糖基化終末產物與糖尿病腎臟病相關性的研究進展

孟嬌，蘇恒

（1.曲靖市第一人民醫院，云南 曲靖 655000；2.云南省第一人民醫院，云南 昆明 650000）

0 引言

糖尿病（diabetes mellitus，DM）主要為慢性高血糖及其造成的損傷，主要與胰島素抵抗和或胰島素缺乏有關[1]。DM是目前患病率和死亡率較高的主要慢性疾病之一[2]。2017年IDF發布了第八版糖尿病地圖報告，DM患者人數估計達8.3%，約4.25億，2040年將達6.42億[3]。糖尿病的危害主要在于其并發癥，其中慢性并發癥是長期碳水化合物以及脂肪、蛋白質代謝紊亂引起的多系統損害[4]。糖尿病腎臟病（diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病最主要的微血管并發癥之一，發達國家中DKD是終末期腎衰的最主要原因之一[5]。糖尿病慢性并發癥的發生、發展與血糖控制水平密切相關[6]，而慢性高血糖狀態下晚期糖基化終產物（Advanced glvcation end products，AGEs）形成的增加被認為是主要貢獻因素[7]。有研究表明在DM患者體內，AGEs的增加和累積程度與糖尿病微血管病變相關，它加速AGEs受體的表達，通過各種機制在糖尿病微血管并發癥中起重要作用[8]，有研究證實通過抑制糖基化過程可抑制糖尿病并發癥的進展[9]。

1 糖基化終產物

1.1 AGEs的形成。AGEs是指在非酶促反應條件下，蛋白質、氨基酸、脂類或核酸等大分子物質的游離氨基酸與還原糖的醛基經過縮合、重排、裂解、氧化修飾后產生的一組穩定的終末產物[10]。AGEs是普遍存在的物質，在人體多種器官組織中均有存在[11]。長期高血糖可促進和加速AGEs的積聚，在氧化應激和炎癥反應中它的形成也會加速[12]。

1.2 AGEs受體。AGEs受體包括晚期糖基化終產物受體（RAGE）、巨噬細胞清道夫受體I和II、寡糖轉移-48（OST-48AGEs-R1）80K-H磷蛋白（AGEs-R2）及半乳糖結合蛋白（galectin-3，AGEs -R3）[13]。RAGE屬于細胞表面分子免疫球蛋白超家族成員，廣泛存在于體內多種細胞表面，完整的RAGE由胞外域、內域和跨膜域3個區域組成，包含400多個氨基酸，其胞外域有3個免疫球蛋白樣結構，即1個V區和2個C區，其中V區與AGEs結合的主要位點。RAGE是糖尿病和炎性病灶中積累的非酶糖基化和氧化蛋白質和脂質的產物，是AGEs的信號轉導受體[14]。

1.3 AGEs的檢測。傳統的AGEs檢測手段的局限性阻礙了其在臨床上的應用。近年研究發現AGEs有自發熒光特性，皮膚自發熒光是AGEs積聚的生物標志物，通過檢測皮膚熒光光譜可反映皮膚AGEs的累積從而判斷疾病進程。由于皮膚自發熒光的測量具有無創性和可穩定反映AGEs水平的特點已成為AGEs檢測的重要手段。有研究證實，通過皮膚自體熒光測量的皮膚組織AGEs可預測微血管并發癥的發生發展，并且可能比HbA1c能更好地預測糖尿病中慢性并發癥及其死亡率的發生進展。

2 糖尿病腎臟病

糖尿病腎臟病是全球慢性腎病（CKD）和終末期腎病（ESRD）最常見的原因之一，其診斷和管理具有重要的臨床和社會意義。DKD指是由長期高血糖所導致的腎臟損害 ，是DM最常見的慢性并發癥之一。DKD通常是指患有糖尿病的慢性腎病（CKD），并且不僅包括經典的糖尿病腎病，還包括由于腎硬化和其他原因導致的腎功能障礙。腎損害的標志具體包括:尿白蛋白排泄率（AER）＞30 mg/24 h或尿白蛋白肌酐比（ACR）＞30 mg/g或＞3 mg/mmol，腎小球濾過率（GFR）＜60 mL/（min·1.73m2），小管功能障礙導致的電解質或其他異常，組織學檢測到的異常，影像學檢查異常，尿沉渣異常等持續超過3個月。DKD早期以腎小球高濾過、基底膜增厚為特征，后期以腎小球系膜基質增加、蛋白尿為特征，進行性發展為腎小球硬化、腎小管間質纖維化，最后導致腎衰竭。

DKD的分類基于使用MDRD公式估算的腎小球濾過率（eGFR）和蛋白尿的程度。大量證據表明，預防或延緩其進展的治療應包括強化血糖控制。有研究指出，強化血糖控制導致微量白蛋白尿（30～300 mg/g），大量白蛋白尿（＞300 mg/g）和ESRD的風險降低，分別為9%，30%，和65%。

DKD的病理生理機制中非酶糖化學說受到較多學者認可，即在長期高血糖狀態下，葡萄糖分子與體內蛋白質發生非酶糖基化反應，形成不可逆的糖基化終末產物，進而導致DKD的發生[9]。有研究表明，糖尿病伴腎衰竭患者腎組織中AGEs水平明顯高于糖尿病無腎病變患者。

