糖化白蛋白在糖尿病并發癥中作用的研究進展

李慧偉 劉長梅▲ 秦 明

1.濱州醫學院附屬醫院內分泌與代謝病科，山東濱州 256603；2.山東省聊城市第三人民醫院內科，山東聊城 252200

糖尿病作為一組以慢性高血糖為特征的代謝性疾病，其患病率逐年上升，我國18 歲及以上人群糖尿病患病率為11.2%[1]。長期的高血糖環境可使人血液中的蛋白質通過非酶糖基化等反應，形成糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGEs）[2]。在過去的幾十年里，糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）用來評估血糖控制情況和預測糖尿病并發癥。HbA1c 的半衰期為90～120 d，可反應長期的血糖控制情況。然而，HbA1c 也有其局限性，它不能為腎功能衰竭和血糖濃度不穩定的患者提供準確的信息[3]。有研究表明[4-5]，在發現HbA1c 存在問題的情況下（如血液透析、腹膜透析和妊娠糖尿病），果糖胺或糖化白蛋白（glycated albumin，GA）是一種更有效的2 型糖尿病總體評價指標。由于GA 比果糖胺具有更強的特異性，因此GA 似乎是比果糖胺更可靠的標志物。GA 是血清中白蛋白與葡萄糖發生非酶糖化反應的產物，GA 濃度既不受蛋白量、膽紅素及低分子物質等因素的影響，也不受血紅蛋白變異和紅細胞代謝率的影響。GA 的半衰期為12～21 d，可反映2～4 周血糖的平均水平，對血糖值的變化較HbA1c 靈敏[6]。同時，二者聯合測定，對于高血糖的鑒別也有一定的指導作用。

人血清白蛋白由肝臟分泌，由一條含有585 個氨基酸和17 個二硫鍵的單肽鏈組成，是血液中發現的最豐富的蛋白質，占總蛋白含量的50%以上。白蛋白具有多種重要功能，包括調節血液中的pH 值和滲透壓、抗氧化、分離血液中的毒素等；此外，白蛋白還可以通過與脂多糖的相互作用促進炎癥反應。研究表明，血漿GA 升高可直接影響糖尿病并發癥的發生[7]。同時最近的研究指出GA 可作為一種促炎細胞因子的刺激介質，作用于如C 反應蛋白（C-reactive protein，CRP）和促炎因子等的形成機制[8-11]。血漿GA 水平的升高通常以糖尿病為背景。本文將以炎癥為線索，對GA 在糖尿病并發癥發生發展中的作用作一綜述。

1 GA 和促炎細胞因子

糖尿病（尤其是2 型糖尿病）通常被認為是一種自身免疫性疾病，炎癥可能是肥胖和胰島素抵抗之間的聯系。炎癥的生物標志物是炎癥反應的生物學指標，包括腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor-α，TNFα）、白細胞介素-6（interleukin-6，IL-6）、白細胞介素-8（interleukin-8，IL-8）、中性粒細胞和CRP，研究顯示糖尿病患者體內血糖升高與促炎生物標志物呈正相關[12-13]。AGEs 通過刺激TNF-α、IL-6、IL-1β 等細胞因子的表達誘發全身炎癥。近期有文獻概述了GA 與細胞因子活性增加的關系，Zhang 等[14]發現GA 在刺激單核細胞分泌大量促炎細胞因子方面發揮作用。具體來說，GA 濃度越高，TNF-α 和IL-6 的濃度越高。此外，Sproston 等[9]采用多變量線性回歸分析發現，GA水平除了由2 型糖尿病患者血液中的葡萄糖濃度決定外，還由TNF-α 水平決定，它是GA 的獨立決定因素。這兩篇論文揭示了GA 和TNF-α 之間的雙向關系：TNF-α 影響GA 水平，同時GA 水平影響TNF-α的產量。Wang 等[10]發現，IL-6 的調控受到GA 轉錄調控形式的影響：GA 下調microRNA（miR）-146a，降低其對IL-6 表達的抑制作用，對此提出假設，或可尋找另一個因素上調miR-146a 以此抵消GA 的作用，為藥物控制糖尿病患者炎癥的發生提供可能性。Martinez 等[15]發現GA 可通過激活一系列酶來刺激IL-8。總的來說，以上研究表明，GA 在刺激這些促炎細胞因子的釋放方面發揮了作用。

