【關(guān)鍵詞】蛋白非酶糖基化；糖尿病血管并發(fā)癥； 中藥

【摘要】蛋白質(zhì)非酶糖基化反應(yīng)在體內(nèi)許多組織廣泛發(fā)生，機(jī)體組織中的蛋白質(zhì)分子被糖化后最終形成穩(wěn)定的、不可逆的、棕色帶熒光的AGEs。AGEs形成后繼續(xù)與蛋白質(zhì)結(jié)合，致使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、溶解性和配位結(jié)合等性質(zhì)均發(fā)生改變；AGEs分子之間還可以通過交聯(lián)形成自身大分子物質(zhì)，沉積在各種組織器官中，引起組織器官損傷和病變，從而促發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化、腎血管病變、視網(wǎng)膜血管病變等糖尿病并發(fā)癥。有許多中藥具有顯著的抑制蛋白質(zhì)非酶糖基化的功效，可被利用和研發(fā)通過抑制或拮抗蛋白質(zhì)非酶糖基化反應(yīng)的分子機(jī)制來發(fā)揮它們防治糖尿病血管并發(fā)癥作用有著重要的應(yīng)用意義。

【關(guān)鍵詞】蛋白質(zhì)非酶糖基化：糖尿病血管并發(fā)癥；發(fā)病機(jī)制；應(yīng)用意義

【中圖分類號(hào)】587.1 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】B【文章編號(hào)】1004-4949（2014）09-0085-01

糖尿病易致機(jī)體多器官損傷，常見的血管并發(fā)癥有動(dòng)脈粥樣硬化、腎血管病變和視網(wǎng)膜微血管病變。糖尿病血管并發(fā)癥已成為該病患者致殘和致死的重要原因之一，越來越受到廣泛關(guān)注和重視。目前公認(rèn)：血管重建是糖尿病血管并發(fā)癥的重要病理基礎(chǔ)，而蛋白非酶糖基化反應(yīng)及其反應(yīng)終產(chǎn)物（advanced glycation end products， AGEs）是引起血管重建的重要分子機(jī)制之一[1-4]。本文就近年來有關(guān)文獻(xiàn)資料綜述蛋白質(zhì)非酶糖基化促發(fā)糖尿病血管并發(fā)癥的機(jī)制及其應(yīng)用意義。

1蛋白非酶糖基化的概念和AGEs的代謝

蛋白非酶糖基化是指在無酶催化的條件下，機(jī)體組織中的蛋白質(zhì)，尤其是壽命周期較長的蛋白質(zhì)（簡稱長壽蛋白），如膠原蛋白、晶體蛋白、髓鞘蛋白和基質(zhì)蛋白等生物大分子的氨基與葡萄糖、果糖及6-磷酸葡萄糖等糖分子的游離醛基或酮基之間發(fā)生的親核加成反應(yīng)，結(jié)果這些蛋白質(zhì)分子被糖化。

由于糖是極性分子，蛋白質(zhì)糖化后極性進(jìn)一步增大，分子表面電荷顯著增多。在蛋白非酶糖基化反應(yīng)過程中的早期，生成不穩(wěn)定的、可逆的中間產(chǎn)物醛亞胺即Schiff 堿，其生成速度與血糖含量或組織中的糖含量呈正比。Schiff 堿進(jìn)而發(fā)生分子重排，形成較穩(wěn)定的酮胺化合物，又稱Amadori產(chǎn)物，此過程仍然是可逆的，通常需要數(shù)周時(shí)間才達(dá)到平衡。臨床上常檢測的糖化血紅蛋白（HbAlc）就是紅細(xì)胞內(nèi)的早期糖基化產(chǎn)物的一種指標(biāo)。如果糖尿病患者在近期血糖控制不佳，HbAlc將顯著升高。

蛋白非酶糖基化反應(yīng)在體內(nèi)許多組織廣泛發(fā)生，Amadori產(chǎn)物再經(jīng)過脫水、氧化、縮合、重排等反應(yīng)，最終形成穩(wěn)定的、不可逆的、棕色帶熒光的AGEs。

