王 宇,曹中朝
(内蒙古医科大学:1研究生院,2附属医院,内蒙古呼和浩特010110)
·护理·
糖耐量异常患者早期肾损伤的相关研究进展
王 宇,曹中朝
(内蒙古医科大学:1研究生院,2附属医院,内蒙古呼和浩特010110)
糖耐量异常(IGT)是糖尿病的前期阶段,糖尿病肾病(DN)是糖尿病(DM)最主要的慢性微血管并发症之一.肾病早期常缺乏明显且特异的临床表现.DM往往引起肾损伤,且常在血糖异常早期就已发生.因此了解糖尿病早期肾损伤的发生机制,早期诊断、治疗有着非常重要的意义.本研究就IGT引起早期肾损伤的相关机制、检测方法及治疗进展做相关论述.
糖耐量异常;早期肾损伤;糖尿病肾病
糖耐量异常(impaired glucose tolerance,IGT)是介于血糖正常和糖尿病(diabetes mellitus,DM)之间的中间状态,属于代谢综合征范畴.是DM的前期表现,DM是最常见的内分泌代谢疾病,随着社会经济的快速发展和居民生活水平的提高,它已成为危害公众健康的主要疾病之一.国际糖尿病联盟及美国糖尿病协会研究认为,几乎所有的DM患者在发病前都要经过 IGT阶段,每年约有 10%的 IGT发展成DM[1].而糖尿病肾病(diabetic nephropathy,DN)是DM的三大并发症之一.
据统计约有47%的患者会发展为终末期肾衰竭[2],临床上许多新诊断出的DM患者均伴有肾脏病变,提示这些并发症在IGT阶段即己出现[3].而肾脏疾病早期往往缺乏明显而典型的临床症状,不系统筛查,很难发现相对早期的肾脏疾病患者,一旦出现症状时,肾功能往往已难以逆转,因此尽早诊断DM早期肾损害对诊断、治疗及预后评估有非常重要的意义.
IGT致早期肾损伤的机制复杂,至今尚未完全阐明,不仅与糖代谢紊乱、肾脏血流动力学障碍、细胞因子的异常表达有关,还与氧化应激及炎症反应有关.
1.1糖代谢紊乱 多元醇通路是动物组织细胞内的一种葡萄糖代谢的途径,而醛糖还原酶(aldehyde reductase,AR)是其限速酶.高血糖状态会使AR的活性增加,从而促使葡萄糖大量转化为山梨醇,使细胞内渗透压增加,引起细胞渗透性损伤,同时使细胞内谷胱甘肽和肌醇水平下降、NADH/NAD+比值增高、Na⁃K⁃ATP酶失活,并促使蛋白质非酶糖基化终末产物(advanced glycation endproducts,AGEs)增加蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)的激活[4].
1.1.1 糖基化终末产物的生成 高糖状态下体内大分子物质核酸及蛋白质等物质进行非酶糖基化产生AGEs,由于肾脏是起着清除AGEs的作用,故AGEs聚集时首先损害肾脏,可导致肾小球基底膜结构改变,滤过膜功能损伤,细胞外基质增生,导致肾小球硬化和蛋白尿的产生[5].此外AGEs还导致大量细胞因子如白细胞介素⁃1α(interleukin⁃1α,IL⁃1α)、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor,TNF⁃α)等的合成和分泌,致使肾脏炎症的发生,增加纤维连接蛋白的合成,致使细胞肥大,肾小球硬化[6].
1.1.2 蛋白激酶C 蛋白激酶C(protein kinase C,PKC)可以通过上调转化生长因子 β(transforming growth factor β,TGF⁃β)的表达来增加纤维连接蛋白和Ⅳ型胶原蛋白的表达,使细胞外基质增加而损害肾脏.此外PKC还通过提高肾小球细胞对各种生长因子的反应性,增强了信号转导,调节血小板黏附、聚集与分泌功能,从而增加血管通透性,促进血栓形成,进一步推进了DN的发生与发展[7].
