血糖波動對糖尿病腎病的影響

畢雙杰，葉山東

[中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院(安徽省立醫(yī)院)內(nèi)分泌科,合肥 230001]

流行病學(xué)調(diào)查顯示糖尿病患病率在全球呈逐年上升趨勢，據(jù)國際糖尿病聯(lián)盟預(yù)計全球糖尿病人數(shù)2045年將達(dá)7億[1]，成為危害人類健康的主要慢性病之一。糖尿病腎病(DN)是糖尿病最常見的慢性并發(fā)癥之一，在我國2型糖尿病患者中DN的總患病率為21.8%[2]，是慢性腎病和終末期腎病的主要病因。DN確切的發(fā)病機(jī)制尚不完全清楚，與長期高血糖狀態(tài)引起體內(nèi)的代謝紊亂、遺傳因素、腎小球血流動力改變、細(xì)胞因子產(chǎn)生增加、氧化應(yīng)激、炎性反應(yīng)、激肽系統(tǒng)及自噬等多因素有關(guān)[3]。雖然前期關(guān)于糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制已經(jīng)研究頗多，但是現(xiàn)有的研究數(shù)據(jù)并不能完全闡明DN的發(fā)生發(fā)展機(jī)制。近年來一些研究發(fā)現(xiàn)血糖波動與糖尿病慢性并發(fā)癥之間存在一定的關(guān)系，血糖波動對于糖尿病慢性并發(fā)癥的危害甚至比持續(xù)性高血糖更為嚴(yán)重[4]。以下重點就血糖波動與糖尿病腎病關(guān)系的研究進(jìn)展簡要綜述。

1 血糖波動的概念及其檢測方法

血糖波動是指血糖水平在高值與低值間變化的不穩(wěn)定狀態(tài)，不僅包括短期血糖波動，即日間血糖波動和日內(nèi)血糖波動，還包括長期血糖波動，即糖化血紅蛋白(HbA1c)波動。中華醫(yī)學(xué)會內(nèi)分泌學(xué)分會在2017年頒布的全球首部血糖波動共識——《糖尿病患者血糖波動管理專家共識》(以下簡稱《共識》)，提到影響血糖波動的三個主要因素，包括胰島β細(xì)胞功能、飲食和藥物[5]。《共識》根據(jù)血糖監(jiān)測的方式不同，提出了兩種血糖監(jiān)測方式來計算指標(biāo):動態(tài)血糖監(jiān)測法(CGM)和通過每日7次手指血糖測定的自我血糖監(jiān)測法(SMBG)。CGM參考值分別為血糖水平的標(biāo)準(zhǔn)差(SDBG)、平均血糖波動幅度(MAGE)、最大血糖波動幅度(LAGE)、日間血糖平均絕對差(MODD)等。并首次確定了使用SMBG方法計算血糖波動的參考值，包括SDBG、餐后血糖波動幅度(PPGE)和LAGE等。近期發(fā)布的《2019年ADA糖尿病醫(yī)學(xué)診療標(biāo)準(zhǔn)》[6]推薦對于需要頻繁進(jìn)行血糖監(jiān)測的成人糖尿病患者，瞬感血糖監(jiān)測(FGM)可替代SMBG作為常用的血糖監(jiān)測手段，F(xiàn)GM替代SMBG作為自我監(jiān)測手段，更簡便，測量更迅速，監(jiān)測頻率更高、信息更全面。一項納入5萬多例糖尿病患者的真實世界研究顯示，使用FGM監(jiān)測頻率越高，患者葡萄糖在目標(biāo)范圍內(nèi)的時間(TIR，目標(biāo)范圍為3.9～10.0 mmol/L)越長，低血糖時間越短，血糖波動越小，血糖控制越好[7]。臨床上引起糖尿病患者血糖波動的兩個重要原因是未獲控制的餐后高血糖和治療不當(dāng)引起的低血糖。血糖波動是糖尿病并發(fā)癥的獨立危險因素，降低血糖波動是血糖控制有效性的一個重要指標(biāo)[8]。

