黄酮类化合物主要存在于水果、蔬菜和谷物等植物膳食中，是植物产生的次级代谢产物，可以保护机体免受紫外线、氧化剂以及病原体的侵害。
膳食黄酮的潜在生理功效包括抗氧化、抗炎、抗病毒、抗微生物、抗诱变和清除自由基等。流行病学研究表明，富含黄酮的水果、蔬菜和全谷物可以防止许多慢性疾病的发展。日常饮食中摄入足量的黄酮类化合物能有效地预防糖尿病及其并发症的发生。山东农业大学食品科学与工程学院和山东省高校食品加工技术与质量控制重点实验室的黄永杰、李锋和李大鹏*就氧化应激在DR发生发展中的可能作用以及黄酮类化合物对DR干预的最新实验研究进行了综述。
1. DR的发病机理
高血糖是糖尿病患者共有的一个特征，也是产生氧化应激的主要原因：高血糖引起机体异常代谢，通过直接诱导ROS的过量产生或通过改变氧化还原平衡而促成机体氧化应激环境。视网膜中不饱和脂肪酸含量极高，与其他组织相比其氧摄取量和葡萄糖氧化量最高，这种现象使视网膜更容易发生氧化应激。在视网膜中ROS通过引起血管内皮生长因子（VEGF）过量表达、细胞凋亡以及炎症反应造成视网膜病变。因此，高血糖、氧化还原稳态变化和氧化应激之间的相关性是DR发病机制中的关键因素（图2）。
1.1 高血糖诱导ROS的产生
高血糖通过引起多元醇途径的通量增加、PKC的激活、AGEs含量的增加以及己糖胺途径的过度活化会提高机体ROS水平，引起机体氧化应激状态，造成细胞损伤，这是高血糖诱导DR的重要机制。
1.1.1 多元醇途径的通量增加与ROS的产生
多元醇途径是葡萄糖代谢途径之一，涉及葡萄糖向山梨糖醇的转变过程。在多元醇途径中，醛糖还原酶（AR）将未被利用的葡萄糖转化成山梨糖醇，同时将烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）氧化成NADP+；然后山梨糖醇脱氢酶将山梨糖醇氧化成果糖，并将NAD+转化成NADH。高血糖状态下细胞内葡萄糖通量的增加导致了多元醇途径的异常激活，AR与细胞内葡萄糖的亲和力异常升高，而AR对葡萄糖的过度利用导致了细胞内NADPH水平的降低。NADPH水平的降低是ROS积累和造成氧化应激的重要原因。
另外，多元醇途径的通量增加会导致NAD+向NADH的过度转化，细胞内NADH/NAD+比例的升高以及ROS水平的增加会抑制甘油醛-3-磷酸脱氢酶的活性，其反过来会导致细胞内磷酸丙糖的浓度升高，进而诱导甲基乙二醛（甘油二酯和AGEs的前体物质）的形成，从而导致AGEs水平的增加和PKC途径的激活。
1.1.2 PKC的激活与ROS的产生
PKC是指基于其激活机制分组的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶家族。PKC可以被多种信号激活，例如甘油二酯或钙离子浓度的增加。高血糖能够刺激甘油二酯的形成，进而刺激PKC途径的激活。在高血糖条件下，PKC-α是NADPH氧化酶（能生成用于清除病原微生物的ROS）的有效激活剂，可被α-生育酚抑制。还有报道显示PKC-α和PKC-δ可以激活NADPH氧化酶，进而负责在高葡萄糖条件下诱导Toll样受体（TLR）-2和TLR-4表达。这些改变可直接通过产生ROS或通过激活其他途径间接促成氧化应激环境。PKC的激活还可诱导一系列事件的发生，包括抑制内皮细胞中内皮型一氧化氮合酶（eNOS）的表达、增加血管平滑肌细胞中VEGF的表达、减少平滑肌细胞中NO的产生。通过高血糖激活PKC也会诱导转化生长因子的表达，其被认为是与硬化相关的疾病中纤维化的主要介质。PKC途径也与核因子-κB（NF-κB）活化有关，它将高血糖诱导的氧化应激与炎症联系起来。
1.1.3 AGEs的形成与ROS的产生
AGEs的形成过程如下，还原糖的醛基或酮基与蛋白质的游离氨基共价结合形成Schiff碱，然后Schiff碱自发地重新排列成Amadori产物，接着Amadori产物通过两种方式转化为AGEs。另外，单独的葡萄糖也可以经历自动氧化以形成反应性羰基中间体，最终形成AGEs。
1.1.4 己糖胺途径的过度活化与ROS的产生
