糖基化終末產(chǎn)物與糖尿病腎臟病相關(guān)性的研究進(jìn)展

孟嬌，蘇恒

（1.曲靖市第一人民醫(yī)院，云南 曲靖 655000；2.云南省第一人民醫(yī)院，云南 昆明 650000）

0 引言

糖尿病（diabetes mellitus，DM）主要為慢性高血糖及其造成的損傷，主要與胰島素抵抗和或胰島素缺乏有關(guān)[1]。DM是目前患病率和死亡率較高的主要慢性疾病之一[2]。2017年IDF發(fā)布了第八版糖尿病地圖報(bào)告，DM患者人數(shù)估計(jì)達(dá)8.3%，約4.25億，2040年將達(dá)6.42億[3]。糖尿病的危害主要在于其并發(fā)癥，其中慢性并發(fā)癥是長(zhǎng)期碳水化合物以及脂肪、蛋白質(zhì)代謝紊亂引起的多系統(tǒng)損害[4]。糖尿病腎臟?。╠iabetic kidney disease，DKD）是糖尿病最主要的微血管并發(fā)癥之一，發(fā)達(dá)國(guó)家中DKD是終末期腎衰的最主要原因之一[5]。糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生、發(fā)展與血糖控制水平密切相關(guān)[6]，而慢性高血糖狀態(tài)下晚期糖基化終產(chǎn)物（Advanced glvcation end products，AGEs）形成的增加被認(rèn)為是主要貢獻(xiàn)因素[7]。有研究表明在DM患者體內(nèi)，AGEs的增加和累積程度與糖尿病微血管病變相關(guān)，它加速AGEs受體的表達(dá)，通過各種機(jī)制在糖尿病微血管并發(fā)癥中起重要作用[8]，有研究證實(shí)通過抑制糖基化過程可抑制糖尿病并發(fā)癥的進(jìn)展[9]。

1 糖基化終產(chǎn)物

1.1 AGEs的形成。AGEs是指在非酶促反應(yīng)條件下，蛋白質(zhì)、氨基酸、脂類或核酸等大分子物質(zhì)的游離氨基酸與還原糖的醛基經(jīng)過縮合、重排、裂解、氧化修飾后產(chǎn)生的一組穩(wěn)定的終末產(chǎn)物[10]。AGEs是普遍存在的物質(zhì)，在人體多種器官組織中均有存在[11]。長(zhǎng)期高血糖可促進(jìn)和加速AGEs的積聚，在氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)中它的形成也會(huì)加速[12]。

1.2 AGEs受體。AGEs受體包括晚期糖基化終產(chǎn)物受體（RAGE）、巨噬細(xì)胞清道夫受體I和II、寡糖轉(zhuǎn)移-48（OST-48AGEs-R1）80K-H磷蛋白（AGEs-R2）及半乳糖結(jié)合蛋白（galectin-3，AGEs -R3）[13]。RAGE屬于細(xì)胞表面分子免疫球蛋白超家族成員，廣泛存在于體內(nèi)多種細(xì)胞表面，完整的RAGE由胞外域、內(nèi)域和跨膜域3個(gè)區(qū)域組成，包含400多個(gè)氨基酸，其胞外域有3個(gè)免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)，即1個(gè)V區(qū)和2個(gè)C區(qū)，其中V區(qū)與AGEs結(jié)合的主要位點(diǎn)。RAGE是糖尿病和炎性病灶中積累的非酶糖基化和氧化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)的產(chǎn)物，是AGEs的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體[14]。

1.3 AGEs的檢測(cè)。傳統(tǒng)的AGEs檢測(cè)手段的局限性阻礙了其在臨床上的應(yīng)用。近年研究發(fā)現(xiàn)AGEs有自發(fā)熒光特性，皮膚自發(fā)熒光是AGEs積聚的生物標(biāo)志物，通過檢測(cè)皮膚熒光光譜可反映皮膚AGEs的累積從而判斷疾病進(jìn)程。由于皮膚自發(fā)熒光的測(cè)量具有無創(chuàng)性和可穩(wěn)定反映AGEs水平的特點(diǎn)已成為AGEs檢測(cè)的重要手段。有研究證實(shí)，通過皮膚自體熒光測(cè)量的皮膚組織AGEs可預(yù)測(cè)微血管并發(fā)癥的發(fā)生發(fā)展，并且可能比HbA1c能更好地預(yù)測(cè)糖尿病中慢性并發(fā)癥及其死亡率的發(fā)生進(jìn)展。

