葛根素对大鼠糖尿病性白内障的抗氧化损伤作用及机制

张 剑 赵 燕

(佳木斯大学附属第一医院眼科，黑龙江 佳木斯 154002)

糖尿病(DM)是继肿瘤、冠心病和脑血管病之后第4大严重威胁人类健康的一类代谢性疾病〔1〕。作为DM最常见的严重并发症之一，白内障是致盲的主要原因，约占所有失明病例的一半(47.8%)〔2〕。目前，白内障摘除术和人工晶体植入术是治疗DM性白内障的主要方法。然而，手术可导致许多严重的术后并发症，如感染、角膜水肿和眼内压增高，尤其是老年人和高血糖情况下更易发生〔3〕。葛根素具有调节免疫功能、改善心肌收缩力、降血压、降血糖及抑制血小板聚集等多种生物学活性〔4〕。本研究应用腹腔注射链脲佐菌素(STZ)复制DM性白内障大鼠模型，研究给予葛根素治疗后大鼠晶状体透明度及丙二醛(MDA)、超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)含量的变化，以明确葛根素治疗DM性白内障抗氧化作用及其机制。

1 材料与方法

1.1实验动物和试剂 清洁级雄性Wistar大鼠购自北京维通利华公司，体重(180±10)g；STZ购自美国Sigma公司；葛根素购自浙江康恩贝制药公司；MDA，SOD和 GSH-PX检测试剂盒购自南京建成生物工程研究所。

1.2实验动物选择 实验前大鼠应用托吡卡胺滴眼散瞳后，裂隙灯显微镜下检测示晶状体透明度及空腹检测尾静脉血糖浓度，选取同时满足晶状体清澈透明和血糖浓度<6.7 mmol/L的实验动物进行后续实验。

1.3模型复制与葛根素治疗 Wistar大鼠适应性喂养1 w；按完全随机原则分为对照组、DM组和葛根素治疗(PT)组；禁食24 h后行一次性腹腔注射，对照组注射0.1 mmol/L柠檬酸缓冲液，DM组和PT组注射STZ(60 mg/kg，由0.1 mmol/L檬酸缓冲液配置)；72 h后，DM组和PT组空腹检测尾静脉血糖浓度，视血糖浓度≥16.7 mmol/L者为造模成功并进行后续实验；各组每日行腹腔注射1次，CT组和DM组注射生理盐水，PT组注射葛根素(140 mg/kg)。

1.4晶状体透明度检测 分别于腹腔给药4、8和12 w，经托吡卡胺散瞳后裂隙灯显微镜下观察并按Bahmani等〔5〕标准将晶状体透明度分为Ⅰ级(晶状体清澈透明)、Ⅱ级(晶状体稍有混浊，细小空泡见于晶状体周边)、Ⅲ级(晶状体较为混浊，空泡向中心扩散，雾状混浊见于部分皮质)、Ⅳ级(晶状体显著混浊，空泡扩散入核区，雾状混浊见于晶体核及核周边皮质)和Ⅴ级(晶状体完全混浊，显著混浊见于核区)。

1.5氧化应激指标检测 于腹腔给药后12 w，脱颈法处死大鼠并获取完整晶状体；加入匀浆介质用匀浆器匀浆；4℃环境下离心(14 000 r/min，10 min)后收取上清；按试剂操作说明书检测MDA、SOD和 GSH-PX含量。

1.6统计学方法 采用SPSS19.0软件进行χ2、q检验。

2 结 果

2.1葛根素影响晶状体透明度 实验后4、8和12 w，与对照组比较，DM组和PT组晶状体透明度著降低(P<0.01)；实验后8 w和12 w， 与DM组比较，PT组晶状体透明显著升高(P<0.05)。见表1。

表1 各组影响晶状体透明度分级 (n，n=20)

与对照组比较：1)P<0.01;与DM组比较：2)P<0.05；表2同

2.2葛根素晶状体氧化应激 实验后12 w， 与对照组比较，DM组和PT组晶状体MDA含量显著增高，SOD 和GSH-PX含量显著降低(P<0.01)；与DM组比较，PT组大鼠晶状体MDA含量显著降低，SOD 和GSH-PX含量显著增高(P<0.05)。见表2。