AGEs形成后繼續(xù)與蛋白質(zhì)結(jié)合，使蛋白質(zhì)分子表面的電荷量進(jìn)一步增加，極性更加增大，可引起蛋白質(zhì)分子之間廣泛交聯(lián)，致使蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)、機(jī)械強(qiáng)度、溶解性和配位結(jié)合等性質(zhì)均發(fā)生改變，在體內(nèi)可使細(xì)胞外基質(zhì)發(fā)生變化，如細(xì)胞外基質(zhì)膠原粘連、增生、變厚和硬化等。同時(shí)也可與血漿中的某些蛋白質(zhì)發(fā)生共價(jià)偶聯(lián)，如與血漿中的低密度脂蛋白（low density lipoprotein，LDL）共價(jià)偶聯(lián)形成AGE-LDL。AGEs分子之間還可以通過交聯(lián)形成自身大分子物質(zhì)，沉積在各種組織器官中，引起組織器官損傷和病變，上述過程與糖尿病并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。

體內(nèi)AGEs的分解代謝形式初步認(rèn)為主要有：（1）組織和細(xì)胞的AGEs通過巨噬細(xì)胞AGE受體結(jié)合、降解形成可溶性的AGE-肽；（2）AGE-肽繼續(xù)被細(xì)胞外基質(zhì)的蛋白酶水解成小分子產(chǎn)物經(jīng)腎臟排出；（3）細(xì)胞外游離的AGEs可被循環(huán)血液中的AGE受體結(jié)合清除，但與基質(zhì)蛋白交聯(lián)的AGEs不易被酶分解。這三種分解代謝形式的AGEs均可與多種細(xì)胞膜上或細(xì)胞內(nèi)的特異性受體結(jié)合而激發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，產(chǎn)生一系列生化反應(yīng)，誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子的產(chǎn)生。正常血糖濃度下，蛋白質(zhì)非酶糖基化速度緩慢，AGEs的生成量很少。但在糖尿病持續(xù)高血糖狀態(tài)下，AGEs加速生成，組織內(nèi)AGEs積聚，加速了機(jī)體循環(huán)和組織細(xì)胞膜內(nèi)外的多種蛋白質(zhì)糖基化反應(yīng)，從而破壞和干擾了機(jī)體循環(huán)和組織細(xì)胞的正常結(jié)構(gòu)和生理功能[1-7]。

2蛋白質(zhì)非酶糖基化促發(fā)糖尿病血管并發(fā)癥的機(jī)制

目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為糖尿病血管并發(fā)癥的產(chǎn)生和發(fā)展的機(jī)制，與因糖尿病患者長期處于高血糖狀態(tài)，加速了機(jī)體循環(huán)和組織細(xì)胞中多種蛋白質(zhì)糖基化有著密切關(guān)系。

2.1促發(fā)動(dòng)脈粥樣硬化 有學(xué)者認(rèn)為，血漿的LDL被非酶促糖基化后，生成的AGE-LDL（1）可直接與血管細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合，促進(jìn)基質(zhì)成分Ⅰ、Ⅲ、Ⅳ型膠原的增生，一方面引起血管壁增厚、硬化，另一方面促進(jìn)脂質(zhì)沉積和血栓形成趨勢增強(qiáng)，從而促進(jìn)糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化的形成。（2）AGE-LDL與膠原纖維結(jié)合性增強(qiáng)，易沉積在細(xì)胞外基質(zhì)中，相互交聯(lián)的AGE-LDL直接沉積在血管壁上，引起血管腔進(jìn)行性狹窄，（3）AGE-LDL亦可將其它的LDL顆粒固定于糖化了的管壁蛋白上，促進(jìn)纖維脂質(zhì)斑塊的形成，同時(shí)抑制它從管壁內(nèi)擴(kuò)散，這也是促進(jìn)糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化形成的重要因素。（4）AGE-LDL能促進(jìn)LDL的氧化，生成氧化型LDL（Ox-LDL）。Ox-LDL促進(jìn)單核細(xì)胞、中性白細(xì)胞的粘附和巨噬細(xì)胞源性泡沫細(xì)胞的產(chǎn)生，并誘導(dǎo)平滑肌細(xì)胞增生、移行，產(chǎn)生平滑肌源性泡沫細(xì)胞的產(chǎn)生。（5）促進(jìn)血小板粘附、聚集、血栓形成。（6）損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞。（7）產(chǎn)生抗Ox-LDL自身抗體，表明Ox-LDL具有免疫抗原性，可引起體液性和細(xì)胞介導(dǎo)性免疫。（8）具有較強(qiáng)的細(xì)胞毒性。（9）AGE-LDL含大量的膽固醇，AGE-LDL可大量進(jìn)入細(xì)胞，使膽固醇在單核巨噬細(xì)胞內(nèi)聚積形成泡沫細(xì)胞并分泌一系列細(xì)胞因子，促進(jìn)血管內(nèi)皮損傷和細(xì)胞外基質(zhì)增生，加速動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)生和發(fā)展[8..9]。

