、炎癥反應(yīng)和免疫過(guò)程改變[35]，其對(duì)DR 的發(fā)生發(fā)展具有重要影響。DR的發(fā)病機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，目前認(rèn)為炎癥機(jī)制是DR 發(fā)病的主要驅(qū)動(dòng)力之一。炎癥是對(duì)傷害或者壓力的非特異性反應(yīng)，在DR 中，有多種炎癥因子參與其發(fā)生發(fā)展[36-37]，其中白細(xì)胞聚集與黏附是炎癥反應(yīng)的重要組成部分。LPS 存在于革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁中，所以腸道菌群中革蘭氏陰性桿菌的數(shù)量增加或者腸道通透性的改變都會(huì)使血清中LPS 的濃度升高。而LPS和胰島素抵抗有直接關(guān)系，所以腸道內(nèi)環(huán)境的改變可能會(huì)直接影響到DR 患者的血糖和視力。高脂飲食會(huì)使革蘭氏陰性桿菌數(shù)量增加，提示高脂飲食可能是通過(guò)改變腸道菌群的組成來(lái)參與DM 的發(fā)生。有研究[38]表明，皮下注射LPS 可以出現(xiàn)高脂飲食相同的效果，比如空腹血糖受損、高胰島素血癥、體重增加等，通過(guò)益生元可以改變腸道通透性、降低LPS 并減輕炎癥反應(yīng)。腸道菌群的代謝產(chǎn)物是腸道菌群發(fā)酵膳食纖維的最終產(chǎn)物，參與機(jī)體能量代謝，對(duì)于調(diào)節(jié)機(jī)體能量和改善DM[39]等慢性病有重大意義。

4 中醫(yī)藥基于腸道菌群治療糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變

中醫(yī)學(xué)將DR 歸為“瞳神絡(luò)病”范疇，把絡(luò)脈的局部辨證與整體聯(lián)系起來(lái)，分析病因病機(jī)，提高治療效果。中醫(yī)很早就提出了目與腸經(jīng)絡(luò)相通，生成充養(yǎng)，神明共統(tǒng)，在“通目絡(luò)，調(diào)氣血，護(hù)氣陰”的治療原則下，將“治目絡(luò)八法”結(jié)合辨證論治，對(duì)治療DR 早期視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變具有良好的效果。

4.1 中醫(yī)藥基于腸道菌群治療糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變

RAM P 等[40]研究表明，Ⅰ型DM 小鼠模型缺乏乳酸桿菌屬，導(dǎo)致腸道屏障破壞，細(xì)菌易位進(jìn)入循環(huán)，并增加視網(wǎng)膜血管通透性，這些缺陷導(dǎo)致血管生成細(xì)胞和其血管修復(fù)功能喪失。中藥聯(lián)合口服益生菌可恢復(fù)腸道屏障完整性和視網(wǎng)膜血管通透性，提示其可預(yù)防Ⅰ型DM 大鼠腸道菌群失調(diào)，提高DM 大鼠視網(wǎng)膜功能，達(dá)到緩解DR。LIU 等[41]研究表明，中藥焦山楂通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群和緩解內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力，可緩解高脂飲食誘導(dǎo)的DM 大鼠的高血糖狀態(tài)，達(dá)到預(yù)防DR 等并發(fā)癥的作用。羅金麗等[42]研究表明，仝小林三味小方中夜明砂活血消積、清肝明目，尤其適用于DR 患者。中焦受損，土壅木郁，脾土反侮肝木，土運(yùn)不及，氣機(jī)不利，肝失疏泄，而致三焦氣機(jī)失調(diào)。夜明砂辛能宣通，寒能清化，上可明目消積，下可行腹中血?dú)?，破寒熱積聚，既可調(diào)整腸道菌群結(jié)構(gòu)，改善腸胃功能，還能達(dá)到預(yù)防和治療DR，同時(shí)可調(diào)節(jié)腸道菌群協(xié)助降低血糖。

4.2 中醫(yī)藥基于腸道菌群治療DM

高文靜等[43]研究表明，黃芪水煎液中囊泡樣納米顆?？赡芡ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群中厚壁菌門(mén)/擬桿菌門(mén)的比例來(lái)降低DM 大鼠的血糖。穆國(guó)華等[44]研究表明，黃連—肉桂可以有效降低小鼠血糖，并且顯著降低小鼠糞便中后壁桿菌門(mén)豐度，增加擬桿菌門(mén)、放線菌門(mén)、疣微菌門(mén)以及變性桿菌等豐度，各藥物組血清LPS 含量較模型組均明顯下降，但黃連—肉桂組血清LPS含量下降最明顯，提示黃連—肉桂降糖機(jī)制與有效調(diào)節(jié)小鼠腸道菌群以及減少LPS 釋放入血有關(guān)。田苗等[45]研究表明，糖耐量受損（impaired glucose tolerance，IGT）大鼠較正常組大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)失衡，群落多樣性及豐度在一定程度上降低，化瘀溫膽湯可能通過(guò)提高腸道菌群群落多樣性和相對(duì)豐度影響IGT 大鼠腸道菌群穩(wěn)態(tài)，提示化瘀溫膽湯可能通過(guò)維持腸道菌群穩(wěn)態(tài)，達(dá)到治療DM的目的，

4.3 中醫(yī)藥從分子生物學(xué)角度治療糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變

