中藥銀杏製劑與糖尿病治療：作用機製與臨床應用
綜述
作者：信琪琪 劉玥 楊琳 付長庚 陳可冀
[摘要] 中藥銀杏製劑是近50年來全球植物藥開發中最為成功的案例之一。目前已經廣泛應用於心腦血管疾病的預防與治療，具有良好的臨床療效。2型糖尿病已被證實是心腦血管疾病的“等危症”，因此積極尋找更加有效的糖尿病防治藥物具有重要的科學意義。從植物藥中尋求更加高效、安全的具有調節血糖、改善胰島素抵抗的製劑成為國內外研究熱點。基礎與臨床研究均顯示中藥銀杏製劑對血糖及胰島素抵抗有一定的調節效應，該文對近10年來國內外中藥銀杏製劑對糖尿病及其並發症的治療作用與機製研究進展做一評述。
[關鍵詞] 銀杏；中藥；糖尿病；胰島素抵抗；作用機製
[收稿日期] 2014-06-11
[基金項目] 北京市優秀博士學位論文指導教師科技項目（20138450201）；北京市中醫藥科技發展資金項目（JJ2013-66）
[通信作者] *劉玥，主要研究方向為中西醫結合心血管病基礎與臨床，Tel：（010）62835341，E-mail；*陳可冀，E-mail
2013年9月《美國醫學會雜誌》（JAMA）登載中國科學家最新研究結果[1]顯示，中國大陸地區成人糖尿病（diabetes mellitus，DM）患病率已上升至 11.6%，中國已成為糖尿病人口大國，成人糖尿病患者數量估計超過1億。世界衛生組織估計2005年至2015年中國由於糖尿病及相關心血管疾病導致的經濟損失達5 577億美元，糖尿病的高發病率及高致殘率給患者及社會造成巨大的經濟負擔。然而，糖尿病複雜的發病過程和尚未完全知曉的發病機製使人類至今尚未找到根治的方法，糖尿病患者往往需要終生口服降糖藥物或體外胰島素替代治療。因此積極尋找更加有效的糖尿病防治藥物具有重要的科學意義。近年來，從植物藥中尋求更加高效、安全的具有調節血糖、改善胰島素抵抗的有效成分或製劑成為國內外研究熱點。
中藥銀杏Ginkgo biloba L.為銀杏科銀杏屬多年生落葉喬木，銀杏的果、葉具有較高的醫藥價值。銀杏的化學成分十分複雜，主要的生物活性成分有黃酮類、萜內酯類、聚戊烯醇和多糖類化合物等。據不完全統計，從中藥銀杏（葉、果）中分離出的化合物有140多種[2]。
近60年來，國內外醫藥學家對銀杏的有效成分、質量標準及新型製劑的研究不斷明確、優化，至今中藥銀杏提取物（extract of G. biloba，EGb）已發展到第5代，從第4代銀杏製劑開始對其所含有效成分進行定量，其含有≥24%的黃酮醇苷類，≥6%的萜類內酯，即所謂的“24+6”製劑（亦稱為GBE30），並將毒性致敏成分銀杏酸的含量控製到了10 ppm以下，EGb761[3]即是第4代銀杏製劑的代表，此質量標準目前已成為銀杏提取物的國際標準。我國自主研發、具有獨立知識產權的類似EGb761的新型銀杏製劑——銀杏酮酯GBE50[4]（銀杏總黃酮質量分數達44%以上，銀杏內酯達6%以上），銀杏酸質量分數控製在5 μg·g-1以下，被廣泛應用於心腦血管疾病的臨床治療。大量研究表明，銀杏酮酯具有抗氧化、清除自由基、抑製血小板活化因子、抗心肌缺血、抗動脈粥樣硬化、抗心律失常、降壓等心腦血管藥理作用[5]，目前在國內外被廣泛應用於心腦血管疾病的臨床治療。
近年來，基礎與臨床研究均顯示銀杏酮酯對血糖也有一定的調節效應，本文從糖尿病及其並發症的治療角度將近10年來國內外對中藥銀杏製劑的基礎與臨床研究文獻進行係統整理、分析，旨在為該製劑的深入研究、新藥開發提供更多的實驗證據。
