張娜　曾凱

[摘要] 伴隨著糖尿病患者的逐年增加，糖尿病并發(fā)癥所導致的死亡也越來越受到重視。在文中主要就高糖誘發(fā)氧化應激損傷引起的血管內皮功能紊亂的發(fā)生機制展開分析，以期可以為糖尿病的血管并發(fā)癥治療提供借鑒。

[關鍵詞] 糖尿病；高糖環(huán)境；血管內皮；并發(fā)癥；氧化應激

[中圖分類號] R587.2 [文獻標識碼] A [文章編號] 1672-4062（2018）02（a）-0197-02

研究數據顯示2013年全球便已存在3.82億的糖尿病患者，2015年糖尿病患者的人數則增加達4.15億，同時每兩秒就有新的患者確診為糖尿病，而由于其嚴重并發(fā)癥，每6 s就有一人死于糖尿病。其中，心血管系統(tǒng)相關并發(fā)癥作為2型糖尿病高致死率及致殘率的主要原因，闡明心血管并發(fā)癥的發(fā)病機制對降低糖尿病的致死率至關重要。

研究證據表明，高糖誘發(fā)氧化應激損傷引起的血管內皮功能紊亂是糖尿病血管并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展的基礎?；钚匝醮兀╮eactive oxygen species，ROS）作為體內氧化應激的始發(fā)因素，其動態(tài)平衡對于維持血管內皮的功能穩(wěn)定具有重大影響，不僅能夠參與調控血管內皮細胞的凋亡、壞死，還可以作為重要的信號轉導分子，激活細胞內多條信號通路，介導炎癥因子釋放、血管形態(tài)結構改變及通透性增大等損傷反應的發(fā)生。

1 高糖環(huán)境下ROS的生成增加

線粒體作為體內ROS來源的主要細胞器，呼吸鏈中產生超氧化物如O2-和 H2O2構成生物體內ROS的90%以上。在糖尿病的高血糖環(huán)境下，機體的糖代謝轉換為脂質代謝增加，使體內游離脂肪酸升高，可引起線粒體的分裂及融合，使線粒體內膜電位超極化，從而導致線粒體電子轉移鏈解耦聯(lián)引起超氧化物的生成增加。而持續(xù)暴露于高糖環(huán)境中促使線粒體ROS的過度生成，可進一步加重線粒體形態(tài)和功能的損傷，形成惡性循環(huán)。

除了線粒體損傷引起的ROS生成增加外，高糖誘導的內皮損傷能通過激動內皮一氧化氮合成酶（eNOS）催化精氨酸促使NO的合成增加，導致亞硝基-氧化還原反應失衡，使ROS和過氧硝酸鹽生成增加。其中過氧硝酸鹽可通過氧化小分子的抗氧化物質如谷胱甘肽、半胱氨酸和四青生物素，引起脂質過氧化及酪氨酸硝基化導致相關酶的失活和DNA的損傷而引起細胞毒性，促使血管內皮的損傷。

Nox作為NADPH氧化酶催化亞基的同源物，可通過接受來自NADPH的電子將其轉移給分子氧而使過氧化自由基的生成增加，加速血管內皮氧化應激反應的發(fā)生，并且可促使ROS的聚集參與細胞增殖、分化、凋亡的調節(jié)。參與血管氧化應激反應的主要包含Nox家族的多個亞型Nox1，Nox2，Nox4。研究證實，糖尿病小鼠主動脈血管內皮細胞中Nox1的表達及活性增加參與血管內皮的損傷，而腎臟內Nox2的活性增加則參與ROS產生及細胞內黏附分子ICAM-1及血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）的表達。

