孫曉萌，朱 瀅，王 云，鞏堯瑤，林 琳

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院消化科，江蘇 南京210029

糖尿病胃腸動(dòng)力障礙是糖尿病(diabetes mellitus，DM)常見并發(fā)癥，可累及消化道的各個(gè)部位，嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量及降糖藥物的作用。約75%的DM 患者有胃腸道癥狀，常見癥狀有吞咽困難、早飽、惡心、腹脹、腹瀉、便秘等［1］，發(fā)病機(jī)制未完全明確，多數(shù)認(rèn)為與自主神經(jīng)病變、胃腸激素、微血管病變等有關(guān)。近年來，大量研究表明氧化應(yīng)激參與了DM 神經(jīng)、腎臟、視網(wǎng)膜等病變的過程，在胃腸并發(fā)癥中亦有重要作用［2-4］。

1 糖尿病胃腸動(dòng)力障礙的特點(diǎn)

1.1 胃轉(zhuǎn)運(yùn)及胃排空減慢 DM 患者的胃排空時(shí)間顯著延遲［5-6］。國(guó)內(nèi)學(xué)者應(yīng)用核素胃排空監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，DM 并發(fā)胃腸癥狀的患者遠(yuǎn)端胃排空時(shí)間延遲、排空速率減慢、胃竇收縮幅度減弱、頻率減低，推進(jìn)性蠕動(dòng)減少或消失［7］。

1.2 腸動(dòng)力障礙

1.2.1 小腸動(dòng)力障礙:DM 伴腹瀉患者的小腸蠕動(dòng)加快、腸張力降低，轉(zhuǎn)運(yùn)延遲。

1.2.2 結(jié)腸動(dòng)力障礙:DM 結(jié)腸動(dòng)力障礙的特點(diǎn)是結(jié)腸張力和收縮力下降、蠕動(dòng)減慢、排空時(shí)間延遲、以餐后為著。Touw 等［8］對(duì)DM 小鼠結(jié)腸收縮功能進(jìn)行分段檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，DM 小鼠全結(jié)腸收縮明顯減弱，以中段結(jié)腸收縮減弱最為顯著。

2 氧化應(yīng)激

2.1 氧化應(yīng)激的定義 正常情況下，機(jī)體葡萄糖與脂肪等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在線粒體代謝中產(chǎn)生少量活性氧族(reactive oxygen species，ROS)，機(jī)體ROS 清除體系使ROS 處于動(dòng)態(tài)平衡。

氧化應(yīng)激是機(jī)體高活性分子如ROS 產(chǎn)生過多，超過對(duì)ROS 清除的能力，導(dǎo)致組織損傷，使體內(nèi)氧化與抗氧化系統(tǒng)失衡。

2.2 氧化應(yīng)激的檢測(cè) 由于氧自由基半衰期短暫，直接檢測(cè)自由基非常困難，因此用自由基與DNA、蛋白質(zhì)和脂類反應(yīng)后的氧化產(chǎn)物來反映機(jī)體氧化應(yīng)激的水平。目前廣泛研究的氧化應(yīng)激標(biāo)志物:(1)血或尿中8-羥基 脫 氧 鳥 苷 酸(8-hydroxydeoxyguanosine，8-OhdG)，是氧化應(yīng)激引起DNA 損傷的重要標(biāo)志物［9］;(2)硝基酪氨酸(Nitrotyrosine，NT)是自由基與蛋白質(zhì)反應(yīng)后的氧化產(chǎn)物，是氧化應(yīng)激引起蛋白質(zhì)損傷的重要標(biāo)志物;(3)脂質(zhì)過氧化與氧化應(yīng)激研究最多的是異前列腺素類分子和有生物活性的醛類如丙二醛(malondialdehyde，MDA)、丙烯醛等［10］，測(cè)定血液或組織中以上產(chǎn)物的水平，間接反映機(jī)體氧化應(yīng)激狀況，還有一些抗氧化酶如超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、血紅素加氧酶(heme oxygenase，HO)、過氧化氫酶(catalase，CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)等，也可間接反映機(jī)體氧化應(yīng)激情況。