1 中藥銀杏製劑對糖代謝的幹預效應及機製
1.1 降糖效應
較多研究[6-13]證明EGb具有顯著的降糖效果。Daye Cheng等[7]給予鏈脲佐菌素（streptozocin，STZ）誘導的糖尿病大鼠口服高、中、低劑量（300，200，100 mg·kg-1·d-1）的EGb治療。經治療30 d後，不同劑量EGb處理組血糖水平均顯著低於對照組（P<；0.01），其中高劑量EGb組血糖水平下降至正常範圍，其降糖效果呈顯著的劑量、時間（P<；0.01）依賴性。Lim S等[8]將36隻自發肥胖糖尿病大鼠隨機分成3組，其中2組為治療組，分別給予不同劑量（100，200 mg·kg-1·d-1）EGb761口服治療，喂養6周後，發現EGb治療組糖負荷後2 h血糖水平及2 h曲線下麵積均顯著低於生理鹽水對照組（P<；0.05），且血糖波動減少。
但也有相反的研究結果，Kudolo G B等[14-15]進行的研究並未發現EGb有顯著的降糖效果。他們給予糖耐量正常者、高胰島素血症（胰島素AUC0→120>；100 μU·mL-1·h-1）的2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者及胰島素耗竭（胰島素AUC0→120<；100 μU·mL-1·h-1）的T2DM患者口
其他蠟類、甾體、2-乙烯醛、腰果酚、糖類、兒茶素、原花青素、酚類、脂肪族氨基酸、鼠李糖等
服EGb761（120 mg·d-1），治療3個月後發現糖耐量正常者及T2DM患者空腹及糖負荷後血糖水平均無顯著下降。Rudge M V等[16]的研究亦顯示每日攝入EGb761 200 mg ·kg-1，治療20 d不能降低懷孕期間STZ糖尿病大鼠的血糖。
對於以上完全相反的研究結論，Vasseur M等[17]的研究從一定程度上給出了解釋，他發現EGb761（200 mg·kg-1·d-1，口服5 d）及白果內酯（8 mg·kg-1·d-1，腹腔注射5 d）均能增加正常小鼠胰島β細胞分泌功能，但銀杏內酯B（4 mg·kg-1·d-1，腹腔注射5 d）卻沒有此功效。在體內實驗中，白果內酯能降低β細胞對血糖反應的閾值，從而提高β細胞對血糖的敏感性，而銀杏內酯B則相反，它可以提高β細胞對血糖反應的閾值，EGb761提高β細胞對血糖敏感性的作用可能是通過白果內酯的作用來實現的。因此也就可以理解有些銀杏葉提取物不能起到降血糖作用的原因，一方麵是不同銀杏葉提取物中所含各有效成分的比例不同，不同產地的銀杏得到EGb的成分並不完全相同，另一方麵是實驗對象的血糖水平不同，血糖正常或輕微升高者服用EGb並不能引起血糖的下降。
1.2 降糖機製
目前研究表明，胰島素抵抗和胰島素分泌不足是糖尿病主要的發病機製，而EGb具有雙向調節胰島素分泌的作用，一方麵可以改善胰島素抵抗患者的高胰島素血症，另一方麵又能提高胰島功能低下患者的胰島素分泌功能。Kudolo G B等[14]的研究顯示，給予糖尿病患者EGb761 120 mg·d-1口服治療3個月，可使胰島素抵抗為主的患者的餐後2 h胰島素曲線下麵積顯著下降（P<；0.05），而對於胰島功能差、胰島素分泌不足為主要表現的患者，EGb治療可以顯著增加糖負荷後的胰島素分泌。以上說明EGb的降糖作用可以通過改善胰島素抵抗和提高胰島分泌功能來實現，在胰島功能顯著下降時可以提高分泌功能，在胰島素抵抗明顯時又可以通過各種途徑改善胰島素抵抗。
