膀胱過度活動癥的氧化應(yīng)激機制與抗氧化治療策略研究進(jìn)展

武冠宇 呂繼宗 莊寶琳 鄭萬祥 袁建林 秦衛(wèi)軍 劉飛

膀胱過度活動癥（overactive bladder symptom，OAB）是一種以尿急為特征的癥候群，常伴有尿頻、夜尿增多等癥狀，可伴或不伴急迫性尿失禁。OAB 在各個年齡層均可發(fā)病，其患病率隨年齡增長而逐漸升高，且女性多于男性[1]。OAB 具有復(fù)雜的發(fā)病機制，可能與支配膀胱感覺和運動的神經(jīng)異常、逼尿肌不穩(wěn)定、尿路上皮敏感性增強、氧化應(yīng)激反應(yīng)等有關(guān)[2]。研究表明，氧化應(yīng)激機制與膀胱功能障礙的發(fā)生密切相關(guān)[3]。因此，本文就近年來關(guān)于氧化應(yīng)激及相關(guān)信號通路在OAB 發(fā)病中的意義及抗氧化治療策略的研究進(jìn)展作一綜述。

1 氧化應(yīng)激反應(yīng)與OAB 發(fā)病機制

1.1 氧化應(yīng)激反應(yīng)與OAB 的關(guān)系 近20 年來，關(guān)于氧化應(yīng)激反應(yīng)的研究逐年增多[4]。氧化應(yīng)激是指機體在外界刺激下，體內(nèi)氧化還原系統(tǒng)失衡，機體防御細(xì)胞產(chǎn)生過量的活性氧，當(dāng)活性氧在體內(nèi)過度蓄積會發(fā)生氧化應(yīng)激反應(yīng)，并通過氧化各種細(xì)胞及組織的生物分子，從而加重刺激對組織的損害，引起組織損傷，主要包括大分子氧化損傷、誘導(dǎo)組織蛋白變性、DNA 損傷和脂質(zhì)過氧化等[5]。氧化應(yīng)激參與機體衰老和慢性疾病的發(fā)生、發(fā)展過程，而人體抗氧化防御系統(tǒng)是保護人體免受自由基和活性氧的氧化損傷、預(yù)防慢性疾病發(fā)生、延緩機體衰老進(jìn)程提前啟動的屏障。研究表明，機體具有完整的抗氧化防御系統(tǒng)，包含預(yù)防、阻斷和修復(fù)3 種不同水平的防御功能，實現(xiàn)從直接清除自由基、阻斷活性氧到修復(fù)受損蛋白質(zhì)的過程[6]。當(dāng)氧化應(yīng)激反應(yīng)發(fā)生后，體內(nèi)的抗氧化防御系統(tǒng)會自動對氧化應(yīng)激作出回應(yīng)，并在一定條件下與氧化應(yīng)激形成平衡。

