1、活性氧簇和糖尿病腎病陸偉芳,吳英沈陽二四二醫院,沈陽市皇姑區樂山路3號(110034 【摘要】糖尿病腎病(DN是以細胞外基質在腎臟的過度聚集導致腎小球系膜增生和腎小管間質纖維化為特征的嚴重微血管并發癥。是糖尿病致殘因素和重要的死亡原因之一。直接關系到糖尿病病人的生活質量和預后。而越來越多的證據表明活性氧簇(ROS 在DN 的發生和發展中扮演著重要的角色。ROS是生物體內有氧代謝過程中產生的活性產物,其能破壞組織蛋白、脂肪、核酸反應同時產生過氧化脂質,從而放大氧化損傷。本文簡述了DN 中ROS 調節的信號通路,包括高糖介導ROS 產生的機制、ROS 活化信號轉導通路、ROS 與糖尿病腎臟基質的重

2、構,這為抗氧化方法能否成為治療DN 的新策略提供了一定依據。【關鍵詞】糖尿病腎病;活性氧簇;抗氧化劑;蛋白激酶C;血管緊張素轉化酶抑制劑;細胞外基質;過氧化氫酶Reactive oxygen series(ROSand diabetic nephropathy(DNLu Wei-fang ,Wu Ying.242 Hospital of Shenyang, Shenyang 110034,China 【Abstract】Diabetic nephropathy(DNis one of the common serious microvascular complications of diabe

3、tes mellitus(DM,as a result of the feature between glomerular mesangial membrane proliferation and interrenal fibrosis for extracelluar matrix(ECMexcessive accumulation in the kidney.Many patient with DM are predisposed to developing Diabetic nephropathy and die from it.It is directly relative to li

4、ving quality and prognosis of patient with DM.And more and more evidence confirmed to importance of reactive oxygen series(ROSin the DM occuring and developing.ROS is the reactive matter of oxygen metabolism in the living being.It can destroy organizational protein,fat,reaction of nucleic acid,at th

5、e same time product grease of peroxide ,and increase the weight of oxgen jnjury.The literature recount thoroughfare of ROS adjustion in the DN ,including on mechansm of ROS production ,the thoroughfare of transform ,ROS and reconstruction of DNmatrix.It provide evidence for antioxidantion in the tre

6、atment of DN.【Key Words】diabetic nephropathy(DN;reactive oxygen series(ROS; antioxidant(AOD; protein kinase C(PKC;angiotensin-converting enzyme inhibitor(ACEI;extracelluar matrix(ECM;catalase(CAT糖尿病是胰島素分泌缺陷和/或胰島素作用障礙,導致的一組以高血糖為特征的慢性代謝性疾病1-2。長期高血糖可導致多種組織、器官的損傷,功能障礙和衰竭。高糖導致的腎臟損傷是通過復雜交叉的通路,包括晚期糖基化終末產物(

7、AGEs 的形成、蛋白激酶C( PKC 的活化、活性氧簇(ROS 的生成以及其他。大量證據表明ROS 在糖尿病腎病(DN 的啟動和發展過程中起著重要的作用。Ros可通過刺激轉化生長因子1(TGF1、血管緊張素(Ang、AGES的過度表達和產生,激活蛋白激酶C(PKC和絲裂原激活蛋白激酶(MAPK、介導AGES激活核轉錄因子KB(NFB、PKC1以及介導AGES刺激TGF1的轉錄等作用而參與糖尿病腎病ECM聚積和發展。現介紹如下。1 DN中ROS 的產生及其活化的信號通路1. 1 高糖狀態下介導ROS 產生生成,從而說明NADPH氧化系統和線粒體代謝對高糖介導的ROS 的生成均有作用。1. 2

8、使ROS 活化的相關信號轉導通路體內外實驗均證實,在糖尿病腎病的發生、發展中Ros起了極其重要的作用,大量實驗證明,抗氧化劑可預防和治療型糖尿病患者的DN和大鼠DN10.11,高糖誘導的Ros可增加細胞外基質(ECM在腎小球的沉積,使腎小球肥大,轉化生長因子(TGF-,纖連蛋白和膠原的表達增加,Ros可能通過激活信號轉導系統及轉錄因子在糖尿病的發生、發展中起作用。Studer12等研究表明Ros調控的信號通路可導致ECM在糖尿病性腎臟的沉積,Lee等13觀察在鏈脲佐菌誘導的糖尿病鼠腎小球,抗氧化劑氨基乙酸能有效阻斷PKC和PKC的膜轉位,從而證實在糖尿病腎臟Ros也能激活PKC。Dunlop

9、等證明在STZ大鼠的腎小球中有明顯的p38 絲裂原活化蛋白激酶(MAPK 的活化,而過氧化氫可活化對照組腎小球中的p38MAPK。抗氧化劑可明顯抑制STZ 大鼠腎皮質中p42/ p44MAPK 和p38MAPK的活化14 。Wilmer 等提出在系膜細胞高糖介導的p38MAPK的活化可被NAC 有效抑制。Wang 等15 觀察到,在系膜細胞高糖可活化應激活蛋白激酶(JAK/ STAT , 而抑制JAK2 和STAT1 可有效的抑制高糖介導的TGF-1 和纖維連接蛋白的表達,提示在糖尿病腎臟ROS 可調節JAK/STAT的活化。SK等人16在研究過氧化物對人晶狀體上皮細胞CTGF影響的實驗發現,

