RAGE基因與糖尿病慢性并發(fā)癥

李 ?。ňC述），徐積兄（審校）

（南昌大學(xué)a.研究生院醫(yī)學(xué)部2009級；b.第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科，南昌 330006）

糖尿病慢性并發(fā)癥目前的發(fā)生機制尚不十分清楚，其發(fā)生和發(fā)展過程和多種因素有聯(lián)系。糖尿病屬于多基因疾病與基因表達關(guān)系密切，而晚期糖基化終產(chǎn)物受體（RAGE）基因是目前研究較多的基因之一?，F(xiàn)將其在糖尿病慢性并發(fā)癥發(fā)生發(fā)展過程中的作用作一綜述。

1 RAGE的結(jié)構(gòu)及其分布

RAGE最初是從牛肺上皮細胞中提取出來的，屬于細胞表面分子免疫球蛋白超家族中的一個成員。RAGE含403個氨基酸，屬單跨膜片段受體，完整的RAGE包括胞外域、跨膜域和胞內(nèi)域3個部分，胞外域是具有1個V型片段和緊接2個C型片段的免疫球蛋白樣結(jié)構(gòu)，其中V型片段為配體結(jié)合部位。但是細胞外液中的可溶性RAGE（sRAGE）只有胞外域構(gòu)成，其功能為抑制RAGE介導(dǎo)的生物學(xué)效應(yīng)?？缒び虬?個疏水跨膜區(qū)和1條短胞質(zhì)片段。胞內(nèi)域富含大量電荷，能夠和多種細胞內(nèi)信號分子結(jié)合，與RAGE的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。RAGE在各種組織和細胞中廣泛分布，其中在心臟、肺和骨骼肌中的表達為最大量。在多種類型細胞如血管內(nèi)皮細胞、平滑肌細胞、腎小球系膜細胞、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞、視網(wǎng)膜莫氏細胞和雙極神經(jīng)節(jié)細胞等的表面都有RAGE的表達。RAGE在正常情況下肌體表達很低，但在某些病理條件或應(yīng)激狀態(tài)下，如糖尿病、炎癥、血管損傷及某些惡性腫瘤時則表達增加，例如在軟骨肉瘤中RAGE表達明顯增高［1］。

2 RAGE基因及其表達

RAGE基因定位于染色體6p21.3，包含11個外顯子和一個長約1.7kb的5＇側(cè)域。該基因啟動子區(qū)域內(nèi)包括3個核因子NF－κB樣結(jié)合位點和2個特異蛋白1（SP1）結(jié)合位點。RAGE屬于一種多配體受體，其配體主要包括AGEs、Amphoterin、S100蛋白和β2淀粉肽等，這些配體通過和RAGE結(jié)合對RAGE基因的表達產(chǎn)生不同的影響［2］，其中晚期糖基化終產(chǎn)物（AGEs）是較為重要因素。AGEs與RAGE結(jié)合后，其功能表現(xiàn)為：1）通過對下游的信號通路的激活，發(fā)揮AGEs對機體的調(diào)節(jié)作用；2）使細胞內(nèi)活性氧自由基產(chǎn)生增加，激活多效轉(zhuǎn)錄因子NF－κB，后者通過和RAGE基因啟動子上的2個NF－κB樣結(jié)合位點作用，最終提高RAGE基因的表達。

3 RAGE基因表達與糖尿病慢性并發(fā)癥的關(guān)系

3.1 與糖尿病大血管病變的關(guān)系

糖尿病大血管病變主要包括冠心病、腦血管病、肢體動脈硬化等，大、中動脈粥樣硬化（atherosclerosis，AS）是其發(fā)生的主要原因。內(nèi)皮功能紊亂是AS形成的起始環(huán)節(jié)。RAGE結(jié)合AGEs引起內(nèi)皮細胞損傷的途徑有：1）和細胞外基質(zhì)蛋白形成交聯(lián)形式；2）造成一種炎癥和黏附分子產(chǎn)生增多的內(nèi)部環(huán)境。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)，C反應(yīng)蛋白可誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細胞在mRNA及蛋白水平表達RAGE增多并引起單核細胞趨化蛋白－1的過多產(chǎn)生，在AS形成的過程中起關(guān)鍵作用［3］，RAGE結(jié)合AGEs后還可引起血管平滑肌細胞趨化遷移和細胞增殖增加，促進AS形成［4］。動物實驗已經(jīng)證實，RAGE與AGEs結(jié)合通過改變細胞信號，誘發(fā)炎癥因子釋放和氧化應(yīng)激等引起血管損害而在慢性高血壓病及糖尿病AS的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用［5］。

