AGEs与糖尿病肾病

塞用撞屋病塞塞 簋 鲞 簋 嬲 JOURNAL OF PRACTICAL DIABETOLOGY Vo1．6 No．1 的恶性循环。此时，外源性瘦素的摄人 ，可能更加剧瘦素抵 抗。最近关于瘦素与胰 岛素含量关系的研究阐明，在瘦素 抵抗存在时 ，瘦素含量越高，糖尿病风险程度越大；但在纠 正缓解一些瘦素抵抗的因素后，高瘦素对 T2DM表现为保 护作用 。此外，瘦素对 T2DM 还可能有促发作用，瘦素 可能磷酸化胰岛素受体底物 (IRS一1)中丝氨酸 一318位 点，阻滞胰岛素作用 ，加剧 瓜 抵抗拉 。对于这类 T2DM，最 关键的治疗可能是提高瘦素作用的敏感性。 4 胰岛素瘦素信号转导途径负性调节因子 PTP1B抑制剂 在T2DM中的作用 T2DM最突出的特征为瓜 抵抗(常 伴有瘦素抵抗)，造成这种现象的分子机制可能是受体下游 信号的缺失。IR与瘦素主要通过结合受体来对机体进行 调节，这一过程涉及多个信号的转导过程。而介导这些过 程的因子主要为酪氨酸磷酸酶。研究发现酪氨酸磷酸酶与 蛋白酪氨酸去磷酸酶(m )之间的平衡决定着 IR与瘦素 的敏感性 】。尤其是 PTP一1B，在 抵抗与瘦素抵抗发 展中均起着重要作用。阻断 P1 一1B基因，能显著改善 抵抗与瘦素抵抗。对 VI'PIB基因缺陷的小鼠进行研究后 发现，PTP1B KO(PTP 一)小鼠表现为： 作用敏感度显 著增强(通过糖耐量实验测定 )，血液中胰岛素含量下降 50％。同时，PTP 一小鼠还表现为脂肪组织含量的下降与 体重的降低，对增重存在抵抗，血液中甘油三酯的含量显著 降低 。随后研究也相继发现：PTP1B抑制剂可以明显增 强胰岛素与瘦素的作用 ，是治疗 T2DM(伴或不伴肥胖)很 好的一个药物。目前，鉴于 PTP1B抑制剂化学结构、活性 部位的复杂性 ，临床还没得到应用 ，但是小分子高度选择性 高效的PTP1B抑制剂已经能合成，不久可能应用于临床试 验 。PTP1B的作用机制，目前认为主要介导胰岛素与瘦 素信号通路的负性调节。这主要表现为以下两方面。胰岛 · 9 · 素通路：胰岛素结合受体，磷酸化胞内段的酪氨酸残基，激 活胰岛素受体底物 IRS一1，2(insulin receptor substrate)，最 后通过 P／3K途径 ，促进 AKT／PKB的表达 (PKB：protein kinase B，胰 岛素代谢 作用 的一个重 要调 节 因子)。而 PTB1B在此通路中的作用是可以去磷酸化胰岛素受体IR 或 IRS 1，2，阻断下游途径。除此途径，PTP1B还可以通过 Ras—MAPK通路，激活肿瘤生长与转移，产生致癌作用(如 可能导致乳腺癌发生)。瘦素通路：fyIP1B对瘦素的作用， 主要通过影响 JAK—STAT与 IRS—PI3途径来实现。瘦素 的作用部分通过酪氨酸的磷酸化来实现。瘦素结合瘦素受 体，引起胞内段酪氨酸残基的磷酸化，从而激活一系列下游 途径 ，JAK2激活，STAT3、STAT5b二联化，入核作为转录因 子，影响一些基因的表达。PTP1B在此通路中，可以去磷酸 化 JAK2，抑制瘦素的中枢与外周作用 。 参 考 文 献 1．Zhang YY，Proenca R，Maflfej M ，et a1．Positonal cloning of the mouse obese gene and its human homologue．Nature 1994；372： 425—432 2．Chen H，Charlat O，Tartaglia LA，et a1．Evidence tIlat the dia- betes gene encodes the leptin receptor：Identification of a mutation in the leptin receptor gene in db／db mice．