劉必成，劉怡然

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糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

劉必成，劉怡然

我國(guó)糖尿病發(fā)病率已日漸增多，作為其主要并發(fā)癥之一的糖尿病腎病（DN）也已成為引起慢性腎臟衰竭的主要病因之一。探討DN發(fā)生機(jī)制一直是腎臟病領(lǐng)域重要的課題。近年來(lái)大量研究表明，代謝紊亂、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞因子及血流動(dòng)力學(xué)障礙等因素參與了DN的發(fā)病。本文結(jié)合本人的研究對(duì)此進(jìn)行簡(jiǎn)要文獻(xiàn)綜述。

1 糖代謝紊亂

1.1 血糖血糖升高是糖尿病的主要臨床表現(xiàn)，也是引起DN的最主要原因?，F(xiàn)已明確血糖短暫性升高或是波動(dòng)幅度增大，也會(huì)產(chǎn)生長(zhǎng)期效應(yīng)，促進(jìn)DN發(fā)生和發(fā)展。有研究表明，血糖濃度波動(dòng)不穩(wěn)定對(duì)腎小球系膜細(xì)胞的損傷比恒定高血糖更嚴(yán)重。而且即使血糖已得到控制并維持多年，其引發(fā)的“代謝記憶”仍然影響著疾病的發(fā)展。高糖可引發(fā)多種代謝和血流動(dòng)力學(xué)紊亂，如誘導(dǎo)形成糖基化終末產(chǎn)物（AGEs），增加活性氧（ROS）水平，激活多元醇通路和腎素血管緊張素系統(tǒng)（RAS）等，從而介導(dǎo)多種糖尿病特征性病變。

1.2 AGEs的生成糖尿病長(zhǎng)期高糖狀態(tài)時(shí)，葡萄糖通過(guò)糖化這一非酶性生化反應(yīng)與血漿蛋白、脂質(zhì)及核酸等形成共價(jià)加合物，產(chǎn)生AGEs。它的形成是DN發(fā)生的一個(gè)關(guān)鍵因素。AGEs可激活腎小管上皮細(xì)胞內(nèi)人核因子B（NF-B）及系膜細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)因子TGF--Smad信號(hào)通路，加劇炎癥反應(yīng)和腎臟纖維化。AGEs還可激活A(yù)GEs的特異性受體（RAGE），抑制蛋白磷酸酶-1核抑制劑（NIPP-1），導(dǎo)致足細(xì)胞肥大和腎小球炎癥。阻斷AGEs與RAGE間相互作用，可降低足細(xì)胞內(nèi)血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（VEGF）表達(dá)，減輕蛋白尿，使腎小球內(nèi)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-（TGF-）表達(dá)下調(diào)，炎性細(xì)胞浸潤(rùn)減少。Sasai等還發(fā)現(xiàn)AGEs可以上調(diào)腎小管上皮細(xì)胞中纖溶酶原激活物抑制劑-1和組織型轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶（mRNA）的表達(dá)，兩者在調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）降解中皆發(fā)揮重要作用。此外，AGEs還是誘導(dǎo)小管上皮細(xì)胞招募促纖維化巨噬細(xì)胞的強(qiáng)有力刺激物。

1.3 多元醇通路多元醇通路被認(rèn)為是引起DN功能和結(jié)構(gòu)性病變的重要起始因素之一。高糖環(huán)境下，多元醇通路被激活，在醛糖還原酶（AR）的催化下葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)樯嚼娲?，?dǎo)致山梨醇的積聚。高濃度的山梨醇會(huì)使細(xì)胞內(nèi)滲透壓明顯升高，導(dǎo)致細(xì)胞水腫。AR是多元醇代謝通路的限速酶，近期有研究發(fā)現(xiàn)AR可下調(diào)系膜細(xì)胞內(nèi)miR-200a-3p/141-3p，后者可使糖尿病小鼠腎皮質(zhì)和腎小球纖維化程度加重，尿白蛋白增加，加劇DN。除了AR，果糖激酶也是參與DN發(fā)生發(fā)展的重要調(diào)節(jié)物質(zhì)之一。AR的催化產(chǎn)物山梨醇在腎小管內(nèi)可經(jīng)果糖激酶作用轉(zhuǎn)變?yōu)楣?，?dǎo)致ATP的大量消耗，促炎細(xì)胞因子的表達(dá)及氧化應(yīng)激，加劇DN進(jìn)展。