2.2 促發(fā)腎血管病變 Forbes等報(bào)道，隨著糖尿病病程的延長，糖尿病大鼠腎組織中和血清中蛋白非酶糖基化的終產(chǎn)物AGEs含量明顯升高，并伴有腎小球肥大、腎小球基底膜增厚，認(rèn)為腎血管病變與蛋白質(zhì)非酶糖基化及其終產(chǎn)物AGEs的生成量有著密切的聯(lián)系。

蛋白非酶糖基化及其終產(chǎn)物AGEs導(dǎo)致腎血管病變的作用機(jī)制可能是通過：（1）腎臟是排泄蛋白非酶糖基化終產(chǎn)物AGEs的主要器官，當(dāng)體內(nèi)蛋白非酶糖基化反應(yīng)增強(qiáng)、AGEs生成增多超過腎臟排泄的最大能力時(shí)，AGEs排泄減少而蓄積，AGEs能直接與腎小球系膜細(xì)胞上的AGEs受體結(jié)合，促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞產(chǎn)生和釋放細(xì)胞外基質(zhì)（extracellular matrix， ECM）成分，如Ⅳ型膠原、層粘連蛋白和纖維連接蛋白等增多。這些ECM成分經(jīng)非酶糖基化后具有抗基質(zhì)降解酶的能力，以致AGEs在體內(nèi)降解減少，于是大量AGEs沉積在腎臟皮質(zhì)、系膜區(qū)、腎小球基底膜等部位。同時(shí)改變系膜細(xì)胞功能，使其產(chǎn)生大量纖維蛋白。這些物質(zhì)堆積可引腎小球基底膜增厚，系膜擴(kuò)張、腎小球肥大、硬化和蛋白尿。（2）氧化應(yīng)激使局部組織損傷和抑制內(nèi)皮細(xì)胞一氧化氮合成酶（nitric oxide synthase，NOS），并滅活一氧化氮（nitric oxide， NO），影響腎血管張力，導(dǎo)致腎血流動(dòng)力學(xué)異常改變。（3）與單核巨噬細(xì)胞、血管平滑肌細(xì)胞的膜表面特異性受體結(jié)合，誘導(dǎo)白介素-1（interleukin，IL-1）、胰島素樣生長因子-1（insulin-like growth factor-1， IGF-1）、腫瘤壞死因子-β（tumor necrosis factor-β，TNF-β）、轉(zhuǎn)化生長因子-β1（transforming growth factor-β1，TGF-β1）、血小板源生長因子（platelet- derived growth factor ， PDGF）等基因水平表達(dá)異常。其中IL-1能刺激平滑肌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞增生，刺激腎小球Ⅳ型膠原蛋白的增生，使腎小球基底膜增厚；TGF-β1 能促進(jìn)腎細(xì)胞肥大、ECM含量增多，使腎小管基底膜增厚。AGEs與內(nèi)皮細(xì)胞膜表面受體結(jié)合，使內(nèi)皮素-1（endothelin-1，ET-1）合成增加，ET-1能引起腎血管收縮、膜表面細(xì)胞壓縮，水鈉重吸收抑制，進(jìn)一步刺激腎小球Ⅳ型膠原蛋白的增生，使腎小球基底膜增厚。使腎血管發(fā)生病變和加重[10-14]。