2 糖尿病腎臟病

糖尿病腎臟病是全球慢性腎?。–KD）和終末期腎?。‥SRD）最常見的原因之一，其診斷和管理具有重要的臨床和社會(huì)意義。DKD指是由長(zhǎng)期高血糖所導(dǎo)致的腎臟損害 ，是DM最常見的慢性并發(fā)癥之一。DKD通常是指患有糖尿病的慢性腎病（CKD），并且不僅包括經(jīng)典的糖尿病腎病，還包括由于腎硬化和其他原因?qū)е碌哪I功能障礙。腎損害的標(biāo)志具體包括:尿白蛋白排泄率（AER）＞30 mg/24 h或尿白蛋白肌酐比（ACR）＞30 mg/g或＞3 mg/mmol，腎小球?yàn)V過率（GFR）＜60 mL/（min·1.73m2），小管功能障礙導(dǎo)致的電解質(zhì)或其他異常，組織學(xué)檢測(cè)到的異常，影像學(xué)檢查異常，尿沉渣異常等持續(xù)超過3個(gè)月。DKD早期以腎小球高濾過、基底膜增厚為特征，后期以腎小球系膜基質(zhì)增加、蛋白尿?yàn)樘卣?，進(jìn)行性發(fā)展為腎小球硬化、腎小管間質(zhì)纖維化，最后導(dǎo)致腎衰竭。

DKD的分類基于使用MDRD公式估算的腎小球?yàn)V過率（eGFR）和蛋白尿的程度。大量證據(jù)表明，預(yù)防或延緩其進(jìn)展的治療應(yīng)包括強(qiáng)化血糖控制。有研究指出，強(qiáng)化血糖控制導(dǎo)致微量白蛋白尿（30～300 mg/g），大量白蛋白尿（＞300 mg/g）和ESRD的風(fēng)險(xiǎn)降低，分別為9%，30%，和65%。

DKD的病理生理機(jī)制中非酶糖化學(xué)說受到較多學(xué)者認(rèn)可，即在長(zhǎng)期高血糖狀態(tài)下，葡萄糖分子與體內(nèi)蛋白質(zhì)發(fā)生非酶糖基化反應(yīng)，形成不可逆的糖基化終末產(chǎn)物，進(jìn)而導(dǎo)致DKD的發(fā)生[9]。有研究表明，糖尿病伴腎衰竭患者腎組織中AGEs水平明顯高于糖尿病無腎病變患者。

3 AGEs與DKD的相關(guān)性

無論AGEs的積累是來自外源性攝入還是內(nèi)源性產(chǎn)生，它對(duì)于DKD的進(jìn)展都是至關(guān)重要的，AGEs可通過與蛋白質(zhì)，脂質(zhì)和核酸糖化或交聯(lián)而積聚在循環(huán)和組織中，改變其結(jié)構(gòu)并使其功能惡化，導(dǎo)致細(xì)胞和組織損傷。AGEs尤其在腎小球中積累，增加細(xì)胞外基質(zhì)中IV型膠原和層粘連蛋白的表達(dá)和誘導(dǎo)不可逆的交聯(lián)蛋白質(zhì)形成。AGEs引起的血管功能障礙，尤其在腎單位，包括基底膜增厚，血管通透性和血栓形成狀態(tài)增加，以及血流量減少，是一種無處不在的微血管疾病，基于血清高AGEs水平的微量白蛋白尿與早期腎病密切相關(guān)。

3.1 AGEs對(duì)腎臟的直接毒性作用。腎臟是處理循環(huán)中氧化劑特別是AGEs的主要場(chǎng)所，也是AGEs誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激的靶標(biāo)。在腎臟，血液經(jīng)過腎小球時(shí)大量進(jìn)入腎小管周圍的毛細(xì)血管床，腎小管細(xì)胞可以攝取毛細(xì)血管中的AGEs，并將其排放入管腔內(nèi)進(jìn)行下一步處置。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，AGEs可對(duì)腎臟產(chǎn)生直接毒性作用。小鼠接受AGEs靜脈注射4周后可發(fā)生腎小球和間質(zhì)纖維化，其腎臟內(nèi)可檢測(cè)到AGEs的沉積。這些結(jié)果提示循環(huán)的AGEs可以沉積在腎臟中，引起腎小球硬化、間質(zhì)纖維化及腎小管萎縮，可能是加速糖尿病腎病發(fā)生和發(fā)展的重要原因。也有研究證實(shí)，大鼠靜脈注射AGEs可并誘導(dǎo)白蛋白尿，腎小球硬化，基底膜擴(kuò)張和系膜基質(zhì)擴(kuò)張，這些作用可被AGEs抑制劑氨基胍所拮抗。AGEs對(duì)腎臟的其他毒性作用機(jī)制還包括：上調(diào)腎小管上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β以及VEGF表達(dá)，促進(jìn)腎小管間質(zhì)纖維化；上調(diào)系膜細(xì)胞的單核細(xì)胞趨化蛋白-1表達(dá)，促進(jìn)單核細(xì)胞浸潤(rùn)和遷移，增加血管通透性，導(dǎo)致腎小球損傷；促FOXO4乙?；ㄉ险{(diào)促凋亡因子BCL2L11表達(dá)），下調(diào)沉默信息調(diào)節(jié)因子1表達(dá)，誘導(dǎo)腎小球足細(xì)胞損傷、脫落和凋亡。

