景健飛

【摘要】糖尿病腎?。―iabetic nephropathy，DN）是糖尿病常見全身性微血管病變表現(xiàn)之一，而氧化應(yīng)激對糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展具有重要意義。糖尿病引起代謝紊亂，導(dǎo)致自由基產(chǎn)生增多以及機體清除自由基機制減弱，使自由基蓄積，進而損傷腎臟組織，推動DN的發(fā)生發(fā)展。了解氧化應(yīng)激在糖尿病腎病中的作用機制，為DN的防治提供了新的思路，本文綜述了氧化應(yīng)激產(chǎn)生的主要途徑，及其造成腎組織損傷的機制等方面的研究進展。

【關(guān)鍵詞】氧化應(yīng)激；糖尿病腎?。换钚匝?；抗氧化劑

【中圖分類號】R-1 【文獻標識碼】B 【文章編號】1671-8801（2014）04-0267-02

越來越多的實驗及臨床研究證實糖尿病情況下存在明顯的氧化應(yīng)激（Oxidative stress）反應(yīng)增強[1-2]。氧化應(yīng)激反應(yīng)中產(chǎn)生的活性氧 （Reactive oxygen species，ROS）在DN的發(fā)生發(fā)展上起關(guān)鍵作用，并可能是其主要發(fā)病機制之一[3]。本文主要對氧化應(yīng)激與DN的關(guān)系進行概述。

1 氧化應(yīng)激的概念

氧化應(yīng)激指機體在受到各種有害刺激時，體內(nèi)高活性物質(zhì)如活性氧自由基（reactive oxygen species， ROS）和活性氮自由基（reactive nitrogen species， RNS）產(chǎn)生過多，氧化程度超出氧化物的清除，氧化系統(tǒng)和抗氧化系統(tǒng)失衡，從而導(dǎo)致組織損傷。因此，活性氧分子的生成增多和活性氧分子的清除減少是糖尿病患者發(fā)生氧化應(yīng)激的基本過程。

2 氧化應(yīng)激的形成機制

2.1 線粒體呼吸傳遞鏈

高糖引起線粒體超氧化物過量產(chǎn)生，加快ROS生成[4]。正常的氧化磷酸化會產(chǎn)生0.4%-4%的自由基（主要是超氧陰離子O2-），并被線粒體內(nèi)的抗氧化物清除。高糖環(huán)境下，過多的燃料被投入到呼吸鏈，但沒有促進ATP的生成，而是促使電子向氧轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生過多的O2-。當抗氧化物質(zhì)如還原型谷胱甘肽（Glutathione，GSH）等不能提供有效的代償反應(yīng)以維持細胞內(nèi)氧化還原平衡，氧化應(yīng)激隨之產(chǎn)生。用線粒體電子傳遞鏈復(fù)合體I的抑制劑Rotenone可有效阻斷系膜細胞中高糖誘導(dǎo)的ROS產(chǎn)生以及小管上皮細胞中纖連蛋白的分泌，提示由線粒體誘導(dǎo)的ROS在DN發(fā)病上發(fā)揮關(guān)鍵作用。

2.2 NADPH氧化酶

NADPH氧化酶最早在中心粒細胞內(nèi)被發(fā)現(xiàn)，其通過產(chǎn)生O2-發(fā)揮吞噬及非特異性免疫作用。近年研究發(fā)現(xiàn)，血管平滑肌細胞、內(nèi)皮細胞、系膜細胞、小管上皮細胞、纖維母細胞等非吞噬細胞亦含有上述酶類，并在正常情況下處于低表達水平，病理狀態(tài)下顯著升高。THALLAS-BONKE等[5]研究表明NADPH氧化酶抑制劑可有效抑制糖尿病大鼠腎組織中O2-的產(chǎn)生，減少蛋白尿和改善腎組織病理改變。證明NADPH氧化酶在糖尿病狀態(tài)下介導(dǎo)產(chǎn)生O2-的重要性。在糖尿病鼠腎臟中， NADPH氧化酶亞基NoX4和P22phox表達上調(diào)， NADPH氧化酶依賴的ROS產(chǎn)生可引起腎臟細胞DNA損傷，是糖尿病腎病的發(fā)展的重要原因。

