楊楠楠 剛曉坤 劉 青 (吉林大學(xué)第一醫(yī)院內(nèi)分泌科，吉林 長春 3002)

糖尿病腎病(DN)是糖尿病(DM)患者主要微血管并發(fā)癥之一，隨著DM發(fā)病率逐年上升，DN已成為在全世界范圍內(nèi)終末期腎病的主要原因之一，同時也是DM患者生活質(zhì)量下降和病死率增高的主要原因之一〔1〕。DN的基本病理改變是腎小球基底膜增厚、系膜基質(zhì)增生和細胞外基質(zhì)(ECM)重構(gòu)，功能上主要表現(xiàn)為高濾過、高灌注以及腎小球濾過屏障改變，與代謝紊亂，氧化應(yīng)激，細胞因子，環(huán)境和遺傳易感性等多方面因素以及由此引起的腎小球血流動力學(xué)異常相關(guān)。持續(xù)血糖升高是DN發(fā)生的始動因素，但高血糖導(dǎo)致DN的發(fā)病機制尚不完全清楚，近年來的研究提示氧化應(yīng)激在DN的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用〔2〕。

1 氧化應(yīng)激概述

氧在機體組織的正常代謝反應(yīng)中，可以形成一些自由基，包括超氧陰離子(O－2)，過氧化氫(H2O2)，羥自由基(·OH)等，統(tǒng)稱為活性氧簇(ROS)。氧化應(yīng)激就是指機體受到多種病理因素刺激后，體內(nèi)ROS產(chǎn)生過多，抗氧化能力下降，打破了機體正常氧化/還原動態(tài)平衡，造成生物大分子如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等的氧化損傷，干擾正常生命活動而形成的一種嚴重的應(yīng)激狀態(tài)。在DM患者體內(nèi)不但ROS產(chǎn)生增加，而且機體的抗氧化能力也減弱，尤其是某些特定的靶細胞，如腎小球系膜細胞以及視網(wǎng)膜毛細血管內(nèi)皮細胞和神經(jīng)元細胞等，更容易受到ROS介導(dǎo)的氧化應(yīng)激的攻擊。

2 DM患者氧化應(yīng)激水平增加

ROS來源增多和抗氧化能力降低是導(dǎo)致氧化應(yīng)激水平增高的主要機制:①DM患者ROS來源增加主要是通過線粒體氧化呼吸鏈、還原型輔酶Ⅱ(NADPH)氧化酶、蛋白質(zhì)的非酶糖基化途徑、葡萄糖多元醇代謝通路、蛋白激酶C(PKC)、葡萄糖自身氧化、一氧化氮合酶(NOS)等途徑來實現(xiàn)的，ROS的增多反過來能夠進一步激活部分氧化通路，形成了環(huán)路，互為因果，使氧化損傷不斷擴大〔3〕。②抗氧化能力下降:高血糖使腎組織內(nèi)超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CTA)、谷胱甘肽過氧化物酶(GPH-Px)等抗氧化酶基因表達下調(diào)，同時使其活性基團發(fā)生糖基化致失活或活性減弱，ROS清除減少〔4〕。同時非酶性抗氧化物質(zhì)VitC、VitE等在DM腎臟組織中也存在不同程度的減少或利用不足〔5〕。

3 ROS參與DN的發(fā)病

腎臟是對氧化損傷比較敏感的器官之一，ROS通過多種途徑參與DN的發(fā)病，在DN的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。ROS不僅是組織和細胞的直接損傷刺激物，還可以作為第二信使誘導(dǎo)許多影響免疫、炎癥等過程的傳遞介質(zhì)釋放增加。