3.2 與糖尿病微血管病變的關(guān)系

糖尿病微血管病變主要表現(xiàn)在視網(wǎng)膜、腎、神經(jīng)、心肌組織等部位。

3.2.1 腎小球硬化是糖尿病腎?。╠iabetic nephropathy，DN）重要原因

腎小球固有細胞膜上的RAGE和AGEs作用，可活化細胞內(nèi)信號產(chǎn)生細胞外基質(zhì)，然后合成分泌促纖維化因子、炎性因子等參與腎小球硬化。腎小球足細胞作為濾過的重要屏障，其結(jié)構(gòu)和數(shù)量的改變在DN的進展中起重要作用。RAGE和AGEs結(jié)合引起活性氧的產(chǎn)生，進而對足細胞形成損害導(dǎo)致足細胞凋亡、壞死、脫落，是DN形成過程中足細胞數(shù)量和密度減少的重要原因［6］。有學(xué)者等［7］研究發(fā)現(xiàn)，RAGE和AGEs結(jié)合可誘導(dǎo)糖尿病大鼠足細胞中單核細胞趨化因子1的產(chǎn)生，并引起巨噬細胞的浸潤數(shù)量增多，加速腎小球損傷，促進腎小球硬化發(fā)生。K.M.Myint等［8］發(fā)現(xiàn)，缺乏RAGE表達的轉(zhuǎn)基因糖尿病小鼠的糖尿病腎臟病變比表達RAGE的小鼠明顯減弱。因此也表明，RAGE與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展呈正相關(guān)。而馮敏等［9］研究發(fā)現(xiàn)，阻斷RAGE可抑制AGEs誘導(dǎo)的人腎小球系膜細胞中結(jié)締組織生長因子（CTGF）、纖維連接蛋白（FN）基因表達增高，可能有助于防止或延緩糖尿病腎臟病變纖維化的進展。

3.2.2 糖尿病視網(wǎng)膜病變

糖尿病視網(wǎng)膜病變的病因和發(fā)病機制目前尚未明確，可能涉及多種因素。動物實驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠模型的視網(wǎng)膜中RAGE和AGEs結(jié)合，可誘導(dǎo)氧化應(yīng)激產(chǎn)生，激活NF－kB，刺激多種黏附分子基因過度表達，例如 E－選擇素、P－選擇素、VICAM－1和VCAM－1等［10］。氧化應(yīng)激還可以誘導(dǎo)血管生長因子VEGF過度表達，促進視網(wǎng)膜中新生血管形成，引起增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生［11］。許世清等［12］研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病大鼠模型中，AGEs可能通過上調(diào)RAGE的表達誘導(dǎo)大鼠視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞以時間依賴方式逐步凋亡，進而引起糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生?？扇苄訰AGE（sRAGE）是目前已知的RAGE阻斷劑，Y.Kaji等［13］研究也發(fā)現(xiàn)，用sRAGE治療含RAGE轉(zhuǎn)基因的糖尿病小鼠，可以通過阻斷RAGE和AGE的結(jié)合，減少血－視網(wǎng)膜屏障的破壞，達到改善糖尿病小鼠視網(wǎng)膜病變程度。這個實驗間接說明RAGE在糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用。