2.3 蛋白激酶C（PKC）的激活

蛋白激酶C是普遍存在于胞內(nèi)的專一性蛋白絲/蘇氨酸激酶簇，是ROS另一重要來源，也是糖尿病血管并發(fā)癥重要病理生理鏈中的匯聚焦點和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。細胞內(nèi)高糖狀態(tài)使磷酸二羥丙酮增多，二?；视停―AG）增加，激活PKC多個亞型，進而活化細胞增加還原型輔酶（ II ）氧化酶，誘導(dǎo)ROS的合成，與此同時，PKC富含氧化還原敏感的半胱氨酸域，其調(diào)節(jié)域中的C1有Zn巰基，對活性氧簇極為敏感，因此ROS可反過來再活化蛋白激酶C，從而使ROS的產(chǎn)生進一步增加。體外研究[6]表明抑制PKC的活化可以顯著改善糖尿病和高糖對血管內(nèi)皮功能的損傷。

2.4 蛋白非酶糖基化

AGEs可通過使蛋白質(zhì)非酶糖化和交聯(lián)，改變細胞外基質(zhì)結(jié)構(gòu)的受體非依賴性途徑，與細胞表面特異性受體結(jié)合而調(diào)節(jié)細胞功能的受體依賴性途徑引起細胞組織損傷。AGEs還可通過與其受體RAGE或AGEs結(jié)合蛋白相互作用，干擾腎小球、腎小管細胞的分化、生成和作用受損，導(dǎo)致糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展。晚期糖基化過程能夠直接發(fā)生在抗氧化酶[7]，如Cu/Zn-SOD和Mn-SOD，改變這些酶的活性并加劇ROS在細胞內(nèi)積聚。另外AGEs在腎臟組織積聚是導(dǎo)致糖尿病腎病發(fā)生、發(fā)展的重要因素[8]。

2.5 腎內(nèi)活性氧清除減少

人體存在兩類抗氧化系統(tǒng)：一是酶抗氧化系統(tǒng)，包括超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、谷胱甘肽過氧化物酶（glutathi-one peroxidase，GPX）、過氧化氫酶（catalase，CAT）等；另一類是非酶抗氧化系統(tǒng)，包括維生素C、維生素E、谷胱甘肽（GSH）、硫辛酸、褪黑素、類胡蘿卜素、微量元素銅、鋅、硒等。DM早期，在高血糖刺激下，腎組織部分抗氧化酶的活性代償性增高，但隨著DM病程延長及病情發(fā)展，部分抗氧化酶活性逐漸降低，NADPH、GSH水平降低，腎組織對維生素C等利用減少，促使體內(nèi)抗氧化能力下降，最終導(dǎo)致腎組織內(nèi)氧化應(yīng)激的發(fā)生。

3 氧化應(yīng)激致腎組織損傷的機制

3.1 氧化應(yīng)激對腎臟足細胞的損傷

ROS使屬于終末分化階段的足細胞正常結(jié)構(gòu)破壞、消失，受損后缺乏增殖再生的修復(fù)能力，腎小球濾過膜完整性被破壞，導(dǎo)致蛋白尿發(fā)生。Katalin等[9]研究發(fā)現(xiàn)高血糖引起的ROS增加使足細胞凋亡增加。另外有學(xué)者發(fā)現(xiàn)ROS可導(dǎo)致足細胞內(nèi)硫酸肝素成分合成減少，造成腎小球基底膜上陰電荷的喪失，加重蛋白尿。

