(中國藥科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)與臨床藥學(xué)學(xué)院，江蘇 南京 211198)

在全世界范圍內(nèi)，20%～40%的1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)或2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus，T2DM)患者會發(fā)展為糖尿病性腎臟疾病[1]。糖尿病會導(dǎo)致腎微血管系統(tǒng)的破壞，并在腎小球毛細(xì)血管和腎小管間質(zhì)水平逐漸受到損害。糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN)在腎小球上發(fā)生的標(biāo)志性病理變化包括彌漫性腎小球系膜擴(kuò)張和硬化、內(nèi)皮糖萼的改變、腎小球基底膜(glomerular basement membrane、GBM)增厚、足細(xì)胞數(shù)量的減少以及足突的脫落[2]。與腎小球改變相比，糖尿病腎病進(jìn)展與腎小管間質(zhì)改變也存在很強(qiáng)的相關(guān)性[3]。臨床研究表明持續(xù)性蛋白尿發(fā)作后，患者平均生存時間為5～7年。終末期腎臟病(end stage renal disease，ESRD)是66%患者的主要死亡原因[4]。因此研究糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制及相關(guān)治療藥物以降低糖尿病患者病死率是至關(guān)重要的。

1 糖尿病腎病的病理機(jī)制

糖尿病腎病的發(fā)生和發(fā)展可能是炎癥、代謝和血流動力學(xué)之間的相互作用引起的，這些因素導(dǎo)致腎小球內(nèi)壓力升高和高血糖條件下引起的分子修飾[5]。然而，越來越多的證據(jù)表明，糖尿病腎病患者的腎臟損害程度不能完全由這些因素解釋，其發(fā)病機(jī)制可能是多因素的。

1.1 分子機(jī)制

胰島素分泌不足或胰島素活性異?？蓪?dǎo)致腎損害。胰島素不僅調(diào)節(jié)葡萄糖的代謝，而且可直接調(diào)節(jié)對胰島素敏感并表達(dá)功能性胰島素受體的足細(xì)胞和腎小管上皮細(xì)胞的生物學(xué)特性。胰島素敏感性受損可能會導(dǎo)致腎細(xì)胞葡萄糖代謝改變，并導(dǎo)致異常的血管反應(yīng)性、血管生成和纖維生成[6-7]。另外，胰島素可以調(diào)節(jié)由足細(xì)胞的柔韌性和GBM通透性改變引起的蛋白尿和腎功能不全。

炎癥被認(rèn)為是參與糖尿病腎病發(fā)生的中心環(huán)節(jié)。在高血糖的環(huán)境下，可激活腎細(xì)胞內(nèi)下游信號傳導(dǎo)級聯(lián)反應(yīng)，從而導(dǎo)致多種炎癥途徑的激活，進(jìn)而驅(qū)動腎小球膜肥大以及膠原蛋白IV和纖維粘連蛋白等的沉積[8]。這些信號通路的激活導(dǎo)致循環(huán)的炎癥細(xì)胞浸潤，從而放大并延續(xù)了腎臟的炎癥過程。

氧化應(yīng)激是糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制之一，也與炎癥細(xì)胞募集相關(guān)，通過誘導(dǎo)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)增加。體內(nèi)低水平的活性氧(reactive oxygen species，ROS)可以維持缺氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)的穩(wěn)定性。但是，大量的ROS不斷刺激HIF，導(dǎo)致對缺氧的反應(yīng)性變?nèi)酰M(jìn)而導(dǎo)致腎小管間質(zhì)的低氧損傷。當(dāng)氧自由基的增加超過人體的抗氧化能力時，就會發(fā)生氧化應(yīng)激。一方面，葡萄糖代謝紊亂可以刺激人體產(chǎn)生大量的ROS，導(dǎo)致腎小球血管通透性和血液動力學(xué)的改變。ROS可以直接或間接攻擊腎臟的先天細(xì)胞并引起腎纖維化[9]。此外，ROS可以介導(dǎo)腎臟炎癥的發(fā)生并加速糖尿病腎病的發(fā)展。另一方面，機(jī)體清除自由基的能力下降會導(dǎo)致腎細(xì)胞損害[10]。

腎細(xì)胞在高血糖條件下會產(chǎn)生各種生長因子，特別是轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)、血管緊張素Ⅱ(angiotensinⅡ，AngⅡ)和血小板衍生生長因子，這些因子會影響糖尿病腎病的進(jìn)展。越來越多的證據(jù)表明，纖維化細(xì)胞因子TGF-β在糖尿病腎病的進(jìn)展中起著重要作用。在糖尿病大鼠的腎小球中觀察到了TGF-β表達(dá)的異常增加[11]。另外，在糖尿病腎病患者中也觀察到了TGF-βmRNA水平的升高。持續(xù)的高血糖會激活TGF-β介導(dǎo)的下游信號通路，并間接上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白1的表達(dá)，從而增加細(xì)胞內(nèi)葡萄糖的濃度，并促進(jìn)糖尿病腎臟的代謝異常[12]。