2 脂代謝紊亂

糖尿病患者還常伴有脂代謝紊亂，其也是導(dǎo)致DN的重要因素。脂代謝紊亂通常表現(xiàn)為三酰甘油（TG）水平升高，高密度脂蛋白膽固醇（HDL-C）水平下降，低密度脂蛋白膽固醇（LDL-C）升高。1982年，Moorhead和同事提出脂質(zhì)腎毒性學(xué)說(shuō)，該學(xué)說(shuō)認(rèn)為高脂血癥是腎小球硬化發(fā)生發(fā)展的獨(dú)立致病因素。蛋白尿、白蛋白水平下降和隨之發(fā)生的高脂血癥會(huì)加劇DN進(jìn)展，其病變過(guò)程類(lèi)似動(dòng)脈粥樣硬化。當(dāng)

DN患者血脂過(guò)高超過(guò)脂肪組織的儲(chǔ)存和分解代謝能力，脂質(zhì)可沉積在腎臟系膜區(qū)，造成系膜細(xì)胞的增生，ECM聚集，繼而導(dǎo)致腎小球硬化。滲入腎小球的巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞吞噬脂質(zhì)，轉(zhuǎn)變?yōu)榕菽?xì)胞，加重腎小球硬化。脂質(zhì)腎毒性學(xué)說(shuō)近年來(lái)也在不斷被完善，如有學(xué)者強(qiáng)調(diào)了炎癥應(yīng)激在擾亂脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)中的重要性。腎小球在受到炎癥等起始損傷因素刺激后，脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)紊亂，繼而發(fā)生一系列病理改變，加劇腎臟損傷。因此，控制DN患者脂代謝紊亂是緩解DN的有效手段，多不飽和脂肪酸飲食就可通過(guò)減少脂質(zhì)在腎臟的沉積，延緩DN進(jìn)展。

3 血流動(dòng)力學(xué)改變

3.1 血流動(dòng)力學(xué)異常DN早期在高血糖等因素作用下，腎內(nèi)血流動(dòng)力學(xué)即發(fā)生異常，表現(xiàn)為腎小球高濾過(guò)、高灌注，腎小球毛細(xì)血管內(nèi)高壓。血流動(dòng)力學(xué)的改變使腎小管血管內(nèi)皮及上皮細(xì)胞損傷，破壞正常濾過(guò)屏障，還可致腎小球局灶性硬化、系膜擴(kuò)張及基底膜增厚。多種血管活性物質(zhì)分泌異常也參與了DN進(jìn)展。