1.2肾脏血流动力学改变 肾脏血流动力学异常是DN早期的重要特点,首先肾小球的高滤过状态会使系膜基质扩张及肾小球基底膜增厚,从而导致肾小球局灶性硬化[8];其次血流动力学改变引起的剪切力和机械力会损害内皮细胞和上皮细胞,促进TGF⁃β及血管紧张素Ⅱ(angiotensinⅡ,AngⅡ)等细胞因子的过度表达,使细胞外基质增加,同时使过滤屏障受损,最终导致肾小球硬化,直至功能丧失[9].
1.3细胞因子参与 近年来,研究发现细胞因子的激活也是DN的重要发病机制之一[10],包括有TGF⁃β、TNF⁃α、血管内皮细胞生长因子(vascular endothelial cell growth factor,VEGF)、血小板源生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)、结缔组织生长因子(connective tissue growth factor,CTGF)等.
1.3.1 TGF⁃β TGF⁃β有三种异构体(TGF⁃β1、TGF⁃β2、TGF⁃β3),是由多种细胞分泌的具有多重生物学效应的细胞因子,对糖尿病并发症有重要的调节作用,是DN发病过程中最重要的细胞因子[11].首先,TGF⁃β使下调基质金属蛋白酶⁃9(MMP⁃9)与上调金属蛋白酶组织抑制因子⁃1(TIMP⁃1)的比例失调,导致细胞外基质(extracellular matrix,EMC)降解减少,同时TGF⁃β可诱导EMC自分泌量增加,并增加EMC活性,最终使EMC堆积增多,导致肾脏肥大[12].此外,TGF⁃β可通过Smads信号通路调节肌成纤维细胞表型的基因转录,使肾小球上皮转分化,从而导致肾间质纤维化[13].
1.3.2 TNF⁃α TNF⁃α是由单核⁃巨噬细胞分泌的一种小分子蛋白,可作用于血管内皮细胞,导致血管内皮细胞的损伤和促进血栓的形成,同时TNF⁃α还作用于加强中性粒细胞与内皮细胞的粘附,从而增强肾脏局部的炎症反应[14].此外,TNF⁃α可刺激系膜细胞产生氧自由基,后者可损伤基底膜,导致蛋白漏出增多,还可诱导前列腺素、白三烯等炎症介质的合成,对肾小球局部造成损伤[15].
1.4氧化应激与炎症反应 研究表明[16],高糖状态会促使机体产生过多的活性氧(reactive oxygen species,ROS),ROS介导氧化应激反应,对于血糖的吸收以及随后的新陈代谢都有十分重要的作用,临床研究发现使用氧化酶抑制剂可显著地减少蛋白尿的发生,从而防止肾小球硬化,延缓肾损伤的进展[17].除此之外,DM常伴随着炎症介质的表达增高.炎症因子可增加毛细血管通透性,损伤肾小球滤过屏障,促进蛋白尿发生发展,同时还可介导内皮细胞凋亡,从而加速了肾损害[18].
目前反映肾功能的指标很多,最常用的有血肌酐(serum creatinine,Scr)、血尿素氮(blood urea nitrogen,BUN)等.血中肌酐可以被肾小球滤过,而且不会被重吸收,仅肾小管有少量分泌,因此血中Ssr水平可以反应肾小球滤过功能.但研究表明肾小球滤过率需降低到一定程度血肌酐才会出现升高,因此血肌酐用于早期肾损伤检测敏感性不够.BUN是体内蛋白质新陈代谢的产物,BUN的水平易受到各种各样因素的影响,如年龄、机体内新陈代谢水平、肉类食品摄入量等,同时也会受到肾血流量的影响,因此,临床上需选用一种更加灵敏的、又比较稳定的早期肾损害标志物.