10、活性氧簇可以誘導CTGFmRNA表達,而AG-490(JAK2抑制劑呈劑量依賴方式抵消,從而證實AG-490可抑制高糖所導致JAK/STAT磷酸化,并且為活性氧簇的表達之間的聯系提供直接的證據。2ROS 與腎內基質重構ECM在腎臟中過度沉積是糖尿病腎病的特征之一, 腎功能的下降與腎細胞外基質( ECM 沉積密切相關,其沉積數量取決于合成與降解的平衡。已證實,ROS 可促進腎內ECM 的合成,并可能通過調節TGF-1 介導的上皮間質細胞轉化( EMT 在減少ECM 的降解方面起關鍵性作用。Lee 等發現高糖, TGF - 1 和由糖氧化酶產生的H2O2 能上調PAI - 1 mRNA 及蛋白的表

11、達,同時顯著的抑制纖維蛋白溶酶活性17 ,抗氧化劑能抑制這種作用。被耗盡GSH 的系膜細胞,PAI - 1 mRNA 及蛋白表達水平上升而用抗氧化劑過氧化氫酶,trolox 等可有效的逆轉這種效應。表明在腎系膜細胞中ROS介導了高糖和TGF - 1 引起的PAI - 1 mRNA 及蛋白的表達和纖維蛋白溶酶活性的降低,進而使ECM沉積增多。另有研究表明ROS介導了在內皮細胞中高糖導致的PAI - 1 表達,以及在腎小管上皮細胞中放射損傷導致的PAI - 1 表達。Li 等18提出,TGF-1 可導致Smad2 的磷酸化,使上皮細胞轉化為肌成纖維細胞表型,而Smad7 過度表達可明顯抑制TGF-

12、1 介導的Smad2 活化,從而可預防EMT 和膠原纖維的合成。Bakin 19報道p38MAPK參與了TGF-1 導致的EMT。在腎小管上皮細胞,外源的過氧化氫和TGF-1 導致了EMT ,抗氧化劑NAC 和過氧化氫酶能有效地抑制TGF-1 導致的EMT。這些數據提示,ROS 在誘導EMT 中起重要作用,而EMT 可導致小管間質的纖維化。Yang 等20證明了在小鼠中組織型纖溶酶原激活劑(tPA的缺乏可選擇性的阻遏EMT ,并能明顯降低基質金屬蛋白(MMP29 的產生,對腎小管基底膜的結構和功能有巨大的保護作用。3 抗氧化藥物與DN維生素C 和維生素E 單獨或聯合應用于糖尿病的動物模型可使氧

13、化應激的許多參數如細胞的氧化應激標志物NF-B 等正常化21,預防和逆轉DN的早期改變。但近幾年的研究發現除多種抗氧化劑(維生素E、C、- 硫酸辛等 外,他汀類藥物、血管緊張素轉化酶抑制劑(ACEI 、部分鈣通道阻滯劑(CCB 類藥物及部分中藥成分也能拮抗DN 的氧化損傷,延緩DN 的發生發展 22 ,23 。與動物研究相似,大多數的臨床研究著重于抗氧化治療對糖尿病并發癥的作用。有報道提示, PKC 抑制劑calphostin C 及L Y333531 對糖尿病腎臟亦有保護作用。但是藥物的單一抗氧化治療僅能部分減輕白蛋白尿、改善腎小球結構異常。所以選擇一種具有多種治療機制的藥物可能起到更強的腎

14、臟保護作用。近年研究顯示,噻唑烷二酮類藥物( TZD 具有不依賴于胰島素增敏作用的腎臟直接保護作用,在未降低糖尿病大鼠高血糖水平的情況下, TZD 可減少蛋白尿,抑制腎小球系膜肥大及ECM 增生。其可能的作用機制是:在高血糖狀態下, TZD 可通過激活腎小球中二酰基甘油激酶(DGK ,抑制二酰甘油(DAG - PKC - 細胞信號調節激酶(ERK 通路活性而改善腎小球高濾過狀態、抑制ECM 蛋白的過度產生。也有動物實驗提示TZD 有抗氧化作用,可以抑制細胞內ROS 生成過多, 減少高糖誘導的氧化應激 24 。Bagi 等 25發現羅格列酮可降低糖尿病鼠NAD( P H 誘導的ROS ,升高過氧

15、化氫酶活性,從而達到對腎臟的保護。綜上所述,糖尿病中氧化應激水平的升高是多方面因素參與所致,糖尿病腎臟比較容易受氧化應激攻擊,導致腎組織細胞破損,基質重構,纖維化和信號通路的異常,這些損傷促進了糖尿病腎病的發生發展。而抗氧化藥物研究為DN的治療提供了美好的前景。參考文獻1.陸菊明,潘長玉,田慧等。糖耐量減低患者尿蛋白排除率觀察。中國糖尿病雜志,1995,3:210-2132.潘長玉,陸菊明,田慧等2型糖尿病患者初診時血管并發癥患病率的調查分析。中華內分泌代謝雜志,1997,13:201-2053. Ha H , Yang Y, Lee HB. Mechanisms of reactive ox

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