藏花醛治療干性年齡相關性黃斑變性機制的研究進展

王漫嶠，邵彥，2，李筱榮

年齡相關性黃斑變性（age-related macular degeneration，AMD）是一種常見且不可逆的視網膜疾病，其特征是視網膜中央黃斑區的進行性變性，主要累及視網膜光感受器、視網膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）細胞、Bruch's膜或黃斑區域的脈絡膜微循環，是嚴重威脅老年人視力的主要原因之一[1-2]。AMD 具有多種分類方式，在臨床上，其被分為正常衰老改變、早期、中期和晚期階段[3]。在晚期出現新生血管的AMD，一般被稱為濕性AMD（wet age-related macular degeneration，wAMD），而發展成地圖樣萎縮（geographic atrophy，GA）的AMD，被稱為干性AMD（dry age-related macular degeneration，dAMD）[4-5]。從正常衰老過程演變到病理性AMD 主要歸因于血管炎癥、線粒體損傷、活性氧（reactive oxygen species，ROS）的積累以及RPE 細胞的衰老等病理過程。藏紅花是一種原產于地中海和中東地區的藥用植物，在既往研究[6]中發現，藏紅花具有抗氧化、抗炎、降血壓和降血脂等特性。而其主要成分藏花醛，也被發現可以減少白細胞介素（interleukin，IL）-1β、IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）等炎癥因子的產生，減少過氧化氫刺激引起的氧化應激，同時還可以抑制細胞的凋亡[6-8]。wAMD的治療關鍵就在于抑制新生血管的生成，目前抗血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）藥物已成為其一線標準治療方案，但在dAMD 中尚未找到有效的治療方法[3]。因此，藏花醛很有可能成為治療dAMD 的有效藥物，相關的機制研究也亟待探索。本文就dAMD 的發病機制、藏花醛的藥理學特性以及藏花醛對治療dAMD的潛在機制等方面進行綜述，現報道如下。

1 AMD的分類

AMD 的病理特征包括黃斑區玻璃膜疣（drusen）、RPE 萎縮、脈絡膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）形成、視網膜神經上皮層脫離和盤狀瘢痕或病變[9]。玻璃膜疣是AMD 診斷的重要標志，由細胞碎片、脂蛋白和淀粉樣蛋白沉積物等組成，其中β-淀粉樣蛋白1-40（amyloid β-protein 1-40，Aβ 1-40）被發現是玻璃膜疣的主要成分之一[10]。

在臨床上，AMD 通?？梢苑殖? 個階段[11-12]。第一階段為正常衰老變化階段，在此階段存在的玻璃膜疣，直徑≤63 μm，同時無AMD 色素異常。第二階段為早期AMD 階段，RPE 細胞和脈絡膜之間的病理性分子碎片及玻璃膜疣的沉積逐漸增大，出現中等大小的玻璃膜疣（直徑63～125 μm），不伴有色素異常。在早期AMD 中，RPE 細胞骨架發生改變，導致正常規則的多邊形形狀喪失，RPE細胞死亡和視網膜色素減少。隨著RPE 細胞骨架的改變，細胞擴大和融合導致局部分裂、碎裂、增厚和細胞內的應力纖維出現[13-15]。第三階段為中期AMD 階段，玻璃膜疣繼續增大，直徑達到125 μm 以上，伴或不伴有色素變化。第四階段為晚期AMD階段，分成2 種臨床形式，即出現新生血管的wAMD 和出現GA 的dAMD。當玻璃膜疣范圍逐漸擴大并伴有RPE 細胞和光感受器的丟失時，則出現了GA 的改變。而wAMD 是由于促VEGF 和抗VEGF 的平衡發生改變，以CNV 為特征[15]。目前，對于wAMD 的治療，可以采用玻璃體腔注射抗VEGF 藥物來治療，臨床上常見的藥物都對wAMD 有良好的療效[16]。但是對于dAMD，目前卻沒有發現有效的治療方法，因此，尋找有效控制dAMD進展的方法成為熱點研究方向。

2 dAMD的病因和發病機制

AMD 是一種多因素疾病，包括遺傳和生活方式在內的各種復雜因素，影響了疾病的易感性、發展和嚴重程度，具體的發病機制尚不明確，有可能涉及到RPE 細胞衰老、氧化應激、脂類代謝、炎癥和免疫等[15,17]。

遺傳因素是AMD 發病的重要因素，相關遺傳學研究[3,18]發現，多種與AMD 相關的基因參與補體途徑、脂質代謝、血管生成、免疫、細胞運動、細胞骨架構建、細胞凋亡和增殖、細胞間連接和膠原纖維的構成等。有一些生活方式和環境因素，也可能會造成AMD 的發生，例如吸煙、紫外線照射以及缺氧等，長時間處于氧化損傷的環境中，可能會造成機體的ROS 大量積累，進而發生基因水平的改變，造成不可逆性傷害[3,19-20]。

