C肽對糖尿病的腎保護作用及其機制的研究進展

游志清(綜述)，金小嵐(審校)

(中國人民解放軍成都軍區總醫院內分泌科，成都 610083)

胰島β細胞分泌的單鏈多肽胰島素原被膜依賴性蛋白酶切成等克分子的胰島素和C肽(又稱連接肽)。人C肽為31個氨基酸序列的單鏈化合物,分子質量為3021。C肽的存在有助于胰島素原分子的折疊，使胰島素合成時A、B兩鏈半胱氨酸殘基間形成二硫鍵，從而使其分子結構穩定。C肽與胰島素無交叉反應，C肽不受外源性胰島素和胰島素抗體的影響，而且幾乎不被肝臟攝取，主要經腎臟清除，其清除速率慢，半衰期為20 min。因此，血中C肽與胰島素相比較，能更好更準確地反映胰島β細胞貯備功能，尤其是對已經使用胰島素治療的糖尿病患者，更是一種極為有用的檢測指標。因此，在過去相當長一段時間內，C肽只是用于臨床評價胰島β細胞功能，被認為沒有生物活性。然而，近年來的一系列研究已肯定C肽具有多種生物學作用。

1 C肽的生物學作用

Black等[1]發現C肽緩解了3例1型糖尿病患者的病情，1983年Wójcikowski等[2]在糖尿病鼠動物實驗中發現C肽可加重或延長外源性胰島素所引起的低血糖反應，因而認為C肽不再是一個無生物學功能的多肽。此后，越來越多的研究顯示C肽是具有生物學功能的多肽，C肽能通過刺激內皮細胞釋放一氧化氮舒張胰島素依賴性糖尿病患者的皮膚、肌肉和腎血管[3-4]，其機制為C肽激活了鈣離子依賴性的一氧化氮合酶和通過激活絲裂原激活的蛋白激酶活性增強一氧化氮合酶的基因轉錄和表達[5]。C肽改善1型糖尿病患者的紅細胞變形能力[6]，且其作用是鈣離子依賴性，可改善紅細胞Na+，K+-ATP酶活性[7]，從而改善微循環。C肽可增強糖尿病患者和糖尿病動物的細胞內Na+，K+-ATP酶活性[8-9]，其增強人腎小管細胞Na+，K+-ATP酶活性是通過激活絲裂原激活的蛋白激酶活性和細胞內信號調節激酶活性途徑實現的[10]。在大鼠腎小管髓襻升支粗段，生理濃度C肽能引起細胞內鈣升高，鈣離子依賴性的蛋白激酶C向胞膜轉位，使Na+，K+-ATP酶的α亞單位被磷酸化[9]。新近，Galuska等[11]在人腎小管細胞試驗進一步發現，C肽通過激活絲裂原激活的蛋白激酶和蛋白激酶C途徑，刺激轉錄因子ZEB(鋅指結構轉錄因子中的E 盒結合鋅指蛋白)的轉錄，促進Na+，K+-ATP酶α亞單位的表達，從而增強細胞Na+，K+-ATP酶活性。以上研究充分顯示C肽具有多種生物學功能，其機制為激活細胞內多種信號途徑。

Rigler等[12]通過熒光標記C肽研究C肽與細胞膜的結合，發現每個腎小管細胞膜上有1000～1500個結合位點，C肽與這些位點半飽和結合濃度為0.3 nmol/L，飽和結合濃度為0.9 nmol/L。百日咳毒素能阻斷C肽與其位點的結合。因而提出，C肽可能是通過與對百日咳毒素敏感的G蛋白偶聯受體合發揮作用。雖然此受體一直未被證實存在，但并不影響對C肽生物學作用的深入研究。

2 C肽治療1型糖尿病腎病的動物實驗和臨床效果

血流動力學異常及高血糖是糖尿病患者發生腎損害的兩個主要因素。一方面，高血糖使紅細胞變形能力下降,血液黏度增加，血流減慢，使組織細胞缺血、缺氧。高血糖和激素水平異常使腎小球入球與出球小動脈擴張，使腎臟處于慢性高灌注、高濾過和高滲透狀態，使白蛋白濾過增加，形成微量白蛋白尿。另一方面，高血糖使線粒體氧化應激增強，其結果是激活多元醇代謝和己糖胺通路、活化蛋白激酶C、促進晚期糖基化終末產物的形成，轉化生長因子β、結締組織生長因子和血管內皮生長因子等細胞因子均參與糖尿病腎病的發生和發展。

20世紀90年代公布的美國1型糖尿病血糖控制與慢性并發癥臨床試驗結果顯示，良好的血糖控制能明顯減少尿蛋白的發生，即糖尿病腎病的發生，但還不能完全阻止其發生和發展[13]。在終末期糖尿病腎病接受腎移植治療的患者中發現，行單純腎移植，移植腎存活時間短。有研究發現胰腎聯合移植后移植腎的存活依賴于胰島的功能和C肽的分泌[14-15]。以上研究引發了研究者的思考，即C肽是否對1型糖尿病患者腎臟有保護作用?