3.2.3 糖尿病性心肌病

動物實驗［14］發(fā)現(xiàn)在鏈脲霉素誘導(dǎo)糖尿病大鼠心肌中RAGE和AGEs結(jié)合引起氧化應(yīng)激反應(yīng)并通過激活核轉(zhuǎn)錄因子NF－κB途徑，最終使糖尿病大鼠左心室肌球蛋白重鏈基因表達由α表型向β表型轉(zhuǎn)化。而肌球蛋白重鏈基因α表型只在心肌中表達，因此其水平的下降可導(dǎo)致心肌收縮能力下降，是糖尿病患者心肌病主要原因之一。有研究發(fā)現(xiàn)，抗氧化劑脫氫表雄酮可以抑制RAGE和AGEs結(jié)合進而阻斷肌球蛋白重鏈α表型向β表型轉(zhuǎn)化，改善糖尿病性心肌病［14］。

3.3 與糖尿病神經(jīng)病變的關(guān)系

神經(jīng)細胞受損及其血管功能障礙是糖尿病神經(jīng)病變的主要病因。而神經(jīng)細胞及組織中的RAGE和AGEs結(jié)合，誘導(dǎo)產(chǎn)生的氧化應(yīng)激與細胞受損及其血管功能障礙均有密切聯(lián)系。RAGE和AGEs結(jié)合，可激活并誘發(fā)一系列促炎、促凝血反應(yīng)，同時產(chǎn)生大量活性氧簇（ROS），后者激活核轉(zhuǎn)錄因子NF－κB。而NF－κB的活化，可引起大量促炎細胞因子（IL－6，TNF－α）、生長因子（VEGF，IGF）和黏附分子（VCAM－1，ICAM－1）等的表達和釋放［15］，而這些可引起局部的炎癥反應(yīng)和血管內(nèi)皮細胞損傷，管腔狹窄等會造成神經(jīng)細胞和組織的缺血、缺氧，進而引起神經(jīng)細胞損害、凋亡，最終會引起神經(jīng)纖維脫髓鞘改變。而 B.Angelika等［16］的研究也發(fā)現(xiàn)RAGE激活NF－κB途徑在糖尿病感覺神經(jīng)功能障礙中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

3.4 與糖尿病足病的關(guān)系

WHO將糖尿病足定義為與下肢遠端神經(jīng)異常和不同程度的周圍血管病變相關(guān)的足部感染、潰瘍和（或）深層組織破壞。而糖尿病神經(jīng)病變和外周血管病變是形成糖尿病足病的主要原因［17］。這些病變會導(dǎo)致患者感覺減退、平衡控制減弱及血管腔狹窄等，進而增加患者糖尿病足病發(fā)病的概率［18］。近年來研究表明，AGE－RAGE系統(tǒng)可以通過直接損傷神經(jīng)組織、激活核轉(zhuǎn)錄因子NF－κB、參與多元醇途徑、促進蛋白激酶C（PKC）活化、誘導(dǎo)氧化應(yīng)激等多種通路介導(dǎo)神經(jīng)病變和外周血管病變［19］，在糖尿病足病的發(fā)生過程中起著重要的作用。

