C肽對糖尿病的腎保護(hù)作用及其機(jī)制的研究進(jìn)展

游志清(綜述)，金小嵐(審校)

(中國人民解放軍成都軍區(qū)總醫(yī)院內(nèi)分泌科，成都 610083)

胰島β細(xì)胞分泌的單鏈多肽胰島素原被膜依賴性蛋白酶切成等克分子的胰島素和C肽(又稱連接肽)。人C肽為31個氨基酸序列的單鏈化合物,分子質(zhì)量為3021。C肽的存在有助于胰島素原分子的折疊，使胰島素合成時A、B兩鏈半胱氨酸殘基間形成二硫鍵，從而使其分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。C肽與胰島素?zé)o交叉反應(yīng)，C肽不受外源性胰島素和胰島素抗體的影響，而且?guī)缀醪槐桓闻K攝取，主要經(jīng)腎臟清除，其清除速率慢，半衰期為20 min。因此，血中C肽與胰島素相比較，能更好更準(zhǔn)確地反映胰島β細(xì)胞貯備功能，尤其是對已經(jīng)使用胰島素治療的糖尿病患者，更是一種極為有用的檢測指標(biāo)。因此，在過去相當(dāng)長一段時間內(nèi)，C肽只是用于臨床評價胰島β細(xì)胞功能，被認(rèn)為沒有生物活性。然而，近年來的一系列研究已肯定C肽具有多種生物學(xué)作用。

1 C肽的生物學(xué)作用

Black等[1]發(fā)現(xiàn)C肽緩解了3例1型糖尿病患者的病情，1983年Wójcikowski等[2]在糖尿病鼠動物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)C肽可加重或延長外源性胰島素所引起的低血糖反應(yīng)，因而認(rèn)為C肽不再是一個無生物學(xué)功能的多肽。此后，越來越多的研究顯示C肽是具有生物學(xué)功能的多肽，C肽能通過刺激內(nèi)皮細(xì)胞釋放一氧化氮舒張胰島素依賴性糖尿病患者的皮膚、肌肉和腎血管[3-4]，其機(jī)制為C肽激活了鈣離子依賴性的一氧化氮合酶和通過激活絲裂原激活的蛋白激酶活性增強(qiáng)一氧化氮合酶的基因轉(zhuǎn)錄和表達(dá)[5]。C肽改善1型糖尿病患者的紅細(xì)胞變形能力[6]，且其作用是鈣離子依賴性，可改善紅細(xì)胞Na+，K+-ATP酶活性[7]，從而改善微循環(huán)。C肽可增強(qiáng)糖尿病患者和糖尿病動物的細(xì)胞內(nèi)Na+，K+-ATP酶活性[8-9]，其增強(qiáng)人腎小管細(xì)胞Na+，K+-ATP酶活性是通過激活絲裂原激活的蛋白激酶活性和細(xì)胞內(nèi)信號調(diào)節(jié)激酶活性途徑實(shí)現(xiàn)的[10]。在大鼠腎小管髓襻升支粗段，生理濃度C肽能引起細(xì)胞內(nèi)鈣升高，鈣離子依賴性的蛋白激酶C向胞膜轉(zhuǎn)位，使Na+，K+-ATP酶的α亞單位被磷酸化[9]。新近，Galuska等[11]在人腎小管細(xì)胞試驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，C肽通過激活絲裂原激活的蛋白激酶和蛋白激酶C途徑，刺激轉(zhuǎn)錄因子ZEB(鋅指結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)錄因子中的E 盒結(jié)合鋅指蛋白)的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)Na+，K+-ATP酶α亞單位的表達(dá)，從而增強(qiáng)細(xì)胞Na+，K+-ATP酶活性。以上研究充分顯示C肽具有多種生物學(xué)功能，其機(jī)制為激活細(xì)胞內(nèi)多種信號途徑。

Rigler等[12]通過熒光標(biāo)記C肽研究C肽與細(xì)胞膜的結(jié)合，發(fā)現(xiàn)每個腎小管細(xì)胞膜上有1000～1500個結(jié)合位點(diǎn)，C肽與這些位點(diǎn)半飽和結(jié)合濃度為0.3 nmol/L，飽和結(jié)合濃度為0.9 nmol/L。百日咳毒素能阻斷C肽與其位點(diǎn)的結(jié)合。因而提出，C肽可能是通過與對百日咳毒素敏感的G蛋白偶聯(lián)受體合發(fā)揮作用。雖然此受體一直未被證實(shí)存在，但并不影響對C肽生物學(xué)作用的深入研究。