表2 各组晶状体MDA、SOD和GSH-PX含量

3 讨 论

氧化应激是指机体在内外环境各种刺激作用下，促氧化和抗氧化系统间动态平衡被打破，致使氧化过程强于氧化物清除过程，组织细胞中活性氧(ROS)大量蓄积而产生细胞毒性，引发细胞凋亡及组织损伤，并诱发多种疾病。反应氧化应激损伤的常用指标有ROS、活性氮(RNS)和脂质过氧化物等，脂质过氧化物主要包括MDA和4-羟基壬烯酸(HNE)等，他们是由ROS攻击多不饱和脂肪酸侧链及核酸等大分子物质而产生的，故通过检测脂质过氧化物(如MDA)可评估机体氧化应激损伤程度〔6，7〕。Bala等〔8〕报道，在DM性白内障中，作为促进蛋白质交联的活性成分，MDA可诱发膜蛋白变性而致使晶状体混浊。体内抗氧化防御系统有酶和非酶两类，前者包括 SOD、GSH-PX和过氧化氢酶(CAT)等，后者包括维生素C、维生素 E、巯基化合物等〔9〕。SOD能与超氧化物阴离子(O-2) 发生歧化反应，进而清除后者以发挥抗氧化作用，而GSH-PX可经下调过氧化氢(H2O2)、氢氧化物，抑制氧化反应而产生抗脂质过氧化功能，因此SOD、GSH-PX 含量可评估组织细胞抗氧化能力〔10〕。在糖尿病中，Jonas等〔11〕报道胰岛β细胞利用自身合成的锰SOD(MnSOD)催化超氧化物转变为H2O2，但由于胰岛β细胞合成过氧化物解毒酶(CAT和GSH-PX等)的能力有限，故进一步分解、清除H2O2过程受阻，提示这是β细胞易受ROS攻击和损伤的机制之一。

本研究结果提示葛根素经抑制脂质过氧化物和清除ROS而降低氧化应激损伤，进而对DM性白内障进程起到一定延缓作用。

1沈烨宇，刘文斌.STZ性糖尿病性大鼠白内障的AQP0、AQP1下调表达及Ca2+内流参与机制〔J〕.海南医学，2014;25(22):3290-2.

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3Kumar PA，Reddy PY，Srinivas PN，etal.Delay of diabetic cataract in rats by the antiglycating potential of cumin through modulation of alpha-crystallin chaperone activity〔J〕.J Nutr Biochem， 2009;20(7):553-62.

4张环宇，李大伟，史彩虹.葛根素的临床应用研究进展〔J〕.现代药物与临床，2012;27(1):75-8.

5Bahmani F，Bathaie SZ，Aldavood SJ，etal.Glycine therapy inhibits the progression of cataract in streptozotocin-induced diabetic rats〔J〕.Mol Vis，2012;18:439-48.

6任春久，张 瑶，崔为正，等.氧化应激在2型糖尿病发病机制中的作用研究进展〔J〕.生理学报，2013;65(6):664-73.

7李云婷，陈丽荣，李 诗，等.阳老年糖尿病酮症酸中毒患者外周血氧化应激及炎症指标的改变〔J〕.中国老年学杂志，2017;37(13):3205-7.

8Bala K，Tripathy BC，Sharma D，etal.Neuropotective and anti-ageing effects of cureumin in aged rat brain regions〔J〕.Biogerontology，2006;7(2):81-9.

9戴青原，郭 涛.氧化应激与糖尿病及动脉粥样硬化研究进展〔J〕.心血管病学进展，2013;34(5):664-8.

10张 剑，齐艳秀，姜 伟，等.白藜芦醇对糖尿病性白内障大鼠 MDA、SOD和GSH-Px的影响〔J〕.哈尔滨医科大学学报，2016;50(6):497-500.

11Jonas JC，Bensellam M，Duprez J，etal.Glucose regulation of islet stress responses and beta-cell failure in type 2 diabetes〔J〕.Diabetes Obes Metab，2009;11(Suppl 4):65-81.