目前關(guān)于OAB 的病因尚不明確，可能與神經(jīng)系統(tǒng)異常、逼尿肌不穩(wěn)定以及氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)。在OAB發(fā)病過程中，存在膀胱相關(guān)的肌肉、神經(jīng)和血管氧化應(yīng)激損傷。研究表明，缺氧、缺血和過度氧化應(yīng)激在OAB 的發(fā)生、發(fā)展中起著關(guān)鍵作用[7]。若膀胱處于缺氧狀態(tài)，將影響其正常的儲尿和排尿功能。氧化應(yīng)激反應(yīng)可導(dǎo)致活性氧的增加，使氧化物超過機體的抗氧化能力，同時還會引起神經(jīng)細(xì)胞損傷[8]。在OAB 的病理及生理過程中，氧化應(yīng)激反應(yīng)可能引起膀胱平滑肌細(xì)胞發(fā)生變化，造成膀胱逼尿肌收縮性受損、逼尿肌過度活躍以及膀胱收縮性降低等問題，進(jìn)而引發(fā)膀胱功能損傷，出現(xiàn)殘余尿量增加和膀胱容量降低[9]。在膀胱上皮細(xì)胞中，活性氧增加將活化氧化應(yīng)激核因子E2 相關(guān)因子2（nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2）信號通路，該通路參與調(diào)控包括抗氧化酶類在內(nèi)的重要下游基因，特別是在維持細(xì)胞氧化還原穩(wěn)態(tài)、抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)等方面起著關(guān)鍵作用[10]。當(dāng)機體活性氧水平過高時，會在線粒體內(nèi)部通過氧化反應(yīng)生成丙二醛，且穿過線粒體核膜對染色體DNA 造成損害，從而引發(fā)相關(guān)病理及生理效應(yīng)，導(dǎo)致氧化應(yīng)激損傷[11]。如果膀胱伴隨神經(jīng)組織缺血、缺氧，可能引起氧化應(yīng)激反應(yīng)進(jìn)一步增強，自由基生成增多，最終加重氧化應(yīng)激反應(yīng)，導(dǎo)致支配膀胱的交感及副交感神經(jīng)出現(xiàn)神經(jīng)膜細(xì)胞變性、節(jié)段性脫髓鞘和軸突變性等損害，最終導(dǎo)致膀胱功能障礙。而副交感神經(jīng)受損也可導(dǎo)致膀胱收縮力下降，而交感神經(jīng)受損則會因排尿阻力增強而造成尿潴留[12]。

老齡也是導(dǎo)致OAB 的主要危險因素之一。Daly等[13]研究發(fā)現(xiàn)，隨著小鼠年齡的增長，膀胱內(nèi)嘌呤能傳遞增加，感覺增強，從而引起膀胱感覺神經(jīng)超敏反應(yīng)。在老年雄性大鼠實驗中，亦有學(xué)者發(fā)現(xiàn)老年大鼠膀胱壁及尿路變薄且膀胱功能發(fā)生改變，可造成排尿壓力降低、殘余尿量增加，與人類膀胱老化結(jié)果一致[14]。然而，氧化應(yīng)激反應(yīng)在機體衰老進(jìn)程中起重要作用，分子的氧化破壞會引起衰老相關(guān)生理功能減退[15]。

1.2 抗氧化應(yīng)激信號通路 氧化應(yīng)激反應(yīng)會導(dǎo)致機體活性氧、抗氧化酶和炎癥因子釋放，而機體內(nèi)的抗氧化應(yīng)激信號通路有助于調(diào)節(jié)脂質(zhì)過氧化，進(jìn)而減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)，減少細(xì)胞凋亡，使機體環(huán)境內(nèi)部保持動態(tài)平衡。線粒體在產(chǎn)生ATP 時，也會產(chǎn)生氧化還原信號分子，它能引導(dǎo)其他重要細(xì)胞活動，幾乎參與機體所有主要功能的調(diào)節(jié)。Nrf2/抗氧化反應(yīng)元件（antioxidant response element，ARE）信號通路可以調(diào)節(jié)機體因各種內(nèi)外界刺激所產(chǎn)升的氧化應(yīng)激反應(yīng)，是體內(nèi)最重要的內(nèi)源性抗氧化信號通路。ARE 位于谷胱甘肽過氧化物酶、超氧化物歧化酶等保護性基因的5'端，可被氧化性化合物激活，啟動相關(guān)抗氧化酶的表達(dá)，對細(xì)胞組織產(chǎn)生保護。Nrf2 是ARE 結(jié)合序列的激活因子，當(dāng)活化的Nrf2 進(jìn)入細(xì)胞核并與Maf 蛋白結(jié)合成異二聚體后，再與ARE 結(jié)合，從而啟動由ARE 調(diào)控的基因轉(zhuǎn)錄，該路徑被稱為Nrf2/ARE 信號通路[16]。當(dāng)機體受到氧化應(yīng)激刺激后，活性氧水平升高，使得Nrf2 進(jìn)入細(xì)胞核，激活苯醌氧化還原酶1、血紅素加氧酶1 等產(chǎn)物，減輕機體受到的氧化應(yīng)激損傷[17]。可見，Nrf2/ARE 信號通路在調(diào)節(jié)細(xì)胞氧化還原過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[18]。