從機制上來講，RPE 細胞衰老，會造成黃斑區細胞外基質中酶的平衡被破壞，使代謝物沉積在Bruch's膜上，形成玻璃膜疣，損害周圍的視網膜組織結構[3]。ROS 的產生與其在體內抗氧化防御系統消除之間的不平衡被認為是衰老和神經退行性疾病的原因，同時視網膜作為人體耗氧量最高的組織器官之一，隨著年齡的增長，視網膜中ROS 的大量累積，造成視網膜層間結構的損傷，也可能是dAMD 的發病機制之一[21-22]。研究[23]發現，脂質相關途徑和基因可能會造成AMD發生的風險，同時也發現dAMD 與血清高密度脂蛋白（highdensity lipoprotein，HDL）和血清硫代內酯酶活性增高有關[24]，因此，脂類代謝的異常也可能導致光感受器和RPE 細胞的凋亡，進而使dAMD 發生。炎癥反應在AMD 中的重要性也在近年逐漸顯現，有研究[25]發現，玻璃膜疣可能導致RPE 層的局部毒性，并在AMD 的發病機制中誘導局部炎癥反應。玻璃膜疣中含有多種促炎因子，如補體激活劑、補體片段和膜攻擊復合體（membrane attack complex，MAC）[20]，與補體（complement，C）系統相關的蛋白質功能異常導致體內平衡失衡，通常會導致健康組織的損傷。有研究[20,26-27]發現，補體途徑關鍵的補體因子（complement factor，CF）的高等位基因Y402H 恰好與早期AMD 中MAC 水平的增高和脈絡膜毛細血管萎縮風險增加有關，激活補體途徑而出現的MAC可以在Bruch's 膜發生沉積，造成脈絡膜毛細血管的萎縮和玻璃膜疣的形成，同時CFH、CFB、CFD、CF1、C1、C3 和C5 的上調被認為是GA 發生發展的危險因素[28]。還有研究[28-29]發現，補體活化可以使補體蛋白、補體基因表達水平上調的年齡依賴性增加，促使MAC 沉積，以及在視網膜中發現炎性細胞因子和趨化因子，這些均證明了補體活化是GA 發生發展的關鍵因素。

3 藏紅花對dAMD的作用

藏紅花[19]是一種原產自地中海和中東地區的芳香藥用植物，主要由藏花酸（crocetin）、藏紅花素（crocins）和藏花醛（safranal）組成，具有神經保護、抗氧化和抗炎作用[6]。研究[30]發現，藏紅花能有效降低AMD 實驗模型大鼠的視網膜變性[31]，同時可有效維持視網膜形態結構。在光損傷的動物模型中，發現在藏紅花處理過的受損視網膜組織中，可以檢測到藏紅花素[32]，也發現口服藏花酸可以減少光感器細胞的凋亡，防止閃光視網膜電圖的a波和b波振幅的降低，還可以減少視網膜外核層中凋亡細胞的數量，并抑制了外核層厚度變薄[33]。在針對AMD 患者的對照研究[34-36]中，也發現持續的藏紅花治療可以改善患者視力和閃光視網膜電圖（flash electroretinogram，fERG）的結果，證明藏紅花可以適度改善AMD 患者的視覺功能。藏紅花的這種神經保護作用除了可能與其抗氧化特性和參與調節基因作用有關，還有可能是與控制神經膠質細胞釋放促炎細胞因子的抗炎作用有關[37]。而藏花醛作為藏紅花的有效成分之一，也有潛力通過其自身特性來發揮治療dAMD的作用。

4 藏花醛治療dAMD的潛在機制

4.1 細胞凋亡

藏花醛對細胞凋亡的作用具有雙面性。細胞凋亡通常伴隨著半胱氨酸天冬氨酸水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase）的激活，其中Caspase-3 可以被視為細胞凋亡的特異性標志物[38]。B 淋巴細胞瘤-2（B cell lymphoma-2，Bcl-2）是一種抗凋亡蛋白，而Bcl-2 相關x 蛋白（Bcl-2associated x protein，Bax）具有促凋亡作用，在免疫細胞穩態中起到重要作用，兩者均屬于Bcl-2 家族，利用靶向線粒體膜達到調節細胞凋亡的作用[39]。有研究[40]發現，在神經細胞株PC12細胞中，藏花醛可以有效減少Caspase-3的表達水平和Bax/Bcl-2 的比值，說明其通過抑制氧化應激和細胞凋亡來減弱缺血再灌注引發的PC12 細胞的損傷，達到防止神經毒性的作用。在糖尿病視網膜病變的高糖細胞模型中也發現，藏花醛可以減輕視網膜微血管內皮細胞（human retinal microvascular endothelial cell，HRMEC）的損傷，保護其免于細胞凋亡，并抑制其遷移和黏附[41]。而在腫瘤細胞中，藏花醛則表現出促凋亡和降低細胞活力的作用，考慮其可能具有對癌細胞的選擇性細胞毒性作用[42-43]。細胞凋亡作為導致AMD 光感受器及RPE 細胞功能喪失的重要機制之一，藏花醛有可能通過調節細胞凋亡來起到治療dAMD的作用。