2.3 促發(fā)視網(wǎng)膜血管病變 大量研究發(fā)現(xiàn)，蛋白非酶糖化及其終產(chǎn)物AGEs對(duì)視網(wǎng)膜的損害主要是通過與AGEs受體結(jié)合后，激發(fā)一系列的生化反應(yīng)所致。其機(jī)制認(rèn)為（1）由AGEs與巨噬細(xì)胞表面特異性受體結(jié)合產(chǎn)生的TNF、IL-1和IGF-1能刺激視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，并可以損傷內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)多陰離子蛋白多糖降解，增加血管通透性。（2）內(nèi)皮細(xì)胞上AGEs受體與AGEs結(jié)合后，激活凝血因子Ⅸ和Ⅹ與Ⅶa結(jié)合，同時(shí)使血栓調(diào)節(jié)素的活性快速下降，抑制抗血凝蛋白激酶C通路的活化，并能誘導(dǎo)ET-1的生成增加、組織因子（如前凝血質(zhì)）、轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)蛋白（transcription regulatory protein-1， TRP-1）DNA結(jié)合位點(diǎn)和活化轉(zhuǎn)錄因子（nuclear transcription factor kappa B， NF-κB）以及血管細(xì)胞粘附分子（vascular cell adhesion molecule -1， VCAM-1）活性增加，這些因素造成血管過度收縮和局部血栓形成。（3）AGEs誘導(dǎo)血管滲透因子或稱血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor， VEGF）生成，VEGF是誘導(dǎo)新生血管的主要因子。VEGF在眼內(nèi)可由多種細(xì)胞分泌，主要有內(nèi)皮細(xì)胞、色素上皮細(xì)胞和膠質(zhì)細(xì)胞等。VEGF能引起視網(wǎng)膜水腫、視網(wǎng)膜出血、微血管瘤的形成和血管阻塞。Murata等用免疫組化的方法發(fā)現(xiàn)VEGF在糖尿病視網(wǎng)膜上顯著增多且在血管周圍分布增多明顯，VEGF引起的糖尿病視網(wǎng)膜異常改變作用可被VEGF抑制劑所拮抗，而VEGF的滲透作用又使得AGEs在視網(wǎng)膜上進(jìn)一步堆積，加劇視網(wǎng)膜水腫、視網(wǎng)膜出血、微血管瘤的形成和血管阻塞，從而形成惡性循環(huán)，促進(jìn)糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)展和惡化[15。17]。

3應(yīng)用意義

由上述可見，蛋白非酶糖基化與糖尿病血管并發(fā)癥（動(dòng)脈粥樣硬化、腎血管病變和視網(wǎng)膜血管病變）發(fā)生和發(fā)展的關(guān)系緊密，已經(jīng)成為導(dǎo)致糖尿病血管并發(fā)癥的重要作用機(jī)制之一。通過對(duì)蛋白非酶糖基化導(dǎo)致糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制的研究和認(rèn)知，有助于探索和尋找有效抑制蛋白非酶糖基化的藥物，以增強(qiáng)治療和預(yù)防糖尿病及其血管并發(fā)癥的藥物效力，抑制血管重建，阻止或延緩糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)展進(jìn)程具有重要的應(yīng)用意義。已發(fā)現(xiàn)有許多中藥，如苦蕎麥及其花朵、槲皮素、水非薊素、蘆丁、橙皮苷、丹參、大黃、葛根、柴胡、地黃、玉竹、人參和麥冬等具有顯著的抑制蛋白非酶糖基化的功效[18-21]。從而啟示上述中藥可被利用和研發(fā)通過抑制或拮抗蛋白非酶糖基化反應(yīng)的分子機(jī)制來發(fā)揮它們防治糖尿病血管并發(fā)癥作用有著重要的應(yīng)用意義。

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