2 與OAB 相關(guān)的氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物

2.1 異前列腺素 異前列腺素是體內(nèi)氧化應(yīng)激主要標(biāo)志物之一；而F2-異前列腺素是由活性氧產(chǎn)生的、化學(xué)穩(wěn)定的代謝產(chǎn)物，也是體內(nèi)氧化應(yīng)激主要標(biāo)志物之一。除了尿液和血液，機體其他組織均可檢測到異前列腺素[19]。一項動物實驗證實，氯酸誘導(dǎo)的豬OAB 模型逼尿肌組織內(nèi)8-異前列腺素F2α 水平較對照組明顯升高，推測膀胱過度活動程度可能與氧化應(yīng)激反應(yīng)有關(guān)[20]。

2.2 8-羥基-20-脫氧鳥苷（8-hydroxy-20-deoxyguanosine，8-OHdG） 8-OHdG 是DNA 的氧化產(chǎn)物，被認(rèn)為是氧化應(yīng)激可靠的生物標(biāo)志物。研究發(fā)現(xiàn)，OAB 女性患者體內(nèi)8-OHdG 水平明顯升高，可能與自由基引起的氧化反應(yīng)導(dǎo)致細(xì)胞核和線粒體DNA 損傷有關(guān)[21]。亦有動物實驗證實，膀胱出口梗阻模型大鼠尿液中8-OHdG 水平明顯升高[22]。

2.3 丙二醛 丙二醛是脂質(zhì)過氧化作用產(chǎn)生的活性醛，其分子內(nèi)羰基可與蛋白質(zhì)通過共價交聯(lián)，從而影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)及功能，是評估氧化應(yīng)激的常見生物標(biāo)志物。研究發(fā)現(xiàn)，OAB 女性患者丙二醛水平明顯升高[21]。膀胱出口梗阻模型大鼠實驗發(fā)現(xiàn)，膀胱組織中丙二醛水平明顯升高，這一結(jié)果證實氧化應(yīng)激與排尿功能障礙之間存在關(guān)聯(lián)[23]。

3 OAB的抗氧化治療策略

OAB 的常規(guī)治療藥物有抗膽堿能藥物、β3 腎上腺素能受體激動劑、逼尿肌肉毒素等，但這些藥物均有一定的不良反應(yīng)，隨著用藥時間的延長，患者依從性明顯降低。隨著近年來對OAB 抗氧化劑研究的不斷深入，抗氧化治療可能成為治療OAB 的新策略。常用的抗氧化劑包括輔酶Q10、α-硫辛酸、褪黑素、維生素E、蘿卜硫素、依達(dá)拉奉、一氧化氮合酶抑制劑等，均有清除自由基、中和過量的活性氧的作用。

3.1 輔酶Q10 輔酶Q10 具有抗氧化、抗細(xì)胞凋亡等作用。Kim 等[24]的一項慢性膀胱缺血大鼠實驗發(fā)現(xiàn)，輔酶Q10 可降低大鼠的排尿頻率，延長膀胱收縮間期，增加膀胱容量，起到抗氧化、保護膀胱功能的作用。在一項缺血再灌注兔模型實驗中，輔酶Q10 可以儲存并增強其抗氧化性能，進(jìn)而減輕氧化損傷[25]。

3.2 α-硫辛酸 α-硫辛酸作為一種常用的抗氧化劑，在膀胱障礙性疾病中具有一定的保護作用。在膀胱出口梗阻后膀胱功能障礙的兔模型實驗中，輔酶Q10 聯(lián)合α-硫辛酸給藥能減少蛋白質(zhì)硝化和羰基化，恢復(fù)膀胱對各種刺激的收縮能力，起到神經(jīng)保護效應(yīng)[26]。

3.3 褪黑素 褪黑素具有抗細(xì)胞凋亡、抗氧化、抗炎和神經(jīng)保護的作用[27]。一項環(huán)磷酰胺誘導(dǎo)的大鼠急性間質(zhì)性膀胱炎實驗發(fā)現(xiàn)，褪黑素聯(lián)合應(yīng)用脂肪來源間充質(zhì)干細(xì)胞治療急性間質(zhì)性膀胱炎，可使上皮抗氧化物表達(dá)增加，達(dá)到保護膀胱的作用[28]。逼尿肌不自主收縮是OAB 的重要病理機制，褪黑素對逼尿肌具有明顯的抗氧化應(yīng)激保護作用[29]。