3 氧化應(yīng)激與DM 胃腸動(dòng)力障礙

3.1 DM 胃腸動(dòng)力障礙時(shí)存在氧化應(yīng)激的證據(jù) 對(duì)DM 大鼠胃組織的研究發(fā)現(xiàn)，DM 大鼠較正常大鼠的胃動(dòng)力明顯減弱，胃平滑肌組織中MDA 升高、SOD 下降，提示DM 胃組織中氧化應(yīng)激明顯增強(qiáng);而給予抗氧化治療的DM 大鼠，其氧化應(yīng)激水平較DM 組顯著下降，胃動(dòng)力改善，從而證實(shí)氧化應(yīng)激對(duì)DM 大鼠胃動(dòng)力有重要影響［11］。

對(duì)氧化應(yīng)激與DM 小腸蠕動(dòng)加快的研究發(fā)現(xiàn)，DM小鼠的小腸中MDA 水平顯著增加，谷胱甘肽(glutathione，GSH)活性減弱，小腸轉(zhuǎn)運(yùn)加快;給予抗氧化治療后，小腸中MDA 減少、GSH 活性升高、小腸轉(zhuǎn)運(yùn)恢復(fù)正常［12］。此外，DM 大鼠的小腸組織也存在氧化應(yīng)激［13］。由此證實(shí)氧化應(yīng)激與DM 小腸動(dòng)力障礙有關(guān)。

另外，對(duì)DM 患者結(jié)腸組織的研究發(fā)現(xiàn)其GSH 水平明顯低于對(duì)照組，提示氧化應(yīng)激增加［1］。

3.2 氧化應(yīng)激引起DM 胃腸動(dòng)力障礙的機(jī)制 目前，氧化應(yīng)激與DM 并發(fā)癥的機(jī)制研究主要集中在心血管、神經(jīng)、腎臟及視網(wǎng)膜等方面，氧化應(yīng)激與胃腸病變的研究較少。

氧化應(yīng)激能影響胃腸道的多種細(xì)胞，如Cajal 間質(zhì)細(xì)胞(interstitial cells of Cajal，ICC)和腸神經(jīng)細(xì)胞，已經(jīng)證實(shí)DM 胃輕癱與氧化應(yīng)激導(dǎo)致H0-1 上調(diào)減少、ICC 損傷有關(guān)［14］。此外，近年研究認(rèn)為，DM 患者結(jié)腸動(dòng)力障礙與氧化應(yīng)激導(dǎo)致的磷脂酰肌醇-3-激酶信號(hào)通路下調(diào)、腸神經(jīng)元凋亡增加有關(guān)［1］。最近，胃腸平滑肌細(xì)胞(smooth muscle cell，SMC)也越來越受到關(guān)注，并且有研究認(rèn)為胃腸SMC 本身的病變?cè)贒M 胃腸動(dòng)力障礙的發(fā)生中有著更為重要的作用［8］。

平滑肌是維持胃腸運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)，胃腸動(dòng)力性疾病的發(fā)生與平滑肌收縮性改變密切相關(guān)。平滑肌的收縮主要由興奮-收縮耦聯(lián)機(jī)制介導(dǎo)，目前，調(diào)節(jié)平滑肌收縮反應(yīng)的確切機(jī)制尚未完全闡明，有研究［15］表明，鈣離子在介導(dǎo)平滑肌收縮反應(yīng)中起核心作用。細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度受肌漿網(wǎng)內(nèi)鈣釋放和胞外鈣內(nèi)流的雙重調(diào)控，胞漿鈣穩(wěn)態(tài)是由位于肌漿膜及內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/肌漿網(wǎng)的多種受體、離子通道和胞漿鈣緩沖系統(tǒng)共同調(diào)節(jié)的復(fù)雜過程;鈣穩(wěn)態(tài)失衡可導(dǎo)致平滑肌收縮性改變，是許多疾病的病理生理學(xué)基礎(chǔ)。氧化應(yīng)激可通過多種途徑使胞漿鈣穩(wěn)態(tài)失衡，導(dǎo)致胞內(nèi)鈣離子濃度改變，最終引起SMC 收縮性改變。早期研究［16］表明，ROS 能增加內(nèi)質(zhì)網(wǎng)三磷酸肌醇受體對(duì)胞內(nèi)三磷酸肌醇的敏感性，促使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中貯存的鈣離子釋放到胞漿中，胞漿鈣離子濃度增加;氧化應(yīng)激還可以改變多種鈣通道的活性，有研究［17］證實(shí)超氧化物能夠增加L 型電壓依從性鈣離子通道活性，促進(jìn)鈣離子內(nèi)流、胞內(nèi)鈣離子濃度增加;此外，ROS 能夠使鈣轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白如肌漿網(wǎng)/內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+-ATP 酶(sarcoplasmic/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase，SERCA)及肌漿膜Ca2+-ATP 酶(plasma membrane Ca2+-ATPase，PMCA)失活，導(dǎo)致胞內(nèi)鈣轉(zhuǎn)運(yùn)至肌漿網(wǎng)鈣池和胞外減少、胞漿鈣離子增加［18］。

