楊瑩，蔡廣研

解放軍總醫(yī)院第一醫(yī)學(xué)中心腎臟病科、解放軍腎臟病研究所、腎臟疾病國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國家慢性腎病臨床醫(yī)學(xué)研究中心，北京 100853

晚期糖基化終產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGE)是最初由Maillard于1912年首次描述的由還原糖與蛋白質(zhì)之間的自發(fā)非酶促反應(yīng)所產(chǎn)生的一類穩(wěn)定化合物[1-2]。AGE并非指單一的晚期糖基化終產(chǎn)物，它還包括了AGE的代謝中間體[3]。經(jīng)多年研究，學(xué)者們總結(jié)出AGE的形成主要包括3個階段：第一階段，蛋白質(zhì)中的游離氨基與還原糖的醛基反應(yīng)，形成可逆的Schiff堿；第二階段，經(jīng)過幾天時間，Schiff堿進(jìn)行化學(xué)重排形成Amadori產(chǎn)物，即早期糖基化產(chǎn)物，Amadori產(chǎn)物更為穩(wěn)定，但直到第二階段，反應(yīng)仍然可逆；第三階段，當(dāng)Amadori產(chǎn)物逐漸累積時，通過脫水、氧化、還原、化學(xué)重排、縮合等反應(yīng)，形成活性羰基化合物，羰基化合物與蛋白質(zhì)的游離氨基反應(yīng)形成不可逆的AGE，此階段需要幾周至幾個月的時間。Maillard反應(yīng)存在于人體所有組織中。另外，脂肪過氧化、糖氧化等途徑也能形成AGE[4]。

1 AGE的性質(zhì)、來源與代謝過程

AGE性質(zhì)穩(wěn)定，黃褐色，相對難溶，能夠在細(xì)胞內(nèi)或細(xì)胞外積累，大部分AGE具有熒光性。通過同位素稀釋法、液相色譜及串聯(lián)質(zhì)譜法可對AGE進(jìn)行定量測量。近年來有研究表明，與循環(huán)血中AGE相比，在皮膚組織內(nèi)的AGE周轉(zhuǎn)率慢且更為穩(wěn)定，因此，測量皮膚熒光AGE能更好地反映組織損傷[5]。

AGE的來源主要分為內(nèi)源性、外源性及醫(yī)源性。人體內(nèi)的AGE主要有吡咯素(pyrraline)、N-羧甲基賴氨酸(N-carboxymethyl lysine，CML)、甲基乙二醛/乙醛賴氨酸酰胺(methylglyoxal/glyoxal lysine amide)及戊糖素(pentosidine)[6]。糖尿病的高糖狀態(tài)是羰基糖基化反應(yīng)的主要來源，因此糖尿病患者更易于產(chǎn)生及積累內(nèi)源性AGE。外源性的AGE主要來源于食物?？局?、煙熏及烘培等加工方式會產(chǎn)生更多的AGE[7]。醫(yī)源性的AGE主要來源于腹膜透析液，腹透液中含有的α-醛酮可促進(jìn)體內(nèi)糖基化反應(yīng)及AGE的形成[5]。

AGE可通過細(xì)胞外蛋白水解清除，也可由受體與之結(jié)合后降解，分解產(chǎn)生的小分子可溶性多肽經(jīng)腎臟代謝，但在組織中積累的穩(wěn)定的AGE-蛋白交聯(lián)體能抵抗蛋白水解，進(jìn)而在體內(nèi)逐漸積累[5]。腎臟通過近端小管細(xì)胞的內(nèi)溶酶體系統(tǒng)參與AGE代謝，一部分AGE代謝產(chǎn)物在腎小球?yàn)V過后被重新吸收，隨后在遠(yuǎn)端腎小管被排出。由此可見，AGE代謝過程在很大程度上依賴于腎小球?yàn)V過率及腎小管功能，但由于慢性腎臟病(chronic kidney disease，CKD)患者腎臟功能受損，AGE代謝受阻導(dǎo)致其在體內(nèi)蓄積，尤其是終末期腎病患者更為明顯。有研究表明，CKD早期、腹透、血透患者的血中AGE含量分別為健康人的5倍、18倍及40倍[8]。