1.2.1 保護β細胞，促進胰島素分泌
盡管1，2型糖尿病的發病機製有所不同，但胰島β細胞功能障礙和胰島β細胞凋亡是導致1，2型糖尿病胰島素分泌不足的主要原因。1型糖尿病的β細胞受損主要因自身免疫性破壞所致，而2型糖尿病的β細胞破壞主要由糖毒性、脂毒性及胰澱素沉積引起的炎症應激、氧化應激和內質網應激所致。
有多項研究證實EGb可通過改善氧化應激、抑製免疫反應等途徑保護胰島β細胞。奚濤等[11]給予四氧嘧啶糖尿病模型大鼠腹腔注射不同劑量EGb761（2，4，8，16 mg·kg-1），每日1次，連續4周，對照組給予腹腔注射等量生理鹽水，發現EGb761組血清和組織中的脂質過氧化產物丙二醛（malonaldehyde，MDA）水平顯著低於對照組（P<；0.01），而胰島素水平高於對照組（P<；0.01），說明EGb761在一定程度上減少了四氧嘧啶誘導的氧化應激對β細胞的毒性作用，保護了β細胞功能。Kudolo G B等[18]的臨床研究也證明，口服EGb761（120 mg·d-1）可顯著降低2型糖尿病患者血小板MDA水平，改善氧化應激。除此之外，董麗等[19]的研究發現腹腔注射EGb（舒血寧注射液，8 mg·kg-1·d-1）4周，可顯著增加胰島素抵抗大鼠胰腺組織抗凋亡蛋白Bcl-2的表達、減少促凋亡蛋白Bax的表達，從而達到抑製β細胞凋亡的效果。
EGb不但可以保護胰島β細胞，還可以直接促進胰島素分泌。Vasseur M等[17]將四氧嘧啶糖尿病小鼠的離體胰腺組織置入含白果內酯的生理溶液中，發現白果內酯能提高β細胞對血糖的敏感性。胰島素分泌受營養物質、神經遞質和激素的調控。葡萄糖等營養物質主要通過升高胞內的ATP/ADP比率，導致ATP敏感K+通道關閉、細胞膜去極化、Ca2+內流這一途徑增加胰島素的分泌，神經遞質和部分激素通過其G蛋白偶聯受體，影響胞內三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）、二酰甘油（triacylglycerol，DAG）、Ca2+等第二信使物質水平，主要通過蛋白激酶A（proteinkinase A，PKA）、蛋白激酶C（proteinkinase C，PKC）等蛋白激酶途徑，調節胰島素的分泌。Choi S E等[20]的研究顯示EGb761可通過增加[Ca2+]i，隨後激活鈣調蛋白依賴性蛋白激酶Ⅱ（calmodulin-dependent protein kinase Ⅱ， CaMKⅡ）和PKA，起到促進大鼠胰島β細胞分泌胰島素的作用，其藥效呈劑量依賴性。
1.2.2 改善胰島素抵抗
肥胖導致的胰島素抵抗（insulin resistance，IR）是2型糖尿病的重要發病機製，肥胖可以通過內分泌、炎症和細胞內在信號通路導致IR，其發生過程涉及到多種物質、多條途徑，大量文獻均證實EGb可通過不同途徑改善胰島素抵抗。
1.2.2.1 降低遊離脂肪酸（FFA）水平 高FFA血症是引起IR的重要原因之一，其機製可能與下列因素相關：降低靶細胞膜上胰島素受體的數目和親和力；抑製肝髒骨骼肌的酪氨酸磷酸化及3-磷酸肌醇激酶的活性，使胰島素信號傳導障礙；刺激胰島素分泌，加重高胰島素血症。王敬等[21]給予高脂飲食胰島素抵抗大鼠腹腔注射EGb（舒血寧注射液，8 mg·kg-1·d-1）4周後，發現與生理鹽水組相比EGb可以顯著改善高脂誘導的大鼠胰島素抵抗狀態，使IR大鼠血漿總膽固醇、甘油三酯及FFA水平下降，說明其改善IR的作用可能與調節血脂及FFA代謝有關。夏瑾瑋等[22]給予高脂飲食胰島素抵抗模型大鼠銀杏葉製劑（銀杏總黃酮≥44%）0.1 g·kg-1·d-1灌胃，治療8周後，發現與安慰劑組相比銀杏葉製劑可顯著改善IR大鼠的糖脂代謝，有效降低FFA水平，提高胰島素敏感性。
