血清缺氧誘導因子1α與2型糖尿病腎病的相關性分析

劉云濤，簡 磊，李建偉

缺氧誘導因子1α(HIF-1α)是缺氧狀態下特異性發揮活性的核轉錄因子，可調控一系列靶基因的表達，具有許多重要的生物學效應。已發現其在糖尿病大鼠腎臟中表達增加，而減少HIF-1α的表達可減少糖尿病大鼠尿蛋白，降低肌酐水平，改善腎功能，抑制腎間質纖維化從而保護腎臟[1-2]。本研究測定2型糖尿病(T2DM)及糖尿病腎病(DN)患者空腹血清HIF-1α水平，旨在了解其與T2DM及DN的相關性及影響因素，為T2DM微血管病變的防治提供新的理論依據。

1　對象與方法

1.1研究對象選擇2011年11月—2013年1月我院門診、腎內科、內分泌科門診及住院部患者、體檢中心體檢者為研究對象。健康體檢者46例為對照組(NC組)，口服葡萄糖耐量試驗(OGTT)排除T2DM，平均年齡為(58±7)歲，男25例，女21例。1年之內新診斷的單純T2DM(SDM組)45例，男26例，女19例，平均年齡為(54±7)歲。早期DN組(EDN組)44例，平均年齡為(55±7)歲，男24例，女20例，20 μg/min≤尿清蛋白排泄率(UAER)≤200 μg/min。臨床DN組(CDN組)43例，平均年齡為(58±7)歲，男24例，女19例，UAER>200 μg/min。所有T2DM患者均符合1999年WHO對T2DM的診斷標準[3]，未給予降糖藥物及其他藥物治療。入選者均排除1型糖尿病、特殊類型糖尿病，排除心臟、肝臟疾病，及腫瘤、感染、其他類型腎病。在3個月內未發生糖尿病酮癥酸中毒及其他急性并發癥。

1.2研究方法

1.2.1相關生化指標測定受試者禁食8 h后于清晨抽取空腹肘靜脈血測空腹血糖(FPG)、血脂、糖化血紅蛋白(HbA1c)。HbA1c采用日本ARKRAY HA8160糖化血紅蛋白分析儀及其配套試劑檢測；FPG、腎功能、血脂、UAER使用美國雅培ARCHITECT C8000全自動生化分析儀檢測。超氧化物歧化酶(SOD)測試盒由南京建成生物研究所提供，采用羥胺法測定。類胰島素樣生長因子-1(IGF-1)采用酶聯免疫吸附(ELISA)法測定，使用美國DSL公司試劑盒。胰島素使用德國羅氏Cobas e411全自動電化學發光分析儀檢測。高敏C反應蛋白(hs-CRP)采用韓國Bodi Tech Med免疫熒光分析儀通過免疫熒光干式定量法檢測。

1.2.2HIF-1α測定所有研究對象取空腹血樣，3 800×g離心10 min，分離血清，放置于-40 ℃冰箱低溫保存待檢，測定采用ELISA法，試劑盒購自上海江萊生物科技有限公司。

2　結果

2.1一般臨床資料和臨床生化指標的比較4組間性別、年齡差異無統計學意義(P>0.05)；CDN組血尿素氮(BUN)、血清肌酐(Scr)、hs-CRP、UAER高于SDM、EDN及NC組，差異有統計學意義(P<0.05)；CDN組收縮壓、舒張壓、三酰甘油(TG)、血清總膽固醇(TC)、低密度脂蛋白(LDL)高于NC組，差異有統計學意義(P<0.05)；SDM組、EDN組、CDN組FPG、HbA1c、IGF-1高于NC組，差異有統計學意義(P<0.05)；EDN組、CDN組高密度脂蛋白(HDL)低于NC組，差異有統計學意義(P<0.05)； EDN組、CDN組UAER、病程高于SDM組，差異有統計學意義(P<0.05)。4組血清HIF-1α水平差異有統計學意義(P<0.05)。見表 1。

表1　NC組、SDM組、EDN組、CDN組相關指標比較

注：▽為χ2值，余檢驗統計量值為F值；與NC組比較，*P<0.05，○P<0.01；與SDM組比較，△P<0.05，●P<0.01；與EDN組比較，▲P<0.05，■P<0.01； BUN=血尿素氮，Scr=血清肌酐，TG=三酰甘油，TC=血清總膽固醇，IGF-1=類胰島素樣生長因子-1，LDL=低密度脂蛋白，HDL=高密度脂蛋白，FPG=空腹血糖，HbA1c=糖化血紅蛋白，hs-CRP=超敏C反應蛋白，SOD=超氧化物歧化酶，UAER=尿清蛋白排泄率，VEGF=血管內皮生長因子，HIF-1α=缺氧誘導因子1α；-為無