Cell 1996；84：491—495 3．Ahima RS，Osei SY．Leptin signaling．Physiol Behav 2004； 81：223—24l 4．Kieffer TJ。Habener JF．The adipoinsular axis：effects of leptin Oil pancreatic beta—cells．Am J Physiol—Endoc M 2000；278：E1一 E14 5．Toyos~ma Y，Gavrilova O，Yakar S，et a1．Lepfin improves insulin resistance and hyperglycemia in a mouse model of typ9 2 diabe— tes．Endocrinology 2005；146：4024—4035 6～15略。 AGEs与糖尿病肾病 东南大学附属中大医院内分泌科(210009) 叶宽萍 蔡若男 孙子林 糖尿病肾病 (DN)目前提出的有氧化应激学说、RAS 学说等。大量研究表明高级糖基化终产物(AGEs)在 DN 的发生发展过程中起了重要作用。现将近年来关于 AGEs 与糖尿病肾病的研究作一综述。 1 AGEs与糖尿病肾病 AGEs是在非酶促条件下，蛋白 质、氨基酸、脂类或核酸等大分子物质的游离氨基与还原糖 的醛基经过缩合、重排、裂解、氧化修饰后产生一组稳定的 终末产物。该反应早在 1912年就被法国化学家 Maillard 发现，故又称 Maillard反应。1型和 2型糖尿病患者血清和 组织的AGEs水平比无糖尿病的对照组明显增加⋯。组织 中AGEs水平在一定程度上能反映糖尿病肾病的严重程 度。糖尿病伴终末期肾病病人组织中的 AGEs是只有糖尿 病而无肾病损害病人的2倍。对于病程较长的1型糖尿病 人 ，皮肤中被 AGEs修饰 的胶原水平也与肾脏损害的程度 (20o8—1O一11收稿) 相关 。这些证据表明，AGEs参与了糖尿病 肾病的发生 发展。因此探讨 AGEs在 DN中的作用机制极具意义。 2 AGEs导致糖尿病肾病的机制 AGEs参与肾脏结构和 功能的改变 ，如肾小球硬化、间质纤维化、肾小管萎缩等。 当肾小球系膜细胞暴露在 AGEs环境 中时，细胞外基质蛋 白如 Ⅳ 型胶原、纤连蛋 白等的 mRNA增加。肾功能不全 时又会增加 AGEs的合成，减少 AGEs的清除。AGEs导致 糖尿病肾病的机制可分为受体途径和非受体途径。AGE 受体，目前研究证实AGE受体系统包括AGE—R1、AGE— R2、AGE—I玛 (Galectin 3)、lysozyme 、MSR、CD 一36、 megalin和 RAGE。其 中 RAGE与 AGEs关 系最为密切。 RA GE是 Schmidt等人 最早从 牛肺 分离 出一 种 可识别 AGEs的细胞表面蛋白，属于免疫球蛋白超家族成员。它由 三个免疫球蛋白样结构域构成的胞外氨基端、跨膜片段和 · lO· 胞质羧基端组成。RAGE在体 内分布十分广泛 ，可表达于 肾小球系膜细胞、肾小球脏层上皮细胞、血管内皮细胞、平 滑肌细胞 、神经元细胞、肝星状细胞及肿瘤细胞。 许多研究表明 AGEs及其受体的相互作用在糖尿病肾 病发病机制中起重要作用。在各类受体中，RAGE是一种 信号转换受体，可介导 AGEs引起的炎症反应。在糖尿病 。肾病患者中，RA GE表达以足细胞和系膜细胞为主。动物 实验也证实RA GE的关键作用。RA GE转基因小鼠相对于 同窝其它小鼠更快发展至肾小球硬化。相反，RA GE基因 敲除小鼠没用糖尿病肾病的典型病理改变，如系膜外基质 增生、基底膜增厚等 。