糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制、診斷及治療研究進(jìn)展 *

韓利民，張 吉 綜述，趙海龍△ 審校

(1.遵義醫(yī)科大學(xué)病理生理學(xué)教研室，貴州 遵義 563000；2.重慶市長壽區(qū)人民醫(yī)院檢驗(yàn)科，重慶 401220)

根據(jù)2015年國際糖尿病聯(lián)盟(IDF)發(fā)布的第7版糖尿病概覽統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全球成年人中糖尿病患病人數(shù)高達(dá)4.15億，預(yù)計(jì)到2040年將會增至6.42億[1]。而糖尿病腎病(DN)是臨床上糖尿病患者中最常見的微血管并發(fā)癥，也是主要死因之一，因此針對DN的早預(yù)防、早診斷及早治療，對于延緩DN病程發(fā)展，提高患者生活質(zhì)量尤為重要。作者擬對近年來有關(guān)DN的發(fā)病機(jī)制、診斷及藥物治療進(jìn)行綜述，旨在提供協(xié)助DN診斷及治療的部分新策略。

1 DN的發(fā)病機(jī)制

DN的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜且目前尚不完全清楚，但以下相關(guān)機(jī)制已被證明與DN的發(fā)病密切相關(guān)。

1.1腎小球血流動力學(xué)改變 腎小球高壓是DN的典型特征，其形成后刺激腎臟系膜細(xì)胞增殖、肥大和基質(zhì)增生，最終引起腎小球硬化引發(fā)DN。實(shí)驗(yàn)證明選擇性內(nèi)皮素拮抗劑atrasentan可降低腎小球高壓，進(jìn)而減少2型糖尿病患者的清蛋白尿[2]。機(jī)體高血糖時，促進(jìn)腎臟釋放多種血管活性介質(zhì)[如胰島素樣生長因子1(IGF-1)、血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、一氧化氮(NO)]，引起腎臟入球小動脈擴(kuò)張；而出球小動脈由于血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、內(nèi)皮素1(ET-1)局部升高而發(fā)生收縮[3]。以上變化導(dǎo)致腎小球高壓形成，進(jìn)而導(dǎo)致DN的發(fā)生。

1.2腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(RAAS)過度活躍 RAAS過度活躍是引起腎臟纖維化的關(guān)鍵因素，與DN的發(fā)生也密切相關(guān)。一項(xiàng)基于小鼠的動物實(shí)驗(yàn)表明使用RAAS抑制劑[血管緊張素轉(zhuǎn)化酶(ACE)或血管緊張素轉(zhuǎn)化酶抑制劑(ACEI)]后能顯著減輕腎臟纖維化[4]。機(jī)體血糖升高時，RAAS中的主要活性產(chǎn)物AngⅡ被激活?；罨腁ngⅡ不僅誘導(dǎo)ROS生成增多引起足細(xì)胞凋亡，而且還上調(diào)轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)促進(jìn)腎小球間質(zhì)纖維化最終引發(fā)DN[5]。

1.3活性氧(ROS)及炎癥 ROS生成過多是DN發(fā)病的重要機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)使用N-乙酰半胱氨酸降低ROS后，DN大鼠模型的血肌酐和蛋白尿水平均較前明顯改善[6]。機(jī)體血糖水平正常時，骨骼肌和脂肪組織中的葡萄糖通過糖酵解為細(xì)胞提供能量；而當(dāng)血糖水平過高時，糖酵解過程因GADPH活性下降受阻，而多元醇、氨基己糖、晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGEs)等途徑被激活。以上途徑的激活導(dǎo)致NADPH下降，ROS清除下降，最終產(chǎn)生大量的ROS[7]。過多的ROS可使線粒體內(nèi)膜非特異轉(zhuǎn)運(yùn)通道(mPTP)開放，引起細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度升高，繼而激活一系列凋亡酶及大量炎癥介質(zhì)導(dǎo)致腎小球足細(xì)胞損傷[8]。此外，ROS還可激活PKC、P38MAPK通路，促使TGF-β合成增多，進(jìn)而提高細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)增殖水平[9]。以上變化可促使腎臟發(fā)生炎癥和纖維化，最終導(dǎo)致DN的發(fā)生。

