馮 犁 綜述,湯禮軍 審校

糖尿病是嚴(yán)重危害人類健康的慢性疾病之一，主要分為1 型和2 型，其中2 型糖尿病占90%以上。世界衛(wèi)生組織預(yù)測，在2030年，全球糖尿病患者將突破3億7千萬［1］。在中國，已經(jīng)有9千2百萬的糖尿病患者，其中93.7%為2 型糖尿?。?］。研究發(fā)現(xiàn)［3］，約有25%～40%的糖尿病患者（包括1 型和2 型）在首次確診后20～25 年繼發(fā)有糖尿病腎病。在糖尿病的病程中，血糖增高毋庸置疑是引起腎臟病變的重要原因，高血糖能夠引起眾多循環(huán)代謝的改變，其中高血糖狀態(tài)下引起的糖基化終末產(chǎn)物（Advanced glycation end products，AGEs）在腎臟的過多積聚亦顯得尤為重要［4-9］。本文總結(jié)了糖尿病腎病發(fā)生發(fā)展過程中AGEs 所起到的作用，以及能夠影響其表達(dá)的方式，這些研究結(jié)果為探討糖尿病腎病的諸多病理生理機(jī)制提供了重要的突破口。

1 AGEs的化學(xué)構(gòu)成

AGEs 是一組化學(xué)異構(gòu)化合物，是由葡萄糖分子中的游離醛基或酮基與蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、核酸中的氨基通過親核加成反應(yīng)形成的糖基化蛋白。目前為止，已經(jīng)在人體中檢測到約20 種亞型，其中較為常見的有丙酮酸-賴氨酸二聚體、乙二醛-賴氨酸二聚體等［10］。在AGEs 形成的過程中，前述的醛基、酮基以及氨基首先形成可逆的Schiff堿，后者經(jīng)結(jié)構(gòu)重排形成較穩(wěn)定的酮胺化合物（Amadori 產(chǎn)物），最終再經(jīng)過脫水、氧化和縮合等反應(yīng)，形成穩(wěn)定的、不可逆的AGEs。在生理?xiàng)l件下，這個反應(yīng)是非常緩慢的，主要因?yàn)锳GEs的修飾以及聚積需要長期依附于一些壽命較長的分子上，譬如細(xì)胞外基質(zhì)蛋白。而早在1992年，Monnier等便證實(shí)了人體內(nèi)許多蛋白分子都攜帶有AGEs修飾物［11］。

2 AGEs如何損害腎臟

已經(jīng)有眾多的研究證明了AGEs 對腎臟能夠產(chǎn)生極大的負(fù)性作用。在Forbes JM 等的研究中［8］，運(yùn)用了AGE的抑制劑后，證明了AGE對能夠引起腎臟損害的下游介質(zhì)有重要的作用，并在血糖沒有變化的情況下能夠延緩糖尿病腎病的發(fā)展進(jìn)程。在活體實(shí)驗(yàn)中［9］，也證明了AGE對于糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展有著重要作用。AGEs對腎臟的產(chǎn)生損害的機(jī)制主要通過下述的幾種方式。

首先，AGEs 能夠通過依附、修飾蛋白分子，使其結(jié)構(gòu)和功能出現(xiàn)改變，從而對腎臟產(chǎn)生一定的負(fù)性作用。譬如存在AGEs 依附的膠原蛋白，其密度、熱穩(wěn)定性都會發(fā)生改變并且更難被金屬蛋白酶降解。其次，AGEs 可以作為供電子體直接生成活性氧的中間體，最終加強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)［12］。血液中AGEs濃度增高還可能導(dǎo)致腎素-血管緊張素系統(tǒng)（RAS）的功能改變。Cheng CL等［13］在2012年報導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)隨著AGE濃度的增高，血管緊張素原、血管緊張素II、2 型血管緊張素II 受體的表達(dá)都有明顯的升高。RAS 是與糖尿病微血管病變相關(guān)的重要因素之一，但是目前并沒有更進(jìn)一步的研究證明在體內(nèi)AGEs 與RAS 系統(tǒng)之間到底存在怎樣的聯(lián)系。