有兩項臨床研究證實了C肽的腎保護作用。1993年，Johansson等[16]對18例1型糖尿病患者進行胰島素聯合應用C肽的隨機、雙盲、胰島素對照的臨床研究，發現應用2周和4周后聯合組1型糖尿病患者的腎小球濾過率下降6%，但對照組(生理鹽水)并無變化，試驗組的尿白蛋白顯著下降，2周時下降40%，4周時下降55%，而對照組無明顯變化。其后又在另一項有21例1型糖尿病患者參加的C肽治療早期糖尿病腎病隨機、雙盲、自身交叉對照、為期3個月的臨床研究中進一步證實C肽能顯著減少尿白蛋白排泄[17]。

Samneg?rd等[18]以生理鹽水為對照，在為期14 d的動物實驗中，觀察生理劑量的C肽對實驗性糖尿病鼠腎臟的作用，發現使用C肽后糖尿病小鼠的腎小球濾過率、尿白蛋白排泄率、腎血流量和腎重量與正常小鼠無差別，而生理鹽水組上述指標與正常對照組則有顯著變化。同時也發現大劑量的C肽無上述作用。后續研究發現，在60 min的輸注實驗中C 肽減輕糖尿病鼠腎臟高濾過狀態的作用大小與卡托普利相當，但對腎血流量增加的作用中卡托普利明顯強于C肽[19]。Huang等[20]在急性效應試驗中發現，C肽能在0.5、5、24、75和225 nmol/L范圍內劑量依賴性地抑制鏈脲佐菌素誘導的糖尿病鼠的高腎小球濾過率，最大達40%，尿白蛋白排泄減少最多達50%，然而0.5、5 nmol/L，即生理劑量范圍內的C肽就能達到最大效應的一半，但C肽對腎血流和腎血管阻力無影響。Samneg?rd等[21]又在為期8周的Wistar大鼠糖尿病腎病模型中發現，替代劑量C肽治療4周雖然未能減少尿白蛋白的排泄和減輕腎小球基膜厚度，但能減輕腎小球高濾過狀態，減少腎小球體積和腎小球系膜基質增生。

國內研究者也有類似發現，胰島素聯合C肽治療大鼠早期糖尿病腎病8周后，其尿白蛋白排泄率明顯低于單用胰島素治療組，病理切片結果顯示，C肽聯合胰島素較單純用胰島素治療能顯著減少細胞外基質增多[22]。姜永瑋等[23]報道與正常組相比，空白對照組的血糖、24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白都明顯升高；雖然C肽治療糖尿病腎病GK(一種自發性 2 型糖尿病大鼠模型)大鼠的血糖沒有明顯改變，但24 h尿蛋白和 24 h尿白蛋白與空白對照組相比都明顯減少；胰島素治療組的血糖明顯降低，但24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白與空白對照組相比沒有明顯差異。

以上研究結果盡管不盡相同，但均顯示C肽對1型糖尿病患者和實驗性糖尿病鼠有不同程度的腎保護作用。目前還缺乏大樣本的循證醫學證據來進一步支持C肽預防和治療糖尿病腎病。

