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用于治疗2型糖尿病的中药及其代谢组学研究

2018-03-18张素娟董洁申利娜

中药与临床 2018年6期
关键词:降糖组学胶囊

张素娟,董洁,申利娜

中国糖尿病发病率在过去10年内猛增,由2007年的9.7%上涨到11.6%,因为其并发症的多发性和严重性已导致糖尿病成为危害人类健康的第3大杀手。央视报道:糖尿病趋势呈爆炸式增长!2017年全球成年人糖尿病患病率为8.8%,到2045年将达到9.9%,其中全球成年人糖尿病患者人数排在前三的国家是中国(1.144亿)、印度(7290万)、美国(3020万),到2045年,预计排在前三的国家是印度(1.343亿)、中国(1.198亿)、美国(3560万),并且中国是老年糖尿病患者最多的国家,95%以上属于2型尿病。T2DM的发病和遗传与生存环境相关,目前随着城市化进程和人们生活方式的不断改变,糖尿病的发病率将逐渐提高。

传统中医药对2型糖尿病的治疗已经积累了宝贵的经验。《黄帝内经》中把糖尿病典型的“多饮”、“多食”、“多尿”和“体重减轻”症状归于“消渴病”范围。中医认为T2DM的发病原因是饮食不节致脾胃受损,脾失健运则水谷精微运化受阻,水湿停聚,酿生痰浊,滋生痰湿与内热,痰热内阻发为消渴(T2DM)。在君臣佐使和辨证论治的中医理论指导下各种中药材的联合治疗消渴病,许多经典名方和验方历经千年实践检验得以传承。临床实践表明,中药材和中药复方在调节糖脂代谢、改善胰岛素抵抗等方面,由于其治疗作用温和稳定,具有不可替代的竞争优势。近年来,对代谢产物进行分析的新技术——“代谢组学”的兴起为糖尿病的研究开辟了新的思路。本文通过文献计量和专利分析的方法,从整体角度出发,对用于治疗T2DM常用中药处方、中成药、药膳、以及代谢组学研究进行综述,为开展中药治疗糖尿病的临床与基础研究提供科学依据。

1 用于治疗T2DM的中医药和处方

1.1 常用中药

通过数据库、互联网和文献资料查询,共搜集可用于治疗T2DM的中药有54味,其中苦瓜、人参、葛根和黄连临床应用较多(见表1)。

表1 中医药治疗T2DM常用中药

胡黄连 丹参 肉苁蓉 山茱萸 杜仲 紫衫知母 木香 金樱子 山药 天冬 猪笼草

1.2 常用中药药对

通过数据库、互联网和文献资料查询,共搜集可用于治疗T2DM的常用药对有柴胡配黄芪;黄连配干姜;海藻配昆布;黄柏配苍术;黄连配乌梅;知母配黄柏;石膏配知母;黄芪配栀子等。

1.3 常用处方

通过数据库、互联网和文献资料查询,共搜集整理了可用于治疗T2DM的常用方剂有20个,见表2。

1.4 常用中成药

通过数据库、互联网、文献资料查询和临床咨询,共搜集常用于治疗T2DM的中成药有74种,其中七味消渴胶囊、玉泉丸、参芪消渴丸、降糖舒片、益津降糖口服液、甘露消渴胶囊为医院和药店常用药,见表3。

表3 中医药治疗T2DM常用中成药

化浊轻身颗粒 沙梅消渴胶囊 玉泉丸 维甜美降糖茶十八味诃子利尿胶囊 津力达口服液 玉泉胶囊 芪蛭降糖胶囊十味玉泉胶囊 津力达颗粒 玉泉颗粒 葛芪胶囊十味降糖颗粒 活力源口服液 玉液消渴冲剂 通脉降糖胶囊参精止渴丸 活力源片 玉盘消渴片 金芪降糖片参芪消渴胶囊 消渴丸 玉苓消渴茶 金芪降糖胶囊参精止渴丸(降糖丸) 消渴平片 甘芍消渴片 金芪降糖颗粒参芪消渴颗粒 消渴平胶囊 甘露消渴胶囊 金鳝消渴颗粒参芪降糖片 消渴康颗粒 益津降糖口服液 降糖宁胶囊

参芪降糖胶囊 消渴灵片 益津降糖胶囊 降糖甲片参芪降糖颗粒 消渴灵胶囊 益津降糖颗粒 降糖甲颗粒地骨降糖胶囊 消渴灵颗粒 糖乐胶囊 降糖舒片天芪降糖胶囊 消渴通脉口服液 糖尿灵片 降糖舒胶囊愈三消胶囊 消渴降糖片 糖维胶囊 降糖通脉胶囊振源胶囊 消渴降糖胶囊 糖脉康片 露水草胶囊参芪消渴丸 消糖灵片