在AGEs介導(dǎo)的腎臟損傷中，上述幾點(diǎn)發(fā)揮的作用可能并不是主要的。主要的損傷作用則是依靠AGEs與其特殊的受體以及結(jié)合蛋白結(jié)合并相互反應(yīng)而引起，其中最重要的也是最常見的受體是RECEPTORS OF AGE（RAGE）［4］。RAGE 是一種細(xì)胞表面的跨膜蛋白，它的激活主要依靠其重要配體--AGEs，兩者結(jié)合后RAGE 激活，從而產(chǎn)生對腎臟的負(fù)性作用，RAGE 可能是AGEs 引起腎臟損傷的最為重要的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)受體。RAGE 激活后可以引起腎臟細(xì)胞中重要的第二信使的激活，譬如PKC、NF-κB 等，從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)的增加，纖維化相關(guān)的生長因子和細(xì)胞因子表達(dá)的增多，氧化應(yīng)激反應(yīng)的增強(qiáng)等。Coughlan等［14-15］發(fā)現(xiàn)RAGE 激活后，腎臟NADPH 氧化酶的活性明顯增強(qiáng)。Thallas-Bonke等［16］在2008年的研究中通過抑制NADPH 氧化酶，證明了AGEs 與RAGE 結(jié)合后并最終導(dǎo)致腎臟的氧化應(yīng)激增強(qiáng)是AGEs 對腎臟損害的主要途徑。NADPH氧化酶是非吞噬細(xì)胞中活性氧（ROS）產(chǎn)生的主要來源。在生理情況下，NADPH 氧化酶的表達(dá)活性很低，RAGE 表達(dá)增多是它被激活的重要途徑之一，在它被激活后更高水平的ROS 會產(chǎn)生。而NADPH 氧化酶作為氧化應(yīng)激的重要酶，參與了糖尿病腎病的病理生理過程，RAGE 激活后可明顯影響NADPH 氧化酶的活性從而對腎臟起到負(fù)性作用。除了增強(qiáng)氧化應(yīng)激反應(yīng)外，RAGE激活后還可以導(dǎo)致蛋白激酶C（PKC）的激活，其中特別是PKC的亞型PKC-?，它的激活已經(jīng)被證明與糖尿病腎病有極大的關(guān)聯(lián)［5-7］。PKC-?能夠產(chǎn)生眾多對腎臟的負(fù)性作用，作用之一便是使TGF-?與結(jié)締組織生長因子表達(dá)的增多，導(dǎo)致腎小管細(xì)胞向上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，最終導(dǎo)致腎臟的纖維化［17］。在人體中已經(jīng)證實(shí)［18-19］，RAGE 在糖尿病腎病患者的腎臟足細(xì)胞以及系膜細(xì)胞的表達(dá)明顯增強(qiáng)。綜上所述，AGEs 可以通過眾多途徑對腎臟產(chǎn)生負(fù)性作用，其中與RAGE結(jié)合引起下游介質(zhì)的激活是其導(dǎo)致腎臟損害的主要途徑。

3 能夠影響AGEs產(chǎn)生負(fù)性作用的物質(zhì)

首先，減少AGEs的生成毋庸置疑能夠降低其對腎臟的損害。AGEs的生成主要受到機(jī)體內(nèi)環(huán)境的影響，高血糖、高血壓都能加速其生成。因此，良好的控制血糖、血壓便是減少AGEs生成的最好方法。

除了減少AGEs 的生成外，加速AGEs 的降解無疑也是降低其產(chǎn)生負(fù)性作用的一種方法。人體內(nèi)存在著一些能夠降解AGEs的物質(zhì)，譬如溶菌酶和乳鐵蛋白。溶菌酶和乳鐵蛋白是天然的抗菌蛋白質(zhì)，在黏膜分泌物、血清以及吞噬細(xì)胞的溶酶體中存在這兩種物質(zhì)。這兩種物質(zhì)都對于AGEs有著極高的親和力，并能夠通過巨噬細(xì)胞增加AGEs的降解。研究顯示，對非肥胖型糖尿病大鼠以及db/db（+/+）小鼠進(jìn)行腹腔注射溶菌酶后，其循環(huán)中AGEs 的濃度明顯降低，并能夠有效降低蛋白尿［20］。臨床上現(xiàn)在也正對如何提高溶菌酶活性進(jìn)行著一系列的研究，并已經(jīng)證實(shí)了一些物質(zhì)能夠提高溶菌酶的活性。譬如說機(jī)體攝入咖啡因便能提高溶菌酶的活性，但是這些物質(zhì)還需要更多的研究和論證才能應(yīng)用于臨床。

上文總結(jié)了AGEs 產(chǎn)生負(fù)性作用的機(jī)制主要是依靠其與RAGE的結(jié)合后引起下游介質(zhì)激活而產(chǎn)生，那么影響兩者結(jié)合自然能夠影響AGEs 的表達(dá)。循環(huán)性可溶性RAGE（sRAGE）便具有影響AGEs 和RAGE結(jié)合的能力。在金屬蛋白脫落酶的作用下，蛋白分子發(fā)生膜結(jié)合形式的水解分裂后與來自RAGE選擇性剪切后的一小部分基團(tuán)結(jié)合，便形成了sRAGE［21］。與RAGE 不同的是，sRAGE 沒有包含C端信號域，但是卻保留了與RAGE相同的與配體結(jié)合的能力。因此，sRAGE 能夠有效的拮抗RAGE 的作用并且促進(jìn)其配體AGEs 的清除［17］。在運(yùn)用sRAGE重組體治療糖尿病的研究中，已證明其能夠明顯的減慢糖尿病腎病的發(fā)展進(jìn)程。

