干預(yù)氧化應(yīng)激通路靶向治療糖尿病腎病的新進展

劉紅艷 喬玉峰 薛福平 (山西醫(yī)科大學(xué)第二醫(yī)院,太原 030000)

糖尿病腎病(diabeticnephropathy，DN)是糖尿病常見的嚴重微血管并發(fā)癥，最終導(dǎo)致終末期腎病，病死率較高。DN的發(fā)生發(fā)展與氧化應(yīng)激(oxidative stress,OS)密切相關(guān)，近年關(guān)于兩者關(guān)系的報道較多，如2003年“活性氧和糖尿病腎病”專題論壇，Banting獲得者Brownlee提出糖尿病并發(fā)癥的統(tǒng)一機制學(xué)說，認為其是多種高糖誘導(dǎo)下OS產(chǎn)生的結(jié)果。由于OS是多種與DN發(fā)病機制相關(guān)分子機制的共同產(chǎn)物，可激活其他致病通路，激活的通路反過來導(dǎo)致OS損傷，因此，抑制OS成為DN多治療協(xié)同效應(yīng)的樞紐。本文就近年DN OS的進展及干預(yù)措施進行綜述。

1 氧化應(yīng)激

OS是指機體受到多種病理因素刺激后，體內(nèi)活性氧(ROS)產(chǎn)生過多，抗氧化能力下降，機體正常氧化還原動態(tài)失衡，導(dǎo)致生物大分子如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸等氧化損傷，干擾正常生命活動而形成的嚴重應(yīng)激狀態(tài)。ROS來源增多和抗氧化能力降低是導(dǎo)致OS水平提高的主要機制，ROS過量產(chǎn)生是DN發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，也是研究熱點。

2 DN氧化應(yīng)激機制研究進展

2.1腎組織OS的相關(guān)細胞通路 機體處于高血糖狀態(tài)時，ROS過度產(chǎn)生，作為信號因子介導(dǎo)細胞內(nèi)多條信號通路的級聯(lián)反應(yīng)，引發(fā)腎臟組織炎癥、纖維化、OS、凋亡等，最終導(dǎo)致DN[1]。除激活PKC通路、多元醇通路等，還可激活Nrf2/Keap1和PHD-HIF通路。近年Nrf2/Keap1和PHD-HIF通路在DN氧化損傷中的保護作用引起廣泛關(guān)注。

2.1.1Nrf2/Keap1通路通過增強抗氧化基因表達抑制DN OS Nrf2是由氧化還原調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)錄因子，作為細胞保護劑抵抗OS[2]。Keap1是Nrf2的細胞質(zhì)抑制因子，其中間連接區(qū)的半胱氨酸殘基(Cys273和Cys288)對氧化變化的反應(yīng)最為敏感[3]。當細胞內(nèi)ROS升高時，Keap1的半胱氨酸殘基被氧化，促進Nrf2泛素化和蛋白質(zhì)小體降解，使Keap1與Nrf2分離，上調(diào)Nrf2抗氧化基因表達，Nrf2主動定位于細胞核內(nèi)，與抗氧化反應(yīng)元件(ARE)結(jié)合，調(diào)節(jié)多種抗氧化蛋白表達，產(chǎn)生抗氧化反應(yīng)，保護細胞免受氧化損傷[2，4]。Nrf2/Keap1通路是DN OS的主要調(diào)節(jié)因子，被認為是DN治療的潛在靶點[5]。

富馬酸二甲基酯(DMF)是Nrf2通路的激活因子，可激活Nrf2/Keap1通路，提高抗氧化劑水平，減少DNA損傷和OS，改善小鼠卵巢儲備[6]。DMF是否可通過激活Nrf2/Keap1通路減輕糖尿病患者腎臟OS，改善腎臟損傷，有待進一步研究。因此，針對Nrf2/Keap1通路的研究具有研究前景，但目前研究僅限于DN動物模型，需進一步臨床研究。

2.1.2PHD-HIF通路在DN氧化損傷中的保護作用 PHD-HIF通路參與多種生物學(xué)過程，如紅細胞生成、鐵穩(wěn)態(tài)、血管生成及組織缺血、炎癥等[7]。低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)是氧敏感性異二聚體蛋白，在腎組織缺血、炎癥狀態(tài)下，HIF穩(wěn)定高表達，對病情緩解具有重要作用。脯氨酰羥化酶(PHD)作為HIF降解反應(yīng)的限速酶，對HIF進行羥基化可促進HIF蛋白降解，影響HIF介導(dǎo)的相關(guān)疾病治療。在缺氧條件或PHD抑制劑存在下，PHD羥基化活性降低，抑制HIF降解，使HIF穩(wěn)定高表達，可改善組織缺血、缺氧及損傷等[8]。