另有研究發(fā)現(xiàn)，去乙酰化酶SIRT1 和過氧化物酶體增殖物激活受體PPAR-γ 參與了抗氧化反應(yīng)［19-20］。抗氧化劑TSHG 通過增強(qiáng)SIRT1 及PPAR-γ 的表達(dá)，從而改善DM 胃腸癥狀，恢復(fù)胃排空和腸轉(zhuǎn)運(yùn)［12］。

高糖誘導(dǎo)氧化應(yīng)激、引起細(xì)胞損害主要有4 條途徑［21］:(1)多元醇通路活性增加;(2)蛋白的非酶糖化，糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)堆積;(3)蛋白激酶C(PKC)的活化;(4)己糖胺通路活性增加。

近年來，自噬與DM 的關(guān)系成為研究的關(guān)注點(diǎn)。自噬是真核細(xì)胞在其生長(zhǎng)、發(fā)育、老化過程中的一個(gè)降解和再循環(huán)系統(tǒng)，自噬通過調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)的合成和降解以及細(xì)胞器的更新來維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)，而自噬機(jī)制的紊亂會(huì)導(dǎo)致多種急、慢性疾病，如腫瘤、退行性疾病的發(fā)生。Park 等［22］對(duì)暴露在高糖環(huán)境中的脊索細(xì)胞的研究證實(shí)，高糖能夠誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，且呈時(shí)間依賴性和濃度依賴性;同時(shí)，他們也發(fā)現(xiàn)高糖誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激可以促使線粒體損傷、最終導(dǎo)致脊索細(xì)胞發(fā)生自噬，進(jìn)而推測(cè)脊索細(xì)胞自噬可能是DM 患者椎間盤退行性變的機(jī)制之一，該研究結(jié)果也證實(shí)了高糖引起的線粒體損傷是各種組織損傷的重要啟動(dòng)事件。研究者在探討DM結(jié)腸動(dòng)力障礙與SMC 的關(guān)系時(shí)發(fā)現(xiàn)，與正常大鼠相比，DM 大鼠無論是近段還是遠(yuǎn)端結(jié)腸，SMC 相關(guān)凋亡基因bax 及caspase-3 的表達(dá)均增強(qiáng)，且隨DM 病程延長(zhǎng)，SMC 凋亡情況也逐漸加重，由此證實(shí)結(jié)腸SMC病變與DM 結(jié)腸動(dòng)力障礙密切相關(guān)［23-24］，氧化應(yīng)激及自噬是否參與介導(dǎo)了DM 結(jié)腸SMC 減少尚有待更深入的研究。

研究［25-26］表明，ROS 可作為第二信使激活許多氧化還原敏感的信號(hào)通路，這些通路包括核因子κB(NFκB)、p38 絲裂原活化蛋白激酶(p38MAPK)等，間接導(dǎo)致組織和細(xì)胞損傷。