2.2相關性分析血清HIF-1α水平與FPG、HbA1c、IGF-1、hs-CRP、UAER、Scr、病程呈正相關，與SOD呈負相關，見表2。

2.3回歸分析多元逐步回歸分析結果顯示，HbA1c、SOD、HIF-1α、VEGF的回歸系數分別為4.062、-1.132、0.413、0.128，建立以下模型：UAER=4.062×HbA1c-1.132×SOD+0.413×HIF-1α+0.128×VEGF+11.578(見表3)。

表2血清HIF-1α水平與其他觀察指標的相關分析

Table2Correlation analysis between HIF-1α and other indexes

r值P值年齡(歲)　03450236性別(男/女)　03660202BUN(mmol/L)　03170266Scr(μmol/L)　05250014收縮壓(mmHg)　03310252舒張壓(mmHg)　03870203TG(mmol/L)　03720214TC(mmol/L)　03250269LDL(mmol/L)　03220276HDL(mmol/L)　03120277FPG(mmol/L)　05170016HbA1c(%)　04970021hs-CRP(mg/L)　04560032SOD(U/ml)-05510013UAER(μg/min)　05790008病程(月)　05560012VEGF(ng/L)　05020020IGF-1(μg/L)　05380012

表3　UAER影響因素的多元逐步回歸分析

3　討論

在氧濃度正常時，HIF-1α在細胞內的表達量維持在較低水平，當氧分壓下降時，HIF-1α在胞質內表達增高，DNA結合活性也相應增強。本研究發現，SDM組、EDN組、CDN組HIF-1α高于NC組，且HIF-1α與FPG、HbA1c呈正相關，這可能與血糖、HbA1c增高，2，3-二磷酸甘油(2，3-DPG)水平降低，組織缺氧有關。

已發現糖尿病早期出現腎小球肥大，腎小球濾過率高，同時伴有腎內IGF-l的增加，IGF-1可作用于腎小球足細胞，導致糖尿病大鼠腎臟增生、高濾過，促進DN的發生[4]。而新近研究發現IGF-1可增加HIF-1α水平[5]，本研究也發現HIF-1α水平與IGF-1呈正相關，進一步證實HIF-1α水平與IGF-1關系密切，可能是IGF-1通過HIF-1α在DN中發揮了作用，值得深入研究。

缺氧是氧化應激的重要誘發因素，而氧化應激對DN的發生發展起到了重要促進作用，目前HIF-1α在氧化應激中的作用尚不明確。Ma等[6]發現SOD活性增加可能與抑制HIF-1α有關，這說明低水平的HIF-1α有利于減輕氧化應激。顏曉勇等[7]研究發現HIF-1α上調能夠誘導糖尿病大鼠腎小球及腎小管細胞凋亡增加，從而促進DN的進展，這可能與氧化應激有關。但HIF-1α作為核轉錄因子參與機體內許多低氧反應基因的調節，對缺氧的細胞起穩定作用，增強細胞對缺氧的適應能力[8]。本研究發現HIF-1α與SOD呈負相關，更進一步證明其與氧化應激關系密切。本研究認為，HIF-1α在DN中的高表達起兩方面作用：一方面增強細胞對缺氧環境的適應能力，對保護腎臟組織和細胞免受缺氧損傷具有積極的作用；另一方面，它誘導腎小球及腎小管細胞凋亡增加，促進DN發展，而這一作用可能與氧化應激有關。HIF-1α與氧化應激的關系值得進一步研究，適度減少HIF-1α的表達可能對于DN的防治具有重要意義。已證實，HIF-1α是缺氧與慢性炎癥之間的重要環節，在炎癥中發揮了重要作用[9]。研究發現，DN大鼠HIF-1α的表達與腎臟肥大指數和腎小球體積呈正相關[10]，并且HIF-1α導致細胞增生肥大的作用與炎癥密切相關[11]。本研究發現HIF-1α與hs-CRP呈正相關，進一步證實其與炎癥關系密切，可能HIF-1α在炎癥存在的情況下對DN發揮了重要作用。

