高尿酸血癥在糖尿病微血管病變發(fā)病中的作用機制研究進展

商書霞，宋光耀，郭妍，劉海深

(1冀中能源峰峰集團有限公司總醫(yī)院，河北邯鄲 056200；2河北省人民醫(yī)院)

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高尿酸血癥在糖尿病微血管病變發(fā)病中的作用機制研究進展

商書霞1，宋光耀2，郭妍1，劉海深1

(1冀中能源峰峰集團有限公司總醫(yī)院，河北邯鄲 056200；2河北省人民醫(yī)院)

摘要：高尿酸血癥(HUA)能促進糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展，可能通過影響腫瘤壞死因子、NADPH氧化酶、血管平滑肌細胞的作用實現(xiàn)。HUA還可使促黑素細胞刺激素、色素上皮衍生因子水平降低，導致抗炎和細胞保護作用減弱，促使糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)生。HUA另通過各種途徑調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)水平，導致氧自由基生成增加，進而通過TGF-β1/Smads和Nrf2-ARE信號通路影響糖尿病心肌病變的發(fā)生發(fā)展。

關(guān)鍵詞：高尿酸血癥；糖尿??；糖尿病發(fā)癥；糖尿病腎病；糖尿病視網(wǎng)膜病；心肌病

尿酸是人體嘌呤代謝最終產(chǎn)物，正常代謝情況下人體產(chǎn)生的血尿酸通過腎小球濾過，在經(jīng)過腎小管時超過90%尿酸可被重吸收，因此機體生成的血尿酸僅10%排出體外[1]。當尿酸生成增多和(或)尿酸排出減少，會導致血尿酸水平升高，男性尿酸>420 μmol/L或女性>357 μmol/L可診斷為高尿酸血癥(HUA)。HUA與氧化應激等炎癥反應相關(guān)，而氧化應激及多種炎性因子在糖尿病微血管病變中起著重要的作用。現(xiàn)將HUA在糖尿病微血管病變發(fā)病中的作用機制研究進展情況綜述如下。

1HUA在糖尿病腎病(DN)發(fā)病中的作用機制

DN是慢性腎功能不全、終末期腎病形成的主要原因，也是糖尿病患者致死的重要原因[2]。目前，有關(guān)尿酸與DN關(guān)系的研究較少。有研究顯示，DN與長期血尿酸水平升高有關(guān)，HUA可促進糖尿病患者腎臟損害。另有研究[3]發(fā)現(xiàn)，HUA是糖尿病患者24 h尿微量白蛋白異常的重要預測因子。HUA可促進DN的發(fā)生發(fā)展，可能通過腫瘤壞死因子 (TNF-α)、NADPH氧化酶(NOX)、血管平滑肌細胞(VSMC)的作用實現(xiàn)的。

1.1TNF-α TNF-α是一種促炎癥因子，存在于多種腎細胞中。TNF-α有兩種結(jié)合受體，即TNF-α一型受體和TNF-α二型受體[4]。糖尿病患者體內(nèi)TNF-α水平顯著升高，考慮與末期腎衰竭有關(guān)。文獻[5]報道，應用TNF-α合成抑制劑己酮可可堿干預腎細胞中smad3/smad4依賴型結(jié)締組織生長因子的轉(zhuǎn)錄，可以減少結(jié)締組織TNF-α表達，從而防止腎臟纖維化形成。TNF-α還可誘導胰島素受體底物的絲氨酸磷酸化，阻礙胰島素受體底物1(IRS-1)的酪氨酸磷酸化，干擾胰島素信號轉(zhuǎn)導途徑，導致胰島素抵抗(IR)[6]，而IR能增加尿酸鹽的重吸收，降低尿酸鹽排泄，從而導致HUA的發(fā)生。

