3-硝基酪氨酸與糖尿病血管病變關系的研究進展

趙若涵 王立新 田風勝 白海龍

[摘要] 血管病變為糖尿病的慢性并發癥之一，基本涉及到心臟、腎、外周血管、眼等器官。隨著病情的發展，氧化應激反應加劇，促使蛋白質酪氨酸殘基硝基化形成3-硝基酪氨酸，同樣，3-硝基酪氨酸的增加也加劇了糖尿病血管病變的發生發展，并引起越來越多人的重視。近年來，國內外關于3-硝基酪氨酸的研究越來越多，本文就近年來3-硝基酪氨酸和糖尿病血管病變關系的研究作一綜述，為有效防止糖尿病血管病變提供可能。

[關鍵詞] 3-硝基酪氨酸;糖尿病;血管病變;研究進展

[中圖分類號] R58? ? ? ? ? [文獻標識碼] A? ? ? ? ? [文章編號] 1673-7210（2020）09（a）-0045-04

[Abstract] Vascular disease is one of the chronic complications of diabetes， basically involves the heart， the kidney， the peripheral blood vessel， the eye and so on. As the disease progresses， oxidative stress reaction aggravates， and promote the conversion of protein tyrosine residues to 3-nitrotyrosine. The increase of 3-nitrotyrosine exacerbates occurrence and development of diabetic vascular disease as well， and attracted more and more people′s attention. For the past few years， there are more and more studies on 3-nitrotyrosine in Chinese and Westerm medicine. This article reviews the recent advances in the study of relationship between 3-nitrotyrosine and diabetic vascular disease. It provides a possibility for the effective prevention and treatment of diabetic vascular disease.

[Key words] 3-nitrotyrosine; Diabetes; Vascular disease; Research progress

血管病變是糖尿病患者常見慢性并發癥之一，合并心血管疾病是導致患者死亡的主要原因，其最主要表現是動脈硬化、斑塊形成，以及管腔狹窄、閉塞。蛋白質硝基化普遍存在于糖尿病及其并發癥的發生和發展階段，高糖狀態下，氧化應激反應增加，血管病變的病理過程中，體內產生的高濃度NO與超氧陰離子（O-2）生成過氧化亞硝酸陰離子（ONOO-），病變組織內產生大量活性氧，使蛋白質酪氨酸殘基硝基化生成3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosine，3-NT）。由此可見，3-NT和糖尿病血管病變有密切聯系。因此，本文對3-NT和糖尿病血管病變的關系進行簡要綜述，為后續的深入研究和臨床應用提供理論依據。

1 概述

3-NT是ONOO-與游離的酪氨酸或蛋白質結構中的酪氨酸發生硝基化產生的，低濃度的ONOO-具有擴張血管、抑制血小板的黏附聚集和白細胞趨化激活等作用，而在高濃度的情況下，可以通過對氨基酸的硝化作用導致蛋白質結構破壞引起過氧化損傷產生強烈的細胞毒性作用，誘導酶活性的喪失、細胞的死亡和凋亡。3-NT可減弱胰島素分泌、加重胰島素抵抗，使胰島素降糖效能下降、血糖控制欠佳，形成惡性循環[1]。研究[2]證實，血管病變組織中存在蛋白質硝基化，病理過程中，體內高濃度NO與O-2生成ONOO-，在病變組織中發揮損傷作用，組織內產生的大量活性氧，使蛋白質酪氨酸殘基硝基化生成3-NT。

糖尿病血管病變包括大血管及微血管病變[3]，其最主要的病理表現為動脈粥樣硬化。糖尿病血管病變的發病機制是：①氧化應激。高糖通過自身氧化、葡萄糖代謝等多種途徑導致體內氧化穩態失衡，促使組織內活性氧和自由基升高，引起細胞損傷，增加血管通透性，誘導血管功能紊亂，導致血管病變的發生、發展[4]。②多元醇通路。多元醇通路是機體正常糖代謝途徑之一，高糖狀態下，過剩的葡萄糖進入多元醇通路，催化細胞內葡萄糖轉化為山梨醇，進而轉化為果糖并大量聚集，使細胞水腫、缺氧，導致血管內皮細胞結構和功能發生障礙[5]。③己糖胺通路。通過己糖胺途徑產生的過量的二磷酸尿嘧啶-N-乙酰葡萄糖胺改變血管內皮細胞中一些生長因子的基因表達水平，改變血管內皮細胞的滲透壓，從而影響血管重構的調節功能，導致動脈粥樣硬化[6]。④蛋白激酶C（PKC）通路。PKC的激活是糖尿病血管損傷的共同通路，激活的PKC抑制內皮細胞內皮型一氧化氮合酶活性，使一氧化氮生成減少，引起血管舒張功能障礙[7]。⑤糖基化終末產物的堆積。大量活性氧通過增加糖酵解中間產物促進糖基化終末產物的生成，上調內皮素、血管內皮生長因子等基因表達，使血管內環境紊亂，血管通透性改變，基底膜增厚，引起糖尿病血管病變[8]。⑥炎癥反應。糖尿病狀態下，常伴有炎癥因子濃度升高，使細胞黏附因子異常，血管通透性降低，導致內皮細胞功能紊亂，促進糖尿病血管病變的發生發展。