HIF是重要的保護性生理機制，可對抗缺氧、預(yù)防損傷及改善腎臟缺血、缺氧狀態(tài)?？寡趸委熆商岣逥N髓質(zhì)HIF表達，改善腎臟氧化損傷[9]。HIF激活可減輕糖尿病引起的腎氧代謝和線粒體功能改變，減少蛋白尿和改善腎小管間質(zhì)損傷[10]。

2.2腎組織OS的相關(guān)調(diào)控途徑 ROS來源增多和抗氧化能力降低是導(dǎo)致OS水平增高的主要機制，酶基因表達下調(diào)，同時使其活性基團發(fā)生糖基化導(dǎo)致失活或活性減弱，ROS清除減少。同時非酶性抗氧化物質(zhì)VitE等在DN腎臟組織中也存在不同程度的減少或利用不足。

NADPH氧化酶是已知的唯一專門用于產(chǎn)生ROS的酶，存在3種亞型表達催化亞基(NOX1、NOX2和NOX4)，NOX4是鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的DN小鼠腎ROS的主要來源。Jha等[11]通過敲除DN大鼠NOX4基因及抑制NOX4表達，發(fā)現(xiàn)DN大鼠腎小球損傷緩解，蛋白尿、腎小球結(jié)構(gòu)改變，ECM積聚，起腎臟保護作用，可能機制與減少腎皮質(zhì)超氧化物生成、降低細胞漿和線粒體ROS水平有關(guān)。NOX4抑制劑治療糖尿病小鼠時也出現(xiàn)線粒體及ROS生成減少。表明NOX4可能是減少線粒體OS的治療靶點，OS是DN的機制性治療靶點。

3 抑制氧化應(yīng)激治療DN新進展

DN傳統(tǒng)治療可一定程度緩解疾病進展，但無法根治。因此針對DN OS機制治療的靶點，涌現(xiàn)出一系列新型治療藥物，如ACEI或ARB類、降脂類普羅布考、鈉-葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運蛋白2(SGLT2)抑制劑及己酮可可堿等。另外，抗氧化肽SS31、纖維素酸等抗氧化劑研究對防治DN具有重要意義。早期防治、改善臨床癥狀、延緩腎功能損害進程是中醫(yī)藥治療DN的優(yōu)勢。

3.1西藥對腎組織OS的干預(yù)作用

3.1.1ACEI、ARB及醛固酮受體拮抗劑類 血管緊張素-Ⅱ(Ang-Ⅱ)是RAAS中最重要的生物活性物質(zhì)。機體長期處于高葡萄糖狀態(tài)，腎臟中Ang-Ⅱ過度活化，導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)和功能變化，更易發(fā)生OS。ACEI、ARB類藥物能通過抑制高糖應(yīng)激下轉(zhuǎn)化生長因子-β1/Smad通路，降低轉(zhuǎn)化生長因子-β1表達，減少ROS生成，防止OS損傷，抑制DN發(fā)展[12]。

醛固酮是重要的鹽皮質(zhì)激素，通過炎癥、OS和纖維化機制引起組織損傷，是DN發(fā)生發(fā)展的重要媒介。鹽皮質(zhì)激素受體拮抗劑(MRAs)可能通過抑制轉(zhuǎn)化生長因子β1、OS和內(nèi)皮功能障礙預(yù)防DN發(fā)生發(fā)展。醛固酮受體拮抗劑不僅能抑制細胞生長因子以達到抗腎臟纖維化的目標，更能抑制 NADPH 氧化酶氧化活性應(yīng)激損傷，具有良好的抗氧化及抗炎作用[13]。

3.1.2降脂類 普羅布考臨床用于降低膽固醇，但近年對其藥理作用認識不斷深入，發(fā)現(xiàn)其有很好的抗氧化及腎臟保護作用。研究發(fā)現(xiàn)替米沙坦聯(lián)合普羅布考治療2型糖尿病合并蛋白尿患者，隨訪48周，根據(jù)基線24 h蛋白尿水平分為24 h蛋白尿水平<1.0 g和≥1.0 g兩組，前者聯(lián)合使用比單用替米沙坦有更好的降低尿蛋白作用，后者單用替米沙坦未能減少蛋白尿，聯(lián)合使用才顯著降低尿蛋白水平[14]。故普羅布考在治療DN方面具有良好的應(yīng)用前景。