4.2 氧化應激

視網膜受到氧化應激的作用而發生組織結構的損傷是dAMD 的發病機制之一。研究[44]表明，藏花醛的抗氧化性可以影響多種細胞的ROS 水平和細胞活力，包括主動脈內皮細胞、多巴胺能細胞、支氣管上皮細胞、紅細胞以及肝癌細胞，涉及絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinases，MAPK）信號通路、Kelch 樣ECH 相關蛋白1（Kelchlike ECH-associated protein 1，Keap1）/核轉錄因子E2 相關因子2（nuclear factor erythroid 2 related factor 2，Nrf2）信號通路、一氧化氮（NO）生成和清除羥基自由基等病理生理過程，保護細胞免受損傷。還有研究[45]發現，藏花醛可以通過增加抗氧化防御來有效保護易感老年大鼠的大腦免受氧化損傷，起到抗衰老和神經保護的作用。因此，藏花醛的抗氧化特性可能幫助RPE 細胞免受氧化應激的損傷而達到預防、延緩或者治療dAMD的作用。

4.3 自噬

有研究[46]發現，自噬在保護RPE細胞免受氧化應激和脂褐素積累方面起著重要作用，并且自噬的損傷可能會加劇氧化應激并導致dAMD 的發生。增加自噬通量可以保護RPE細胞免受氧化損傷和死亡，而下調自噬通量會使RPE 細胞更容易受到氧化應激的影響。由此可見，自噬和氧化應激之間可能存在相互作用，氧化應激促進自噬，增加自噬減少氧化損傷并增加抗氧化能力，從而減少氧化應激[47]。藏花醛的抗氧化特性已被基本確定，但其調節自噬的能力目前仍待進一步研究。

4.4 調節免疫與炎性反應

玻璃膜疣作為dAMD 的主要病理產物，含有多種促炎因子和免疫分子，揭示了免疫與炎性反應參與dAMD 的視網膜萎縮及RPE 變性的病理過程[48]。研究[49]發現，藏花醛可以抑制脂多糖刺激的小鼠單核巨噬細胞和骨髓來源巨噬細胞中NO 的產生，并降低誘導性一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase，iNOS）和環氧合酶-2（cyclooxygenase-2，COX-2）的水平；還可以降低單核巨噬細胞中IL-6 和TNF-α 的產生以及mRNA 表達，并抑制了MAPK 和核因子κB（nuclear factor κB，NF-κB）途徑組分的磷酸化和核易位。在結腸炎動物模型中，藏花醛可以緩解臨床癥狀，降低炎癥的嚴重程度、炎癥的受累范圍和隱窩損傷，還發現可以使結腸組織中的巨噬細胞浸潤有所減少，腸系淋巴結和脾臟中的巨噬細胞數量減少，IL-6 和TNF-α 的表達水平也下降[49]。因此，藏花醛在免疫細胞和炎癥反應中表現出來的抗炎特性也有可能成為治療dAMD 的關鍵，而其與dAMD 發病機制之一的補體活化之間的關系也有待后續研究。

以上對于藏花醛在治療dAMD 方面存在的潛在機制，總結如圖所示（圖1）。

圖1 dAMD發病機制與藏花醛治療的潛在機制示意圖

5 小結

隨著全球預期壽命的增加，AMD 的患病率也逐年增高。相較于wAMD已有多種治療方案，可以明確控制疾病的進展和提高患者的預后視力，dAMD 目前缺乏一種有效的治療方法，許多針對其復雜的病因和發病機制的研究也尚在實驗室階段，進入臨床試驗階段的藥物也并未取得絕對良好的治療作用。此外，探究最接近人類的dAMD 動物模型也尚在探索中[50]。藏花醛作為藏紅花的主要成分之一，自身具有的抗氧化、抗炎以及神經保護等特性，或許可以利用其在調節細胞凋亡、氧化應激、調控自噬、免疫與炎癥反應等方面的作用起到治療dAMD 或延緩疾病進展的功效，為dAMD 的臨床治療提供新的思路，同時也可以增強人們對于藥用植物相關成分研究的興趣，為拓展中藥治療領域的發展起到關鍵作用。