1.2 細(xì)胞機(jī)制

足細(xì)胞是一種高度終末分化細(xì)胞，在維持腎小球濾過膜方面具有重要作用[13]。在高血糖條件下，已知許多因素會導(dǎo)致足細(xì)胞損傷，例如晚期糖基化終末產(chǎn)物( advanced glycation end products，AGEs)、ROS升高和腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)(renin-angiotensin-aldosterone system，RAAS)的激活[14]。足細(xì)胞損傷的病理特征主要表現(xiàn)為足細(xì)胞肥大、足細(xì)胞裂膜中關(guān)鍵蛋白的異常表達(dá)、足突的脫落以及足細(xì)胞的凋亡。

腎小球系膜細(xì)胞(glomerular mesangial cell，GMC)的功能障礙也被認(rèn)為在糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)理中起重要作用。已知GMC會分泌主要由膠原、層粘連蛋白和纖連蛋白組成的細(xì)胞外基質(zhì)(extracellular matrix, ECM)蛋白。ECM蛋白的積累引起的GMC增殖是糖尿病腎病的重要病理變化[15]。

內(nèi)皮細(xì)胞被高葡萄糖、AGEs和ROS激活，進(jìn)而募集并激活單核巨噬細(xì)胞和炎癥信號通路，從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)。越來越多的證據(jù)表明，內(nèi)皮功能障礙與糖尿病腎病的進(jìn)展密切相關(guān)，表現(xiàn)為內(nèi)皮通透性過高、內(nèi)皮源性血管活性因子分泌減少和表型改變[16]。

上皮細(xì)胞向成肌纖維細(xì)胞的轉(zhuǎn)化稱為腎上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial mesenchymal transition，EMT)。EMT的特征是上皮細(xì)胞中E-鈣黏蛋白表達(dá)的減少和α-平滑肌肌動蛋白表達(dá)的增加。腎小管上皮細(xì)胞的EMT是維持糖尿病腎病間質(zhì)纖維化的公認(rèn)機(jī)制，可通過TGF-β來調(diào)節(jié)。TGF-β誘導(dǎo)的EMT主要負(fù)責(zé)ECM的積累[17]。研究表明，約30%的成纖維細(xì)胞來自腎小管上皮細(xì)胞的EMT。

1.3 miRNA的調(diào)控

miRNA是高度保守的短鏈非編碼RNA，20～25個核苷酸，通過與3′非編碼區(qū)結(jié)合，抑制翻譯或使目的mRNA降解以參與促進(jìn)或抑制糖尿病腎病發(fā)病機(jī)制的表觀遺傳學(xué)干擾，在轉(zhuǎn)錄后發(fā)揮調(diào)控作用。近年來大量研究表明，miRNA在糖尿病腎病的病理過程中起著至關(guān)重要的作用。目前已發(fā)現(xiàn)多種miRNA在糖尿病腎病中過表達(dá)。同時也已發(fā)現(xiàn)某些miRNA在糖尿病腎病中被下調(diào)，這些miRNA是糖尿病腎病誘導(dǎo)因子的抑制劑。例如在高葡萄糖水平下，通過下調(diào)miRNA-29a或上調(diào)miRNA-29c可促進(jìn)細(xì)胞凋亡[18]。越來越多的研究表明，miRNA廣泛參與糖尿病腎病的發(fā)展，可能成為糖尿病腎病治療的新靶標(biāo)。

2 治療措施

血糖控制、血壓控制與RAAS阻斷劑單獨或聯(lián)合使用一直是治療糖尿病腎病的主要方法。但是，近年來腎臟臨床保護(hù)實驗大多數(shù)表現(xiàn)出失敗，嚴(yán)重不良反應(yīng)或者治療效果遠(yuǎn)低于根據(jù)動物實驗得出的結(jié)果。例如，在最近幾年內(nèi)，對T1DM和T2DM患者進(jìn)行了早期RAAS阻斷，雙重RAAS阻斷，內(nèi)皮素受體拮抗劑和抗氧化巴多索隆均未達(dá)到預(yù)期的結(jié)果[19]。目前存在有潛力的治療方法，通過如靶向神經(jīng)激素激活、腎小管腎小球反饋和腎炎癥/纖維化的致病機(jī)制來延緩糖尿病腎病的發(fā)展。