2 高糖環(huán)境下促氧化應激反應信號通路的激活

2.1 多元醇通路的激活

高糖環(huán)境下，細胞內葡萄糖水平的增高可通過激活多元醇通路加速細胞損傷。過量的葡萄糖可在醛糖還原酶及山梨醇脫氫酶的催化作用下依次轉換為山梨醇及果糖，在該反應發(fā)生的同時，NADPH被氧化致使其含量減少，而NADPH的過量消耗一方面可抑制體內抗氧化劑谷胱甘肽的合成使谷胱甘肽生成減少，另一方面可提高醛糖還原酶的活性，在一定程度上調控谷胱甘肽基因的表達引起谷胱甘肽的的下調，從而增加氧化應激，誘導內皮細胞的損傷。

2.2 蛋白激酶C（PKC）的激活

PKC屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，存在多種亞型。研究表明，在PKC的眾多家族成員中，PKC-β，PKC-δ及PKC- 3個亞型參與糖尿病發(fā)生發(fā)展。高糖環(huán)境下，與血管再生相關的PKC-β先被激活，促使VEGF的表達增加，增加了微血管疾病發(fā)生的風險。在多元醇通路激活的過程中，醛糖還原酶活性的提高能激活PKC-δ，激活的PKC-δ可發(fā)生移位，由細胞質轉入線粒體或細胞核，然后作用于下游的底物蛋白，促進凋亡相關因子的活化，最終引起細胞的凋亡。此外，PKC-δ還可參與p38αMAPK通路的調控，抑制血小板源生長因子的生長活性，導致腎臟周細胞的凋亡和無細胞毛細血管的形成。PKC- 則高表達于內皮細胞，參與VEGF調控的細胞增殖及TNF-α和凝血酶誘導的內皮細胞高滲透性的改變。

2.3 晚期糖基化終末產物（advanced glycation endproducts，AGEs）的形成

持續(xù)的高糖環(huán)境下，葡萄糖等還原糖的醛基能夠在非酶催化的反應條件與蛋白質、核酸、脂質等大分子物質的氨基發(fā)生反應生成具有生物學活性的晚期糖基化終末產物，具有活性的AGEs不但能夠通過與結構蛋白如彈性蛋白，層粘連蛋白，膠原蛋白Ⅳ發(fā)生交聯(lián)促進活化羰基化合物的形成，引起AGEs的產生和積聚，使被修飾的蛋白結構及功能發(fā)生改變，而且還可以通過與細胞膜表面相應的AGEs受體結合介導細胞內的信號轉導，調控ROS的產生和NF-B的激活，促進VEGF和單核細胞趨化蛋白-1及纖溶酶原活動物抑制劑1等細胞因子表達，參與細胞炎癥反應的發(fā)生。此外還可通過對RhoA/ROCK信號通路的調控促使血管內皮細胞骨架蛋白 F-actin 的重排以及細胞通透性的改變。

2.4 新型的小GTP結合蛋白

GTP結合蛋白作為細胞內龐大的蛋白家族，主要參與胞內氧化應激反應激發(fā)信號串聯(lián)的調控。在GTP蛋白超家族中，Ras和Rho蛋白已被證實在糖尿病血管病變中扮演重要角色。Ras家族包含3個高度同源的蛋白：H- Ras，K- Ras，N-Ras，其中H-Ras在糖尿病ROS生成及氧化應激反應的發(fā)生中起相互促進的作用。一方面，活化的H-Ras可能通過激活Nox系統(tǒng)產生更多的ROS，另一方面，ROS能影響H-Ras和效應蛋白Raf-1復合物Ras/Raf的形成，激發(fā)Ras/Raf/MEK/ERK連鎖反應，從而誘導細胞內氧化應激導致細胞功能障礙和凋亡。此外，H-Ras還能上調基質金屬蛋白酶MMP-9的表達，促進糖尿病腎病血管的通透性增加和毛細血管凋亡。Rho家族及其下游的靶蛋白構成的Rho-ROCK信號通路參與AGEs誘導的血管內皮細胞骨架重構，增殖，分化以及ROS的聚集。