2 AGE與其受體(RAGE)在腎病進(jìn)展中的作用

在體內(nèi)，AGE與其受體結(jié)合觸發(fā)細(xì)胞活化、促氧化及促炎等細(xì)胞事件。AGE相應(yīng)受體中研究最多的是RAGE。RAGE屬于免疫球蛋白超家族，在多種細(xì)胞中均有表達(dá)。在腎臟中，幾乎所有的細(xì)胞類型表面都存在RAGE。RAGE在生理環(huán)境下呈低表達(dá)，但在應(yīng)激或炎癥反應(yīng)時其表達(dá)可上調(diào)[3]。

AGE與RAGE的相互作用觸發(fā)AGE-RAGE軸，該軸通過激活幾個細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)而引發(fā)細(xì)胞事件。與AGE結(jié)合后活化的RAGE可觸發(fā)磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B-IκB激酶(PI3K-PKB-IKK)級聯(lián)、激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB， NF-κB)使RAGE自身過表達(dá)，而RAGE的激活又間接通過抑制乙二醛酶1(glyoxalase 1，glo 1)的表達(dá)而促進(jìn)了AGE的產(chǎn)生，從而形成瀑布反應(yīng)[9-10]。而后RAGE可通過促分裂活化蛋白激酶、NF-κB蛋白質(zhì)復(fù)合物或激活PI3K/Akt/mTOR、轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶1/2(ERK1/2)等信號通路來誘導(dǎo)炎性因子的分泌，進(jìn)而促進(jìn)炎癥發(fā)生及炎性細(xì)胞聚集，使腎臟出現(xiàn)慢性炎癥狀態(tài)，最終導(dǎo)致腎臟結(jié)構(gòu)及功能逐漸喪失[11-14]。此外，RAGE可通過激活NADPH氧化酶而觸發(fā)活性氧的生成，并激活Wnt/β-連環(huán)蛋白途徑，進(jìn)而導(dǎo)致足細(xì)胞功能障礙[15]。腎小球足細(xì)胞上活化的RAGE則可促進(jìn)乙酰肝素酶的分泌，降解腎小球基底膜，從而使濾過屏障解體[16]。上述研究結(jié)果表明，在某些病理生理?xiàng)l件下，AGE-RAGE軸會通過多種通路最終導(dǎo)致細(xì)胞功能受損或異常，加速腎臟疾病進(jìn)展。

AGE可能參與了糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)的發(fā)病，無論是1型還是2型糖尿病患者，體內(nèi)的AGE含量均高于健康人，且從腎功能正常向終末期腎病(ESRD)進(jìn)展的過程中AGE血清水平明顯升高。DN的嚴(yán)重程度與腎小球及腎小管間質(zhì)中AGE的形成及RAGE的表達(dá)有關(guān)。AGE誘導(dǎo)腎小管細(xì)胞產(chǎn)生非對稱二甲基精氨酸(ADMA)(內(nèi)源性一氧化氮合酶抑制劑)，干擾正常腎臟一氧化氮的產(chǎn)生[17]。腎小球AGE的積累可使單核細(xì)胞趨化蛋白1(MCP-1) 高表達(dá)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞聚集，導(dǎo)致細(xì)胞外基質(zhì)的積累及腎纖維化[18]。此外，蛋白尿水平在一定程度上可反映腎臟損傷程度，已有研究發(fā)現(xiàn)，蛋白尿與AGE導(dǎo)致的足細(xì)胞密度降低有關(guān)[19]：一方面，AGE可通過激活足細(xì)胞中RAGE的表達(dá)而激活NF-κB信號，進(jìn)而誘發(fā)E盒結(jié)合鋅指蛋白2(ZEB2)的表達(dá)，使上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化失調(diào)、足細(xì)胞與基底膜分離，降低糖尿病大鼠腎小球足細(xì)胞數(shù)；另一方面，AGE使足細(xì)胞丟失胎盤鈣黏蛋白，無法調(diào)節(jié)足細(xì)胞的選擇性和阻止高分子量分子進(jìn)入尿液，使腎小球喪失濾過功能，從而導(dǎo)致蛋白尿，加速腎病進(jìn)展[20]。另外，也有研究發(fā)現(xiàn)，AGE使溶酶體通透性增加，功能障礙，導(dǎo)致腎臟細(xì)胞自噬作用被抑制，破壞細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)[21]。AGE同樣也與非DN相關(guān)。尿毒癥患者腹膜內(nèi)AGE的積累增加，且RAGE呈高表達(dá)[22]。非DN與DN的病理生理學(xué)都揭示了AGE與RAGE的結(jié)合是AGE的主要致病機(jī)制。在非DN中，AGE可以誘導(dǎo)管狀細(xì)胞的上皮肌成纖維細(xì)胞分化、系膜細(xì)胞的炎癥反應(yīng)及足細(xì)胞凋亡[23]。由此可見，無論血糖水平如何，AGE均與CKD的進(jìn)展相關(guān)，AGE含量的升高會加速病情進(jìn)展[24]。反之，CKD的進(jìn)展導(dǎo)致腎功能下降，隨后由于腎臟AGE清除率下降，AGE進(jìn)一步累積，從而形成惡性循環(huán)。