2 3-NT與糖尿病血管病變的關系

2.1 3-NT對糖化血紅蛋白的影響

糖尿病患者組織中蛋白質硝基化程度增高。陳璐等[9]通過觀察2型糖尿病合并阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征患者血清3-NT水平的變化，并與糖化血紅蛋白比較，發現3-NT與糖化血紅蛋白呈正相關，提示3-NT水平與血糖控制水平相關，即血糖控制越差，3-NT水平越高。高麗君等[10]通過比較糖尿病組、糖尿病并發癥組和健康人組的3-NT、糖化血紅蛋白等指標，發現糖尿病組及糖尿病并發癥組患者的3-NT、糖化血紅蛋白水平明顯高于正常組，且3-NT可彌補糖化血紅蛋白在糖尿病并發癥診斷中的不足，聯合檢測可更好地指導臨床治療。馬邵等[11]通過臨床試驗研究3-NT在糖尿病患者血清中的水平與糖化血紅蛋白的關系，同樣發現二者呈正相關。Wang等[12]通過回歸分析也發現3-NT與糖化血紅蛋白有密切聯系。以上均提示3-NT與糖化血紅蛋白有密切聯系，從而影響患者血糖控制情況，增加糖尿病血管病變的風險。

2.2 3-NT與糖尿病大血管病變的關系

隨著生活條件的改善、生活方式的轉變和年齡的增長，糖尿病大血管病變的患病率逐漸上升，成為造成患者死亡、殘疾的重要原因。心腦血管系統是糖尿病慢性并發癥主要累及的系統之一，蛋白質硝基化普遍存在于心腦血管的發生和發展階段，動脈硬化組織中由硝化應激所產生的硝化產物的含量是正常組織的6倍，并且動脈硬化患者細胞中ONOO-含量是正常人細胞含量的90倍[13]。近年來的研究中，3-NT與糖尿病大血管病變的關系主要涉及以下兩個方面：

2.2.1 氧化/硝化應激? 氧化應激是糖尿病血管病變主要發生機制之一，Turko等[14]的動物實驗中，糖尿病高血壓小鼠主動脈中3-NT蛋白的表達明顯高于正常血壓糖尿病小鼠。Sakul等[15]的研究結果顯示糖尿病大鼠主動脈中4-HNE和3-NT的含量有統計學意義，加劇了氧化應激，導致糖尿病大鼠主動脈的病變。Yan等[16]進一步研究發現，成纖維細胞生長因子21（FGF21）缺失加劇了3-NT的積累，從而加劇了主動脈氧化應激，引起糖尿病小鼠主動脈重構和細胞死亡。韋金儒等[17]研究發現，糖尿病大鼠心肌細胞中3-NT含量與心肌細胞的凋亡指數呈正相關，推測3-NT通過誘導氧化應激誘導心肌細胞變性壞死、凋亡，破壞血管內皮細胞。這些研究充分證明了3-NT通過氧化應激誘導糖尿病心血管病變，同樣3-NT對腦血管也有影響，韓峰[18]研究發現Keap1蛋白發生胞漿-胞核轉移改變及Nrf2/Keap1穩態失衡歸因于ONOO-介導的Keap1酪氨酸殘基（Y473）硝基化修飾，提示硝化應激分子事件介導腦血管內皮細胞損傷的病理性意義。張光銀等[19]通過研究補腎抗衰片對家兔動脈粥樣硬化病變后血管組織蛋白質硝基化修飾的影響，發現補腎抗衰片能降低動脈硬化兔血清3-NT水平，升高NO水平，降低p38MAPK mRNA和脈誘導型一氧化氮合酶mRNA表達，說明該藥具有抗硝基化作用，通過對抗硝基化反應穩定動脈硬化斑塊。王寬宇等[20]研究證實，降低3-NT水平對于減少雙下肢血管病變的發生具有一定意義，早期降低3-NT含量，減輕氧化應激損傷，有助于促進傷口愈合。趙晶等[21]研究結果顯示，糖尿病合并下肢血管病變患者的同型半胱氨酸、3-NT水平明顯高于無下肢血管病變患者，提示在未發生下肢血管病變前，應盡早改善氧化應激水平，延緩下肢血管病變的發生。以上研究均證明3-NT通過氧化/硝化應激反應損傷心腦等大血管，促使糖尿病大血管病變的發生發展。