2 GA 與胰島素抵抗

GA 和促炎細胞因子均參與胰島素抵抗的發病過程，不同的促炎細胞因子對糖化白蛋白的刺激表現出不同的動力學，在高糖濃度下更為明顯。IL-1 基因是FoxO1 的一個潛在靶點，FoxO1 是介導胰島素對基因表達作用的關鍵轉錄因子。Ieronymaki 等[16]報道，胰島素抵抗可刺激促炎細胞因子的產生，導致機體炎癥，如2 型糖尿病患者胰島素信號受損可引起轉錄因子FoxO1 水平紊亂，FoxO1 是一種叉頭轉錄因子，通過增強IL-1β 啟動子活性刺激巨噬細胞產生促炎細胞因子IL-1β。反過來促炎細胞因子IL-1β 也可促進胰島素抵抗。它通過破壞巨噬細胞和周圍組織[17]的信號來降低胰島B 細胞的敏感性。另一方面，有學者報道了營養過剩引起的慢性低度炎癥亦可導致胰島素敏感性[18]降低。其中來自脂肪組織的促炎細胞因子TNF-α，可通過促進脂肪細胞脂解和胰島素受體底物信號轉導而引起胰島素抵抗。脂肪組織分泌的炎癥介質IL-6，可通過降低葡萄糖轉運蛋白和胰島素受體底物[17]的表達導致胰島素抵抗。因此，已有研究表明抗炎治療能夠改善胰島素的敏感性。

3 GA 和糖尿病并發癥

3.1 GA 與糖尿病冠狀動脈粥樣性心臟病

動脈粥樣硬化是一種可致心血管功能紊亂的慢性炎癥過程,是心血管疾病的首要病理基礎。炎癥與心血管并發癥直接相關，尤其是冠狀動脈粥樣硬化性心臟病（coronary atherosclerotic heart disease，CAHD）患者，炎癥可作為促進斑塊形成的因素之一，導致CAHD[19]。文獻顯示GA 和CAHD 之間具有相關性，GA 可能是CAHD 炎癥的一個指標。Roohk 等[20]發現糖尿病合并冠心病患者的CRP 水平明顯升高。其他研究發現了類似的結果，其中GA 與CAHD 的相關性高于HbA1c。Paradela-Dobarro 等[21]發現，GA 可以破壞內皮細胞功能，當內皮細胞長期暴露于高血糖水平的GA 時，與正常情況（暴露于非糖基化白蛋白）比較，內皮細胞會變得更加具有促炎性。采用標準的MTT法測定血管內皮細胞在GA 存在下的代謝活性，結果表明，與其他條件相比，暴露于GA 的內皮細胞代謝活性明顯降低。這種代謝功能障礙損害內皮細胞，可導致氧化應激，進而導致炎癥反應。Kolluru 等[22]的一項研究也支持了這一發現，該研究表明，糖尿病引起內皮細胞功能障礙，導致炎癥發展。這兩項研究的結果都強調了GA 水平升高與炎癥發展之間的關系，尤其是在患有CAHD 的糖尿病患者中。

3.2 GA 與糖尿病視網膜病

糖尿病性視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病的重要并發癥之一，是引起成人致盲的首要病因，微血管病變及微循環障礙所致眼底特異性改變是DR 的主要病理基礎[23]。研究發現[18]，GA 與HbA1c 一樣，是DR 的危險因素。在過去的幾年里，諸多研究報道了GA 和炎癥直接參與糖尿病視網膜病變的發病機制。Schalkwijk 等[24]發現，給予識別GA 的A717 單克隆抗體后，糖尿病小鼠視網膜毛細血管膜增厚減少和膜物質積累減少。由此，得出結論，GA 參與了糖尿病視網膜病變的發病機制，而使用抑制Amadori-GA的藥物，如A717 單克隆抗體，則有助于預防這種疾病，Amadori-GA 是指糖基化過程早期的GA[25]。