STZ诱导的糖尿病小鼠可发展成 与人类相似的肾病表现 ，如 肾小球肥大、基底膜增厚 、系膜 基质增生、结缔组织生长因子 (connective tissue growth fac— tor，CTGF)高表达、转化生长 因子 一B(tmnsforroAng growth factor，TGF—B)活化。这些均可被 RA GE的中和抗体阻 断 J。AGEs与 RA GE结合可促进活性氧产生、激活肾素 血管紧张素系统，并与PKC、MAPK、NF—KB等信号分子 相互作用，进而引起各类细胞因子的大量合成。氧化应激 途径，氧化应激产生的活性氧(ROS)是糖尿病肾病发展中 的一个重要成分。ROS可直接产生细胞毒性，并促进炎症 反应和纤维化。蛋白质、脂类 、碳水化合物和 DNA等大分 子的氧化可使它们失去原有的功能。体外研究表明氧化损 伤与线粒体功能障碍有关。糖尿病时，线粒体膜电位变小 ， 导致氧化途径的活化 J。AGEs和氧化应激之间存在着协 同作用。AGEs可介导氧化应激反应，通过 MAPK、NF— KB、PKC等途径刺激系膜细胞 、肾问质细胞促纤维化因子 TGF—B和CTGF生成 J。反之 ，氧化应激可加速 AGEs的 生成。糖尿病时的氧化损伤是 ROS的产生与内生的抗氧 化作用物质(包括 自由基清除剂和各种酶)失衡引起的"j。 RA GE的抗体可抑制抗氧化剂的损耗。抗氧化剂(如 SOD 一 1)的糖化作用又可使 自身活性减退。氧化应激通过糖基 化作用增加 AGEs合成时，AGEs又增加了自由基的产生。 两者通过 RA GE和NAD(P)H氧化酶作用于细胞的相应位 点。在大鼠身上灌注糖尿病患者的红细胞引起的氧化应激 可被预处理的抗 RA GE IGg抑制。自由基清除剂已被证明 在糖尿病 肾病中起保护作用。有研究表明，氧化应激与 AGEs的累积呈正比，两者都可通过控制血糖减弱其效应。 另有研究表明氧化应激在 RA GE介导的信号传导中起了重 要作用。抗氧化剂可阻止AGEs的沉积及其诱导的肾脏损 伤 ]。平滑肌细胞缺乏抗氧化剂将增加它们对 AGEs的敏 感性。NADPH氧化酶抑制剂可阻止实验性糖尿病肾病中 由AGE诱导的肾脏损害L9 J。抑制 AGEs合成可减轻氧化 应激反应 ¨。因此 AGEs和 ROS被认为是糖尿病肾病形 态学改变的始动因子。肾素 一血管紧张素系统(RA S)的过 度活化在糖尿病并发症的发生机制中起重要作用。一项大 型前瞻性 临床研 究糖尿病 控制和并 发症试验 (Diabetes Control and Complication Trial，DCCT)和英国前瞻性糖尿 JOURNAL OF PRACTICAL DIABETOLOGY Vo1 ． 6 No．1 病研究(UK Prospective Diabetes Study，UKPDS)均显示：良 好的血糖和血压控制可减缓糖尿病肾病的发生发展。最近 有报道称阻断RA S系统可有效地控制 1型和2·型糖尿病 患者的。肾脏损害。在糖尿病‘肾病 中，RA S是代谢和血流动 力学途径的重要靶点。血管紧张素 Ⅱ(angiotensinⅡ，Ang Ⅱ)刺激肾系膜细胞 TGF一 的表达，促进肾小球硬化的发 展 。许多动物研究证实：ACEI可减缓肾小球硬化和肾 间质纤维化的发展。另一项临床研究提示：ARB可作为2 型糖尿病肾病患者的推荐药物。UKPDS试验证明：任何降 压药物都可在一定程度上降低糖尿病血管并发症的风险。 当收缩压小于 120咖 Hg时，风险最小。但药物的有益的 作用并不单单是由控制血压引起的，用其它的降压药物如 钙拮抗剂虽然也能控制血压，但不能通过阻断 RA S而达到 上述效果。因此其它机制肯定参与其中。 AGEs可调控 RAS途径，刺激各种细胞因子的产生 。 AGEs与 RA S的交联，也是糖尿病。肾病中代谢因素和血流 动力学的相互作用，在糖尿病 肾病 中起 了关键的作用。 