1.4遺傳和表觀遺傳失調(diào) 研究證實(shí)DN與遺傳密切相關(guān)，通過全基因關(guān)聯(lián)研究(GWASs)發(fā)現(xiàn)CARS和FRMD3、NLRP3等多種基因與DN發(fā)生有明顯相關(guān)性[10]。近年來，表觀遺傳失調(diào)也被認(rèn)為與多種疾病均息息相關(guān)，包括DN。機(jī)體高糖環(huán)境下可通過DNA甲基化、組蛋白翻譯后修飾(PTMs)及miRNA的調(diào)節(jié)等途徑改變表觀遺傳譜。臨床研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病組的PTMs較正常血糖組增強(qiáng)，并能通過調(diào)節(jié)TGF-β1及其下游促纖維化基因誘導(dǎo)DN的發(fā)生[11]；在體外小鼠實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)miRNA-192等幾種miRNA可以上調(diào)系膜細(xì)胞中TGF-β1表達(dá)引起腎臟纖維化[12]。以上途徑均能上調(diào)TGF-β1的表達(dá)引起基質(zhì)擴(kuò)張及腎小管纖維化，進(jìn)而促進(jìn)DN的發(fā)生。

1.5足細(xì)胞自噬 自噬與凋亡密切相關(guān)，適當(dāng)提高足細(xì)胞的自噬水平可保護(hù)腎臟細(xì)胞凋亡，而抑制其自噬水平會加重細(xì)胞損害。哺乳動物雷帕霉素靶點(diǎn)(mTOR)是自噬的重要負(fù)性調(diào)控因子，其上游調(diào)控因子有蛋白激酶B(AKT/PKB)、結(jié)節(jié)性硬化復(fù)合物1/2(TSC1/2)、腦中富含Ras同源蛋白(Rheb)。過多的葡萄糖可激活A(yù)KT、Rheb通路，抑制AMPK通路，進(jìn)而促進(jìn)mTOR活化而抑制足細(xì)胞自噬[13]。此外，高糖也能誘導(dǎo)β-抑制蛋白通過下調(diào)Atg12-Atg5結(jié)合抑制自噬過程激活[14]。以上機(jī)制導(dǎo)致腎小球足細(xì)胞凋亡增加和蛋白尿形成，最終促進(jìn)DN的發(fā)生。

1.6線粒體功能障礙 線粒體是能量產(chǎn)生的重要細(xì)胞器，也是生成ROS的主要場所，其功能障礙同樣可導(dǎo)致DN的發(fā)生。當(dāng)機(jī)體血糖升高時，線粒體電子傳遞鏈負(fù)荷增加導(dǎo)致腺苷三磷酸(ATP)及NO生成不足，繼而引起核因子κB(NF-κB)生成增多，從而促進(jìn)腎臟發(fā)生炎癥及血管功能紊亂，最終形成DN[15]?；谏鲜隼碚?，有學(xué)者早已提出可以通過運(yùn)動、熱量限制或藥物刺激AMPK的方法提高線粒體氧化磷酸化活性，從而達(dá)到降低DN的風(fēng)險(xiǎn)[16]。如二甲雙胍、白藜蘆醇都可通過激活A(yù)MPK途徑而抑制腎臟纖維化，進(jìn)而預(yù)防DN的發(fā)生[17-18]。

2 DN的診斷及其生物標(biāo)志物

腎臟穿刺是DN診斷的“金標(biāo)準(zhǔn)”，但因其有創(chuàng)，臨床上大部分患者并不能接受。2014年中華醫(yī)學(xué)會糖尿病學(xué)分會微血管并發(fā)癥學(xué)組推薦使用24 h尿蛋白排泄率(UAE)或蛋白尿/肌酐比值(ACR)作為臨床上DN的診斷和分期依據(jù)之一[19]。但24 h UAE/ACR容易受到多種因素干擾(如運(yùn)動、發(fā)熱、進(jìn)食大量蛋白質(zhì)等)，特異性較差。此外，臨床上也存在部分DN患者僅表現(xiàn)為腎小球?yàn)V過率(GFR)下降，但無明顯的微量蛋白尿，因此DN的診斷還應(yīng)該結(jié)合患者的GFR水平。由于GFR在臨床上不能被直接測量，故常用估算的GFR(eGFR)來代替GFR。但用eGFR代替GFR的方法評估患者的腎功能會導(dǎo)致臨床評估的準(zhǔn)確率降低。LUIS-LIMA等[20]在幾項(xiàng)橫斷面和縱向研究比較51Cr-EDTA測定GFR(mGFR)和eGFR 2種方法評估2型糖尿病患者的腎功能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)eGFR的平均誤差為實(shí)際GFR的30%。

基于上述原因，研究者們開始探索其他新的生物標(biāo)志物用于協(xié)助DN的診斷。ZHANG等[21]研究發(fā)現(xiàn)尿IgG、轉(zhuǎn)鐵蛋白(Tf)、中性粒細(xì)胞明膠酶相關(guān)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白(NGAL)和腫瘤壞死因子 α(TNF-α)對早期DN具有極好的診斷價值，其相關(guān)受試者工作特征曲線下面積分別為0.894、0.875、0.861、0.763。EL-DAWLA等[22]研究發(fā)現(xiàn)，E-鈣黏著蛋白、骨膜素也是早期診斷DN可靠的生物標(biāo)志物。此外，研究表明還可通過聯(lián)合尿微量白蛋白、α1微球蛋白和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶來提高DN早期診斷的敏感度[23]。