1.5 常用药膳

中医认为先天禀赋不足是糖尿病发生的基本原因,后天饮食不节、情志失调、房事过度、或过服温燥药物等是糖尿病发生的重要条件。长期过食肥甘、醇酒厚味及辛辣刺激食物,损伤脾胃,脾胃运化失司,积于胃中酿成内热,消谷耗液,津液不足,脏腑经络皆失濡养而发为糖尿病。针对这种疾病,必须通过科学合理地饮食调节、饮食调养“吃回去”,而中医药药膳治疗糖尿病就是具有东方特色的中医药养生体系中的饮食疗法。通过数据库、互联网和文献资料查询,共搜集常用于治疗T2DM的常用药膳有21条,见表4。

表4 中医药治疗T2DM常用药膳

雄蚕蛾 《民间验方》 雄蚕蛾:每日 10~15g,水煎服荔枝核 《民间验方》 荔枝核:每日 15~30g,水煎服蚕茧 《民间验方》 蚕茧:每日 10 个,小儿减半,水煎服

2 中医药治疗T2DM代谢组学研究

代谢组学是继基因组学和蛋白质组学之后新发展起来的一门学科,是通过对某一生物或细胞中相对分子量小于1000的小分子代谢产物进行定性和定量分析,寻找疾病的生物标记物,将提供一种较好的疾病诊断方法的一门新学科。代谢组作为系统生物学的重要组成部分,在临床医学领域具有广泛的应用前景。代谢组学在临床诊断上将有广阔的发展前景,无论是在临床诊断中生物标记物的发现、疾病的病因与病理机制中的研究应用,还是在临床用药指导中的应用中都将发挥着重要的作用。而代谢组学所具有的组、群、谱集成分析功能的特点,与中医药学的整体观和辨证思路具有一致性;不同的中医症候,其代谢产物图谱存在着明显差异,因而代谢组学用于阐明中医证候的本质规律有明显优势,并从代谢网络变化的角度为中医症候的分型提供了科学方法学和技术支撑。

2.1 代谢组学在T2DM发病机制方面研究

T2DM的发病机制与遗传易感性、环境因素、胰岛素抵抗、低度炎症、不良饮食及生活方式等都有关系,而确切的发病机制仍在研究中。现已有大量的文献报道,通过代谢组学方法进行T2DM的发病机制。目前普遍认为,胰岛素抵抗(IR)是T2DM的主要病因之一,而脂代谢异常所导致的脂肪异常分布、过度堆积则是胰岛素抵抗的主要因素。Yang等[1]采用代谢组学方法,通过对血清中脂类代谢产物的分析,表明脂代谢与T2DM之间的密切关系。Li等[2]利用GC-TOF-MS技术结合PCA、PLS-DA等化学计量学方法,通过对实验组和对照者患者血浆代谢谱的对比分析,结果表明血浆中软脂酸、亚麻酸、轻基丁酸与糖尿病的发生密切相关。Jin等[3]通过对糖尿病肥胖小鼠血液的NMR谱分析,发现了患病状态下的葡糖糖代谢途径,从而进一步证实了糖代谢紊乱是糖尿病发病机制之一。Zhang等[4]通过NMR技术对糖尿病小鼠尿样中的糖、丙氨酸、乳酸盐、乙醇、醋酸盐进行检测,与正常对照组比,其水平显著升高,证实糖尿病小鼠中糖代谢、三羧酸循环及微生物代谢的相关途径与糖尿病发病机制相关。谭斌斌[5]应用竞争性自适应的重加权采样法(CARS),结合偏最小二乘-线性判别分析法(PLS-LDA)对T2DM患者和健康人进行判别分析,并筛选出三个潜在的生物标记物油酸(OLA)亚麻酸(ALA)和二十碳五烯酸(EPA)。这将为T2DM的临床诊断、早期治疗与预防、合理饮食以及寻找新药研发的靶点等方面提供新的思路,并为进一步探讨T2DM的发病机制提供有用的参考信息。