他汀類藥物是具有降脂作用的HMG-CoA還原酶抑制劑，可降低糖尿病患者的心血管風(fēng)險。最新研究發(fā)現(xiàn)辛伐他汀(SIM)具有改善抗OS和抗細胞凋亡的功效，主要機制為DN大鼠中脂質(zhì)過氧化和一氧化氮(NO)顯著增加，而SIM給藥后減少脂質(zhì)過氧化和NO，上調(diào)抗氧化劑表達和凋亡。表明SIM可通過減輕OS和細胞凋亡預(yù)防DN[15]。

3.1.3新型口服降糖藥 新型口服降糖藥SGLT-2抑制劑是不依賴于內(nèi)源性胰島素的藥物，通過抑制腎臟近端小管的SGLT2表達，可減少腎小管對葡萄糖的重吸收，增加尿液中葡萄糖排泄，從而達到降血糖作用。Jian等[16]發(fā)現(xiàn)SGLT-2抑制劑可改善DN患者體內(nèi)ROS聚集，改善過氧化物對細胞的損傷。

3.1.4抗氧化炎癥調(diào)節(jié)劑 己酮可可堿(PTX)是非特異性磷酸二酯酶抑制劑，具有抗OS及炎癥反應(yīng)作用。Garcia等[17]研究顯示PTX可降低糖尿病大鼠胰腺、肝、腎的TNF-α、iNOS和COX-2的免疫反應(yīng)性。研究發(fā)現(xiàn)PTX對STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠腎臟NOS的修復(fù)作用中，發(fā)現(xiàn)PTX可改善糖尿病大鼠腎臟組織eNOS、iNOS和nNOS蛋白水平，但不影響mRNA水平，影響NOS表達并改善腎臟損傷[18]。提示PTX具有抗OS作用，有望成為治療DN的候選藥物。

3.1.5其他新型抗氧化藥物 抗氧化肽SS31是靶向線粒體的抗氧化肽，可清除線粒體ROS。CD36是B類清道夫受體，介導(dǎo)反應(yīng)性DN中ROS的產(chǎn)生。Hou等[19]測定SS31治療DN后，糖尿病小鼠的OS水平、CD36、NF-κB表達均下降，表明SS31在DN中通過抑制增強的OS和CD36表達保護腎臟。

纖維素酸(EA)是廣泛存在于堅果、茶葉、漿果、橡木酒和其他食物中的天然植物，又稱三羥基酸，人和動物實驗已證明EA具有多種生物活性，如抗氧化、抗炎等作用。EA對STZ所致DN小鼠的OS改善作用引起關(guān)注。Zhou等[20]研究表明EA能顯著提高DN小鼠血清T-SOD(T-SOD是清除體內(nèi)自由基的金屬酶，其活力反映機體清除自由基的能力)活性，降低血清MDA含量，減輕DN小鼠OS。

S-烯丙基半胱氨酸(SAC)是新型抗氧化劑，Uddandrao等[21]通過研究SAC在STZ-NAD誘導(dǎo)的實驗性DN中的潛在治療作用，SAC組較對照組NF-κB、IL-6、TNF-α表達均顯著降低，此外，SAC通過上調(diào)抗氧化基因mRNA和蛋白表達，證實其對DN大鼠的體內(nèi)抗氧化防御機制具有明顯的改善作用。

VitD是脂溶性維生素，其活性分子1，25-(OH)2VD3可提高SOD、CAT水平，降低脂質(zhì)過氧化水平，減弱OS[22]。Liyanage等[23]研究表明，1,25-(OH)2VD3可負調(diào)節(jié)腎素表達，實現(xiàn)對RAS系統(tǒng)的負反饋調(diào)控，進一步抑制OS，預(yù)防DN。

白蛋白具有抗氧化特性，是血漿中主要的抗氧化蛋白，其抗氧化能力下降是糖尿病并發(fā)癥發(fā)生的重要因素，且其抗氧化能力隨GFR降低和DN分期的推進而降低[24]。因此，適時補充白蛋白、提高血漿白蛋白水平有望成為新的治療方式。