高血糖诱导的脂肪酸过量氧化能够增加果糖-6-磷酸进入己糖胺途径的通量，造成己糖胺途径的过度活化，进而促成糖尿病并发症。在己糖胺途径中，谷氨酰胺6-磷酸果糖酰胺转移酶（己糖胺途径的限速酶）将果糖-6-磷酸转化为葡糖胺-6-磷酸，然后将其转化为尿苷二磷酸-N-乙酰氨基葡萄糖，后者参与包括转录因子在内的细胞内因子的翻译后修饰过程。
1.2 DR与氧化应激
视网膜是体内代谢最活跃的组织，因此很容易受到高血糖的影响。高血糖引起的机体异常代谢状态导致了ROS的过量产生，ROS在眼部的积累会造成视网膜氧化应激损伤，氧化应激标志物水平与DR的严重程度相关，这是DR的最主要的发病机理。
1.2.1 VEGF与氧化应激
VEGF是一种血管生成诱导剂，可以引发非增殖性和增殖性DR，在DR发病进程中起着关键作用。视网膜中ROS水平的升高引起VEGF的过量表达。VEGF也可与其他对视网膜病变有重要影响的代谢途径相互作用，如PKC途径和多元醇途径。
1.2.2 细胞凋亡与氧化应激
研究表明，视网膜细胞的凋亡是糖尿病视网膜发生组织病理学改变的先导事件。氧化应激促进细胞凋亡的机制可能涉及膜脂质过氧化水平的增加和氧自由基对DNA等维持细胞功能所必需的大分子氧化损伤，以及信号转导和基因表达的改变。在体外实验和动物模型实验中，视网膜细胞暴露于高葡萄糖条件下表现出氧化应激状态，在这一过程中Caspase-3、Bax活性和导致毛细血管细胞死亡的其他转录因子基因表达上调。氧化应激可能通过调节Caspase-3活性诱导糖尿病患者视网膜细胞凋亡。视网膜及其毛细血管中被高血糖激活的NF-κB是另一种促进细胞凋亡的细胞因子，而且NF-κB的激活被认为是高血糖诱导内皮细胞凋亡的关键信号通路。
1.2.3 炎症反应与氧化应激
炎症反应可能在DR的发展和进展中起重要作用，而氧化应激可直接或间接诱导炎症介质的释放和涉及DR发病机理的炎症过程。高血糖诱导的超氧化物可通过各种途径促进炎症反应，导致内皮细胞被破坏，增加微血管通透性和释放细胞因子，并有助于在炎症部位募集中性粒细胞。
2、黄酮类化合物干预DR的研究进展
2.1 降血糖作用
向糖尿病大鼠体内注射异槲皮素可以显着降低其血糖水平，并调节胰岛素信号基因和碳水化合物代谢酶的mRNA表达。高血糖状态可以引起机体代谢失衡，造成氧化应激状态，损伤视网膜细胞与组织，进而引发DR。
2.2 抑制AGEs积累和AR活性
莲叶提取物对ROS、大鼠晶状体AR和AGEs显示出优异的抑制效果。橙皮苷通过抗血管生成、抗炎和抗氧化作用以及对多元醇途径和AGEs积累的抑制作用，可以减弱STZ诱导的糖尿病大鼠视网膜和血浆异常。表没食子儿茶素没食子酸酯、根皮素和6-姜酚预处理可以显着降低血糖水平、AGEs积累和AR活性。
2.3 抗氧化及抗炎作用
氧化应激是DR的主要致病因素。体内ROS的水平直接影响DR患者的病情发展，黄酮类化合物等抗氧化剂的使用对视网膜病变的发展具有抑制作用。蓝莓花青素可以通过调节Nrf2/HO-1信号传导保护视网膜细胞免受高血糖诱导的氧化应激和炎症。柚皮苷能减轻糖尿病视网膜实验模型中的炎症反应、氧化应激和NF-κB活化。香叶木素-7-O-芸香糖苷通过调节c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38信号通路，降低细胞色素c、Bax和Caspase-3的表达水平，同时增加B淋巴细胞瘤（Bcl-2）表达，在体外保护人体视网膜色素上皮（RPE）细胞免受高糖诱导的氧化损伤。槲皮素通过抑制丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）和蛋白激酶B（Akt）使NF-κB信号失活，从而抑制VEGF诱导的视网膜光感受器细胞过度炎症反应。芒柄花素可以通过抑制NF-κB的激活阻止过氧化氢诱导的氧化应激指标水平的升高，进而阻止视网膜神经节细胞（RGCs）的凋亡。鹰嘴豆芽素A可通过降低血糖水平、下调TNF-α和IL-1β表达来抑制炎症，并通过降低视网膜组织中的VEGF来减少血管生成，从而改善和延缓视网膜病变。
2.4 抑制细胞凋亡