2.2 代谢组学在T2DM药物方面研究

采用代谢组学方法不仅可以发现糖尿病患者与健康患者之间代谢物质的差异,找出其潜在的生物标志物,而且在评价药物对T2DM治疗效果方面也有着显著的效果。糖尿病是一种终身疾病,很难彻底治愈,治疗糖尿病的药物主要有口服降糖西药、胰岛素、中药三大类。胰岛素是治疗糖尿病的有效药物,但是其必须进行皮下注射;临床上常用的口服糖尿病药物包括:磺酰脲类(格列吡嗪、格列齐特、格列本脲、格列波脲、格列美脲等);双胍类(二甲双胍);α糖苷酶抑制剂(阿卡波糖、伏格列波糖);胰岛素增敏剂(罗格列酮、瑞格列奈)和非磺酰脲类促胰岛素分泌剂(瑞格列奈)。近年来,代谢组学用于评价中药治疗T2DM的研究报道越来越多。

2.2.1 单味药治疗糖尿病 郭峻杰等[6]采用质谱技术对人参总皂苷治疗糖尿病并发症心肌病大鼠作用机制尿液代谢组学研究,结果实验组与对照组相比,在尿代谢物谱、血糖、血脂代谢水平上具有显著差异,揭示人参总皂苷的作用机制与潜在生物标记物、血糖、血脂代谢的调节有关。

韩红祥等[7]采用超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱联用技术结合主成分分析技术进行了五味子治疗糖尿病并发症大鼠尿液代谢组学研究,结果尿液中共鉴定出28种潜在生物标记物,并且这些生物标记物主要影响戊糖和葡糖醛酸相互转化通路、核黄素代谢、泛酸和CoA合成、精氨酸和脯氨酸代谢、肠内菌代谢、嘌呤代谢、Vc代谢胆酸合成、色氨酸代谢等通路,揭示五味子从能量代谢、氨基酸代谢、肠内菌代谢、脂类代谢等各个角度发挥治疗糖尿病并发症的作用。

周元[8]采用超高效液相色谱-串联四级杆飞行时间质谱技术,从蛋白非酶糖基化抑制活性、α-葡萄糖苷酶抑制活性、脂质过氧化抑制活性三个角度对黄芩、栀子等20多种中药治疗T2DM作用机制进行研究。结果发现了36种潜在的生物标记物,通过生物标记物证实了T2DM引起机体内脂肪酸合成通路、氨基酸代谢通路、胆汁酸、鞘脂类代谢通路及其他物质的代谢变化。

2.2.2 中药药对治疗糖尿病 门丽慧[9]采用基于UHPLC-Q-TOF-MS技术的代谢组学研究方法,对黄芩和黄芩-栀子药对治疗DN 的作用机制开展研究,黄芩能够下调空腹血糖、降血脂、抗氧化应激、缓解DN病程发展引起的肾脏病理损伤,降低尿蛋白排泄,表明黄芩具有良好的降糖抗肾脏损伤效果。黄芩-栀子药对通过调节脂质代谢、苯丙氨酸代谢、色氨酸代谢、花生四烯酸代谢和酪氨酸代谢等通路阻滞DN发生,从代谢组学的角度揭示了黄芩-栀子药对治疗DN的作用机制。

2.2.3 中药复方治疗糖尿病 熊莉华等[10]运用核磁共振(1H-NMR)的代谢组学方法和系统生物学理论法,采用1H-NMR的代谢组学技术结合模式识别方法和统计学方法对双黄益骨方治疗糖尿病骨代谢异常患者的代谢产物差异分析。结果双黄益骨方治疗糖尿病合并骨质代谢异常患者是通过改善机体代谢途径的紊乱,改善骨合成的原料及调控物质的调控来发挥功效。

李冰涛[11]应用LC-MS-QTOF对血浆中内源性物质检测,主成分分析(PCA)及数理统计方法分析葛根芩连汤对T2DM模型大鼠血浆整体状态的影响探索其生物标记物,结论:葛根芩连汤通过对亮氨酸、异亮氨酸及缬氨酸代谢途径影响治疗T2DM,亮氨酸可能是葛根芩连汤治疗T2DM的生物标记物,可能是葛根芩连汤治疗T2DM作用的靶点。

何百川等人[12]应用代谢组学方法探讨化浊解毒方改善T2DM大鼠的糖脂代谢机制,结果:化浊解毒方对高脂饮食加小剂量链脲佐菌素诱导的T2DM大鼠血糖、血脂紊乱有明显的治疗作用,发现其改善T2DM大鼠的糖脂代谢与胆汁酸、磷脂等9个代谢物有关,其潜在的作用机制与肝脏内胆汁酸、磷脂、视晶酸等代谢相关。