4 RAGE基因多態(tài)性與糖尿病慢性并發(fā)癥

目前相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)RAGE基因多態(tài)性幾十種之多，但是國內(nèi)外關(guān)于RAGE基因多態(tài)性與糖尿病慢性并發(fā)癥相關(guān)研究的結(jié)果有些并不完全一致。國外研究表明：Gly82Ser多態(tài)性與印度人群的2型糖尿病視網(wǎng)膜病變有相關(guān)性［20］，Zhang H.M.等［21］對中國人群研究表明：Gly82Ser多態(tài)性與2型糖尿病視網(wǎng)膜病變有相關(guān)性。并且發(fā)現(xiàn)由1704G/T和G82S構(gòu)建的單倍體型中，G－A單倍體型是2型糖尿病患者發(fā)生糖尿病視網(wǎng)膜病變的基因標(biāo)記。但Yoshioka K.等［22］對日本人群研究表明：Gly82Ser多態(tài)性與2型糖尿病視網(wǎng)膜病變沒有相關(guān)性。P.F.Kim等［23］對西方國家人群研究結(jié)果表明：RAGE基因－374T/A多態(tài)性與1型糖尿病合并臨床蛋白尿以及冠心病有關(guān)，并且AA基因型的1型DM患者更少發(fā)生冠心病。然而謝桂庭等［24］對中國人群研究表明：RAGE基因－374T/A多態(tài)性與冠心病無相關(guān)性。對于糖尿病腎病，楊斯韜等［25］對昆明地區(qū)漢族人群研究表明，RAGE基因1704T等位基因頻率在糖尿病腎病中顯著增高（P＜0.05）。由此推測RAGE基因1704T等位基因可能是糖尿病腎病發(fā)生的危險因素。徐積兄等［26］的研究表明，RAGE基因－429T/C多態(tài)性與中國人2型糖尿病腎病的發(fā)生與發(fā)展相關(guān)，RAGE基因啟動區(qū)－429T/C多態(tài)性可能是阻止2型糖尿病腎病進展的因子，C等位基因可能為中國人2型糖尿病臨床腎病的保護因素。這些研究提示在不同種族和人群中，RAGE基因多態(tài)性和糖尿病慢性并發(fā)癥之間存在差異。所以為了研究RAGE基因的多態(tài)性與糖尿病慢性并發(fā)癥發(fā)生的相關(guān)性，一方面需要弄清楚RAGE基因變異對RAGE結(jié)構(gòu)和功能影響的基礎(chǔ)，另一方面為了研究的準(zhǔn)確性，還應(yīng)在多種族人群中進行更大樣本的研究。

如今，隨著糖尿病相關(guān)知識的普及，多數(shù)糖尿病患者的血糖已能得到較好地控制，糖尿病酮癥酸中毒等急性并發(fā)癥的發(fā)病率大幅降低，糖尿病慢性并發(fā)癥對患者影響越來越大，而RAGE基因的表達在糖尿病多種慢性并發(fā)癥的發(fā)生中均有一定的作用。因此，隨著對RAGE基因研究的不斷深入，將來對糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生機制將更加清楚，也必將能為開發(fā)新的治療糖尿病慢性并發(fā)癥的藥物提供一些新的思路。

［1］ Takeuchi A，Yamamoto Y，Tsuneyama K，et al.Endogenous secretory receptor for advanced glycation end products as a novel prognostic marker in chondrosarcoma［J］.Cancer，2007，109（12）：2532－2540.

［2］ Hsieh H L，Schafer B W，Sasaki N，et al.Expression analysis of S100proteins and RAGE in human tumors using tissue microarrays［J］.Biochem Biophys Res Commun，2003，307（2）：375－381.

［3］ Zhong Y，Li S H，Liu S M，et al.C－reactive protein up regulates receptor for advanced glycation end products expression in human endothelial cells［J］.Hypertension，2006，48（3）：504－511.

［4］ Koyama H，Yamamoto H，Nishizawa Y.RAGE and soluble RAGE：potential ther－apeutic targets for cardiovascular diseases［J］.Mol Med，2007，13（11/12）：625－635.［5］ Barlovic D P，Soro Paavonen A，Jandeleit Dahm K A，et al.RAGE biology，atherosclerosis and diabetes［J］.Clin Sci（Lond），2011，121（2）：43－55.

［6］ Chuang P Y，Yu Q，F(xiàn)ang W，et al.Advanced glycation end products induce Podocyte apoptosis by activation of the FOX04transcription factor［J］.Kidney Int，2007，72（8）：965－976.

［7］ Gu L，Hagwara S，F(xiàn)an Q，et al.Role of receptor for advanced glycation end products and signalling events in advanced glycation End product induced monocyte chemoattractant protein－l expression in differentiated mouse podocytes［J］.Nephrol Dial Transplant，2006，21（2）：299－313.

［8］ Myint K M，Yamamoto Y，Doi T，et al.RAGE control of diabetic nephropathy in a mouse model effects of RAGE gene disruption and administration of low－molecular weight heparin［J］.Diabetes，2006，55（9）：2510－2522.

［9］ 馮敏，黃國良，李健榕，等.糖基化終產(chǎn)物通過其受體誘導(dǎo)人腎小球系膜細胞表達CTGF和FN［J］.中國病理生理雜志，2010，26（6）：1156－1160.