在DR疾病进程中会出现RGCs的凋亡，另外ROS水平的升高与细胞凋亡有关。视网膜细胞的凋亡在糖尿病引起的视网膜病变中起着重要的促进作用，而黄酮类化合物可以通过抑制高血糖引起的细胞凋亡控制DR的进程。在DR中，长时间的高血糖水平可能引起包括RPE细胞在内的各种视网膜组织的显着损伤，7,8-二羟基黄酮可以通过激活激酶B原肌球蛋白受体信号通路有效地预防人RPE细胞中高葡萄糖诱导的视网膜细胞凋亡。橙皮苷通过抑制Caspase-9、Caspase-3的表达和Bax/Bcl-2的下调来抑制高葡萄糖诱导的RGCs的凋亡。槲皮素通过提高抗氧化酶活性、抑制NF-κB和Caspase-3活性发挥抗糖尿病视网膜细胞凋亡的作用，同时通过抑制水通道蛋白4在视网膜内层的表达预防视网膜水肿。柚皮素处理可以改善糖尿病大鼠硫代巴比妥酸活性物质水平的升高和谷胱甘肽水平的降低，提高糖尿病视网膜中神经保护因子（脑源性神经营养因子）、原肌球蛋白相关激酶B和突触素的水平，调控细胞凋亡调节蛋白的水平抑制细胞凋亡。槲皮素可以通过改善神经营养因子的水平以及通过调控关键基因抑制神经元的凋亡来保护糖尿病视网膜中的神经元损伤。在糖尿病视网膜中，芦丁补充剂可改善降低的脑源性神经营养因子、神经生长因子和谷胱甘肽水平，并降低硫代巴比妥酸活性物质的水平。此外，芦丁处理通过抑制糖尿病视网膜中Caspase-3的表达和提高Bcl-2的水平显示出抗细胞凋亡活性。
2.5 抗VEGF
新血管形成增加的视网膜VEGF是眼部新生血管疾病的重要致病因素，其在DR的发生发展中起重要作用。葛花总黄酮可改善糖尿病小鼠视网膜病变的病理形态，并可通过下调糖尿病小鼠视网膜VEGF表达，对DR组织发挥一定的保护作用。黄芩素通过抑制氧化应激，增强缺氧诱导因子-1α（HIF-1α）降解和降低VEGF分泌表现出抗血管生成作用，从而减缓DR。葛根素通过调节VEGF和HIF-1α的表达可显着降低STZ诱导的糖尿病大鼠DR发病率，表明葛根素对大鼠DR具有显着的保护作用。芒柄花素通过抑制RPE细胞的VEGF分泌，下调VEGFA和脯氨酰羟化酶-2的mRNA表达，降低VEGF、HIF-1α和脯氨酰羟化酶-2的蛋白表达从而改善视网膜新血管形成。视网膜中的VEGF主要来源于Müller细胞。在早期糖尿病期间，氧化应激可能参与视网膜VEGF的上调，3’,4’,7-三羟乙基芦丁的防治可以减少VEGF的形成。
表没食子儿茶素没食子酸酯通过对MAPK/细胞外调节蛋白激酶（ERK）-VEGF途径的负调节显着降低了高葡萄糖诱导的人视网膜内皮细胞中炎症细胞因子的表达，抑制了VEGF的表达，提高了细胞存活率。圣草酚治疗以剂量依赖性方式显着降低糖尿病视网膜中TNF-α、细胞间黏附分子-1、VEGF和eNOS。此外，圣草酚治疗能够显着抑制糖尿病相关的脂质过氧化以及血-视网膜屏障分解。白杨素能够减少葡萄糖刺激的RPE细胞和糖尿病小鼠眼中VEGF、胰岛素样生长因子-1和色素上皮衍生因子的产生；此外，白杨素通过阻止AGE-RAGE活化来阻断内质网应激，从而抑制类视黄醇视觉周期的损害。山柰酚通过靶向下调VEGF和胎盘生长因子的表达并抑制Src Akt1-Erk1/2信号通路的激活，从而抑制人视网膜内皮细胞的血管生成。
2.6 其他
以小胶质细胞激活和黏膜细胞功能障碍为特征的炎症过程与STZ诱导的DR有关，黄芩素治疗可改善炎症过程，从而抑制糖尿病视网膜血管异常和神经元丢失。在视网膜病变早期，采取碧萝芷处理可以增强视网膜血液循环，同时伴有水肿消退，有利于改善患者的视力。淫羊藿苷通过调节视网膜微血管中的内皮标志物和胶原蛋白IV表达以及RGC中的Thy-1和Brn3a表达从而减缓DR的进程。与糖尿病视网膜相比，橙皮苷处理的视网膜中VEGF和PKC-β表达量显着降低，且视网膜未出现任何血管功能障碍。
结 语
DR已成为我国50 岁以上人群最主要的致盲性眼病之一。可以通过了解氧化应激与DR之间的相互作用，积极地减少氧化应激对DR的损伤，利用各种有作用的抗氧化剂增强抗氧化酶的活性，减少氧化应激标志物的产生，从而延缓DR的发生发展。利用黄酮类物质的膳食干预策略将是改善DR的有效方法。需要进行额外的动物研究和临床实验来探究膳食黄酮的剂量以及各成分之间的相互作用对DR干预效果的影响，以更好地了解膳食黄酮可能对健康的影响。
目前对于DR的治疗主要依靠药物进行，同时还应辅以控制血糖、降压、降脂进行治疗，但是药物治疗或多或少地会带来一定的副作用。功能食品可以调节机体功能且不会对机体产生危害，因此开发以膳食黄酮为主要成分、对干预DR有积极作用的功能食品具有重要的现实意义。
