潛在抗氧化劑在年齡相關(guān)性黃斑變性中應用的研究進展△

王 星 張巖巖 王利圓 高 睿 趙亮亮

年齡相關(guān)性黃斑變性 (AMD)是指隨著年齡增加,視網(wǎng)膜組織退化、變薄引起黃斑功能下降,伴隨有黃斑下新生血管和瘢痕形成，最終導致中心視力降低的致盲性眼病[1]。根據(jù)早期病理改變和臨床表現(xiàn)，可分為干性AMD和濕性AMD[2]。干性AMD是最常見的類型，其病程進展較緩慢，以視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)萎縮、脂質(zhì)沉積于Bruch膜形成玻璃膜疣為主要特征[3- 4]，病變累及黃斑中心凹會發(fā)生中心視力的嚴重缺失[5]；濕性AMD最大特點是血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)誘導的脈絡膜新生血管形成[6]。AMD的發(fā)病機制涉及氧化應激、炎癥、免疫失調(diào)和脂質(zhì)代謝紊亂等諸多方面[7]?；钚匝?(ROS) 介導的氧化應激是貫穿視網(wǎng)膜退行性病變整個過程的重要反應[8]。氧化應激本是機體的一種基本保護機制，然而在病理條件下過多的ROS與細胞內(nèi)大分子反應，便會引起細胞死亡和組織損傷[9]；并且RPE在光傳導過程中耗氧量高，對氧化應激高度敏感，易受到ROS攻擊而損傷甚至死亡[10]，壞死性凋亡是氧化應激誘導RPE死亡的主要方式[11]。因此，基于外源性因素和RPE自身特點，持續(xù)的氧化應激損傷是AMD發(fā)生發(fā)展的重要機制之一[12]，有效的抗氧化劑是AMD重要的治療手段。

1 AMD藥物治療現(xiàn)狀

近年來，有關(guān)AMD治療的研究發(fā)展迅速，從抗炎、抗新生血管生成、抗氧化應激到神經(jīng)保護、干細胞療法，再到基因?qū)用娴男轮委煱悬c，治療手段層出不窮?？筕EGF已作為濕性AMD的一線治療手段，而干性AMD尚無針對性的治療方案。目前，內(nèi)源/外源性抗氧化劑在AMD治療中具有較大潛力而被廣泛研究，尤其是在干性AMD中，有望為AMD治療提供新思路。

許多新興的抗氧化劑在臨床前細胞或者動物實驗中效果明確，可使早期AMD病變進展延緩，顯示出良好的發(fā)展前景[13]。但是，現(xiàn)有的大多抗氧化劑仍有局限性，藥效弱而風險高是其主要的缺點。許多藥物治療后僅能維持視力相對穩(wěn)定，在一定程度上延緩眼底黃斑變性的進展，但不能明顯提高視力。因此，改善已有抗氧化劑存在的問題、尋找更多潛在的藥物仍面臨巨大挑戰(zhàn)，這也提示開展更多、設計更完善的前瞻性臨床研究以探索抗氧化劑在臨床上轉(zhuǎn)化的可行性至關(guān)重要。

2 治療AMD的潛在抗氧化劑

如今越來越多植物化學物質(zhì)被發(fā)現(xiàn)具有明顯抗氧化能力[14-15]和抗衰老特性，包括多酚類、類胡蘿卜素、中藥單體和甾體生物堿等。其中，多酚類分為黃酮類多酚和非黃酮類多酚，前者主要包括黃酮/黃酮苷、黃酮醇、異黃酮、二氫黃酮、黃烷-3-醇和其他黃酮；后者包括花色素、水解丹寧、原花青素、芪類/二苯乙烯、簡單酚酸和苯丙素衍生物等，具體內(nèi)容見表1。此外，天然植物化學物質(zhì)還有番茄紅素、蝦青素、番紅花酸、紅景天苷和姜黃素這5種類胡蘿卜素，小檗堿、枸杞多糖、黃芪多糖、羅布麻寧、川弓嗪和余甘果提取物這6種中藥單體，以及澳洲茄胺、蒜黎蘆堿這2種甾體生物堿(表2)，它們對于以慢性氧化應激及其產(chǎn)物的累積為主要機制的年齡相關(guān)性疾病(如AMD)具有積極的預防意義[16]，這提示探討植物化學物質(zhì)在老年性眼病中的應用潛力是合理的且極具現(xiàn)實意義的。

表1 治療AMD的植物多酚類抗氧化劑

續(xù)表1

此外，許多非植物類的天然抗氧化劑，如以硫辛酸和甲鈷胺為代表的維生素、以?；撬岷蚇-乙酰半胱氨酸為代表的氨基酸衍生物，多不飽和脂肪酸、礦物質(zhì)等均為AMD抗氧化藥物的理想來源(表3)。除了天然存在的物質(zhì)，人工合成的抗氧化劑雖然種類較少，但由于具有高效可控、生物利用度高等優(yōu)勢也具有極大的研究空間。目前，已有研究發(fā)現(xiàn)，N-叔丁基硝酮、普羅布考、納米氧化鈰、姜黃素類似物、柳氮磺吡啶、MG132、MTP131、PARP1抑制劑和D609等均有潛力用于AMD的治療(表4)。