2 血糖波動對糖尿病腎病的影響

2.1 動物實驗 Ying等[9]發(fā)現(xiàn)血糖波動的糖尿病大鼠較血糖穩(wěn)定的糖尿病大鼠，腎小球系膜面積分?jǐn)?shù)、腎小球硬化損傷指數(shù)、腎小球基底膜厚度、足細(xì)胞損傷等變化更為嚴(yán)重。Cheng等[10]研究發(fā)現(xiàn)與穩(wěn)定的高血糖相比，血糖波動可通過增加膠原生成和抑制膠原降解，加速糖尿病小鼠腎纖維化的發(fā)展趨勢。Zhang等[11]構(gòu)建SD大鼠糖尿病模型，發(fā)現(xiàn)與持續(xù)性高血糖相比，血糖波動在更大程度上加重了主動脈纖維化，I型膠原的表達(dá)也更高，同時血糖波動激活p38 MAPK信號，促進(jìn)氧自由基(ROS)的過度生成。有實驗結(jié)果顯示血糖波動能夠促進(jìn)2型糖尿病大鼠血管內(nèi)皮功能障礙的發(fā)生[12]，但其具體機(jī)制還不清楚。

2.2 臨床研究 臨床研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者常表現(xiàn)為餐后血糖波動增加，夜間血糖水平升高，日間波動增大[13]。Zhou等[14]的研究結(jié)果顯示與MAGE正常組相比，MAGE升高組患者微量白蛋白尿發(fā)生率顯著升高(7.1% 比18.7%)，P=0.022。Jin等[15]實驗結(jié)果顯示血糖波動大的糖尿病患者大量白蛋白尿發(fā)生的風(fēng)險顯著增加。Jin等[16]通過CGMS檢測系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)終末期糖尿病腎病患者較非糖尿病終末期腎病患者在血液透析期間血糖波動較大。Monnier等[17]通過臨床研究顯示，餐后血糖波動對氧化應(yīng)激的觸發(fā)作用比慢性持續(xù)高血糖更為明顯。也有研究[18]發(fā)現(xiàn)血糖水平的急性波動降低了抗氧化劑谷胱甘肽的水平。最近，來自MARCH研究亞組分析，旨在確定MARCH研究中阿卡波糖和二甲雙胍治療對尿白蛋白排泄的影響及兩者之間的差異。結(jié)果顯示，48周時，在兩組血糖控制相似的情況下，阿卡波糖降低尿白蛋白肌酐比程度優(yōu)于二甲雙胍，由此推測，阿卡波糖降低尿白蛋白排泄，與其改善血糖波動的作用可能有關(guān)，改善血糖波動或是其尿白蛋白排泄降低的重要原因[19]。不僅如此，Suzuki等[20]發(fā)現(xiàn)二肽基肽酶4(DPP-4)抑制劑西格列汀比格列本脲更能降低日本T2DM患者的每日血糖波動。Cho等[21]的臨床實驗結(jié)果顯示與單用鈉-葡萄糖共轉(zhuǎn)運蛋白2(SGLT2)抑制劑相比，SGLT2抑制劑聯(lián)合DPP-4抑制劑治療能顯著降低血糖波動。

3 血糖波動對糖尿病腎病的影響機(jī)制

PI3K/AKT信號通路參與調(diào)節(jié)多種細(xì)胞生命活動,其中包括細(xì)胞增殖、抗凋亡、促血管生成等。AKT 磷酸化可直接作用于氧化反應(yīng)和活性氧的效應(yīng)器，從而對抗高糖引起的腎臟細(xì)胞凋亡，使腎臟細(xì)胞存活[24-25]。在糖尿病腎病患者中，PI3K/AKT 信號通路下游因子轉(zhuǎn)錄因子FoxO1抑制 AKT 的磷酸化，促進(jìn)ROS水平的升高及腎小球系膜細(xì)胞增生肥大和基質(zhì)蛋白的表達(dá)[26]。糖原合成酶激酶3(GSK-3β)是 AKT的直接靶蛋白，磷酸化后活化的GSK-3β可進(jìn)一步激活下游NF-KB核轉(zhuǎn)錄因子、Bax、半胱天冬酶等凋亡蛋白，介導(dǎo)了許多細(xì)胞生物過程。有研究發(fā)現(xiàn)高血糖可以通過抑制AKT磷酸化，促使GSK-3β的過度表達(dá)，最終引起腎小球系膜細(xì)胞的凋亡[27]。