3 C肽對糖尿病腎保護的作用機制研究

自發現C肽具有生物學功能以來，對其作用機制的研究一直未間斷，有學者提出C肽可能是通過作用其受體發揮作用，但至今仍未發現其受體的存在。Nordquist等[24]的研究發現,C肽可減輕糖尿病鼠腎的高濾過狀態的機制是通過減輕擴張腎小球出球動脈和抑制腎小管對鈉的重吸收。而孫蔚等[25]通過病理切片發現，單用C肽治療后糖尿病小鼠的腎小球基膜與正常組無區別，而對照組糖尿病小鼠的基膜有明顯的增厚，提示C肽可以改善糖尿病引起的腎小球基膜增厚及系膜的增生。林玉玲等[26]的細胞實驗研究顯示,C肽可抑制高糖誘導的大鼠腎小球系膜細胞HBZY-1(一種大鼠腎小球系膜細胞系的名稱)的增殖，且呈時間、劑量依賴效應，對糖尿病腎病的防治起到有益的作用。李普爽等[27]在Wistar大鼠鏈脲佐菌素誘發成糖尿病模型后，隨機分為3組:糖尿病組、胰島素組和C肽組，干預8周，結果顯示糖尿病組24 h尿白蛋白排泄率明顯增加，C肽組顯著低于糖尿病組和胰島素組，差異有統計學意義；大鼠腎臟超微結構變化：糖尿病組大鼠腎小球截面積、腎小球平均體積、細胞外基質/腎小球截面積比值、細胞外基質截面積、腎小球基膜厚度顯著升高，C肽組較胰島素組和糖尿病組顯著下降，差異有統計學意義。得出結論：C肽治療降低24 h尿白蛋白排泄率是通過改善糖尿病大鼠腎臟超微結構病變發揮作用的。姜永瑋等[23]在研究C肽對GK大鼠糖尿病腎病影響的病理學檢查顯示，與空白對照組相比，C肽治療組大鼠的腎小球硬化、腎小球系膜增生、基膜厚度和足細胞的形態都明顯改善，而胰島素治療不具有類似的作用。實時定量聚合酶鏈反應、蛋白質印跡法和免疫組織化學結果顯示，C肽能夠顯著下調高級糖基化終末產物受體和蛋白激酶C-β在糖尿病腎病大鼠腎小球的表達，并顯著上調蛋白激酶A的表達；而胰島素僅能明顯下調高級糖基化終末產物受體，對蛋白激酶C、蛋白激酶A的表達沒有明顯調節作用。因此認為，C肽可能通過下調腎小球毛細血管高級糖基化終末產物受體、蛋白激酶C-β的表達和上調蛋白激酶A的表達而改善GK大鼠的糖尿病腎病。

腎小管上皮細胞纖維化被認為是糖尿病腎病慢性腎功能不全和終末期腎病的關鍵病理變化，Hills等[28]在細胞實驗中的研究顯示，生理濃度C肽能逆轉高糖刺激下轉移生長因子β誘導的腎小管細胞的纖維化作用。

4 結 語

C肽不僅僅是用于評價胰島β細胞功能的經典指標，而且是具有生物學功能的肽，能激活細胞內多種信號途徑。通過調節腎小球出、入球動脈和調節細胞內信號，C肽能減少糖尿病實驗動物和1型糖尿病患者的尿白蛋白排泄，抑制腎小球高濾過狀態、腎小球系膜基質增生和基膜增厚，在糖尿病腎病的防治中將會發揮重要作用。

[1] Black MB,Rosenfield RL,Mako ME,etal.Sequential changes in beta-cell function in insulin-treated diabetic patients assessed by C-peptide immunoreactivity[J].N Engl J Med,1973,288(22):1144-1148.

[2] Wójcikowski C,Maier V,Dominiak K,etal.Effects of synthetic rat C-peptide in normal and diabetic rats[J].Diabetologia,1983,25(3):288-290.

[3] Joshua IG,Zhang Q,Falcone JC,etal.Mechanisms of endothelial dysfunction with development of type 1 diabetes mellitus:role of insulin and C-peptide[J].J Cell Biochem,2005,96(6):1149-1156.

[4] Wallerath T,Kunt T,Forst T，etal.Stimulation of endothelial nitric oxide synthase by proinsulin C-peptide[J].Nitric Oxide,2003,9(2):95-102.

[5] Kitamura T,Kimura K,Makondo K.Proinsulin C-peptide increases nitric oxide production by enhancing mitogen-activated protein-kinase dependent transcription of endothelial nitric oxide synthase in aortic endothelial cells of Wistar rats[J].Diabetologia,2003,46(12):1698-1705.

[6] Kunt T,Schneider S,Pftzner A,etal.The effect of human proinsulin C-peptide on erythrocyte deformability in patients with type1 diabetes mellitus[J].Diabetologia,1999,42(4):465-471.

[7] Hach T,Forst T,Kunt T,etal.C-peptide and its C-terminal fragments improve erythrocyte deformabilit y in type 1 diabetes patients[J].Exp Diabetes Res,2008,2008:730594.

[8] Ohtomo Y,Aperia A,Sahlgren B,etal.C-peptide stimulates rat renal Na+,K+-ATPase activity in synergism with neuropeptide Y[J].Diabetologia,1996,39(2):199-205.