氧化應(yīng)激是DM 慢性并發(fā)癥的主要機(jī)制之一［27］。大量研究表明氧化應(yīng)激可通過多種途徑參與DM 神經(jīng)、血管及腎臟病變［28-30］，抗氧化治療可改善患者癥狀。近年來，氧化應(yīng)激在DM 胃腸動(dòng)力障礙方面的作用引起了研究者的關(guān)注，具體機(jī)制有待研究。探討氧化應(yīng)激在DM 胃腸動(dòng)力障礙中的作用及機(jī)制，有望為DM 胃腸動(dòng)力障礙的治療提供新思路。

［1］ Chandrasekharan B，Anitha M，Blatt R，et al. Colonic motor dysfunction in human diabetes is associated with enteric neuronal loss and increased oxidative stress［J］. Neurogastroenterol Motil，2011，23(2):131-138.

［2］ Yang H，Jin X，Kei Lam CW，et al. Oxidative stress and diabetes mellitus［J］. Clin Chem Lab Med，2011，49(11):1773-1782.

［3］ Descorbeth M，Anand-Srivastava MB. Role of oxidative stress in highglucose and diabetes-induced increased expression of Gq/11α proteins and associated signaling in vascular smooth muscle cells ［J］. Free Radic Biol Med，2010，49(9):1395-1405.

［4］ Kashyap P，F(xiàn)arrugia G. Oxidative stress:key player in gastrointestinal complications of diabetes ［J］. Neurogastroenterol Motil，2011，23(2):111-114.

［5］ Laway BA，Malik TS，Khan SH，et al. Prevalence of abnormal gastric emptying in asymptomatic women with newly detected diabetes and its reversibility after glycemic control-a prospective case control study［J］.J Diabetes Complications，2013，27(1):78-81.

［6］ Bian RW，Lou QL，Gu LB，et al. Delayed gastric emptying is related to cardiovascular autonomic neuropathy in Chinese patients with type 2 diabetes［J］. Acta Gastroenterol Belg，2011，74(1):28-33.

［7］ Ke MY，Lan Y. Disorders of gastrointestinal motility of diabetes mellitus and possible mechanisms［J］. Chinese Journal of Endocrinology and Metabolism，2003，19(3):164-165.柯美云，藍(lán)宇. 糖尿病胃腸并發(fā)癥的動(dòng)力障礙及其機(jī)制［J］.中華內(nèi)分泌代謝雜志，2003，19(3):164-165.

［8］ Touw K，Chakraborty S，Zhang W，et al. Altered calcium signaling in colonic smooth muscle of type 1 diabetic mice［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2012，302(1):G66-G76.

［9］ de M. Bandeira S，da Fonseca LJ，da S. Guedes G，et al. Oxidative stress as an underlying contributor in the development of chronic complications in diabetes mellitus［J］. Int J Mol Sci，2013，14 (2):3265-3284.

［10］ Valko M，Leibfritz D，Moncol J，et al. Free radicals and antioxidants in normal physiological functions and human disease［J］. Int J Biochem Cell Biol，2007，39(1):44-84.

［11］ Jin QH，Guan WH，Wang H，et al. Role of oxidative stress in gastric motility of diabetic rats ［J］. Chinese Journal of Pathophysiology，2012，28(12):2238-2243.金啟輝，管文花，王輝，等. 氧化應(yīng)激在糖尿病大鼠胃動(dòng)力變化中的意義［J］. 中國(guó)病理生理雜志，2012，28(12):2238-2243.

［12］ Chang MJ，Xiao JH，Wang Y，et al. 2，3，5，4'-Tetrahdroxystilbene-2-O-beta-D-glucoside improves gastrointestinal motility disorders in STZ-induced diabetic mice［J］. PLoS One，2012，7(12):e50291.

［13］ Bhor VM，Raghuram N，Sivakami S. Oxidative damage and altered antioxidant enzyme activities in the small intestine of streptozotocin-induced diabetic rats ［J］. Int J Biochem Cell Biol，2004，36(1):89-97.

［14］ Kashyap PC，Choi KM，Dutta N，et al. Carbon monoxide reverses diabetic gastroparesis in NOD mice［J］. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol，2010，298(6):G1013-G1019.