3.2 AGEs通過與其受體（RAGE）相互作用損傷腎臟。腎臟上有豐富的RAGE，腎臟的血管、平滑肌細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞都表達(dá)RAGE，尤其在DKD患者中表達(dá)明顯增強(qiáng)。AGEs可誘導(dǎo)特異性細(xì)胞應(yīng)答，包括通過與AGE受體（RAGE）相互作用釋放促纖維化和促炎細(xì)胞因子。AGEs通過與RAGE結(jié)合，激活RAGE并作為信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)受體導(dǎo)致一些細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活。在DKD中長(zhǎng)期的高血糖和AGEs可以使（nuclear factor kappaB）NF-KB的活化增加。NF-KB被激活后進(jìn)入細(xì)胞核，與多種基因啟動(dòng)子特異性序列結(jié)合，引起生長(zhǎng)因子、粘附分子、生長(zhǎng)因子等釋放和表達(dá)，它們可導(dǎo)致反應(yīng)性氧化產(chǎn)物（ROS）的增多，這些細(xì)胞因子與血管內(nèi)內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、組織細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)。血管內(nèi)皮細(xì)胞中的ROS主要來源于NADPH氧化酶，在DKD中，通過PKC-α磷酸化激活NADPH氧化酶，是AGEs受體與AGEs相互作用的下游事件。除了NADPH氧化酶，通過線粒體電子傳遞鏈系統(tǒng)產(chǎn)生的ROS，也是AGEs與RAGE結(jié)合后引發(fā)氧化應(yīng)激的原因之一。MAPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路可被高糖、氧化應(yīng)激、AGEs、細(xì)胞因子等多種刺激激活，在細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖、死亡等方面發(fā)揮重要作用。MAPK家族中的p38通路主要介導(dǎo)應(yīng)激反應(yīng)，也是MAPK家族中主要控制炎癥反應(yīng)的成員之一。ERK3/4、ERK5，其中p38通路主要介導(dǎo)應(yīng)激反應(yīng)，也是MAPK家族中主要控制炎癥反應(yīng)的成員之一。AGEs通過TGF-β-RAGE-ERK/p38-Smad3信號(hào)通路使結(jié)締組織因子（CTGF）分泌增加，促進(jìn)細(xì)胞外基質(zhì)合成和降解減少，從而導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的沉積而造成腎組織增生[14]。

4 總結(jié)與展望

可以看出AGEs與腎臟有著密切的關(guān)系:腎臟血管、腎小球基膜、系膜等組織含有大量膠原蛋白易形成AGEs；腎臟上有豐富的糖基化終產(chǎn)物受體；腎臟是AGEs的清除器官，同時(shí)AGEs對(duì)腎臟還有直接損害作用。所以隨著患者腎功能的進(jìn)一步損害，AGEs清除受到影響，產(chǎn)生大于清除，加重了AGEs在體內(nèi)的蓄積。腎功能障礙和AGE積聚相互增強(qiáng)。T2DM中的高水平AGEs和慢性炎癥易于發(fā)展為DKD，AGEs也可能是T1DM或T2DM患者DKD進(jìn)展的重要原因。

AGEs可通過較為簡(jiǎn)易快捷無創(chuàng)的皮膚自發(fā)熒光檢測(cè)儀測(cè)量，應(yīng)用于臨床，有助于評(píng)估糖DM患者一個(gè)長(zhǎng)期血糖控制水平，以及預(yù)測(cè)糖尿病患者發(fā)生糖尿病腎臟病的風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)2型糖尿病腎臟病患者的預(yù)防和治療提供依據(jù)。