2.1 靶向神經(jīng)激素激活的腎臟保護(hù)療法

2.1.1 血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2激活劑

在過去的十年中，已經(jīng)確定了RAAS的新組成部分。2000年，鑒定出血管緊張素轉(zhuǎn)化酶2(angiotensin converting enzyme 2，ACE2)是一種1型整合膜蛋白。ACE2與ACE具有近40%的同源性，在腎臟中表達(dá)尤為豐富[20]。ACE2切割A(yù)ngⅡ的C末端氨基酸以生成Ang1-7肽，該肽隨后通過Mas受體起作用以抵消AngⅡ的不利作用，減少氧化應(yīng)激、炎癥和脂毒性來提供腎臟保護(hù)作用。基于此，已經(jīng)研究了ACE2作為潛在的治療靶標(biāo)。在動物模型中，重組ACE2降低血壓并減弱腎小球系膜細(xì)胞增殖、氧化應(yīng)激、纖維化，并最終延緩糖尿病腎病的進(jìn)程[21]。重組ACE2的腎臟保護(hù)作用可能是由于AngⅡ水平降低和Ang 1-7信號傳導(dǎo)增加，進(jìn)而導(dǎo)致血壓和NADPH氧化酶活性降低，同時也可以通過增加內(nèi)源性ACE2表達(dá)來增強(qiáng)其生物學(xué)活性。

2.1.2 腦啡肽酶抑制劑

利鈉肽(natriuretic peptide，NP)是與RAAS密切相關(guān)的神經(jīng)激素系統(tǒng)。NP包括三個神經(jīng)激素肽家族：心房、腦和C型NP(ANP，BNP和CNP)。腦啡肽酶是分布廣泛的酶，負(fù)責(zé)降解NP和其他血管活性肽，包括緩激肽、P物質(zhì)、AngⅡ和內(nèi)皮素[22]。腦啡肽酶抑制劑(neprilysin inhibitors，NEPi)具有利尿、血管舒張、降低腎小球內(nèi)壓力和減少蛋白尿的作用。單獨使用NEPi是不具有臨床意義的，因為NEPi的血管作用常被RAAS的上調(diào)和交感神經(jīng)系統(tǒng)活動的增強(qiáng)所抵消[23]。當(dāng)與傳統(tǒng)的RAAS聯(lián)合使用時，NEPi的治療作用得到增強(qiáng)， NEPi /RAASi聯(lián)合使用具有重要價值。盡管NEPi/RAASi尚未進(jìn)行大規(guī)模的臨床試驗，但動物模型已顯示出有效的治療作用。例如，糖尿病腎病動物模型中，AVE7688是一種血管肽酶，可阻斷ACE和NP，從而導(dǎo)致腎臟中一氧化氮合成增加，內(nèi)皮素-1合成減少，從而進(jìn)一步減少蛋白尿，延緩腎小球硬化和腎小管間質(zhì)纖維化[24]。在糖尿病和高血壓動物模型中也觀察到了類似的現(xiàn)象。總之，ACE2和NEP是有希望的治療靶點。

2.2 靶向腎小管球間反饋機(jī)制的腎臟保護(hù)療法

2.2.1 鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運蛋白2抑制劑

鈉葡萄糖共轉(zhuǎn)運蛋白2抑制劑(sodium-glucose cotransporter-2 inhibitors ，SGLT2i)是一類降糖藥，已知可以降低血壓，減輕體質(zhì)量，并改善動脈僵硬度。SGLT2i的另一個潛在作用是腎臟保護(hù)，是通過對腎小管球間反饋機(jī)制的影響而介導(dǎo)的[25]。此外，SGLT2抑制作用可在血流動力學(xué)上受到調(diào)節(jié)，可持續(xù)降低腎小球濾過率(glomerular filtration rate，GFR)104周，并在3周的清除期后得以逆轉(zhuǎn)[26]。在臨床研究中，SGLT2的抑制導(dǎo)致血漿尿酸(plasma uric acid，PUA)水平降低了10%～20%，這一效應(yīng)可能與額外的腎臟保護(hù)有關(guān)。SGLT2i具有較好的腎臟保護(hù)作用，包括GFR的下降，繼而維持穩(wěn)定的腎功能和白蛋白尿。在T2DM動物模型中聯(lián)合使用SGLT2i-ACEi可起到降低血壓、蛋白尿，延緩腎小球損傷和腎纖維化作用相關(guān)，聯(lián)合應(yīng)用具有協(xié)同作用[27]。因此，研究SGLT2i與常規(guī)RAAS抑制劑之間的聯(lián)合作用，對于早期和晚期糖尿病腎病的進(jìn)展至關(guān)重要。