1.2NOXNOX存在于單核細胞、巨噬細胞和嗜酸性粒細胞中，由5個亞基組成，即gp91phox、p22phox、p40phox、p67phox、p47phox[7]。吞噬細胞中的NOX通常不產(chǎn)生ROS，只有當其感受到細胞外信息刺激時，導致gp91phox的構(gòu)象發(fā)生變化，可激活NOX，產(chǎn)生大量ROS。Geiszt等[8]發(fā)現(xiàn)，高血糖能誘導腎臟系膜細胞p22phox、p47phox表達增加，同時能誘導細胞ROS生成增多，而加入NOX抑制劑后，ROS的生成受到抑制。過多的ROS導致絲/蘇氨酸激酶活化，活化的激酶通過不同作用靶點提高IRS-1、IRS-2絲氨酸磷酸化水平，并可干擾相鄰磷酸化的結(jié)合位點，阻礙正常酪氨酸磷酸化途徑。Tojo等[9]發(fā)現(xiàn)，應用NOX抑制劑可降低鏈脲佐菌素誘導糖尿病大鼠模型中Nox亞基過表達，從而減弱氧化應激，抑制ROS，并改變腎臟血流動力學和影響腎內(nèi)基質(zhì)重構(gòu)的作用，導致HUA的發(fā)生。NADPH與ROS生成直接相關(guān)，其機制可能通過蛋白激酶C(PKC)調(diào)節(jié)和晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)通路來實現(xiàn)。

1.2.1PKC調(diào)節(jié)血糖升高可增加二脂酰甘油(DAG)生成，通過DAG-PKC通路可激活PKC，致NOX活化，使細胞產(chǎn)生氧化應激反應，產(chǎn)生更多的ROS，刺激細胞凋亡，造成血管內(nèi)皮細胞損傷。Liu等[10]將選擇性PKC-β抑制劑(魯伯斯塔)應用于DN大鼠中，發(fā)現(xiàn)其能降低蛋白尿，維持腎小球濾過率，使腎功能避免損傷。而且，PKC通過啟動胰島素信號通路，抑制IRS-1表達，促使IR的發(fā)生，降低尿酸鹽排泄，從而導致HUA的發(fā)生。

1.2.2AGEs通路血糖升高時，蛋白質(zhì)發(fā)生非酶促糖化，最終形成穩(wěn)定的AGEs。AGEs本身及在其形成過程中均可產(chǎn)生大量ROS，損傷機體組織。

1.3VSMC尿酸還具有誘導VSMC增殖的作用。HUA可誘導促分裂原活化蛋白激酶的激活，使細胞外的信號調(diào)節(jié)激酶1、信號調(diào)節(jié)激酶12磷酸化，使環(huán)氧合酶2(COX-2)的表達上調(diào)。COX-2產(chǎn)物如血栓素A2的增多，可介導血小板生長因子(PDGF)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的激活，進而誘導VSMC增殖和巨噬細胞的浸潤，引起管壁增厚、管腔狹窄。研究[11]發(fā)現(xiàn)，降低血尿酸水平，可降低HUA大鼠NO水平，導致內(nèi)皮細胞功能異常，血管舒張功能減弱，引起血管病變，進一步損傷腎臟功能。

2HUA在糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)發(fā)病中的作用機制

隨著血尿酸升高，尿酸鹽結(jié)晶會沉積在動脈壁，導致動脈內(nèi)膜損傷。HUA可導致微炎癥狀態(tài)，刺激血管平滑肌增生。而且，平滑肌細胞含有陰離子轉(zhuǎn)運蛋白，可吸收尿酸鹽。在平滑肌細胞內(nèi)，HUA還可致血小板源生長因子A(PDGF-A)、PDGF-C水平升高，PDGF-A受體mRNA表達上調(diào)，局部血管發(fā)生炎癥反應，導致微血管病變及小動脈玻璃樣變。Khosla等[11]認為，動脈粥樣硬化癥作為一種微炎癥反應，可破壞內(nèi)皮細胞的表面穩(wěn)態(tài)，導致血管內(nèi)皮細胞功能紊亂，導致DR的發(fā)生發(fā)展，其中促黑素細胞刺激素(α-MSH)和色素上皮衍生因子(PEDF)水平的降低，可導致抗炎癥和細胞保護作用減弱，促使DR發(fā)生。