1.2.2.2 升高脂聯素、降低瘦素水平 脂聯素（adiponectin，APN）是由脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性蛋白，是一種胰島素增敏激素，可以改善胰島素抵抗，抑製α-腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor-α，TNF-α）分泌，並有調節內皮細胞分泌功能的作用。Lim S等[8]的研究發現，EGb761（100，200 mg·kg-1·d-1）灌胃6周，可使自發性糖尿病模型大鼠血漿脂聯素水平升高，並可降低高敏C反應蛋白（high sensitivity C reactive protein，hsCRP）水平，其作用呈劑量依賴性。瘦素（leptin，LP）由脂肪細胞分泌，可抑製β細胞分泌胰島素。瘦素抵抗引起IR的可能機製與下列因素相關：高濃度瘦素的長期刺激可使β細胞的瘦素受體對瘦素敏感性下降；生理濃度的瘦素可刺激糖原分解，增加肝髒葡萄糖的輸出，而瘦素水平增加可影響神經元葡萄糖轉運體4（Glut-4）易位，下調Glut-4，抑製葡萄糖攝取，減弱組織對葡萄糖敏感性，從而加重IR[23]。葉平勝等[24]給予糖尿病腎病患者胰島素、依那普利加銀杏葉片（主要成分銀杏總黃酮苷，每日2粒，每日3次）治療，對照組僅給予胰島素、依那普利，幹預3個月後銀杏葉片組患者胰島素抵抗指數（homeostasis model assessment of insulin resistance，HOMA-IR）、TNF-α、瘦素、脂聯素水平較治療前均有顯著改善（P<；0.05），且療效顯著優於單純西藥組 （P<；0.05）。
1.2.2.3 抑製炎症因子激活 隨著對糖尿病發病機製研究的深入，糖尿病越來越被認為是一種與炎症反應密切相關的疾病，炎症在IR的發生發展中起著重要作用，炎症介導IR的機製主要包括以下2個方麵：幹擾胰島素受體信號轉導係統造成IR、導致內皮功能異常引起IR。炎症因子可通過多條途徑引起IR：在慢性炎症時，白細胞介素、C反應蛋白、TNF-α等炎症因子抑製胰島素受體酪氨酸磷酸化，使胰島素的作用減弱，加重IR；C-Jun氨基末端激酶（Jun N-terminal kinase，JNK）在IR中具有重要作用，TNF-α可激活JNK，增加絲氨酸307磷酸化而抑製胰島素受體底物1（insulin receptor substrate-1，IRS-1），進一步抑製其下遊的磷脂酰肌醇-3-羥激酶（phosphatidyl inositol 3-kinase，PI3K）、GLUT4的表達、合成、轉位，使葡萄糖轉運功能下降，導致IR；TNF-α，JNK還可以抑製IRS-2磷酸化，造成肝糖原合成減弱和肝糖輸出增加，加劇IR；過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor-γ，PPAR-γ）能增加肝髒脂肪酶的活性，TNF-α能下調PPAR-γ的合成和作用，抑製PPAR-γ的基因表達，造成IR。