2 C肽治療1型糖尿病腎病的動物實(shí)驗(yàn)和臨床效果

血流動力學(xué)異常及高血糖是糖尿病患者發(fā)生腎損害的兩個主要因素。一方面，高血糖使紅細(xì)胞變形能力下降,血液黏度增加，血流減慢，使組織細(xì)胞缺血、缺氧。高血糖和激素水平異常使腎小球入球與出球小動脈擴(kuò)張，使腎臟處于慢性高灌注、高濾過和高滲透狀態(tài)，使白蛋白濾過增加，形成微量白蛋白尿。另一方面，高血糖使線粒體氧化應(yīng)激增強(qiáng)，其結(jié)果是激活多元醇代謝和己糖胺通路、活化蛋白激酶C、促進(jìn)晚期糖基化終末產(chǎn)物的形成，轉(zhuǎn)化生長因子β、結(jié)締組織生長因子和血管內(nèi)皮生長因子等細(xì)胞因子均參與糖尿病腎病的發(fā)生和發(fā)展。

20世紀(jì)90年代公布的美國1型糖尿病血糖控制與慢性并發(fā)癥臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，良好的血糖控制能明顯減少尿蛋白的發(fā)生，即糖尿病腎病的發(fā)生，但還不能完全阻止其發(fā)生和發(fā)展[13]。在終末期糖尿病腎病接受腎移植治療的患者中發(fā)現(xiàn)，行單純腎移植，移植腎存活時間短。有研究發(fā)現(xiàn)胰腎聯(lián)合移植后移植腎的存活依賴于胰島的功能和C肽的分泌[14-15]。以上研究引發(fā)了研究者的思考，即C肽是否對1型糖尿病患者腎臟有保護(hù)作用?

有兩項(xiàng)臨床研究證實(shí)了C肽的腎保護(hù)作用。1993年，Johansson等[16]對18例1型糖尿病患者進(jìn)行胰島素聯(lián)合應(yīng)用C肽的隨機(jī)、雙盲、胰島素對照的臨床研究，發(fā)現(xiàn)應(yīng)用2周和4周后聯(lián)合組1型糖尿病患者的腎小球?yàn)V過率下降6%，但對照組(生理鹽水)并無變化，試驗(yàn)組的尿白蛋白顯著下降，2周時下降40%，4周時下降55%，而對照組無明顯變化。其后又在另一項(xiàng)有21例1型糖尿病患者參加的C肽治療早期糖尿病腎病隨機(jī)、雙盲、自身交叉對照、為期3個月的臨床研究中進(jìn)一步證實(shí)C肽能顯著減少尿白蛋白排泄[17]。

Samneg?rd等[18]以生理鹽水為對照，在為期14 d的動物實(shí)驗(yàn)中，觀察生理劑量的C肽對實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠腎臟的作用，發(fā)現(xiàn)使用C肽后糖尿病小鼠的腎小球?yàn)V過率、尿白蛋白排泄率、腎血流量和腎重量與正常小鼠無差別，而生理鹽水組上述指標(biāo)與正常對照組則有顯著變化。同時也發(fā)現(xiàn)大劑量的C肽無上述作用。后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，在60 min的輸注實(shí)驗(yàn)中C 肽減輕糖尿病鼠腎臟高濾過狀態(tài)的作用大小與卡托普利相當(dāng)，但對腎血流量增加的作用中卡托普利明顯強(qiáng)于C肽[19]。Huang等[20]在急性效應(yīng)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，C肽能在0.5、5、24、75和225 nmol/L范圍內(nèi)劑量依賴性地抑制鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病鼠的高腎小球?yàn)V過率，最大達(dá)40%，尿白蛋白排泄減少最多達(dá)50%，然而0.5、5 nmol/L，即生理劑量范圍內(nèi)的C肽就能達(dá)到最大效應(yīng)的一半，但C肽對腎血流和腎血管阻力無影響。Samneg?rd等[21]又在為期8周的Wistar大鼠糖尿病腎病模型中發(fā)現(xiàn)，替代劑量C肽治療4周雖然未能減少尿白蛋白的排泄和減輕腎小球基膜厚度，但能減輕腎小球高濾過狀態(tài)，減少腎小球體積和腎小球系膜基質(zhì)增生。

國內(nèi)研究者也有類似發(fā)現(xiàn)，胰島素聯(lián)合C肽治療大鼠早期糖尿病腎病8周后，其尿白蛋白排泄率明顯低于單用胰島素治療組，病理切片結(jié)果顯示，C肽聯(lián)合胰島素較單純用胰島素治療能顯著減少細(xì)胞外基質(zhì)增多[22]。姜永瑋等[23]報(bào)道與正常組相比，空白對照組的血糖、24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白都明顯升高；雖然C肽治療糖尿病腎病GK(一種自發(fā)性 2 型糖尿病大鼠模型)大鼠的血糖沒有明顯改變，但24 h尿蛋白和 24 h尿白蛋白與空白對照組相比都明顯減少；胰島素治療組的血糖明顯降低，但24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白與空白對照組相比沒有明顯差異。