［15］Mule F，Serio R. Increased calcium influx is responsible for the sustained mechanical tone in colon from dystrophic (mdx)mice［J］.Gastroenterology，2001，120(6):1430-1437.

［16］ Missiaen L，Taylor CW，Berridge MJ. Spontaneous calcium release from inositol trisphosphate-sensitive calcium stores ［J］. Nature，1991，352(6332):241-244.

［17］ Viola HM，Arthur PG，Hool LC. Transient exposure to hydrogen peroxide causes an increase in mitochondria-derived super oxide as a result of sustained alteration in L-type Ca2+channel function in the absence of apoptosis in ventricular myocytes［J］. Circ Res，2007，100(7):1036-1044.

［18］ Hidalgo C，Donoso P. Crosstalk between calcium and redox signaling:from molecular mechanisms to health implications［J］. Antioxid Redox Signal，2008，10(7):1275-1312.

［19］ Kobayashi Y，F(xiàn)urukawa-Hibi Y，Chen C，et al. SIRT1 is critical regulator of FOXO-mediated transcription in response to oxidative stress［J］. Int J Mol Med，2005，16(2):237-243.

［20］ Yi JH，Park SW，Brooks N，et al. PPAR gamma agonist rosiglitazone is neuroprotective after traumatic brain injury via anti-inflammatory and anti-oxidative mechanisms ［J］. Brain Res，2008，1244:164-172.

［21］ Hammes HP，Du X，Edelstein D，et al. Benfotiamine blocks three major pathways of hyperglycemic damage and prevents experimental diabetic retinopathy［J］.Nat Med，2003，9(3):294-299.

［22］ Park EY，Park JB. High glucose-induced oxidative stress promotes autophagy through mitochondrial damage in rat notochordal cells［J］.Int Orthop，2013，37(12):2507-2514.

［23］ Sun MY，Liu Y，F(xiàn)eng P. Expressions of bax，bcl-2 and capase-3 in distal colon smooth muscles cells of diabetes mellitus colon dysmotility rats［J］. Journal of Zhengzhou University (Medical Sciences)，2012，47(3):344-347.孫曼怡，劉燕，馮憑.糖尿病結(jié)腸動(dòng)力障礙大鼠遠(yuǎn)端結(jié)腸平滑肌細(xì)胞bax、bcl-2 及caspase-3 的表達(dá)［J］.鄭州大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)，2012，47(3):344-347.

［24］ Sun MY，Liu Y，F(xiàn)eng P. Apoptotic gene expression in proximal colon smooth muscle cells of diabetic colon dysmotility［J］. Tianjin Medical Journal，2011，39(5):448-451.孫曼怡，劉燕，馮憑. 糖尿病結(jié)腸動(dòng)力障礙近端結(jié)腸平滑肌細(xì)胞相關(guān)凋亡基因表達(dá)的研究［J］. 天津醫(yī)藥，2011，39(5):448-451.

［25］ Ji K，Xing C，Jiang F，et al. Benzo［a］pyrene induces oxidative stress and endothelial progenitor cell dysfunction via the activation of the NF-κB pathway［J］. Int J Mol Med，2013，31(4):992-930.

［26］ Lan A，Xu W，Zhang H，et al. Inhibition of ROS-activated p38MAPK pathway is involved in the protective effect of H2S against chemical hypoxia-induced inflammation in PC12 cells ［J］. Neurochem Res，2013，38(7):1454-1466.

［27］ Niedowicz DM，Daleke DL. The role of oxidative stress in diabetic complications［J］. Cell Biochem Biophys，2005，43(2):289-330.

［28］ Yao D，Brownlee M. Hyperglycemia-induced reactive oxygen species increase expression of the receptor for advanced glycation end products(RAGE)and RAGE ligands ［J］. Diabetes，2010，59 (1):249-255.

［29］ Geraldes P，King GL. Activation of protein kinase C isoforms and its impact on diabetic complications［J］. Circ Res，2010，106(8):1319-1331.

［30］ Pitocco D，Zaccardi F，Di Stasio E，et al. Oxidative stress，nitric oxide，and diabetes［J］. Rev Diabet Stud，2010，7(1):15-25.