劉光輝等[46]研究表明，益景湯能夠抑制DM 大鼠視網(wǎng)膜組織中緊密連接相關(guān)蛋白表達(dá)量下降，降低BRB 的損害，減輕DM 大鼠視網(wǎng)膜微血管的滲漏，對(duì)早期視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變具有治療作用。HE 等[47]研究表明，在DR 大鼠中，中成藥復(fù)視明膠囊可顯著恢復(fù)視網(wǎng)膜功能，并阻止了視網(wǎng)膜厚度的下降。此外，復(fù)視明膠囊顯著降低了視網(wǎng)膜組織中VEGF和VCAM-1 的表達(dá)、AGEs、總膽固醇和甘油三酯水平，提高血清抗氧化酶谷胱甘肽過(guò)氧化物酶、超氧化物歧化酶和過(guò)氧化氫酶活性，提示復(fù)視明膠囊可能通過(guò)抑制炎癥和提高抗氧化作用改善DR 大鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)損傷。馮萬(wàn)國(guó)等[48]研究表明，牛蒡子苷在糖尿病視神經(jīng)損傷中可能發(fā)揮保護(hù)作用，其可以抑制高糖誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞（retinal ganglion cells，RGC）氧化損傷和細(xì)胞凋亡，提示中藥單體牛蒡子苷可抑制視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變，從而達(dá)到治療DR 的效果。馬殿偉等[49]研究表明，補(bǔ)腎活血方可降低在晚期糖基化終產(chǎn)物（advanced glycosylation end products，AGEs）/缺氧條件下視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞VEGF的表達(dá)，提高PEDF的表達(dá)。

4.4 中醫(yī)藥基于腸道菌群治療其他神經(jīng)退行性疾病

CHEN 等[50]研究表明，中藥化風(fēng)丹在魚(yú)藤酮合并LPS 毒性所致PD 大鼠模型中顯著改善運(yùn)動(dòng)行為障礙，減緩了多巴胺能神經(jīng)元的丟失和小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，同時(shí)改善了紊亂的腸道菌群，提示復(fù)方中藥可以減緩神經(jīng)退行性病變的進(jìn)程，并且恢復(fù)腸道菌群平衡。腸道菌群的平衡和多巴胺神經(jīng)元的丟失和小膠質(zhì)細(xì)胞的激活之間可能存在某種聯(lián)系。LU等[51]研究表明，中藥佛手散減緩小鼠LPS 所致炎癥損傷，同時(shí)上調(diào)了乳酸桿菌屬的豐度，降低了埃希氏菌屬的豐度，提示中藥佛手散可能通過(guò)調(diào)節(jié)腸道菌群這一機(jī)制來(lái)抑制大鼠LSP 所致炎癥反應(yīng)。ZINAH 等[52]研究發(fā)現(xiàn)，大麻類的中藥單體可以通過(guò)預(yù)防實(shí)驗(yàn)性變態(tài)反應(yīng)性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）期間的微生物失調(diào)并促進(jìn)腸道微生物群穩(wěn)態(tài)的恢復(fù)，從而減輕EAE 的癥狀并抑制神經(jīng)炎癥，提示大麻類中藥單體可能直接作用于腸道菌群，減緩EAE所致的神經(jīng)退行性損傷，從而抑制疾病進(jìn)展。

4.5 中醫(yī)藥基于腸道菌群治療糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的啟發(fā)

DR 屬于DM 的常見(jiàn)并發(fā)癥，對(duì)早期DM 的治療是預(yù)防DR的前提。在血糖控制良好的情況下，才能對(duì)DR進(jìn)行有效的治療，因此在臨床上針對(duì)早期DR 患者往往采取控制血糖等基礎(chǔ)病為主，治療局部癥狀為輔。中醫(yī)藥基于腸道菌群治療DM 的上述研究表明，中藥具有調(diào)節(jié)腸道菌群穩(wěn)態(tài)，改善高糖狀態(tài)、糖耐量等效果，從這一角度推測(cè)其具有預(yù)防DR的作用。同時(shí)，中醫(yī)藥基于腸道菌群治療相關(guān)神經(jīng)退行性疾病研究也表明，中藥可改善紊亂的腸道菌群，減緩神經(jīng)退行性病變的進(jìn)程，視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變?cè)贒R 早期就已發(fā)生，從這一角度也可推測(cè)其具有改善DR 視網(wǎng)膜神經(jīng)元功能的作用。由此可見(jiàn)，中藥通過(guò)調(diào)節(jié)腦—腸軸來(lái)維持腸道微生物的平衡狀態(tài)可能是其防治DR 早期視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的一個(gè)重要機(jī)制。但是中醫(yī)藥影響腸道菌群或者腸道代謝物是通過(guò)何種機(jī)制來(lái)發(fā)揮治療效果，目前相關(guān)研究較少，研究深度不足，仍然有待進(jìn)一步研究。

5 小結(jié)

近年中醫(yī)藥治療DR 研究成果頗多，但在臨床上大多仍然屬于輔助治療，對(duì)于作用機(jī)制的研究較少。根據(jù)腸道菌群的差異性，將不同醫(yī)家治療組方，進(jìn)行深入分析，形成一套嚴(yán)謹(jǐn)且便利的體系，這為中醫(yī)藥現(xiàn)代化和治療DR 提供了新策略，這也與中醫(yī)三因?qū)W說(shuō)理論因人治宜不謀而合。未來(lái)可以基于腸道菌群對(duì)DR 中早期存在的視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性病變的治療機(jī)制進(jìn)行深入研究，聯(lián)合益生菌、腸道代謝物、針刺和中藥共同防治DR，探索腸道菌群、神經(jīng)退行性病變和DR 之間的聯(lián)系，進(jìn)一步完善中醫(yī)藥對(duì)DR的治療體系。