[9] Tsimaratos M,Roger F,Chabardès D,etal.C-peptide stimulates Na+,K+-ATPase activity via PKC alpha in rat medullary thick ascending limb[J].Diabetologia,2003,46(1):124-131.

[10] Zhong Z,Kotova O,Davidescu A,etal.C-peptide stimulates Na+，K+-ATPase via activation of ERK1/2 MAP kinases in human renal tubular cells[J].Cell Mol Life Sci,2004,61(21):2782-2790.

[11] Galuska D,Pirkmajer S,Barrès R,etal.C-peptide increases Na+，K+-ATPase expression via PKC-and MAP kinase-dependent activation of transcription factor ZEB in human renal tubular cells[J].PLoS One,2011,6(12):e28294.

[12] Rigler R,Pramanik A,Jonasson P.Specificbinding of proinsulin C-peptide to human cell membranes[J].Proc Natl Acad Sci U S A,1999,96(23):13318-13323.

[13] The Diabetes Control and Complications Trial Research Group.The effect of intensive therapy of diabetes on the development and progression of long-term complications in insulin-dependent diabetes mellitus[J].N Engl J Med,1993,329(14):977-986.

[14] Lee TC,Barshes NR,Agee EE,etal.The effect of whole organ pancreas transplantation and PIT on diabetic complications[J].Curr Diab Rep,2006,6(4):323-327.

[15] Fiorina P,Folli F,Maffi P,etal.Islet transplantation improves vascular diabetic complications in patients with diabetes who underwent kidney transplantation:a comparison between kidney-pancreas and kidney-alone transplantation[J].Transplantation,2003,27(8):1296-1301.

[16] Johansson BL,Kernell A,Wahren J.Influence of combined C-peptide and insulin administration on renal function and metabolic control in diabetes type 1[J].J Clin Endocrinol Metab,1993,77(4):976-981.

[17] Johansson BL,Borg K,Fernqvist-Forbes E,etal.Beneficial effects of C-peptide on incipient nephropathy and neuropathy in patients with type1 diabetes mellitus[J].Diabet Med,2000,17(3):181-189.

[18] Samneg?rd B,Jacobson SH,Jaremko G,etal.Effects of C-peptide on glomerular and renal size and renal functionin diabetic rats[J].Kidney Int,2001,60(4):1258-1265.

[19] Samneg?rd B,Jacobson SH,Johansson BL,etal.C-peptide and captopril are equally effective in lowering glomerular hyperfiltration in diabetic rats[J].Nephrol Dial Transplant,2004,19(6):1385-1391.

[20] Huang DY,Richter K,Breidenbach A,etal.Human C-peptide acutely lowers glomerular hyperfiltration and proteinuria in diabetic rats:a dose-response study[J].Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol,2002,365(1):67-73.

[21] Samneg?rd B,Jacobson SH,Jaremko G,etal.C-peptide prevents glomerular hypertrophy and mesangial matrix expansion in diabetic rats[J].Nephrol Dial Transplant,2005,20(3):532-538.

[22] 趙曉龍，高鑫，劉智慧，等.C肽聯合胰島素干預治療對大鼠早期糖尿病腎病的干預[J].中華內分泌代謝雜志,2002，18(4):272-273.

[23] 姜永瑋，張文健，許世清，等.C 肽對 GK大鼠糖尿病腎病的影響[J].中國醫藥生物技術，2011，6(5)：323-329.

[24] Nordquist L,Brown R,Fasching A,etal.Proinsulin C-peptide reduces diabetes-induced glomerular hyperfiltration via efferent arteriole dilation and inhibition of tubular sodium reabsorption[J].Am J Physiol Renal Physiol,2009,297(5):F1265-F1272.

[25] 孫蔚,高鑫,劉智慧.C肽對鏈脲佐菌糖尿病大鼠的糖尿病腎病的干預作用[J].中華內分泌代謝雜志,2003,4(2):143-144.

[26] 林玉玲,張蘇河.C肽對高糖誘導的大鼠腎小球系膜細胞增殖的影響[J].實用診斷與治療雜志，2007，21(7)：499-501.

[27] 李普爽，詹曉蓉，陰慧清，等.C膚對糖尿病大鼠腎臟的影響[J].現代生物醫學進展，2007，7(4)：577-579.

[28] Hills CE,Al-Rasheed N,Al-Rasheed N,etal.C-peptide reverses TGF-β-induced changes in renal proximal tubular cells:implications for treatment of diabetic nephropathy[J].Am J Physiol Renal Physiol,2009,296(3):F614-F621.