3.1 ROS對血管通透性及腎小球血流動力學(xué)的影響 腎小球內(nèi)血流動力學(xué)的變化促進了DN的發(fā)生發(fā)展，DN早期腎小球內(nèi)即出現(xiàn)高壓、高灌注和高濾過等血流動力學(xué)異常。ROS可通過多種途徑對腎小球血管通透性及血流動力學(xué)產(chǎn)生影響:①ROS攻擊脂質(zhì)、蛋白、透明質(zhì)酸等:腎小球毛細血管基底膜磷脂在ROS作用下發(fā)生脂質(zhì)過氧化，從而使腎小球通透性增加，血漿蛋白易于通過內(nèi)皮細胞而沉積于基底膜，導(dǎo)致基底膜增厚。ROS還可以使結(jié)締組織中透明質(zhì)酸降低，失去黏性，破壞細胞間填充黏合質(zhì)，使微血管通透性增加;以及選擇性降低硫酸肝素蛋白的合成，損害腎小球濾過膜電荷和結(jié)構(gòu)屏障。②ROS可通過血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)參與腎小球內(nèi)高壓的發(fā)生。高血糖引起的糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)與系膜細胞上的AGEs受體(RAGE)結(jié)合，可通過誘導(dǎo)ROS的產(chǎn)生，介導(dǎo)AngⅡ產(chǎn)生增多，AngⅡ?qū)δI小球入球動脈的收縮作用小于出球動脈，進而導(dǎo)致球內(nèi)高壓，并可以促進硫酸肝素糖蛋白轉(zhuǎn)運，降低基底膜濾過屏障負電荷使尿蛋白排出增加〔6〕。③ROS可通過NO參與腎小球高灌注和高濾過。NO是重要的血管舒張分子之一，隨著DN的進展，內(nèi)皮型eNOS不再生成NO，而是產(chǎn)生O－2，與NO反應(yīng)生成過氧亞硝基陰離子(ONOO－)，同時，ROS可引起四氫生物嘌呤氧化并可使生物活性降低，導(dǎo)致NOS解耦聯(lián)而生成更多O－2，并使NO的生成減少，引起O－2/NO間的平衡進一步失衡，形成惡性循環(huán)，血管舒張調(diào)節(jié)功能受損〔7〕。④另外ROS還可以介導(dǎo)縮血管因子血栓素A2、內(nèi)皮素產(chǎn)生增加，及舒血管因子前列腺素I2的合成減少，而參與腎小球內(nèi)高壓、高濾過、高灌注，導(dǎo)致腎臟損傷。

3.2 ROS對腎臟細胞的損傷 ①足細胞:足細胞的損傷在DN蛋白尿的形成中起著重要作用。ROS可直接攻擊足細胞，誘導(dǎo)足細胞的凋亡，并激活足細胞NADPH氧化酶產(chǎn)生過多的ROS，從而形成惡性循環(huán)。同時，ROS還可降低α3β1整合素〔連接足細胞足突和腎小球基底膜(GBM)的分子〕的表達，促使脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，并影響足細胞的信號級聯(lián)反應(yīng)而損傷足細胞。ROS還能直接使足細胞內(nèi)硫酸肝素成分合成減少，導(dǎo)致腎小球基底膜上負電荷的喪失。在DN的早期就已經(jīng)出現(xiàn)了足細胞結(jié)構(gòu)和功能的異?！?〕。②腎小管細胞:ROS通過激活轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)/smad、JUK、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路導(dǎo)致腎小管上皮細胞表型轉(zhuǎn)化，即小管上皮向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)化。并可通過增強腎小管上皮細胞基質(zhì)的分解，加速腎小管基底膜的降解，從而有助于腎小管上皮細胞轉(zhuǎn)化為肌纖維細胞并遷移至腎間質(zhì)，參與腎間質(zhì)纖維化的發(fā)生。同時ROS還能誘導(dǎo)腎小管細胞的凋亡〔9〕。③腎小球系膜細胞:腎小球系膜細胞富含NADPH氧化酶，也是ROS的靶細胞。介于系膜區(qū)和血流之間的內(nèi)皮細胞也持續(xù)表達NADPH氧化酶，將系膜細胞或內(nèi)皮細胞在高糖或高脂酸環(huán)境中培養(yǎng)會激活NADPH氧化酶并促使 ROS產(chǎn)生〔10〕。ROS也能誘導(dǎo)腎小球系膜細胞的凋亡〔11〕，從而促進腎小球瘢痕形成，在腎小球纖維化中起到一定作用。

3.3 ROS參與腎ECM的重構(gòu) 腎ECM主要為透明質(zhì)酸(HA)、層黏連蛋白(LN)和Ⅳ型膠原(Ⅳ-C)，ECM的合成增多和(或)降解減少可導(dǎo)致腎小球基底膜增厚、系膜區(qū)增寬和間質(zhì)纖維化，ROS能破壞ECM合成和降解的平衡，引起腎內(nèi)ECM的重構(gòu)。①ECM合成增多:在高糖狀態(tài)下，產(chǎn)生增多的ROS可以激活多條細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)，活化轉(zhuǎn)錄因子，表達相應(yīng)的活性產(chǎn)物，使 ECM蛋白合成增加，從而促進 DN的發(fā)生發(fā)展〔12〕。如PKC除了能被所熟知的多種信號因子激活，也能被ROS直接激活，激活的 PKC-β(PKC的同工酶之一)可增加TGFβ1的表達，而TGFβ1被認為是DM腎臟ECM蛋白積聚的關(guān)鍵因子，在 DN系膜細胞中，可以看到 ROS介導(dǎo)的 TGF-β1mRNA 的表達和蛋白的合成明顯增加〔13〕，TGF-β1不僅能夠促進ECM的合成增加，還促進膠原和LN、硫酸軟骨素等基質(zhì)成分合成增加。ROS不僅能夠激活PKC，還能激活MAPK，PKC與MAPK使核因子κB(NF-κB)和激活蛋白-1(AP-1)磷酸化激活，活化的NF-κB和AP-1由胞漿進入細胞核內(nèi)，分別與特異的DNA序列結(jié)合，調(diào)節(jié)相應(yīng)基因的轉(zhuǎn)錄。如與AP-1結(jié)合的DNA序列包含纖維連接蛋白及層黏蛋白的啟動子，導(dǎo)致ECM合成增加〔14〕。②ECM降解減少:人體內(nèi)存在兩個主要的ECM的降解系統(tǒng)，包括纖溶酶原激活劑(PA)/纖維蛋白溶酶/PA抑制劑系統(tǒng)(PM)和基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)/MMP的組織抑制劑(TIMP)系統(tǒng)。有研究表明高糖可能以ROS為第二信使，上調(diào)了系膜細胞內(nèi)纖溶酶激活物抑制劑-1(PAI-1)的表達，而PA的表達卻得以下調(diào)從而使得系膜細胞降解ECM的能力降低〔15〕。高糖培養(yǎng)基中培養(yǎng)的系膜細胞MMPs表達減弱，TIMPs表達增強，提示DN時，高血糖引起的ECM降解減少可能是通過影響系膜細胞的表達來實現(xiàn)的。然而，也有研究證實在腎小管上皮細胞中ROS可導(dǎo)致MMP-9表達上調(diào)，而TIMP-1(MMP-9的組織抑制劑)和PAI-1的表達卻下調(diào)，使腎小管上皮細胞ECM降解能力增強〔16〕。