2.2.4 中成药治疗糖尿病 郝宏铮[13]采用UPLC-MS技术探讨了木丹颗粒干预气虚血瘀证糖尿病周围神经病变大鼠模型血液代谢组学,结果木丹颗粒通过多种途径、不同靶点、双向调节等方式对糖尿病周围神经病变进行干预治疗。不仅能使色氨酸、LPC(20:4)和 PC(36:4)水平显著升高;同时也使苯丙氨酸、LPC(14:0)、LPC(16:0/0:0)、LPC(0:0/18:0)、LPC(18:0/0:0)、LPC(18:1)、LPC(0:0/18:2)、LPC(18:2/0:0)和胆酸的水平显著降低。揭示精氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、胆酸及多种LPC等物质可能为糖尿病周围神经病变气虚血瘀证大鼠特征性的代谢产物,同时为应用代谢组学方法早期预防和治疗糖尿病周围神经病变提供了新的思路。

高家荣等[14]采用UPLC/QTOF-MS技术结合主成分分析和偏最小二乘法探究了丹蛭降糖胶囊干预后T2DM大鼠尿液内源性代谢物的变化,筛选出15个差异性标志物:甘油单酯、类花生酸类物质、L-苯丙氨酸、鹅去氧胆酸丁二酸酯、异亮氨酸、、类花生酸类物质、2 种 PC 类物质、鹅去氧胆酸琥珀酸、3种LPC类物质、甘油单酯、1中LPE类物质和胆酸。研究表明丹蛭降糖胶囊可以降低T2DM大鼠血糖,修复胰岛细胞,其作用机制可能与调节能量代谢、酪氨酸代谢、色氨酸代谢和氧化应激状态相关。

2.2.5 中药药膳治疗糖尿病 中药药膳在我国发展历史悠久,早在《黄帝内经》即提出:“凡欲诊病,必问饮食居处,治病必求于本,药以祛之,食以随之,天食人以五气,地食人以五味,毒药攻邪,五谷为养,五果为助,五畜为益,五菜为充,气味合而服之,以补精益气”。《金匮要略》中的猪肤汤、当归生姜羊肉汤、百合鸡子黄汤等食疗方至今仍常用。目前尚无有关中药药膳治疗糖尿病的代谢组学相关研究报道。

2.3 代谢组学在糖尿病生物标记物方面研究

采用代谢组学的实验技术方法和模式识别,从其代谢产物中找到有助于糖尿病诊断、发病机制、治疗药物疗效的潜在生物标记物,以便及早诊断与治疗。在获得疾病相关的标志物后,可以将其与机体的病理生理过程相联系,并结合临床指标数据,为糖尿病的发病机制研究开辟新的视野和方法。

宁萌等人[15]利用基于UPLC/MS技术的代谢组学平台对T2DM早期大鼠血清进行分析,发现血清中乳酸等10种物质相较正常组出现了显著变化,其中乳酸、尿素、甘油、L-异亮氨酸、L-丝氨酸含量显著上升,氨基丙酸、β-羟基丁酸、磷酸、苏氨酸、甘油酸含量降低。STZ法构建的T2DM大鼠血清代谢组学发生明显变化,其中10种物质可能作为糖尿病发生早期的潜在标志物。Karsten等[16]利用代谢组学方法检测并发现了与肾功能障碍(3-硫酸吲哚酚)、脂质代谢(甘油磷脂,游离脂肪酸)相关的代谢途径及肠道微生物群落(胆汁酸)的相互作用网络。

3 前景与展望

中药作为我国临床治疗的最重要环节之一,也作为我国传统医学中不可缺少的一部分,具有很好的应用效果,值得推广应用。中医上常将T2DM分为燥热伤津、阴阳两虚、脾胃气虚、气阴两虚、阴精亏损、瘀血阻滞6个证型,随证加减,大多侧重采取活血凉血、清热生津、健脾益气、滋阴补肾、益气养阴、温阳益肾等治则用药,常见中药主要有黄芪、山药、人参、知母、玉米须、麦冬、枸杞子、太子参、牛膝等。

综上所述,中药可以通过多种途径、多个环节、多个靶点来降低血糖,不同中药治疗T2DM的作用机制不同,代谢组学应用于临床和科研方面具有巨大的潜力与市场价值。此外,T2DM饮食控制是T2DM治疗过程中的基本措施之一,也是其他方法治疗成败的关键因素。因此,通过代谢组学对中药治疗T2DM作用机制的学习,将其与T2DM饮食护理相结合,研制具有中医特色的药膳处方,开展较大规模的疗效评价研究,对临床应用具有重要指导意义。

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