3 針對AGE開展的CKD治療新策略

3.1 減少AGE的攝入 飲食中含有的AGE與CKD患者血清中AGE積累量明顯相關(guān)，CKD患者在接受低AGE飲食后，血清AGE水平、氧化應(yīng)激和炎癥均明顯降低，可見減少AGE攝入對延緩CKD進(jìn)展的重要性[25]。也有研究認(rèn)為，飲食中含有的AGE不足以造成健康個體血管內(nèi)皮功能障礙，但并未明確外源性AGE對糖尿病或CKD患者的影響[26]。烹飪方法的選擇對降低體內(nèi)AGE含量同樣重要，與干熱烹調(diào)方法(燒烤等)相比，使用蒸煮的方法可以減少AGE的形成[27]。另外，司維拉姆作為AGE腸道吸附劑被證實(shí)可降低循環(huán)及組織中的AGE，降低患者的蛋白尿水平[28]。外科方面，減肥手術(shù)也可有效降低餐后AGE峰值[29]。

3.2 降A(chǔ)GE藥物 為減輕AGE對腎臟的損傷作用，學(xué)者們進(jìn)行了大量研究。早期研究主要集中在可以直接與AGE相結(jié)合的藥物，第一個研究的是氨基胍，但氨基胍化學(xué)性質(zhì)活躍，能與很多種生物分子結(jié)合，這種性質(zhì)限制了其臨床使用[30]。此后，研究者相繼提出了OPB-9195、LR-90、ALT-946及吡啶胺等體內(nèi)AGE形成抑制劑。在DN實(shí)驗(yàn)動物模型中，這些AGE形成抑制劑可通過捕獲二羰基中間體影響AGE后期的合成反應(yīng)，從而降低尿蛋白，維持腎小球系膜及腎小管完整性，下調(diào)氧化應(yīng)激標(biāo)志物，進(jìn)而改善腎功能[1]。隨后的研究中發(fā)現(xiàn)Alagebrium可使CKD小鼠RAGE及NADPH氧化酶2(NOX2)的表達(dá)下降，降低細(xì)胞氧化應(yīng)激水平[31]。Alagebrium是一種噻唑類化合物，與AGE形成抑制劑的作用機(jī)制不同，它是一種AGE-蛋白交聯(lián)阻斷劑，還可直接通過非AGE依賴通路抑制腎小球纖維化及炎癥事件[32]。Alagebrium以及近些年發(fā)現(xiàn)的吡啶類似物TRC4186、TRC4149開始用于分離組織蛋白中的AGE-蛋白交聯(lián)體，盡管有一些陽性結(jié)果，但仍無強(qiáng)有力的直接證據(jù)表明對人體有益，仍需更多的研究去證實(shí)。降糖藥達(dá)格列凈也可能通過抑制HMGB1-RAGE-NF-κB信號通路來降低炎癥標(biāo)志物的水平，并延緩腎損傷進(jìn)展[33]。近幾年有研究發(fā)現(xiàn)一些中成藥成分也有治療作用，如丹參中提取的天然產(chǎn)物丹參酸A可減少AGE形成，降低體內(nèi)AGE水平、下調(diào)RAGE，從而延緩DN的進(jìn)展[34]。白楊素通過干擾AGE引發(fā)的自噬及mTOR通路阻礙糖尿病相關(guān)的肌動蛋白成束、黏著斑形成及系膜細(xì)胞運(yùn)動，從而保護(hù)腎臟[35]。雞血藤通過Nrf2途徑、杜仲通過Glo1及Nrf2途徑抑制AGEs的形成及RAGE的表達(dá)，減少氧化應(yīng)激，從而改善腎臟損傷[36-37]。土茯苓提取物可通過RAGE-ERK1/2-NF-κB途徑減輕AGE誘導(dǎo)的內(nèi)皮功能障礙[38]。類似的還有三七皂苷R1、甲氧基歐芹酚、山柰苷，可通過不同途徑對抗AGE誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及腎纖維化、腎小管上皮細(xì)胞肥大、腎小球系膜細(xì)胞損傷等[39-41]。但中藥成分相關(guān)文獻(xiàn)較少且未得到普遍認(rèn)同，仍需通過大量實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探索及驗(yàn)證。