EGb對以上導致IR的多條途徑均有調控作用。何春鑫[25]將54例2型糖尿病患者隨機分為常規治療組和常規治療加銀杏葉片（含EGb 19.2 mg/片，每次2片，每日3次口服）組，分別於治療前及治療4周後取血，結果2組治療後白介素-2（IL-2），IL-6水平均明顯降低（P<；0.05）， EGb組較對照組IL-2，IL-6水平更低，IL-4水平在各組間無明顯差異。以上表明EGb可通過抑製炎性反應治療糖尿病。Lim S等[8]發現EGb761（100，200 mg·kg-1·d-1）灌胃6周，可以使自發性糖尿病模型大鼠血糖及hsCRP水平下降。王敬等[26-27]對IR大鼠行EGb（舒血寧注射液）8 mg·kg-1·d-1腹腔注射4周，發現其在一定程度上降低了TNF-α和FFA（P<；0.05），升高了脂聯素水平（P<；0.01），療效與羅格列酮相近，還發現高脂飲食喂養的大鼠脂肪組織PPAR-γ蛋白和mRNA的表達出現不同程度下降，而EGb（舒血寧注射液）8 mg·kg-1·d-1腹腔注射治療4周可以使脂肪組織下降的PPAR-γ表達增加，且呈現出一定的劑量依賴性。
1.2.2.4 激活葡萄糖轉運體4 葡萄糖轉運體（glucose transporter，GLUT），主要有GLUT1和GLUT4 2種，是骨骼肌細胞中主要的葡萄糖轉運載體，它所介導的葡萄糖轉運是骨骼肌糖代謝的主要限速步驟，GLUT4紊亂可導致骨骼肌對葡萄糖的攝取、利用減少，而骨骼肌是消耗葡萄糖的主要組織，GLUT4紊亂是糖尿病發病的重要原因。胰島素與受體結合後，激活胰島素受體底物，進一步順序活化其下遊的PI3K，PIP3，PKB（protein kinase B），蛋白激酶B在胰島素刺激GLUT4轉位中起直接的作用，磷酸化的PKB能刺激葡萄糖的攝取和GLUT4的合成、分泌及向細胞膜的靠近、融合。
針對以上GLUT4活化通路，EGb可通過多個環節對其發揮作用，包括刺激IRS基因轉錄表達、上調PKB蛋白及mRNA表達及增加GLUT4表達、合成、轉位等。Zhou L等[13]用10 mg·L-1的EGb（含24%的黃酮醇苷，6%的銀杏內酯及小於1 ppm的銀杏酸）幹預成人肝細胞，36 h後檢測細胞培養液中葡萄糖濃度，發現EGb可抑製肝細胞的糖攝取，改善胰島素抵抗所致的糖耐量減低。經過分析基因表達，發現EGb主要通過刺激IRS-2基因的轉錄發揮作用。宋光耀等[30]用高脂喂養建立IR大鼠模型，分別給予低、中、高劑量（4，8，12 mg·kg-1·d-1）的EGb（舒血寧注射液）腹腔注射幹預4周，以羅格列酮為陽性對照。結果發現EGb可以明顯改善IR狀態，並可以上調骨骼肌PKB蛋白及mRNA表達，使骨骼肌攝取葡萄糖的能力增強。王敬等[28]給予高脂飲食所誘導的胰島素抵抗大鼠低、中、高劑量（4，8，12 mg·kg-1·d-1）的EGb（舒血寧注射液）腹腔注射治療，發現EGb幹預4周，可不同程度地降低總膽固醇、甘油三酯、空腹血糖、空腹胰島素，同時骨骼肌GLUT4表達上調，中、高劑量銀杏葉提取物對上述指標的改善更加明顯，優於低劑量組。Li X等[29]發現EGb（舒血寧注射液，8 mg·kg-1·d-1）腹腔注射8周，可顯著改善STZ糖尿病大鼠模型高血糖、高胰島素狀態，增強膈肌 GLUT4基因表達，促進膈肌對葡萄糖的攝取和利用。因此，銀杏葉提取物能夠改善高脂飲食誘導的胰島素抵抗狀態，其胰島素增敏機製與增加骨骼肌GLUT4的表達有關。