另一方面，隨著生物信息學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，部分研究者通過數(shù)據(jù)挖掘方法找到了DN患者特異性的差異表達(dá)基因、mRNA或蛋白。如從Gene Expression Omnibus數(shù)據(jù)庫下載DN相關(guān)微陣列數(shù)據(jù)集GSE30122、GSE30528和GSE47183，然后通過數(shù)據(jù)分析找到差異表達(dá)的基因(DEG)并對其進(jìn)行功能富集分析，最后發(fā)現(xiàn)COL6A3、MS4A6A、PLCE1、TNNC1等多種基因可能涉及DN的進(jìn)展[24]。另外一項(xiàng)研究也表明，運(yùn)用數(shù)據(jù)挖掘、微陣列等方法找出與DN相關(guān)的致病因素、基因及分子機(jī)制等，最終用于DN的診斷和治療[25]。此外，研究者還可通過決策樹方法對糖尿病患者進(jìn)行分析，根據(jù)DN易患的相關(guān)特征早期識別易患個體，進(jìn)而達(dá)到對DN早期預(yù)防或治療的目的[26]。

3 DN的治療

根據(jù)有無降糖作用，治療DN的相關(guān)藥物可分為兩大類：第一類是在降糖基礎(chǔ)上同時具有保護(hù)腎臟作用的藥物。二甲雙胍能通過激活A(yù)MPK途徑繼而抑制mTOR和PI3K/AKT通路，最終達(dá)到預(yù)防DN發(fā)生的目的[27]。噻唑烷二酮類吡格列酮能抑制腎AGE/RAGE軸的激活和下調(diào)NF-κB，進(jìn)而改善糖尿病腎臟損傷[28]。在近年來的新型降糖藥物中，SGLT2抑制劑恩格列凈、卡格列凈作用于腎臟近曲小管上SGLT2受體，既可以通過減少葡萄糖重吸收降糖，還可以因其減輕腎小球高壓的形成而延緩DN的發(fā)生[29-31]。胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)受體激動劑利拉魯肽、索馬魯肽不僅能促進(jìn)小腸分泌胰島素降糖，而且研究顯示能降低腎病惡化的速率[32]。而二肽基肽酶4抑制劑(DPP-4抑制劑)利格列汀、沙格列汀也能顯著改善蛋白尿，且這種作用并不依賴于糖化血紅蛋白(HbA1c)的水平[33-34]。

第二類藥物雖無降糖作用，但是能夠通過相應(yīng)的機(jī)制保護(hù)患者的腎臟受到損害。例如己酮可可堿能抑制DN患者腎臟炎癥，改善腎臟血流動力學(xué)，提高抗氧化物水平，從而降低糖尿病引起的腎臟損傷[35]?；钚跃S生素D類似物帕立骨化醇通過AKT通路促進(jìn)腎小球的存活，并可逆轉(zhuǎn)DN導(dǎo)致的足細(xì)胞損害[36]。一項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)也表明在接受ACE或ACEI的DN患者中，加用非甾體類鹽皮質(zhì)激素抑制劑finerenone可改善ACR[37]。阿曲生坦是一種選擇性ET受體拮抗劑，既往多項(xiàng)研究均發(fā)現(xiàn)該藥能保護(hù)腎臟，而最近一項(xiàng)研究表明阿曲生坦能調(diào)節(jié)miR-21/FOXO1軸減輕細(xì)胞凋亡，提高細(xì)胞自噬，從而減輕DN小鼠的腎臟損傷。魯伯斯塔可抑制蛋白激酶C的級聯(lián)反應(yīng)，降低腎臟炎癥，改善腎臟纖維化[8]。吡非尼酮是一種口服合成抗纖維化藥物，可抑制MAPK通路減輕上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化和腎臟纖維化[38]。

4 總 結(jié)

DN是一種臨床綜合征，持續(xù)性蛋白尿和GFR下降常會導(dǎo)致患者心腦血管事件及死亡率增加。因此，DN的預(yù)防是基礎(chǔ)，其早期診斷及治療是保障。對于上述用于DN早期診斷的生物學(xué)標(biāo)志物及DN治療的藥物，其標(biāo)志物的特異性和藥物治療的長期療效及腎功能的變化還需進(jìn)一步關(guān)注。作者也相信隨著研究的不斷深入，將來會有更多有關(guān)DN的發(fā)病機(jī)制、生物標(biāo)志物及治療藥物被探明。