2.1α-MSH在視網(wǎng)膜組織中，存在一種內(nèi)源性肽類激素，即 α-MSH，對DR的發(fā)生起關(guān)鍵作用。α-MSH是前阿片促皮質(zhì)激素原的一種衍生肽，在下丘腦垂體和多種外周組織細胞產(chǎn)生，是促黑皮質(zhì)素原在前體激素轉(zhuǎn)換酶作用下釋放出的13個氨基酸殘基，經(jīng)末端化學修飾后才具有生物學活性， α-MSH在眼部天然存在，有抗炎癥和細胞保護作用，對眼內(nèi)生理狀態(tài)正常維持具有重要作用。黑素皮質(zhì)素受體為G蛋白偶聯(lián)受體，共有5型，其中MC3R、MC4R和MC5R在視網(wǎng)膜組織均有表達， α-MSH通過位于免疫細胞表面的MC5R，抑制Ⅰ型輔助性T細胞釋放干擾素，維持眼部免疫豁免狀態(tài)[12]。α-MSH對視網(wǎng)膜的保護作用是通過抑制轉(zhuǎn)錄因子FOXO4而實現(xiàn)的，F(xiàn)OXO4是一種轉(zhuǎn)錄因子，在氧化應激和細胞凋亡中具有重要作用，Tsuchiya等[13]發(fā)現(xiàn)，敲除小鼠的低密度脂蛋白受體基因，F(xiàn)OXO1、FOXO3、FOXO4基因的降低可以保護內(nèi)皮細胞，由此可見FOXO4是引起內(nèi)皮功能障礙和組織損傷的一個因素。

2.2PEDFPEDF屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員，由于缺少絲氨酸反應環(huán)，故無PEDF蛋白水解酶的活性。PEDF可產(chǎn)生于眼內(nèi)多個部位，有特有的生物學功能，是DR中的一種保護性因子，HUA可導致微血管病變及小動脈玻璃樣變，如PEDF的保護作用減弱，會導致視網(wǎng)膜病變的發(fā)生。PEDF對視網(wǎng)膜的保護作用可能通過抗新生血管作用和抗氧化應激途徑實現(xiàn)。

2.2.1抗新生血管作用PEDF具有抗新生血管作用，可能與其抵抗血管內(nèi)皮細胞生長因子(VEGF)有關(guān)。VEGF作為促血管生成因子，可通過促進血管內(nèi)皮細胞的增殖、遷移以及增加血管內(nèi)皮細胞通透性而致病，而PEDF可使VEGF表達下調(diào)。VEGF作為血管生成的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，與DR發(fā)病機制有關(guān)[14]。有動物實驗顯示，高血糖可導致視網(wǎng)膜內(nèi)VEGF表達升高，而注射VEGF抑制劑后，能顯著降低神經(jīng)節(jié)細胞的凋亡。Haurigot等[15]發(fā)現(xiàn)，VEGF可明顯上調(diào)結(jié)締組織生長因子(CTGF)的表達，而CTGF可促使新生血管的形成，并參與糖尿病增殖性視網(wǎng)膜病變的發(fā)生發(fā)展。而PEDF具有神經(jīng)保護和抗血管生成的作用，能抵抗氧化應激和谷氨酸神經(jīng)毒性損傷。

2.2.2抗氧化應激PEDF可對抗氧化應激，機體抗氧化能力增強，可抑制ROS產(chǎn)生，保護視網(wǎng)膜毛細血管周細胞免受損傷。Yoshida等[16]對鏈脲霉素誘導的T1DM大鼠進行研究，發(fā)現(xiàn)給予DR大鼠應用PEDF干預4周后，NOX及其膜亞基表達活性下調(diào)，NOX誘發(fā)的氧化應激反應受到抑制，ROS生成減少，致機體免受損傷。