3.3 對RAGE的調(diào)節(jié)治療 鑒于RAGE在DN發(fā)病機(jī)制中的核心作用，F(xiàn)PS-ZM1可阻斷RAGE引發(fā)的炎癥反應(yīng)及氧化應(yīng)激，改善小鼠的尿白蛋白排泄、腎臟炎癥反應(yīng)及纖維化程度[42]。也有研究表明，單一FPS-ZM1對腎纖維化無明顯影響，但與ARB類藥物聯(lián)合治療較單純ARB藥物能更好地抑制腎臟炎癥及氧化應(yīng)激，改善纖維化[43]。近年來，日本學(xué)者M(jìn)atsui等[44]研制了一種RAGE適配體，在治療4周后檢測發(fā)現(xiàn)其對糖尿病大鼠腎臟具有潛在的保護(hù)作用。幾種糖尿病相關(guān)的腎功能紊亂，包括巨噬細(xì)胞浸潤增多、促炎及促纖維化細(xì)胞因子激增，以及AGE-RAGE-氧化應(yīng)激軸激活，均可被RAGE適配體消除。PF-04494700、TTP488等小分子RAGE抑制劑近年來在阿爾茨海默病患者中也被證實(shí)可抑制RAGE激活帶來的危害[45-46]。

3.4 活化glo1 glo1可阻止乙二醛介導(dǎo)的AGE積累，因此激活glo1可能對抗糖應(yīng)激引起的器官功能障礙。已有幾種激活glo1的藥物相繼被發(fā)現(xiàn)。其中，Nrf2-Keap1-ARE通路最近被報道具有激活glo1的潛力[47]。另一種很有前景的glo1誘導(dǎo)物是反式白藜蘆醇及橙皮素(tRES-HESP)的組合，不僅可協(xié)同增加glo1的表達(dá)[47-48]，也被證實(shí)可以增加glo1活性，降低血漿甲基乙二醛和甲基乙二醛蛋白糖基化，最終改善肥胖患者的代謝[49]。

3.5 透析方式 對于無尿的終末期腎病患者，腎臟替代治療是清除體內(nèi)AGE的唯一有效方式。腹透液中有能促進(jìn)AGE形成的物質(zhì)，因此可選擇使用低AGE含量的中性腹透液來減少AGE的形成。另外，血液透析治療可有效地去除血漿游離AGE，但不能降低蛋白結(jié)合AGE水平，使用生物相容性膜及超純HD液可通過降低免疫調(diào)節(jié)及免疫反應(yīng)來減少AGE的積累[50]。

綜上所述，AGE是一類異常糖代謝的穩(wěn)定產(chǎn)物，通過與其受體RAGE結(jié)合而發(fā)揮作用，激活的AGE-RAGE軸通過觸發(fā)細(xì)胞內(nèi)信號級聯(lián)反應(yīng)而引發(fā)細(xì)胞事件，導(dǎo)致腎臟細(xì)胞受損，加速腎臟病進(jìn)展。無論在DN還是非DN中，AGE都顯示出對濾過膜屏障的破壞作用。目前，AGE作為近年CKD研究中的一個熱點(diǎn)，已取得了一定的研究成果，但其致病機(jī)制及治療上仍存在爭議，且暫無確切研究表明外源性與內(nèi)源性AGE是否有協(xié)同作用及AGE能否作為新一代腎臟損傷標(biāo)志物發(fā)揮其輔助診療價值。此外，人類生存離不開糖類物質(zhì)的攝入，AGE在人體內(nèi)的積累似乎無可避免，但其致病劑量尚無定論。因而，仍需大量的基礎(chǔ)及臨床試驗(yàn)證實(shí)AGE在CKD發(fā)生發(fā)展中的作用，以期為CKD的診斷及治療提供新的可能。