α-硫辛酸是短鏈脂肪酸辛酸的衍生物。動物實驗證實α-硫辛酸治療可明顯降低糖尿病大鼠腎臟丙二醛含量及SOD活性，減輕腎臟損傷[25]。

輔酶Q10存在于肉、魚、植物油和堅果等食物中，具有強大的抗炎、抗?jié)儭⒖寡趸涂固悄虿』钚?。輔酶Q10聯(lián)合二甲雙胍治療可顯著提高抗氧化酶SOD和過氧化氫酶活性[26]。

核因子相關(guān)因子-2(nuclear factor-like 2)是近年發(fā)現(xiàn)的機體抵抗OS的重要調(diào)節(jié)因子，其高表達可預(yù)防DN中引起的氧化損傷[24]。

3.2中藥對腎組織OS的干預(yù)作用 中藥有效成分如銀杏葉提取物、黃葵膠囊、尿毒清顆粒等可減輕腎臟OS反應(yīng)，從而對腎臟起保護作用[27]。枸杞葉提取物(MELC)使腎臟OS標志物的促炎參數(shù)(GSH，SOD，CAT，MDA，TNF-α，IL-6和IL-1β)水平顯著降低，表明MELC可抑制DN的腎臟氧化作用[28]。姜黃素通過Nrf2和AMPK信號通路抑制OS和脂質(zhì)累積，逆轉(zhuǎn)高糖引起的腎小球基底膜病理生理改變[29]。人參皂苷Rg1聯(lián)合黃芪甲苷通過減少OS和抑制TGF-β1/Smads信號級聯(lián)，抑制DN進展[30]。中藥有效成分葛根素、柚皮苷通過抑制NAPH氧化酶治療DN[31]。乙醇提取物川芎根狀莖(LC)可激活Nrf2及其下游基因nqo1和gclm蛋白水平，抑制NF-κB調(diào)節(jié)的炎癥蛋白iNOS和COX-2表達，增強抗氧化作用[32]。此外，研究發(fā)現(xiàn)中西藥聯(lián)合治療如益腎化濕顆粒聯(lián)合舒洛地特、參芪地黃湯加味聯(lián)合纈沙坦等，均可減輕腎臟OS，控制DN進展，但均屬于小樣本研究，其具體機制仍需擴大樣本、隨機、對照研究證實[33]。

3.3DN表觀遺傳學(xué)分子miRNA介導(dǎo)OS潛在治療DN miRNA是內(nèi)源性小的非編碼RNA(約20～22個核苷酸)，通過轉(zhuǎn)錄后機制調(diào)節(jié)基因表達。由于miRNA可調(diào)節(jié)糖尿病并發(fā)癥關(guān)鍵病理生理過程相關(guān)基因表達，影響DN進展，因此miRNA小分子可用于評估DN進展，可能成為糖尿病并發(fā)癥治療的潛在新型生物標志物和治療靶點。

部分miRNA涉及DN發(fā)病機制OS。既往研究涉及的miRNA數(shù)量較少，如miRNA-25表達降低可上調(diào)NOX4水平，從而促發(fā)OS和腎功能障礙；在HK-2腎小管上皮細胞中，miRNA-205表達下調(diào)與HO和SOD引起的ROS增加相關(guān)。其他miRNA參與調(diào)節(jié)DN OS，其中miRNA-214備受關(guān)注。在HK-2腎小管細胞中，miRNA-214過表達，靶向作用于解偶聯(lián)蛋白2(UCP2)加速ROS/Akt/mTOR信號傳導(dǎo)，進而調(diào)控DN進展。使用UCP2抑制劑genipin、Akt抑制劑均可減弱miR-214上調(diào)對大鼠OS的影響。表明miR-214在近端腎小管細胞中通過靶向作用于UCP2介導(dǎo)ROS/Akt/mTOR信號通路調(diào)控DN[34]。

4 總結(jié)

ROS來源增多和抗氧化能力降低是導(dǎo)致OS水平提高的主要機制，ROS的過量產(chǎn)生是DN發(fā)生的中心環(huán)節(jié)，也是研究熱點。隨著對DN發(fā)病機制研究的不斷深入，多種抗OS藥物已在動物實驗及臨床實踐中被證實可以延緩及改善DN發(fā)生發(fā)展。期待未來更多、更安全有效的新型DN治療方法廣泛應(yīng)用于臨床，為DN治療做出貢獻。