表3 治療AMD的非植物類天然抗氧化劑

表4 治療AMD的人工合成的抗氧化活性物質(zhì)

在機制研究的基礎上，已有大量處于不同研究階段的臨床試驗來評估眾多潛在抗氧化劑轉(zhuǎn)化臨床的潛力、明確其在人體使用時的有效性、安全性、起效時間、合適劑量等方面的重要意義(表5)，為進一步推廣至臨床造?；颊叽蛳铝藞詫嵉幕A。

表5 抗氧化劑在AMD中應用相關(guān)臨床研究的開展現(xiàn)狀

2.1 主要研究模型在篩選防治AMD抗氧化制劑之前，需要建立視網(wǎng)膜氧化應激模型。主要分為兩大類：一類是光損傷模型，可用光源有可見光、UVA/UVB、藍光等；另一類為藥物誘導模型，可用藥物有氧化劑如NaIO3、H2O2、t-BHP、CSE、ox-LDL和細菌細胞壁的成分如LPS、脂磷壁酸(LTA)等。以上方法可用于細胞或動物來建立體外和體內(nèi)模型，其中，常用的是ARPE-19和661W,而持續(xù)性高眼壓或缺血再灌注等也可誘導視網(wǎng)膜損傷。

不同造模方法損傷RPE的具體機制各有側(cè)重。與H2O2相比，氫醌誘導的ROS更少，而蛋白質(zhì)羰基化水平更高、線粒體功能障礙和細胞活力喪失表現(xiàn)更為明顯，且氫醌在阻斷自噬、增加蛋白酶體活性、破壞溶酶體膜結(jié)構(gòu)和功能上也具有一定作用[98]；而NaIO3主要通過降低RPE中組織蛋白酶D的轉(zhuǎn)錄，造成溶酶體內(nèi)鐵蛋白降解障礙，導致鐵蛋白在溶酶體中累積、釋放到細胞外環(huán)境，則可能引起鐵超載，損害RPE生存能力，引發(fā)AMD相應病變[108]。

2.2 主要作用機制各種潛在抗氧化劑發(fā)揮作用的具體機制是復雜多樣的。其中，植物化學物質(zhì)發(fā)揮抗氧化作用的機制幾乎均是圍繞核因子E-2-相關(guān)因子-2 (Nrf-2)和過氧化物酶體增殖物激活受體-γ共激活因子-1α(PGC-1α)在細胞抗氧化/解毒過程中主要的轉(zhuǎn)錄因子。有研究發(fā)現(xiàn)，Nrf-2/PGC-1α 雙敲除的小鼠可表現(xiàn)出明顯的AMD病理改變[8,109]，這種模型已作為研究干性AMD發(fā)生機制極有價值的模型[110]。相應地，有條件地誘導或增強Nrf-2、PGC-1α活性的治療方法可以實現(xiàn)對氧化應激的保護作用[8]。因此，活化的Nrf-2和PGC-1α誘導劑是極有價值的潛在保護和預防AMD的工具。

Nrf-2作為一種發(fā)生氧化應激的光感受器細胞的重要內(nèi)源性保護因子，在視網(wǎng)膜組織中的表達、核轉(zhuǎn)位及其與抗氧化反應元件結(jié)合等過程的增強，可使該因子調(diào)控的II相抗氧化酶基因如HO-1、NQO-1和GCL[22,111]、TRX、血紅素加氧酶(Hmox-1)[112]等表達上調(diào)[10,22,70]，進而降低細胞內(nèi)ROS和MDA水平，提高SOD活性和GSH水平[113]，促進細胞活力，抑制細胞凋亡[112]，進而保護RPE免受藥物、光照等誘導的氧化損傷；同時RPE自噬途徑的加速也與Nrf-2激活的細胞保護作用有關(guān)[114]；相反，Nrf-2缺乏導致NADPH降低放大氧化應激誘導的線粒體功能障礙進而損傷RPE[115]，這提示Nrf-2可作為干性AMD的治療靶點[116]。機制上，許多藥物通過各種上游信號分子間接作用于Nrf-2發(fā)揮作用，如通過PI3K/AKT/mTOR通路[57]增加Akt磷酸化進而促進Nrf-2表達[111,117]；通過Keap1/Nrf-2/ARE通路[25,118]、AMPK-Nrf-2-HO-1通路[119]、SQSTM1/p62[88,120]等直接或間接地激活Nrf-2來發(fā)揮抗氧化作用[111,117]。