當(dāng)然，能夠影響AGEs表達(dá)的物質(zhì)除去上述幾種機(jī)體內(nèi)本身存在的幾種外，同樣有外源性物質(zhì)能夠影響其表達(dá)?，F(xiàn)已明確有多種外源性物質(zhì)可以降低AGEs/RAGE系統(tǒng)的活性，如：氨基胍化合物、吡哆胺、吡哆胺-氨基胍結(jié)合物、苯磷硫胺、己酮可可堿等。上述幾種物質(zhì)在治療糖尿病腎病的試驗(yàn)中已經(jīng)顯示出了非常明顯的治療作用。盡管他們影響AGEs/RAGE的機(jī)制各不相同，但證明了通過抑制AGEs/RAGE 可以對糖尿病腎病起到治療作用，也從另一方面再次證明了AGEs 可以對腎臟起到負(fù)性作用。但是上述物質(zhì)雖然在實(shí)驗(yàn)中證明有效，但在臨床上的實(shí)用性還有待確定，需要更多的臨床實(shí)驗(yàn)結(jié)果來驗(yàn)證。近年來，對于維生素治療糖尿病腎病效果的研究更多，并且已經(jīng)通過動物實(shí)驗(yàn)尋找到部分能夠?qū)μ悄虿∧I病有療效的物質(zhì)，如苯磷硫胺（一種脂質(zhì)溶性的硫胺素）、吡哆胺等。遺憾的是，在臨床隨機(jī)對照試驗(yàn)中，苯磷硫胺和吡哆胺沒有顯示出能夠降低尿蛋白濃度以及減少腎小管損傷的作用［22-25］。

4 結(jié)論

AGEs 并不是導(dǎo)致糖尿病腎病的唯一原因，但是眾多的研究證明了AGEs 對腎臟的損害作用是毋庸置疑的。其不僅僅能夠直接對腎臟產(chǎn)生有害作用并且可以協(xié)助各種途徑對腎臟產(chǎn)生負(fù)性作用，如氧化應(yīng)激、PKC、RAS 系統(tǒng)等。腎臟是AGEs 分解代謝的主要場所，腎臟損害同時導(dǎo)致AGEs聚集增多，而AGEs增多又導(dǎo)致進(jìn)一步的腎臟損害，從而形成一個惡性循環(huán)?？紤]到AGEs 在糖尿病腎病病程中起到的重要作用，對糖尿病患者定期檢查血AGEs濃度可能能夠在一定層面上更早的反映出患者腎臟早期病變的情況，并可以在出現(xiàn)蛋白尿之前便采取保護(hù)腎臟功能的措施?，F(xiàn)有的控制AGEs的方法并不多，主要只能依靠控制飲食以及保持良好的血壓，并沒有有效藥物通過臨床試驗(yàn)并被證明有效。雖然并沒有有效的藥物能夠有明顯的降低血AGEs 的作用，但是把AGEs 作為糖尿病早期監(jiān)測腎臟損害的指標(biāo)卻是可行的。如本文所述，AGEs對于腎臟損害作用是明確的，無論在臨床工作或是醫(yī)學(xué)實(shí)驗(yàn)中，將血AGEs濃度作為監(jiān)測腎臟損害的指標(biāo)是可行的。我們相信，更多實(shí)用的能夠抑制AGEs表達(dá)的藥物被發(fā)現(xiàn)后，糖尿病腎病的預(yù)防、治療能夠有新的突破。

［1］Wild S,Roglic G,Green A,et al.Global prevalence of diabetes：estimates for the year 2000 and projections for 2030［J］.Diabetes Care,2004,27：1047-1053.

［2］Yang W,Lu J,Weng J,et al.Prevalence of diabetes among men and women in China［J］.N Engl J Med,2010,362：1090-1101.

［3］Remuzzi G,Schieppati A,Ruggenenti P.Clinical practice.Nephropathy in patients with type 2 diabetes［J］.N Engl J Med,2002,346：1145-1151.

［4］D’Agati V,Schmidt AM.RAGE and the pathogenesis of chronic kidney disease［J］.Nat Rev Nephrol,2010,6（6）：352-360.

［5］Das Evcimen N,King GL.The role of protein kinase C activation and the vascular complications of diabetes［J］.Pharmacol Res,2007,55：498-510.