3.2 氧化應(yīng)激對腎臟細胞外基質(zhì)的影響

細胞外基質(zhì)產(chǎn)生增多和/或清除減少而導(dǎo)致的腎小球基底膜增厚、系膜區(qū)增寬及間質(zhì)纖維化是DN特征性的病理改變。ROS可刺激轉(zhuǎn)化生長因子β（Transforming growth factor-beta，TGF-β）的信號通路。TGF-β是一種多功能細胞因子，通過細胞表面的復(fù)雜受體信號傳導(dǎo)途徑調(diào)節(jié)細胞的增殖、分化，一方面可上調(diào)膠原mRNA表達，增加膠原蛋白組織合成，一方面通過減少基質(zhì)金屬蛋白酶表達以及促進纖溶酶原激活劑抑制物合成來減少細胞外基質(zhì)的降解，使腎小球細胞外基質(zhì)沉積。Rhyu等[10]研究抗氧化劑同樣能減輕腎小管上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化， 提示ROS在糖尿病腎小管間質(zhì)纖維化中也起了重要作用。

3.3 ROS對腎小球血管通透性及血流動力學(xué)的影響

研究證明ROS可攻擊體內(nèi)不飽和脂肪酸，通過脂質(zhì)過氧化反應(yīng)，生成過氧化產(chǎn)物丙二醛（MDA）及短鏈羥基，MDA有很強的交連性，能與含有游離堿基的蛋白質(zhì)發(fā)生交聯(lián)，生成scKiff堿基產(chǎn)物，該產(chǎn)物破壞腎組織細胞膜生理狀態(tài)，使血管通透性增加。另外，ROS可直接刺激腎小管上皮細胞中血管緊張素II大量表達，導(dǎo)致腎小球內(nèi)高壓的形成。王揚天等[11]研究表明，高糖引發(fā)的氧化應(yīng)激通過激活核因子κB（ nuclear factor-kappa B， NF-κκB），促進誘導(dǎo)型一氧化氮合酶（inducible nitric oxide synthase， iNOS）的過度表達， 最終導(dǎo)致一氧化氮（NO）的大量產(chǎn)生。NO是重要的血管內(nèi)皮舒張因子， 能介導(dǎo)腎小球內(nèi)高灌注、高濾過的發(fā)生，本身又是很強的自由基， 可與超氧陰離子反應(yīng)形成毒性更強的過氧化亞硝基，，對細胞造成直接毒性作用甚至誘導(dǎo)細胞凋亡。

3.4 ROS與腎組織炎癥的關(guān)系

炎癥參與DN的發(fā)生發(fā)展，是DN研究領(lǐng)域的重要話題。高糖、氧化應(yīng)激、血流動力學(xué)障礙等因素造成腎臟細胞損傷后，釋放炎性趨化因子，使白細胞濾出到損傷部位并活化，如不予治療，隨著濾出的白細胞增多，局部增殖活化釋放更多的炎癥趨化因子，進一步加重炎癥的發(fā)生。研究表明[12]氧化應(yīng)激可以增加TGF-β、結(jié)締組織生長因子（CTG F）、白介素類、腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）等細胞因子的產(chǎn)生，促進炎癥發(fā)展及腎臟損傷。

4 抗氧化劑的使用

大量動物實驗和部分臨床實驗表明，多種抗氧化物質(zhì)如維生素E、谷胱甘肽、褪黑素、α-硫辛酸、蝦青素、新鮮大蒜、紅酒等能有效拮抗糖尿病中的氧化損傷，此外，一些用于其他治療目的的藥物也被證實具有抗氧化作用，并減少糖尿病腎病尿蛋白排泄。如格列齊特可清除自由基并使糖尿病鼠M n-SOD、內(nèi)皮型一氧化氮及NADPH酶表達增加，從而降低氧化應(yīng)激水平，減輕腎小球巨噬細胞浸潤及系膜細胞擴張；鈣離子阻滯劑可降低暴露于AGEs中的腎臟系膜細胞RAGE表達水平，進而減少ROS的產(chǎn)生；ARB類藥物可通過減少8-OHdG和NT的表達，提高血清SOD活性，提高機體抗氧化能力。然而在最近的研究中，抗氧化治療的成效并不引人矚目，有研究[13]指出靶向治療與ROS密切相關(guān)的酶似乎會更加有效。

5 結(jié)語

總之，氧化應(yīng)激在糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用，抗氧化劑的應(yīng)用是減輕腎臟損傷、延緩糖尿病腎病發(fā)展的重要手段，且具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

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