Thomas MC等人在实验中用 AGE—RSA(鼠血清白蛋 白) 灌注的大鼠，肾脏表达血管紧张素、血管紧张素转换酶、肾 素、血管紧张素受体 一1(ATR一1)显著增加，进而引起肾小 球肥大、AGEs沉积。而血管紧张素受体拮抗剂缬沙坦却不 能缓减由此引起的肾脏高滤过。灌注了 Ang II的大鼠，血 清和肾脏 AGE沉积，吡哆胺对由此引起的血管收缩也无作 用。这表明 AGEs和 AngⅡ在糖尿病。肾病机制中有重叠作 用 。RAS系统的阻断剂可减少糖尿病 肾病动物体 内 AGEs的生成。但 ACEI的主要作用位点尚不清楚。体外 研究表明卡托普利可阻止 AGEs诱导的胶原增生，这可能 是由于抑制了RA GE的表达和 JAK2／STAT的活性。糖基 化终产物与 RA S在糖尿病肾脏损害中的作用是互补协同 的。两者的相互活化形成肾脏损伤的循环，控制其中任何 一 个便可减少。肾脏损伤。蛋白激酶 C(PKC)是一类能磷酸 化细胞内各种蛋白的丝氨酸、苏氨酸残基的酶，在细胞内发 挥重要功能。糖尿病肾病时肾小球的高滤过是由于高糖引 起的入球小动脉阻力减小，从而导致。肾小球内血压增高。 许多 PKC的亚型已被证明参与了糖尿病肾病的发病机制。 Diacylglycerol(DAG)～PKC途径可加强 AngⅡ对肾小球 的作用，这是糖尿病肾病早期的机制之一。PKC可通过活 化 TGF—B使系膜细胞外基质增生 ，PKC的抑制剂可抑制 系膜细胞外基质增生和TGF—B的表达。PKC～p基因敲 除的小鼠对糖尿病视网膜病变的发展有保护作用 。最 近有报道称 AGEs可通过诱导新生系膜细胞的氧化应激反 应和活化PKC最终导致糖尿病。肾病的发生发展。AGEs诱 导的 TGF—B的过度表达也可能是 PKC的活化介导 的。 细胞因子，①转化生长因子一p，系膜细胞上的TGF—p可 介导 Ⅳ 型胶原、层粘连 蛋 白和纤维 连接蛋 白的产生。 AGEs可诱导 TGF—B在足细胞和近端肾小管细胞的过度 表达，并引起小管间质的损害。Zimanyi MA等人的研究也 塞用撞区痘塞盍 簋§鲞 簋 !翘 JOURNAL OF PRACTICAL DIABETOLOGY Vo1．6 No．1 2型糖尿病“蜜月期’’影响因素探讨 江都市人民医院内分泌科(225200) 缪从庆 陆德川 孟信龙 · l1· · 论 著 · 摘要 通过对经过胰 岛素强化治疗后 ，30例出现 “蜜月期”与 35例未 出现“蜜月期”的初诊 T2DM 患者的 BMI、 证明 AGEs可增加肾脏 TGF—B的表达 。AGEs合成抑 制剂吡哆胺可减少肾脏 TGF一13mRNA表达，同时减少尿 蛋白的排泄 。抗 AGEs交联的 ALT一711也可通过抑制 TGF—B的过量表达减少糖尿病动物的肾脏损害 。用 TGF — B抗体对2型糖尿病模型大鼠进行长期治疗可抑制基质 基因过度表达和肾小球硬化，并能防止肾功能不全 的发生 发展。这些研究提示 AGEs诱导的TGF—B过度表达在肾 小球硬化和小管间质纤维化中起了重要的作用。②结缔组 织生长因子，AGEs可通过诱导各种生长因子的过度表达引 起。肾脏纤维化。CTGF很早就被发现可刺激问充质细胞的 胞外蛋白合成，并受 TGF—B的诱导，因此被认为是重要的 致纤维化生长因子和 TGF—B的下游效应介质。CTGF可 通过调节 、BMP(bone morphogenetic proteins)和TGF — B途径促进细胞外基质 的沉积，抑制保护性 的信号通 路 。CTGF还可通过活化 MKP一1诱 导系膜 细胞 死 亡 。CTGF在 AGEs诱导的上皮间质转分化中也起重要 作用。正常肾小球中 CTGF水平很低 ，而糖尿病肾病早期 就可发现其 rnRNA和蛋白表达增加。