HIF-1α與 VEGF關系密切，HIF-1α可增加 VEGF的表達，可能是VEGF的上游調控器[12]。而在DN早期即有VEGF增加并沉積于足細胞及系膜細胞，導致腎小球通透性增高、腎小球基底膜增厚，尿蛋白增加，而抑制VEGF上述情況可得到改善[13]。本研究發現HIF-1α與VEGF呈正相關，說明HIF-1α與VEGF關系密切。本研究中，隨著HIF-1α與VEGF水平增高，DN加重，進一步證實HIF-1α、VEGF在DN中發揮了重要作用。動物實驗證實，糖尿病大鼠腎小球及腎小管HIF-1α的表達隨著造模時間的延長而逐漸增加[14]。本研究也發現隨著DN的進展及病程延長，HIF-1α逐漸增高，與病程呈正相關。這可能與隨著病情的發展，血糖和HbA1c的增高、IGF-1增加、炎癥加重等有關。本研究發現HIF-1α與UAER、Scr呈正相關，并且回歸分析顯示HIF-1α是UAER的獨立影響因素，進一步證實其在DN中發揮了重要作用。

總之，本研究證實，HIF-1α在氧化應激、炎癥中發揮重要作用，與IGF-1、VEGF、血糖、HbA1c等相關，并且其血清水平與T2DM腎病的嚴重程度相關，深入探討HIF-1α水平變化及影響因素將為2型DN的防治提供新的思路。

1Tang L，Yi R，Yang B，et al.Valsartan inhibited HIF-1α pathway and attenuated renal interstitial fibrosis in streptozotocin-diabetic rats[J].Diabetes Res Clin Pract，2012，97(1):125-131.

2Xu X，Chen P，Zheng Q，et al.Effect of pioglitazone on diabetic nephropathy and expression of HIF-1α and VEGF in the renal tissues of type 2 diabetic rats[J].Diabetes Res Clin Pract，2011，93(1)：63-69.

3　世界衛生組織.2型糖尿病診斷標準[Z].1999.

4Kumar PA，Brosius FC 3rd，Menon RK.The glomerular podocyte as a target of growth hormone action:Implications for the pathogenesis of diabetic nephropathy[J].Curr Diabetes Rev，2011，7(1)：50-55.

5Sartori-Cintra AR，Mara CS，et al.Regulation of hypoxia-inducible factor-1α(HIF-1α) expression by interleukin-1β(IL-1β)，insulin-like growth factors I (IGF-I) and II (IGF-II) in human osteoarthritic chondrocytes [J].Clinics(Sao Paulo)，2012，67(1):35-40.

6Ma L，Zhao Y，Li B，et al.3，5，4′-Tri-O-acetylresveratrol attenuates seawater aspiration-induced lung injury by inhibiting activation of nuclear factor-kappa B and hypoxia-inducible factor-1α[J].Respir Physiol Neurobiol，2012，185(3):608-614.

7顏曉勇，陸清竹，吳蔚樺，等.早期糖尿病大鼠腎臟中HIF-1α表達和細胞凋亡的研究[J].天津醫藥，2011，39(10):951-954.

8Nangaku M，Nishi H，Miyata T.Role of chronic hypoxia and hypoxia inducible factor in kidney disease [J].Chin Med J，2008，121(3):257-264.

9Shay JE，Celeste Simon M.Hypoxia-inducible factors:Crosstalk between inflammation and metabolism[J].Semin Cell Dev Biol，2012，23(4):389-394.

10黃賢珍，唐俊，楊亦彬.缺氧誘導因子1和血紅素氧化酶1在糖尿病鼠腎組織的表達及意義[J].中國糖尿病雜志，2010，18(9)：707-709.

11Kim HJ，Park JW，Cho YS，et al.Pathogenic role of HIF-1α in prostate hyperplasia in the presence of chronic inflammation[J].Biochim Biophys Acta，2013，1832(1):183-194.

12Tang L，Yi R，Yang B，et al.Valsartan inhibited HIF-1α pathway and attenuated renal interstitial fibrosis in streptozotocin-diabetic rats[J].Diabetes Res Clin Pract，2012，97(1):125-131.

13Karalliedde J，Gnudi L.Endothelial factors and diabetic nephropathy[J].Diabetes Care，2011，34(Suppl2):291-296.

14徐靜，張春虹，王俊紅，等.缺氧誘導因子-1α及促紅素在糖尿病大鼠腎組織的表達[J].西安交通大學學報：醫學版，2013，42(1):77-80.