3 AGEs與DKD的相關性

無論AGEs的積累是來自外源性攝入還是內源性產生，它對于DKD的進展都是至關重要的，AGEs可通過與蛋白質，脂質和核酸糖化或交聯而積聚在循環和組織中，改變其結構并使其功能惡化，導致細胞和組織損傷。AGEs尤其在腎小球中積累，增加細胞外基質中IV型膠原和層粘連蛋白的表達和誘導不可逆的交聯蛋白質形成。AGEs引起的血管功能障礙，尤其在腎單位，包括基底膜增厚，血管通透性和血栓形成狀態增加，以及血流量減少，是一種無處不在的微血管疾病，基于血清高AGEs水平的微量白蛋白尿與早期腎病密切相關。

3.1 AGEs對腎臟的直接毒性作用。腎臟是處理循環中氧化劑特別是AGEs的主要場所，也是AGEs誘導的氧化應激的靶標。在腎臟，血液經過腎小球時大量進入腎小管周圍的毛細血管床，腎小管細胞可以攝取毛細血管中的AGEs，并將其排放入管腔內進行下一步處置。動物實驗顯示，AGEs可對腎臟產生直接毒性作用。小鼠接受AGEs靜脈注射4周后可發生腎小球和間質纖維化，其腎臟內可檢測到AGEs的沉積。這些結果提示循環的AGEs可以沉積在腎臟中，引起腎小球硬化、間質纖維化及腎小管萎縮，可能是加速糖尿病腎病發生和發展的重要原因。也有研究證實，大鼠靜脈注射AGEs可并誘導白蛋白尿，腎小球硬化，基底膜擴張和系膜基質擴張，這些作用可被AGEs抑制劑氨基胍所拮抗。AGEs對腎臟的其他毒性作用機制還包括：上調腎小管上皮細胞轉化生長因子-β以及VEGF表達，促進腎小管間質纖維化；上調系膜細胞的單核細胞趨化蛋白-1表達，促進單核細胞浸潤和遷移，增加血管通透性，導致腎小球損傷；促FOXO4乙酰化（上調促凋亡因子BCL2L11表達），下調沉默信息調節因子1表達，誘導腎小球足細胞損傷、脫落和凋亡。

3.2 AGEs通過與其受體（RAGE）相互作用損傷腎臟。腎臟上有豐富的RAGE，腎臟的血管、平滑肌細胞、內皮細胞、腎小管上皮細胞、系膜細胞都表達RAGE，尤其在DKD患者中表達明顯增強。AGEs可誘導特異性細胞應答，包括通過與AGE受體（RAGE）相互作用釋放促纖維化和促炎細胞因子。AGEs通過與RAGE結合，激活RAGE并作為信號轉導受體導致一些細胞信號轉導通路的激活。在DKD中長期的高血糖和AGEs可以使（nuclear factor kappaB）NF-KB的活化增加。NF-KB被激活后進入細胞核，與多種基因啟動子特異性序列結合，引起生長因子、粘附分子、生長因子等釋放和表達，它們可導致反應性氧化產物（ROS）的增多，這些細胞因子與血管內內皮細胞的損傷、組織細胞的凋亡密切相關。血管內皮細胞中的ROS主要來源于NADPH氧化酶，在DKD中，通過PKC-α磷酸化激活NADPH氧化酶，是AGEs受體與AGEs相互作用的下游事件。除了NADPH氧化酶，通過線粒體電子傳遞鏈系統產生的ROS，也是AGEs與RAGE結合后引發氧化應激的原因之一。MAPK信號轉導通路可被高糖、氧化應激、AGEs、細胞因子等多種刺激激活，在細胞的生長、增殖、死亡等方面發揮重要作用。MAPK家族中的p38通路主要介導應激反應，也是MAPK家族中主要控制炎癥反應的成員之一。ERK3/4、ERK5，其中p38通路主要介導應激反應，也是MAPK家族中主要控制炎癥反應的成員之一。AGEs通過TGF-β-RAGE-ERK/p38-Smad3信號通路使結締組織因子（CTGF）分泌增加，促進細胞外基質合成和降解減少，從而導致細胞外基質的沉積而造成腎組織增生[14]。

4 總結與展望

可以看出AGEs與腎臟有著密切的關系:腎臟血管、腎小球基膜、系膜等組織含有大量膠原蛋白易形成AGEs；腎臟上有豐富的糖基化終產物受體；腎臟是AGEs的清除器官，同時AGEs對腎臟還有直接損害作用。所以隨著患者腎功能的進一步損害，AGEs清除受到影響，產生大于清除，加重了AGEs在體內的蓄積。腎功能障礙和AGE積聚相互增強。T2DM中的高水平AGEs和慢性炎癥易于發展為DKD，AGEs也可能是T1DM或T2DM患者DKD進展的重要原因。

AGEs可通過較為簡易快捷無創的皮膚自發熒光檢測儀測量，應用于臨床，有助于評估糖DM患者一個長期血糖控制水平，以及預測糖尿病患者發生糖尿病腎臟病的風險，對2型糖尿病腎臟病患者的預防和治療提供依據。