Pan 等[26]進行了一項為期5年的回顧性縱向研究，通過測定GA、HbA1c 和平均葡萄糖水平，并與眼底攝影檢測的糖尿病視網膜病變進展進行比較。發現GA與糖尿病視網膜病變進展之間存在顯著的獨立相關性，GA 有可能用于預測糖尿病視網膜病變的進展。

炎癥在糖尿病視網膜病變早期的作用報道最多的生化途徑是AGE 的形成導致某些炎癥細胞因子如IL-6、IL-8 的上調，以及內皮細胞表面細胞間粘附分子1 的上調[27]，進而使白細胞更多地粘附在內皮細胞表面，最終導致內皮細胞血供減少而造成損傷。毛細血管進一步阻塞導致組織缺血，形成糖尿病視網膜病變[27]。最近，Dong 等[28]確定Amadori-GA 通過miR-124依賴機制誘導視網膜小膠質細胞活化和炎癥反應。因此，有更多的證據表明GA 與糖尿病視網膜病變之間的正相關關系直接與GA 和炎癥介導在其發病機制中的作用有關。

3.3 GA 與糖尿病腎病

慢性腎病（chronic kidney disease，CKD）是糖尿病最常見的并發癥之一，GA 與腎小球基底膜增厚、腎病的發生相關。Vos 等[29]在對CKD 的綜述中得出結論，GA 是檢測控制2 型糖尿病腎病進展的最佳指標。Schalkwijk 等[24]的一項研究表明，1 型糖尿病腎病患者的GA 水平較未患腎病的患者明顯升高，表明GA 與早期腎病之間具有獨立的聯系。不止一項研究表明，較低的GA 提示更好的累積生存率。血液透析糖尿病患者的死亡風險可以用GA 率來評估，有人認為GA增加1%對應3%的死亡風險[30]。當使用EXO-226 的化合物來處理小鼠，可以中斷白蛋白的糖基化過程。即在常規給予EXO-226 后，盡管處于高血糖環境，GA 水平仍在正常范圍內。顯示給予EXO-226 的小鼠，腎病相關的結構和功能異常較未給予EXO-226小鼠明顯降低，提示GA 水平的升高與糖尿病腎病的發展具有直接關系。

Chen 等[25]發現，將GA 添加到腎小球系膜和內皮細胞培養基中，會刺激蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）的活性。而在糖尿病腎病中，某些PKC 亞型的增加可導致血管系統功能失調。在腎小球內皮細胞的類似實驗中，GA 也能獨立于葡萄糖濃度的增加而刺激PKC 活性。Lu 等[31]測量了2 型糖尿病患者的GA、CRP 和TNF-α 水平。他們發現，這三種化合物水平的升高與糖尿病患者腎臟損害的嚴重程度有關。由于GA、CRP 和TNF-α 是腎損害的獨立危險因素，這三種指標均可作為預測2 型糖尿病患者血管和腎臟并發癥存在程度和嚴重程度的指標。有研究[26]發現，糖化白蛋白可導致細胞因子IL-8 的上調，使糖尿病腎臟炎癥細胞數量增加。因此該團隊得出結論，這種促炎現象可能導致腎病的發展。

4 討論與展望

在各種疾病和失調中，炎癥是發病機制的重要組成部分，而GA 在這些疾病中發揮多方面的作用。有研究表明[32]，DR 患者的GA年平均水平明顯高于非DR患者，而兩組患者的HbA1c 水平沒有顯著差異。然而，需要指出的是，GA 不適合監測白蛋白代謝異常的糖尿病患者的血糖。例如，在腎病綜合征、貧血、甲狀腺功能亢進、庫欣綜合征、營養不良、服用鐵劑和糖皮質激素治療等增加白蛋白代謝、縮短其半衰期的疾病中，GA 的水平較低。相反，GA 在肝硬化和甲狀腺功能減退癥中似乎很高。GA 作為循環糖化蛋白質的主要組成成分，作為診斷工具，也可能是疾病過程中炎癥的生物標志物。血清GA 是否可以作為非糖尿病病理炎癥的獨立標記物，并為疾病過程提供額外的臨床觀察，這是需要進一步探索的。由于GA 是衡量血糖狀況的重要指標，其炎癥標志物的直接效用取決于其測量的患者背景。