3HUA在糖尿病心肌病發(fā)病中的作用機制

高尿酸在糖尿病心肌病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用，HUA通過各種途徑調(diào)控轉(zhuǎn)化生長因子β1(TGF-β1)水平，從而抑制內(nèi)皮細胞遷移，內(nèi)皮細胞遷移在損傷修復和血管新生中發(fā)揮重要作用。HUA導致氧自由基生成增加，還可以通過PDGF、MCP-1、COX-2誘導管血管壁的炎癥反應，導致機體產(chǎn)生氧化應激反應，而核因子2相關(guān)因子2(Nrf2)是調(diào)節(jié)細胞抗氧化應激的重要轉(zhuǎn)錄因子，當其減弱或激活發(fā)生障礙時，Nrf2-ARE信號通路呈現(xiàn)失活狀態(tài)，加重氧化應激源的細胞毒性，使內(nèi)皮細胞功能障礙，加速糖尿病微血管病變的發(fā)生發(fā)展。HUA通過TGF-β1/Smads和Nrf2-ARE信號通路影響糖尿病心肌病變的發(fā)生發(fā)展。

3.1TGF-β1/Smads信號通路TGF-β1是器官和血管內(nèi)皮纖維化的重要因子，在高血糖、炎癥刺激、器官慢性損傷、心肌重構(gòu)等情況下表達增加，引起纖維母細胞遷移，促使纖維蛋白原分泌增加，促進基質(zhì)沉積，使組織纖維化。心肌組織纖維化可致TGF-β1及其下游的Smad2、Smad3蛋白表達上調(diào)。血管的平滑肌細胞TGF-β1促進了Smad2和Smad3的磷酸化，進而形成Smad4三聚體，此三聚體可轉(zhuǎn)移到細胞內(nèi)，結(jié)合Smad相關(guān)DNA序列，最終導致纖維性連接蛋白、Ⅰ型膠原、CTGF等促纖維化生成因子，并促進這些因子基因的轉(zhuǎn)錄。動物實驗[17]發(fā)現(xiàn)，在Smad3基因缺陷小鼠中，其心肌纖維化程度較非Smad3基因缺陷小鼠減輕，由此可見糖尿病狀態(tài)下心臟TGF-β1/Smads通路激活與心肌纖維化發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。

3.2Nrf2-ARE信號通路HUA導致氧自由基生成增加，而Nrf2是調(diào)節(jié)細胞抗氧化應激的重要轉(zhuǎn)錄因子，當其減弱或激活發(fā)生障礙時，Nrf2-ARE信號通路呈失活狀態(tài)，加重氧化應激源的細胞毒性，使內(nèi)皮細胞功能障礙，加速糖尿病微血管病變發(fā)生發(fā)展?？寡趸磻?ARE)是一組特異DNA-啟動子的結(jié)合序列，位于谷胱甘肽S-轉(zhuǎn)移酶、超氧化物岐化酶等保護基因5′端的啟動序列元件，能被多種具有親電性和氧化性的化合物激活，進而激活Ⅱ相解毒酶以及抗氧化酶的基因表達，從而保護細胞的正常功能。Stewart等發(fā)現(xiàn)，Nrf2-ARE信號通路被激活后，可抑制Nrf2蛋白降解，穩(wěn)定其在細胞質(zhì)中的水平，增強其轉(zhuǎn)錄活性。另外研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病時，血糖升高可通過ROS系統(tǒng)引起心肌細胞損害，導致糖尿病心肌病發(fā)生，甚至血糖輕度升高，也可導致Nrf2基因敲除大鼠短時間內(nèi)出現(xiàn)糖尿病心肌病，由此得出結(jié)論，Nrf2通過ARE抗氧化應激阻止糖尿病心肌病進程。由此提示，激活Nrf2-ARE信號通路，阻斷線粒體電子傳遞產(chǎn)生的過量過氧化物，抵御糖尿病患者血糖升高引起的氧化應激，可阻斷糖尿病微血管病變的發(fā)生發(fā)展。

綜上所述，HUA通過多種機制參與糖尿病微血管病變的發(fā)病。臨床上應重視糖尿病微血管病變時血尿酸水平的常規(guī)監(jiān)測，起到早期預防、早期干預，以防止病變的惡性發(fā)展。

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(收稿日期:2015-09-14)

中圖分類號：R587.1

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)03-0095-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.03.040

通信作者：宋光耀(E-mail: sguangyao2@163.com)