CTGF mRNA在 STZ 诱导的糖尿病大鼠肾皮质表达增加，TGF—B、HGF(hepatic growth factor)均可增加肾小管 CTGF的表达。Yoki H等人 建立了足细胞特异表达 CTGF的转基因小鼠模型，通过与 野生型同窝小鼠比较发现：12周的 STZ诱导糖尿病后，转 基因小鼠表现出更严重的蛋白尿，系膜增生和 MMP一2活 性的下降 。由此可见，CTGF也是糖尿病肾病 中的关键 因子。③血管内皮生长因子(VEGF)，AGEs可诱导体外培 养的人肾系膜细胞凋亡和 VEGF的表达。系膜细胞在肾小 球中占据了重要的解剖位置 ，在维持肾小球毛细血管丛的 结构和功能上发挥了关键作用。在糖尿病肾病早期可见足 细胞 VEGF表达增加。AGE—BSA(牛血清白蛋白)可上调 肾系膜细胞 VEGFmRNA水平，刺激 VEGF蛋白分泌，这在 糖尿病’肾病早期起了重要作用。给予 VEGF的抗体可改善 STZ诱导的糖尿病大鼠的肾小球高过滤和蛋白尿。VEGF 的抑制剂也能防止 2型糖尿病大鼠肾小球的增生肥大。另 外 2型糖尿病病人尿中 VEGF水平与肌酐生成率正相关 ， 而与肌酐清除率呈负相关。这些证据表明VEGF也许会成 为糖尿病肾病的一项敏感指标，AGEs引起的VEGF过多表 达是糖尿病肾病 的机制之一。④ 色素上皮衍生 因子 (PEDF)，是一种丝氨酸蛋 白酶抑制剂，最初是从人的视网 膜色素上皮细胞分离而得的具有神经分化功能的糖蛋白。 最近有研究发现，在糖尿病大鼠肾脏中，PEDF mRNA和蛋 白表达减少。体外实验也表明人肾小球系膜细胞在高糖环 境下 PEDF分泌显著减少，这提示高血糖是导致肾脏 PEDF 减少的直接原因” 。 3 AGEs在治疗中的意义 氨基胍是一种小分子亲核性 化合物，是一种有效的 AGEs及其蛋白交联抑制剂。能预 防糖尿病相关的血管并发症。其他如 LR一90、OPB一 9195、pyfidoxamine、ALT一946、ALT一71 1、PTB等在动物模 型中均被证明可延缓。肾脏损伤的发展。最近研究 TM2002， 具有很强的 AGEs抑制活性。有别于其他 AGE抑制剂 的 是，它不携带羧基前体，且缺乏与 1型血管紧张素受体 Ⅱ的 亲和力 ，因此在体内不会改变血压 。可溶性 RAGE可与 细胞上的 AGEs为位点结合并抑制其活性。sRAGE可减轻 糖尿病动物的炎症反应，阻止大血管和微血管病变的发展。 用 sRAGE细胞外段治疗糖尿病鼠，可完全抑制动脉粥样硬 化的形 成。而抗 RA GE抗 体则 通过 封 闭 细胞 膜上 的 RA GE，使其不能与 AGEs结合 ，从而阻止 RAGE介导的血 管渗漏等病理变化。用 RAGE阻断剂治疗糖尿病小鼠也有 很好的效果。钙通道拮抗剂类药物可减少暴露于AGEs的 。肾系膜细胞上 RA GE的mRNA表达水平，继而减少活性氧的 合成。该效应可被 PPAR一y^(peroxisome proliferator—activa- ted receptor一 )的抑制剂阻断。PPAR一 可减少上皮细胞 RA GE的合成 ，硝苯地平可增加 PPAR一 的转录活性 J。 参 考 文 献 1．Kei Fukami，Sho—ichi Yamagishi，Seiji Ueda，et a1．Role of AGEs in Diabetic Nephropathy ．Current Pharrnaceutica／ Design 2008：14：946—952． 2．Genuth S，Sun W ，Cleary P。et a1．Glycation and carboxym． ethyllysine levels in skin collagen 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