［6］Tuttle KR,Bakris GL,Toto RD,et al.The effect of ruboxistaurin on nephropathy in type 2 diabetes［J］.Diabetes Care,2005,28：2686-2690.

［7］Way KJ,Katai N,King GL.Protein kinase C and the development of diabetic vascular complications［J］.Diabet Med,2001,18：945-959.

［8］Forbes JM,Thallas V,Thomas MC,et al.The breakdown of preexisting advanced glycation end products is associated with reduced renal fibrosis in experimental diabetes［J］.FASEB J,2003,17：1762-1764.

［9］Vlassara H,Striker LJ,Teichberg S,et al.Advanced glycation end products induce glomerular sclerosis and albuminuria in normal rats［J］.Proc Natl Acad Sci U S A,1994,91：11704-11708.

［10］Ahmed N,Dobler D,Dean M,et al.Peptide mapping identifies hotspot site of modification in human serum albumin by methylglyoxal involved in ligand binding and esterase activity［J］.J Biol Chem,2005,280：5724-5732.

［11］Monnier VM,Sell DR,Nagaraj RH,et al.Maillard reaction-mediated molecular damage to extracellular matrix and other tissue proteins in diabetes,aging,and uremia［J］.Diabetes,1992,41（suppl 2）：36-41.

［12］Yim MB,Yim HS,Lee C,et al.Protein glycation：creation of catalytic sites for free radical generation［J］.Ann N Y Acad Sci,2001,928：48-53.

［13］Cheng CL,Tang Y,Zheng Z,et al.Advanced glycation end-products activate the renin-angiotensin system through the RAGE/PI3-K signaling pathway in podocytes［J］.Clin Invest Med,2012,35（5）：E282.

［14］Coughlan MT,Cooper ME,Forbes JM.Renal microvascular injury in diabetes：RAGE and redox signaling［J］.Antioxid Redox Signal,2007,9：331-342.

［15］Coughlan MT,Thorburn DR,Penfold SA,et al.RAGE-induced cytosolic ROS promote mitochondrial superoxide generation in diabetes［J］.J Am Soc Nephrol,2009,20：742-752.

［16］Thallas-Bonke V,Thorpe SR,Coughlan MT,et al.Inhibition of NADPH oxidase prevents advanced glycation end product-mediated damage in diabetic nephropathy through a protein kinase C-alpha-dependent pathway［J］.Diabetes,2008,57：460-469.

［17］Oldfield MD,Bach LA,Forbes JM,et al.Advanced glycation end products cause epithelial-myofibroblast transdifferentiation via the receptor for advanced glycation end products（RAGE）［J］.J Clin Invest,2001,108：1853-1863.

［18］Tanji N,Markowitz GS,Fu C,et al.Expression of advanced glycation end products and their cellular receptor RAGE in diabetic nephropathy and nondiabetic renal disease［J］.J Am Soc Nephrol,2000,11：1656-1666.

［19］Suzuki D,Toyoda M,Yamamoto N,et al.Relationship between the expression of advanced glycation end-products（AGE）and the receptor for AGE（RAGE）mRNA in diabetic nephropathy［J］.Intern Med,2006,45：435-441.

［20］Zheng F,Cai W,Mitsuhashi T,et al.Lysozyme enhances renal excretion of advanced glycation end products in vivo and suppresses adverse age-mediated cellular effects in vitro：a potential AGE sequestration therapy for diabetic nephropathy［J］.Mol Med,2001,7：737-747.

［21］Yonekura H,Yamamoto Y,Sakurai S,et al.Novel splice variants of the receptor for advanced glycation end-products expressed in human vascular endothelial cells and pericytes,and their putative roles in diabetes-induced vascular injury［J］.Biochem J,2003,370：1097-1109.

［22］Babaei-Jadidi R,Karachalias N,Ahmed N,et al.Prevention of incipient diabetic nephropathy by high-dose thiamine and benfotiamine［J］.Diabetes,2003,52：2110-2120.

［23］Alkhalaf A,Klooster A,van Oeveren W,et al.A doubleblind,randomized,placebo-controlled clinical trial on benfotiamine treatment in patients with diabetic nephropathy［J］.Diabetes Care,2010,33：1598-1601.

［24］Degenhardt TP,Alderson NL,Arrington DD,et al.Pyridoxamine inhibits early renal disease and dyslipidemia in the streptozotocin-diabetic rat［J］.Kidney Int,2002,61：939-950.

［25］Williams ME,Bolton WK,Khalifah RG,et al.Effects of pyridoxamine in combined phase 2 studies of patients with type 1 and type 2 diabetes and overt nephropathy［J］.Am J Nephrol,2007,27：605-614.