3.2 RASRAS具有調(diào)節(jié)血壓和維持體內(nèi)電解質(zhì)穩(wěn)態(tài)的重要作用。腎內(nèi)RAS激活，特別是血管緊張素Ⅱ（AngⅡ）表達(dá)增加是DN發(fā)生的重要機(jī)制。RAS系統(tǒng)異常對(duì)腎臟代謝及血流動(dòng)力學(xué)改變皆有重要影響。有研究發(fā)現(xiàn)AngⅡ?qū)δI臟細(xì)胞的刺激效應(yīng)類(lèi)似于高糖，能刺激系膜細(xì)胞合成基質(zhì)蛋白，抑制胞內(nèi)蛋白酶活性（如膠原酶及纖維蛋白溶酶），上調(diào)TGF-表達(dá)。同時(shí)，高血糖自身也可以激活腎內(nèi)RAS。AngⅡ除了與高血糖有協(xié)同作用外，與脂質(zhì)紊亂也有著密切聯(lián)系。AngⅡ可增加人系膜細(xì)胞內(nèi)的脂質(zhì)小滴沉積，加劇腎小球硬化。尿液中AngⅡ與尿液中微球蛋白-1（DN早期近端腎小管功能失調(diào)標(biāo)記物）有良好的相關(guān)性，能較準(zhǔn)確的反應(yīng)DN患者因腎內(nèi)RAS激活引起腎小管損傷程度，因此尿液AngⅡ有希望成為DN時(shí)小管內(nèi)RAS激活的標(biāo)記物。近年來(lái)，以RAS為治療靶點(diǎn)的研究也取得了新的進(jìn)展。已發(fā)現(xiàn)血管緊張素抑制劑(ARB)厄貝沙坦不僅可以降低糖尿病小鼠血壓及蛋白尿，還能減輕小鼠足細(xì)胞的丟失。體外實(shí)驗(yàn)也發(fā)現(xiàn)厄貝沙坦有對(duì)抗AngⅡ誘導(dǎo)HK-2細(xì)胞肥大的作用。聯(lián)合應(yīng)用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑（ACEI）和ARB可能能更有效減輕蛋白尿，降低血壓和心血管并發(fā)癥發(fā)病率及病死率。RAS中具有拮抗AngⅡ作用的Ang1-7也被發(fā)現(xiàn)可減輕DN小鼠系膜擴(kuò)張和白蛋白的漏出。其緩解腎臟纖維化的機(jī)制可能與信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）信號(hào)通路的去磷酸化有關(guān)。

4 氧化應(yīng)激

越來(lái)越多的證據(jù)表明，糖尿病微血管和大血管并發(fā)癥所涉及到的主要致病通路中，有一個(gè)共同環(huán)節(jié)—即發(fā)生氧化應(yīng)激。糖尿病疾病狀態(tài)及胰島素抵抗皆在氧化應(yīng)激的發(fā)生中起著重要作用。ROS通過(guò)改變靶組織代謝和改變腎臟血流動(dòng)力學(xué)而成為患者發(fā)生高血糖合并血管并發(fā)癥的主要因素之一。NADPH氧化酶、AGEs、多元醇通路缺陷、非偶聯(lián)一氧化氮合酶（NOS）等大分子都與ROS產(chǎn)生增多有關(guān)。過(guò)多的ROS可調(diào)節(jié)蛋白激酶C（PKC）、絲裂原激活蛋白激酶類(lèi)及多種細(xì)胞因子，轉(zhuǎn)錄因子激活，并最終導(dǎo)致ECM過(guò)度沉積，發(fā)展為腎臟纖維化和終末期腎病（ESRD）。其中腎小球內(nèi)PKC的激活與系膜擴(kuò)張、基底膜增厚以及內(nèi)皮細(xì)胞功能失調(diào)相關(guān)。DN時(shí)RAS也可以通過(guò)ROS進(jìn)一步加重腎臟損傷。抗氧化治療已被證實(shí)是有效的治療DN手段，白藜蘆醇、巴多索隆等藥物被發(fā)現(xiàn)可以通過(guò)其抗氧化作用，延緩DN的進(jìn)展。

5 炎性反應(yīng)

固有免疫反應(yīng)激活與慢性炎癥反應(yīng)是DN重要的發(fā)病因素。炎癥DN小鼠模型已經(jīng)成功被建立，是深入研究炎癥在DN中作用的有效工具?，F(xiàn)已發(fā)現(xiàn)多種炎性分子如急性期反應(yīng)物、炎性因子、黏附分子及趨化因子都參與促進(jìn)DN的發(fā)生發(fā)展。游離脂肪酸（FFA）、高血糖和肥胖可通過(guò)PKC和ROS激活NF-B，使多種細(xì)胞因子表達(dá)上升。高血糖還可刺激巨噬細(xì)胞分泌IL-12，后者可刺激CD4細(xì)胞分泌IFN-。后者與蛋白尿嚴(yán)重程度、腎小球?yàn)V過(guò)率估計(jì)值（eGFR）下降程度正相關(guān)。還有研究發(fā)現(xiàn)結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)和整合素連接激酶（ILK）在高糖誘導(dǎo)的足細(xì)胞表型轉(zhuǎn)變過(guò)程中起重要作用，而足細(xì)胞經(jīng)歷間質(zhì)轉(zhuǎn)變（EMT）后，最終會(huì)導(dǎo)致蛋白尿和腎臟纖維化。CTGF還在AngⅡ誘導(dǎo)近端腎小管細(xì)胞肥大過(guò)程中起重要調(diào)節(jié)作用。我們之前發(fā)現(xiàn)應(yīng)用AngⅡ