2.2.2 基于腸促胰島素療法

腸促胰島素療法是另一類降糖劑，例如胰高血糖素樣肽-1(glucagon-like peptide-1 ，GLP-1)受體激動劑和二肽基肽酶-4抑制劑(dipeptidyl peptidase-4 inhibitors ，DPP-4i)。作為新興的腎臟保護(hù)劑引起了研究者的極大興趣。內(nèi)源性GLP-1通過增加胰腺β細(xì)胞分泌胰島素和抑制胰高血糖素分泌來降低葡萄糖。在糖尿病動物研究中，DPP-4的表達(dá)和活性較高，而GLP-1受體的表達(dá)較低。在T2DM的患者中，DPP-4的活性增加，并與較高的糖化血紅蛋白和蛋白尿相關(guān)，DPP-4i治療后可限制微量白蛋白尿的發(fā)生和發(fā)展。在糖尿病動物模型中，GLP-1受體激動劑和DPP-4i還可降低氧化應(yīng)激，局部炎癥反應(yīng)，抵消AngⅡ的作用，減少白蛋白尿和腎小球硬化[28-29]。但關(guān)于基于腸促胰島素療法對腎臟保護(hù)作用的臨床資料仍有限。

2.3 糖尿病腎病中的抗纖維化藥物

神經(jīng)激素和腎小管因素可導(dǎo)致腎小球高濾過率，進(jìn)而引起炎癥和纖維化途徑的激活。因此干擾炎癥和纖維化途徑的藥物在治療糖尿病腎病方面具有潛在的重要性。其中阻止AGEs的形成和TGF-β的藥物研究較為廣泛[30]。細(xì)胞內(nèi)高血糖引起AGEs產(chǎn)生增加，與異常的ECM成分相互作用進(jìn)而激活氧化應(yīng)激、炎癥和腎纖維化途徑來介導(dǎo)腎臟損傷[31]。AGEs受體在糖尿病大鼠模型和糖尿病腎病患者的系膜細(xì)胞中均表達(dá)，并且AGEs-AGEs受體相互作用促進(jìn)氧化應(yīng)激和核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)的活化，從而導(dǎo)致促炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生[32]。在糖尿病小鼠中阻斷這些相互作用可降低炎性細(xì)胞因子的水平(例如TNF-α，IL-6)。還已經(jīng)報道，在患有T1DM的青年人中，血清AGEs水平與腎臟損害的進(jìn)展相關(guān)[33]。因此，AGEs是糖尿病腎病治療的有效靶點。

體內(nèi)外研究結(jié)果均表明，纖維化因子TGF-β在糖尿病腎病的進(jìn)展中起著重要作用。已經(jīng)確定了抗TGF-β抗體在糖尿病腎病中的療效。在大鼠糖尿病模型中，與單獨使用ACE抑制劑相比，抗TGF-β單克隆抗體1D11與ACE抑制劑聯(lián)合使用時，可減少間質(zhì)體積擴(kuò)張[34]。除直接靶向TGF-β的藥物外，還包括通過降低TGF-β的表達(dá)發(fā)揮抗纖維化作用的化合物。舒洛地特是低分子量肝素和硫酸皮膚素的混合物，可抑制TGF-β的產(chǎn)生。在一項劑量依賴性研究中，患有糖尿病和微量白蛋白尿的受試者接受了50 mg、100 mg、200 mg舒洛地特或安慰劑療法，尿白蛋白排泄率是主要終點。4個月后，與安慰劑相比，所有舒洛地特組均觀察到白蛋白排泄率呈劑量依賴性降低[35]。 隨后，進(jìn)行了一項更大的隨機(jī)實驗，以研究200 mg/d的舒洛地特與安慰劑相比的療效，但由于未能檢測到治療組和對照組之間尿蛋白或血清肌酐變化的顯著差異，該實驗被終止[36]。糖尿病腎病治療中抗纖維化化合物的研究已經(jīng)進(jìn)行了十多年，設(shè)計良好的臨床實驗是至關(guān)重要的。

3 展望

糖尿病腎病是比較嚴(yán)重的健康問題，雖然目前有多種治療糖尿病腎病的方法，但仍存在很大的殘留風(fēng)險。傳統(tǒng)的RAAS抑制劑藥物只能部分保護(hù)糖尿病腎病的發(fā)展和進(jìn)展。因此研究人員必須重視糖尿病腎病的發(fā)病機(jī)制，針對導(dǎo)致糖尿病腎病的其他發(fā)病機(jī)制的藥物已被深入研究。靶向機(jī)制的新型藥物，例如腎小球超濾、炎癥和纖維化已經(jīng)成為治療糖尿病腎病的主要方向。尋找新型藥物具有很大的挑戰(zhàn)，希望在未來能開發(fā)出特定的干預(yù)措施。