［10］ Schmidt A M，Hori O，Chen J X，et al.Advanced glycation endproducts interacting with their endothelial receptor induce expression of vascuIar cell adhesion molecule－l（VCAM－1）in cultured human endothelial cells and in mice.apotential mechanism for the accelerated vasculopathy of diabetcs［J］.J Clin Invest，1995，96（3）：1395－1405.

［11］ Yokoi M，Yamagishi S I，Takeuchi M，et al.Elevations of AGE and vascular endothelial growth factor with decreased total antioxidant status in the vitreous fluid of diabetic patients with retinopathy［J］.Br J Ophthalmol，2005，89（6）：673－675.

［12］ 許世清，姜永瑋，王慧，等.糖基化終末產(chǎn)物誘導(dǎo)大鼠視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細胞表型和功能改變［J］.中華糖尿病雜志，2010，2（5）：362－366.

［13］ Kaji Y，Usui T，Ishida S，et al.Inhibition of diabetic leukostasis and blood－retinal harrier breakdown with a soluble form of a receptor for advanced glycation end products［J］.Invest Ophthalmol Vis Sci，2007，48（2）：858－865.

［14］ Aragno M，Mastrocola R，Medana C，et al.Oxidative stressdependent impairment of cardiac－specific transcription factors in experimental diabetes［J］.Endocrinology，2006，147（12）：5967－5974.

［15］ Bierhaus A，Schiekofer S，Schwaninger M，et al.Diabetes associated sustained activation of the transcription factor nuclear factor－kappaB［J］.Diabetes，2001，50（12）：2792－2808.

［16］ Angelika B，Karl Matthias H，Per M H，et al.Loss of pain perception in diabetes is dependent on a receptor of the immunoglobulin superfamily［J］.J Clin Invest，2004，114（12）：1741－1751.

［17］ Malgrange D.Physiopathology of the diabetic foot［J］.Rev Med Interne，2008，29（Sl 2）：231－237.

［18］ Rathur H M ，Boulton A J M.The diabetic foot［J］.Clin Dermatol，2007，25（1）：109－120.

［19］ 孟慶元，林煒棟，陳向芳.AGE－RAGE系統(tǒng)與糖尿病足綜合征的發(fā)病機制及治療進展［J］.藥學(xué)服務(wù)與研究，2009，9（2）：118－121.

［20］ Balasubbu S，Sundaresan P，Rajendran A，et al.Association analysis of nine candidate gene polymorphisms in Indian patients with type 2diabetic retinopathy［J］.BMC Medical Genetics，2010，11（10）：158－167.

［21］ Zhang H M，Chen L L，Wang L，et al.Association of 1704G/T and G82Spolymorphisms in the receptor for advanced glycation end products gene with diabetic retinopathy in Chinese population［J］.J Endocrinol Invest，2009，32（3）：258－262.

［22］ Yoshioka K，Yoshida T，Takakura Y，et al.Relation between polymorphisms G1704Tand G82Sof rage gene and diabetic retinopathy in Japanese type 2diabetic patients［J］.Intern Med，2005，44（5）：417－421.

［23］ Kim P F，Carol F，Hudson B I，et al.The functionl－374T/A RAGE gene polymorphism is associated with proteinuria and cardiovascular disease in type I diabetic patients［J］.Diabetes，2003，52（4）：891－894.

［24］ 謝桂庭，陳筱潮，肖宏凱，等.RAGE基因－374T/A多態(tài)性與中國漢族人群冠狀動脈粥樣硬化性心臟病的相關(guān)性研究［J］.嶺南心血管病雜志，2010，16（6）：468－470.

［25］ 楊斯韜，劉華，王玉明，等.糖基化終產(chǎn)物受體基因G1704T多態(tài)性與糖尿病腎病相關(guān)性的研究［J］.中國糖尿病雜志，2008，16（1）：21－22.

［26］ 徐積兄，徐碧林，楊明功，等.RAGE基因啟動區(qū)－429T/C多態(tài)與2型糖尿病腎病相關(guān)［J］.中華內(nèi)分泌雜志，2004，20（6）：534－535.