3.4 維生素E 維生素E 具有清除自由基、抑制膜脂質(zhì)過氧化反應(yīng)的作用。舒毅等[30]研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)維生素E的干預(yù)治療后，腎組織超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性增強，提示維生素E 具有抗氧化作用。在糖尿病腎病患者中，經(jīng)維生素E 治療1 年以上可取得良好的療效，但如果治療時間減少至6 個月，則各項指標(biāo)無明顯變化，提示長期使用維生素E 對腎臟具有保護作用[31]。在一項維生素E 聯(lián)合褪黑素治療糖尿病大鼠的實驗中，研究者發(fā)現(xiàn)大鼠膀胱組織中丙二醛水平明顯降低，SOD 活性明顯增強，提示維生素E和褪黑素可對糖尿病大鼠體內(nèi)抗氧化系統(tǒng)的平衡產(chǎn)生一定的影響，同時提示維生素E 的抗氧化作用弱于褪黑素[9]。

3.5 蘿卜硫素 蘿卜硫素是常用的抗氧化劑，有抗炎、抗氧化、抗血小板活化的作用。Liu 等[32]實驗發(fā)現(xiàn)，蘿卜硫素可有效提高膀胱出口梗阻模型大鼠的排尿能力、排尿間隔和順應(yīng)性，同時可通過增強膀胱組織內(nèi)抗氧化酶的活性來減輕氧化應(yīng)激反應(yīng)。

3.6 依達(dá)拉奉 依達(dá)拉奉具有保護線粒體、清除自由基并減輕機體細(xì)胞氧化損傷的作用。研究表明，依達(dá)拉奉可在腦、心、腎等臟器缺血再灌注模型中發(fā)揮抗氧化的保護作用[33]。謝明等[34]在大鼠腦缺血再灌注損傷后運用依達(dá)拉奉治療，發(fā)現(xiàn)該藥能抑制氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡，從而發(fā)揮神經(jīng)元保護作用。另一項大鼠實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，依達(dá)拉奉能通過抑制氧化應(yīng)激從而預(yù)防急性尿潴留和導(dǎo)尿術(shù)引起的大鼠膀胱功能障礙[35]。

3.7 一氧化氮合酶抑制劑 一氧化氮是機體重要的生物活性物質(zhì)，可調(diào)節(jié)細(xì)胞和機體內(nèi)部多種生理活動，但過多的一氧化氮會產(chǎn)生神經(jīng)毒性和組織損傷。一氧化氮合酶對一氧化氮的生成起決定作用，一氧化氮合酶抑制劑可阻止一氧化氮過量合成。Conners等[36]實驗發(fā)現(xiàn)，在膀胱出口梗阻白兔模型中，一氧化氮抑制劑可通過抑制硝基酪氨酸的產(chǎn)生，進(jìn)而減輕一氧化氮產(chǎn)生的自由基損傷，從而對膀胱起到保護作用。Saito 等[37]研究發(fā)現(xiàn)，一氧化氮合酶抑制劑可以減少由膀胱缺血再灌注誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡。

4 小結(jié)

近年來多項研究結(jié)果支持氧化應(yīng)激是OAB 發(fā)生的重要機制之一，通過分析OAB 患者膀胱組織、尿液和血液中提取的氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物，可有效監(jiān)測機體氧化應(yīng)激反應(yīng)程度。然而，這些氧化應(yīng)激生物標(biāo)志物與OAB 癥狀、發(fā)病機制以及治療之間的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究闡明。目前治療OAB 的方法以緩解癥狀為主，但都存在不同程度的不良反應(yīng)，而抗氧化劑有望成為OAB 新的治療策略，特別是一些抗氧化劑在動物模型中的運用，為尋找OAB 新的治療方法提供了實驗依據(jù)。