3.2 炎性反應(yīng) 糖尿病的炎癥學(xué)說在近年來也一直備受關(guān)注，普遍認(rèn)為糖尿病是一種低度炎癥性疾病，眾多的炎性反應(yīng)因子與糖尿病相關(guān)，近來研究顯示糖尿病患者體內(nèi)和腎臟局部低度的炎性反應(yīng)是DN發(fā)生和發(fā)展的重要原因。研究發(fā)現(xiàn)，2型糖尿病患者血中多種急性時相蛋白濃度顯著升高，包括超敏C反應(yīng)蛋白，纖維蛋白原(FIB)和血漿淀粉樣蛋白A等[28]。Hofmann等[29]檢測了33名糖尿病患者外周血單核細(xì)胞中 NF-κB的活性，結(jié)果顯示與無DN的患者相比，DN患者表現(xiàn)出更強(qiáng)的 NF-κB的DNA結(jié)合活性，且NF-κB的結(jié)合活性與蛋白尿程度及血漿血栓調(diào)節(jié)蛋白濃度相關(guān)。研究證實，高血糖和血糖波動時，可以導(dǎo)致組織細(xì)胞活性氧產(chǎn)生增多，誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，進(jìn)一步使對氧化應(yīng)激激酶敏感的NF-κB等多種細(xì)胞因子激活[30]。蘇弘薇等[31]通過CGM監(jiān)測2型糖尿病患者72 h后，發(fā)現(xiàn)與健康人群相比2型糖尿病患者體內(nèi)TNF-α、IL-6水平顯著升高,且血清TNF-α、IL-6增加水平隨著糖尿病腎病的進(jìn)展而升高。結(jié)果提示,血糖波動可以促進(jìn)炎性因子的釋放,加重微血管病變。張莉等[32]的臨床研究結(jié)果同樣顯示了血糖波動可加劇機(jī)體炎性反應(yīng)，促進(jìn)糖尿病腎病進(jìn)展。

3.3 細(xì)胞凋亡 有研究發(fā)現(xiàn)血糖波動加重腎臟損傷可能與激活凋亡信號通路，促進(jìn)細(xì)胞凋亡有關(guān)。Wu等[33]為了探討急性波動血糖和持續(xù)性高血糖對血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡、功能、氧化應(yīng)激和炎癥的影響，通過構(gòu)建糖尿病大鼠模型，發(fā)現(xiàn)急性血糖波動可引起內(nèi)皮細(xì)胞氧化應(yīng)激和炎性反應(yīng)，增加單核細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，增加內(nèi)皮細(xì)胞凋亡。與持續(xù)性高糖相比，血糖波動更能加速損傷血管內(nèi)皮細(xì)胞，損傷DNA并促進(jìn)細(xì)胞凋亡，促進(jìn)DN的發(fā)生。

許益笑等[34]體外培養(yǎng)人腎小管上皮細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)波動性高血糖上調(diào)人腎小管上皮細(xì)胞的促凋亡基因(Bax)的表達(dá)，而下調(diào)抑凋亡基因(Bcl-2)表達(dá)。通過建立糖尿病血糖波動模型，發(fā)現(xiàn)血糖波動組大鼠還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶4(NOX-4 )蛋白在腎小管上皮中的表達(dá)上升更明顯。NOX-4 是 NOX 的一種亞型，在腎中表達(dá)，Nam等[35]發(fā)現(xiàn)使用 NOX 抑制劑后，糖尿病大鼠腎臟組織中ROS減少，尿蛋白減少，腎臟組織病理改變改善，延緩了糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展。進(jìn)一步的研究觀察到，NOX 和線粒體的共同作用下產(chǎn)生了 ROS，ROS 可以直接引起 DNA 損傷進(jìn)而誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡，也可以攻擊蛋白質(zhì)使細(xì)胞其功能降低而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，也直接激活促進(jìn)凋亡的easpase-3和p38MAPK途徑，從而使足細(xì)胞凋亡[36]。

同高血糖一樣，血糖波動尚能啟動內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，嚴(yán)重時可導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。張建雙等[37]體外試驗顯示葡萄糖波動可誘導(dǎo)腎小球系膜細(xì)胞凋亡，且可能與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK通路有關(guān)。Bcl-2具有抗凋亡作用，能夠抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激所致的凋亡，是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激級聯(lián)反應(yīng)的終末環(huán)節(jié)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)生時，CHOP蛋白被激活而過表達(dá)導(dǎo)致Bcl-2表達(dá)下降，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。

總之，血糖波動參與了DN的發(fā)生和發(fā)展，其程度甚至高于持續(xù)性高血糖，其機(jī)制主要可能通過導(dǎo)致氧化應(yīng)激，促進(jìn)炎性反應(yīng)和促進(jìn)細(xì)胞凋亡而發(fā)揮作用，確切機(jī)制尚待進(jìn)一步研究并探討不同的血糖波動形式和波動頻率對腎實質(zhì)細(xì)胞的損害，以更好地指導(dǎo)臨床。