以上研究結(jié)果盡管不盡相同，但均顯示C肽對1型糖尿病患者和實(shí)驗(yàn)性糖尿病鼠有不同程度的腎保護(hù)作用。目前還缺乏大樣本的循證醫(yī)學(xué)證據(jù)來進(jìn)一步支持C肽預(yù)防和治療糖尿病腎病。

3 C肽對糖尿病腎保護(hù)的作用機(jī)制研究

自發(fā)現(xiàn)C肽具有生物學(xué)功能以來，對其作用機(jī)制的研究一直未間斷，有學(xué)者提出C肽可能是通過作用其受體發(fā)揮作用，但至今仍未發(fā)現(xiàn)其受體的存在。Nordquist等[24]的研究發(fā)現(xiàn),C肽可減輕糖尿病鼠腎的高濾過狀態(tài)的機(jī)制是通過減輕擴(kuò)張腎小球出球動脈和抑制腎小管對鈉的重吸收。而孫蔚等[25]通過病理切片發(fā)現(xiàn)，單用C肽治療后糖尿病小鼠的腎小球基膜與正常組無區(qū)別，而對照組糖尿病小鼠的基膜有明顯的增厚，提示C肽可以改善糖尿病引起的腎小球基膜增厚及系膜的增生。林玉玲等[26]的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究顯示,C肽可抑制高糖誘導(dǎo)的大鼠腎小球系膜細(xì)胞HBZY-1(一種大鼠腎小球系膜細(xì)胞系的名稱)的增殖，且呈時間、劑量依賴效應(yīng)，對糖尿病腎病的防治起到有益的作用。李普爽等[27]在Wistar大鼠鏈脲佐菌素誘發(fā)成糖尿病模型后，隨機(jī)分為3組:糖尿病組、胰島素組和C肽組，干預(yù)8周，結(jié)果顯示糖尿病組24 h尿白蛋白排泄率明顯增加，C肽組顯著低于糖尿病組和胰島素組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；大鼠腎臟超微結(jié)構(gòu)變化：糖尿病組大鼠腎小球截面積、腎小球平均體積、細(xì)胞外基質(zhì)/腎小球截面積比值、細(xì)胞外基質(zhì)截面積、腎小球基膜厚度顯著升高，C肽組較胰島素組和糖尿病組顯著下降，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。得出結(jié)論：C肽治療降低24 h尿白蛋白排泄率是通過改善糖尿病大鼠腎臟超微結(jié)構(gòu)病變發(fā)揮作用的。姜永瑋等[23]在研究C肽對GK大鼠糖尿病腎病影響的病理學(xué)檢查顯示，與空白對照組相比，C肽治療組大鼠的腎小球硬化、腎小球系膜增生、基膜厚度和足細(xì)胞的形態(tài)都明顯改善，而胰島素治療不具有類似的作用。實(shí)時定量聚合酶鏈反應(yīng)、蛋白質(zhì)印跡法和免疫組織化學(xué)結(jié)果顯示，C肽能夠顯著下調(diào)高級糖基化終末產(chǎn)物受體和蛋白激酶C-β在糖尿病腎病大鼠腎小球的表達(dá)，并顯著上調(diào)蛋白激酶A的表達(dá)；而胰島素僅能明顯下調(diào)高級糖基化終末產(chǎn)物受體，對蛋白激酶C、蛋白激酶A的表達(dá)沒有明顯調(diào)節(jié)作用。因此認(rèn)為，C肽可能通過下調(diào)腎小球毛細(xì)血管高級糖基化終末產(chǎn)物受體、蛋白激酶C-β的表達(dá)和上調(diào)蛋白激酶A的表達(dá)而改善GK大鼠的糖尿病腎病。

腎小管上皮細(xì)胞纖維化被認(rèn)為是糖尿病腎病慢性腎功能不全和終末期腎病的關(guān)鍵病理變化，Hills等[28]在細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中的研究顯示，生理濃度C肽能逆轉(zhuǎn)高糖刺激下轉(zhuǎn)移生長因子β誘導(dǎo)的腎小管細(xì)胞的纖維化作用。

4 結(jié) 語

C肽不僅僅是用于評價胰島β細(xì)胞功能的經(jīng)典指標(biāo)，而且是具有生物學(xué)功能的肽，能激活細(xì)胞內(nèi)多種信號途徑。通過調(diào)節(jié)腎小球出、入球動脈和調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)信號，C肽能減少糖尿病實(shí)驗(yàn)動物和1型糖尿病患者的尿白蛋白排泄，抑制腎小球高濾過狀態(tài)、腎小球系膜基質(zhì)增生和基膜增厚，在糖尿病腎病的防治中將會發(fā)揮重要作用。

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