拮抗劑厄貝沙坦，能抑制ILK活性，減輕糖尿病小鼠足細(xì)胞的損傷，延緩單側(cè)輸尿管結(jié)扎小鼠腎臟纖維化程度。此外，NLRP3炎性小體在DN中的作用也受到越來(lái)越多的關(guān)注。有研究發(fā)現(xiàn)胞外ATP可使P2X受體激活NLRP3炎性小體，繼而引起IL-1和IL-18的活化及釋放，加劇DN腎小管間質(zhì)炎癥。

6 miRNAs

miRNAs是調(diào)控基因表達(dá)的非編碼RNAs，在多種生理及病理過(guò)程包括細(xì)胞增生、分化、凋亡及癌變中發(fā)揮著重要作用。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)miRNAs與腎臟纖維化密切相關(guān)，參與DN發(fā)生發(fā)展。高血糖、炎性因子、蛋白尿、高血壓及缺氧等都能使腎內(nèi)miRNAs表達(dá)譜發(fā)生改變，繼而誘導(dǎo)EMT及內(nèi)皮-間葉細(xì)胞轉(zhuǎn)化（EndMT），最終導(dǎo)致腎臟纖維化。DN患者尿液標(biāo)本中EMT標(biāo)記物-SMA、纖連蛋白mRNA、足細(xì)胞標(biāo)記物突觸極蛋白及CD2-APmRNA水平都升高，且與DN進(jìn)展正相關(guān)，因此檢測(cè)尿沉渣EMT相關(guān)基因及足細(xì)胞相關(guān)分子表達(dá)水平可能成為判斷DN進(jìn)展程度的新方法。已有研究初步發(fā)現(xiàn)mRNA序列分析是一種檢測(cè)尿沉渣中mRNA表達(dá)情況的有效手段，具有高通量、高敏感度等優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，miRNAs家族中也有有益于腎臟的成員，如近期有研究發(fā)現(xiàn)miRNA-29a可通過(guò)增加腎病蛋白乙酰化，減輕高糖引起的足細(xì)胞損傷。

7 結(jié)語(yǔ)

DN造成的腎臟損害嚴(yán)重危害著人類(lèi)健康，其發(fā)病機(jī)制與多種因素密切相關(guān)，包括糖代謝紊亂、脂代謝紊亂、血流動(dòng)力學(xué)異常、氧化應(yīng)激及炎性反應(yīng)等，并涉及到多條信號(hào)通路。其確切機(jī)制至今仍未完全闡明。進(jìn)一步深入研究DN發(fā)病機(jī)制，對(duì)指導(dǎo)臨床更新糖尿病及DN防治策略具有十分重要的意義。(參考文獻(xiàn)略，讀者需要可向編輯部索取)

10.3969/j.issn.1671-0800.2014.08.001

R587.2

C

1671-0800(2014)08-0921-03

210009江蘇省南京，東南大學(xué)腎臟病研究所；東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院

劉必成，教授，主任醫(yī)師，博士生導(dǎo)師，中華醫(yī)學(xué)會(huì)腎臟病學(xué)分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)，江蘇省醫(yī)學(xué)會(huì)腎臟病學(xué)分會(huì)主任委員。Email：liubc64@163.com