PGC-1α是另一種參與線粒體能量代謝和生物合成的轉(zhuǎn)錄活化因子，對RPE代謝和氧化應激等過程均有調(diào)節(jié)作用，是RPE線粒體功能和抗氧化能力的重要驅(qū)動因子[121]。PGC-1α可通過上調(diào)抗氧化酶減輕氧化應激，并對抗其導致的DNA損傷反應[122]；作為VEGF的重要調(diào)節(jié)因子，靶向該分子的藥物可用于治療濕性AMD，還可促進AMD線粒體的生物合成，負調(diào)控線粒體功能紊亂導致的細胞衰老，這些均為PGC-1α誘導劑在AMD發(fā)生發(fā)展中的抗氧化作用提供了理論基礎。另外，AMPK和SIRT1對PGC-1α的翻譯后修飾是PGC-1α激活的關(guān)鍵[79]，也是許多藥物微觀機制的作用靶點。

此外，許多具有強還原性活性基團的藥物可通過電子轉(zhuǎn)移途徑直接與RPE自由基反應，如脂質(zhì)過氧化自由基[58,123-124]等，使其失去活性而被清除。某些藥物還可以減少氧化應激的其他來源，如N-叔丁基硝酮可以抑制RPE中的A2E(N-亞視黃基-N-視黃基乙醇胺)光氧化[15]，硫辛酸可以螯合鐵離子來減少Fenton反應[84]等。姜黃素、綠原酸、普羅布考和多不飽和脂肪酸還可通過降低NF-κB表達水平來影響B(tài)ax、Bcl-2基因表達，降低Caspase-3和CHOP等的表達水平[21]，進而降低氧化應激介導的RPE凋亡。還有一些藥物可以動員錯誤折疊蛋白的選擇性自噬，增強受損的細胞廢物，包括AMD特異性的Aβ42肽的清除作用等，進而對抗氧化應激損傷[88]；線粒體[99-100]、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)[125]、溶酶體[98]等許多細胞器穩(wěn)態(tài)的調(diào)節(jié)劑對于減少氧化應激損傷也發(fā)揮著重要的作用。

2.3 新型AMD藥物的特點分析藥物代謝方面的優(yōu)勢將有效推動AMD新型藥物的進一步研究和使用。一方面，潛在的抗氧化劑中存在許多抗氧化能力與生物利用度兼優(yōu)的藥物，如多酚類化合物在人眼中的生物利用度很高。研究表明，圣草酚、木犀草素和槲皮素的生物利用度分別可以達到給藥劑量的9%、28%和20%[126]。另一方面，給藥方式將更加豐富，黃酮類化合物，如槲皮素和花青素[127-128]等在口服、靜脈注射和腹腔給藥等多種給藥方式后均可以通過血-視網(wǎng)膜屏障，有效發(fā)揮抗氧化作用[15]，這為從單一的局部給藥轉(zhuǎn)向更為方便的口服或者聯(lián)合用藥提供了基礎。

不同藥物的藥理作用、不良反應以及適用人群不一致，這也增加了藥物篩選的難度。藥理作用方面，某些在其他疾病中具有正向作用的抗氧化劑反而會增加AMD的發(fā)病風險。如服用阿司匹林反而使AMD發(fā)生風險增加1倍[129]；二聚化維生素A可以觸發(fā)炎癥因子和VEGF相關(guān)通路，促進AMD的發(fā)展[130]。不良反應方面，有些藥物呈劑量依賴性，劑量過大時副作用增多，也不是防治AMD的最佳選擇[131]，如服用高濃度的木犀草素、芹菜素、楊梅素和槲皮素等治療視網(wǎng)膜疾病時，可能引發(fā)細胞壞死，致使RPE活力顯著降低[132]。再結(jié)合個體化因素，一些藥物對特定人群產(chǎn)生不利作用，比如額外的硒攝入可能對身體狀況較差的人有益，但身體狀況較好的人可能更多表現(xiàn)其有害反應[133]，在使用時應密切監(jiān)測視網(wǎng)膜功能。

3 前景與展望

用于AMD治療的新型抗氧化劑仍在不斷探索挖掘中，如新近開展的向日葵中抗氧化植物化學物質(zhì)的研究[134]、雞蛋對于AMD保護作用的研究[135]等。但值得注意的是，新型AMD藥物仍存在較大研究空間。目前這些藥物研究大多局限于實驗層面，對治療AMD是否真正有效缺乏足夠的證據(jù)，尚需進一步研究其內(nèi)在機制，在臨床上進一步明確其可行性。隨著分子生物學技術(shù)發(fā)展，我們有望發(fā)現(xiàn)更多針對不同靶點、不同疾病階段的藥物，或人工合成安全高效抗氧化劑，為AMD的藥物治療帶來新的希望。同時，抗氧化劑聯(lián)合靶向其他機制藥物，既協(xié)同增強藥效又可減輕不良反應。未來應注重藥物作用與患者需求相結(jié)合，將生物-心理-社會醫(yī)學模式作為AMD的藥物開發(fā)及選擇的基本原則。