3.4 ROS介導(dǎo)的腎臟炎癥反應(yīng) ROS介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)也是DN的發(fā)病機制之一。ROS可以通過PKC、MAPK途徑激活NF-κB和AP-1，介導(dǎo)腎臟細胞多種炎性細胞因子、趨化因子及黏附因子的釋放，如單核細胞趨化因子(MCP-1)、白細胞介素-1(IL-1)、白細胞介素-6(IL-6)細胞黏附因子-1(ICAM-1)、TGF-β1、血小板源性生長因子(PDGF)、腫瘤壞死因子-а(TNF-а)等，這些因子構(gòu)成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，以自分泌和旁分泌的方式作用于腎臟細胞，使DM腎臟發(fā)生典型的病理改變〔17〕。其中，如MCP-1介導(dǎo)的單核細胞/巨噬細胞(MO/Mφ)在腎臟的聚集和活化所引起的炎癥反應(yīng)是目前研究熱點，MCP-1過度表達會介導(dǎo)大量單核巨噬細胞趨化、激活，促進多種活性物質(zhì)釋放，以及蛋白水解酶導(dǎo)致腎小球結(jié)構(gòu)損傷〔18〕。還有ICAM-1的過表達在DN發(fā)生中同樣起著重要作用，氧化應(yīng)激通過PKC-NF-κB途徑上調(diào)ICAM-1蛋白和及其mRNA的表達，ICAM-1的增加促進腎小球處白細胞的黏附加速，以此加速腎小球的損傷〔19〕。

4 DN的抗氧化治療

鑒于氧化應(yīng)激在DN的發(fā)生、發(fā)展的重要作用，對于DN的抗氧化治療一直是動物和臨床研究的熱點。在給予鏈脲佐菌素(STZ)誘導(dǎo)的DM鼠Vit C和Vit E干預(yù)后，其脂質(zhì)過氧化物生成減少，抗氧化酶活性增加，尿白蛋白排泄率減少，并有效的抑制了腎小球基底膜增厚〔20〕。Bhatti等〔21〕發(fā)現(xiàn)在STZ誘導(dǎo)的DM鼠中應(yīng)用α-人亞油酸(α-LA)干預(yù)后，其可通過降低機體氧化應(yīng)激，從而減少蛋白尿，減輕腎小球硬化及腎小管間質(zhì)纖維化，對腎臟具有一定的保護作用。另外，目前應(yīng)用于臨床的噻唑烷二酮類(TZDs)、他汀類、血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)及血管緊張素受體拮抗劑(ARB)均具有不同程度的抗氧化能力〔3〕。近年研究還發(fā)現(xiàn)，多種中藥成分可通過減少ECM沉積、改善足細胞結(jié)構(gòu)與功能、抑制結(jié)締組織生長因子(CTGF)的過度表達、干預(yù)細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、抗炎、抗氧化應(yīng)激等多靶點作用保護腎臟〔22〕。

綜上所述，DM患者體內(nèi)氧化應(yīng)激水平的增高是多方面因素參與的，腎臟作為氧化應(yīng)激的靶器官之一，容易受到氧化應(yīng)激的損傷，通過多種途徑引起腎小球內(nèi)高壓、高灌注、高濾過，腎臟細胞凋亡、破損，ECM代謝紊亂，無菌性炎癥反應(yīng)等，加快了DN的發(fā)生發(fā)展?？寡趸委煟瑢M腎臟具有一定的保護作用，具有廣闊的應(yīng)用前景，有待進一步開發(fā)、研究。

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