2.5 活性因子釋放的增加

除了上述信號通路的激活，細胞因子等活性因子在氧化應激的損傷反應過程中也扮演重要角色。高糖環(huán)境下，ROS的增加可以促使血管內皮合成和分泌的NO發(fā)生滅活，內皮素-1、VEGF的產生及纖維連接蛋白和膠原蛋白Ⅳ的表達增加，使血管內皮通透性增大、白細胞和血小板粘附力的增加、血管內纖溶物質的分泌減少致使血管內皮修復能力的降低，最終引起血管內皮的結構及功能紊亂。

3 高糖環(huán)境下抗氧化應激反應信號通路的激活

3.1 Nrf2-Keap1抗氧化防御系統(tǒng)

Nrf2作為抗炎癥反應的調節(jié)因子，在調控抗氧化應激保護性通路中發(fā)揮重要作用。正常情況下，Nrf2與細胞質內Kelch 樣ECH 相關蛋白1（Keap1）相結合，維持低轉錄狀態(tài)。在高糖誘發(fā)的氧化應激反應中，Nrf2從keap1上解離并轉移到細胞核，與抗氧化反應元件ARE相結合，從而啟動下游的抗氧化、抗炎等相關靶基因如GSH的轉錄激活。研究證實，Nrf2可通過調控與GSH的生物合成相關的半胱氨酸連接酶的轉錄而參與抗氧化物質GSH的合成。Keap1作為Nrf2-Keap1信號轉導過程中的重要因子，在高血糖的環(huán)境中能夠發(fā)生keap1啟動子的甲基化，激活自身的轉錄，從而增強Nrf2的功能，參與細胞抗氧化應激及有害物質的損傷。

3.2 SIRTs

沉默信息調節(jié)因子（silent information regulator factor，SIRT）作為高度保守的 NAD+依賴的蛋白去乙?；割?，可通過調節(jié)其自身的表達參與氧化還原反應的調整。研究證實，位于胞漿及胞核內的SIRT1表達上調可抑制NF-B通路而參與胰腺β細胞的保護，減輕細胞毒性反應，此外，SIRT1還可以通過抑制 NADPH 氧化酶的激活參與氧化應激反應的調整。而SIRT家族中的其他亞型，SIRT3主要存在于細胞的線粒體內，可通過引起FOXO3的去乙?；Ｗo線粒體免受氧化應激反應的損傷，SIRT6則主要存在于胞核，參與內皮細胞DNA 損傷的保護。

除了上述途徑之外，影響氧化應激的相關因素還有很多，如SIRTs去乙?；揎棥NA甲基化、組蛋白修飾等，可通過改變轉錄激活基因的表達，影響相關蛋白酶的活性，參與血管內皮炎癥反應的調整及氧化應激損傷的保護。此外，隨著研究的進一步深入，越來越多的關聯(lián)因素被發(fā)現(xiàn)，如miRNAs，多巴胺D4受體，E3泛素酶連接酶Siah-1等均參與血管氧化應激的損傷與保護[1-2]。

4 問題與前景

血管內皮氧化應激損傷在糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展過程中扮演重要角色，了解其具體的發(fā)生機制對預防及治療血管病變的發(fā)生具有重要意義。盡管目前對于其發(fā)生機制已有了詳盡的研究，但是各個影響機制之間的關聯(lián)作用尚未被證實，相關機制之間的橫向研究很少。相信隨著研究的進展，對于血管氧化應激發(fā)生機制有了更加綜合的了解之后，尋找一個有效的靶點分子指日可待。

[參考文獻]

[1] 仇冬峰，胡云輝，高照，等.多巴胺D4受體對糖尿病血管內皮損傷的保護作用[J].中華高血壓雜志，2016，24（3）：226-230.

[2] 谷巍，張雪坤，趙正歷，等.E3泛素連接酶Siah-1與糖尿病血管內皮損傷的關系研究[J].中國現(xiàn)代醫(yī)學雜志，2016， 26（5）：22-25.

（收稿日期：2017-11-08）