2.2.2 炎癥反應? Wu等[22]通過檢查急性波動性高血糖對血管內皮的影響，發現3-NT水平顯著增加，同時伴有白介素（IL）-6、腫瘤壞死因子-α、細胞間黏附分子-1的含量增加，提示3-NT增加會誘導炎癥反應，對心血管系統有害。Chuang等[23]將人冠狀動脈內皮細胞暴露于ZnO納米顆粒后，NO、IL-6、8-Ohd G水平增加，發生炎癥反應，致使人冠狀動脈內皮細胞存活率下降。所以，3-NT可以通過炎癥反應介導糖尿病血管病變，但是，3-NT主要參與氧化應激反應，炎癥反應相關方面還需更進一步研究來證實。

2.2.3 3-NT與糖尿病微血管病變的關系? 糖尿病微血管病變主要涉及腎臟、視網膜等，相關醫學研究證實[24]，3-NT參與的氧化應激過程與糖尿病微血管病變有密切聯系。李紅瑜等[25]總結了3-NT是糖尿病腎病的主動參與者，通過硝化應激、炎癥反應等促使細胞凋亡、改變血管通透性，激活腎臟的氧化應激和炎癥反應，加重糖尿病患者血管病變、腎纖維化等病理改變。魏海峰等[26]在糖尿病大鼠腎組織中檢測到3-NT含量增高，證明了機體內活性氧和活性氮生成過量ONOO-，進而使蛋白質酪氨酸殘基硝基化，增加糖尿病腎病的風險。Luis等[27]也通過動物實驗發現糖尿病小鼠腎皮質呈現出過度的3-NT表達，損害血管穩態。許兆忠等[28]觀察硝基酪氨酸對糖尿病腎病大鼠的影響，發現硝基酪氨酸可上調糖尿病大鼠腎臟組織核因子κB、單核細胞趨化蛋白1及轉化生長因子-β1蛋白及其mRNA的表達，加重炎癥反應，促進糖尿病腎病的進展。以上研究結果提示，3-NT過度表達可以加重血管損害，增加糖尿病腎病風險。

3-NT對糖尿病視網膜病變也有影響。研究[29]證實，過量的活性氧、NO會導致糖尿病患者視網膜細胞線粒體功能紊亂，且其產物3-NT的含量也增加。Kowluru等[30]的動物實驗中發現3-NT影響糖尿病視網膜病變，并且在控制血糖之后，仍阻止視網膜病的逆轉。楊文健等[31]通過臨床試驗探討利拉魯肽對糖尿病視網膜病變的臨床療效及機制，發現3-NT是糖尿病視網膜病變的危險因素，且利拉魯肽可通過促進抗氧化指標來抑制3-NT等氧化應激指標的表達。Hernandez-Ramirez等[32]研究發現糖尿病視網膜病變中發生了硝化應激，3-NT水平明顯升高。Wert等[33]從糖尿病視網膜病變小鼠模型中檢驗出明顯較高的硝酸鹽和3-NT氧化應激生物標志物，提示SOD3功能異常，徐丹丹等[34]通過觀察西格列汀對高糖條件下大鼠施萬細胞增殖、凋亡及3-NT的影響，發現抑制3-NT表達可以有效減輕對施萬細胞的損傷，說明通過抑制細胞亞硝基化應激，可以防治糖尿病神經病變。這些研究結果提示3-NT與糖尿病視網膜病變的密切關系，檢測3-NT的表達可以有效監測糖尿病視網膜病變，為有效防治糖尿病視網膜病變提供思路。

3 小結與展望

綜上所述，3-NT和糖尿病血管病變之間存在密切的關系，目前對于控制3-NT對糖尿病及其血管病變是否有利還需要更多的臨床研究證實，尤其是大規模、多中心臨床試驗的開展，從而得出更有利的循證依據，為糖尿病及其并發癥的防止提供理論基礎。

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（收稿日期：2020-03-17）