2.1反应肾小球损伤的早期生化指标
2.1.1 尿微量白蛋白/尿肌酐比值 尿微量白蛋白(urinary microalbumin,mAlb)是指尿中白蛋白超过正常水平,但低于常规方法可检测的范围.生理状态下,肾小球滤过膜只允许小分子蛋白通过,尿白蛋白属于中分子蛋白,一般不易滤过.DN早期,当肾小球滤过膜的电荷屏障遭到破坏,滤过膜上滤过孔径增大,使其对分子大小的选择性减少,从而导致白蛋白在尿中的排泄增加,形成微量白蛋白尿,糖尿病患者出现早期肾功能损害时,尿常规蛋白测定可为阴性,但mAlb含量可发生变化[19],因此mALB的检测对评估肾小球损伤有重要的临床意义.但研究表明尿微量白蛋白水平在小时内的波动很大,易受多种因素的影响.肌酐经肾小球滤过,在肾小管几乎不被重吸收而排出体外.单独检测尿微量白蛋白和肌酐将受很多因素的影响,但由于尿白蛋白与尿肌酐的排出量均受相同的因素影响,因此个体中mALB/尿肌酐(urine creatinine,Ucr)比值则保持相对恒定,而且与小时尿白蛋白定量呈高度的等级相关[20],因此mALB/Ucr比值是早期反应肾损害的较好的指标.
2.1.2 血清半胱氨酸蛋白酶抑制剂C 血清半胱氨酸蛋白酶抑制剂C(Cys C)是从血清中分离出的一种半胱氨酸蛋白酶抑制剂,体内所有有核细胞均可产生,它广泛存在于各种组织中且产生速率相当恒定,而且血清中的含量不受年龄、性别、饮食及炎症反应等多种因素的影响[21].因为Cys C是一种小分子物质,且表面携带正电荷,所以血液中的Cys C可经肾小球自由滤过,在近曲小管被重吸收并降解,肾小管不分泌,肾脏是清除循环中Cys C的唯一器官,所以血清中Cys C的浓度由肾小球滤过率(glomerular fil⁃tration rate,GFR)决定,其浓度与GFR呈明显负相关[22],血清Cys C的检测快速、敏感,所以已成为反映肾小球滤过功能的理想指标.
2.1.3 转铁蛋白 转铁蛋白(transferrin,Tf)是肝脏合成的一种含铁蛋白质,存在于血清当中,正常情况下不能通过肾小球,当肾小球滤过膜受损时,像Tf这类带负电荷的循环分子蛋白就会通过电荷屏障.因为其所带负电荷明显小于白蛋白,等电点更接近中性,因而更易通过带负电荷的肾小球滤过膜,据研究对于糖尿病患者在早期肾损害时尿中Tf较mAlb出现更早[23],因此尿Tf测定常用于DN的早期诊断与监测.
2.2反映肾小管损伤的早期生化指标 研究表明早期肾损害有相当一部分主要表现为肾小管的损害,此时血清中肌酐、尿酸等常规肾功能评价指标常未明显升高,而相对低分子质量蛋白及尿酶这两类则可以更敏感的反应早期肾小管损伤.
2.2.1 β2微球蛋白 β2微球蛋白(β2微球蛋白,β2⁃m)为多种有核上皮细胞合成并广泛存在于细胞膜上的小分子蛋白,正常人体内β2⁃m的生成和释放速度非常恒定,在正常情况下可自由通过肾小球滤过膜,但99.9%被肾近曲小管重吸收经溶酶体降解为氨基酸,故正常尿液中β2⁃m排泄甚微.当近曲小管受损时,因重吸收减少其排泄明显增加,因此β2⁃m是反映肾小管功能及完整性的相关指标[24-25].
2.2.2 视黄醇结合蛋白 视黄醇结合蛋白(retinol conjugated protein,RBP)是由肝细胞合成的低分子量蛋白,90%的RBP在肝内与视黄醇结合后形成视黄醇⁃RBP复合物,10%未结合的RBP可经肾小球滤过后进入原尿,但几乎全部在近曲小管重吸收并分解,而且RBP性质稳定,一般不受PH及血压影响,因此正常人尿液中RBP含量极少[26].当肾小管损伤,重吸收功能下降时,尿液中RBP含量明显增加,因此RBP的监测可敏感地反映近曲小管的功能.
2.2.3 尿⁃N⁃乙酰⁃β⁃氨基葡萄糖苷酶 尿⁃N⁃乙酰⁃β⁃氨基葡萄糖苷酶(urinary n⁃acetyl⁃β⁃d⁃glucosamini⁃dase,NAG)是一种溶酶体酶,广泛分布于各种组织中,属于大分子量蛋白.肾小球滤过膜仅允许小分子量蛋白通过,因此血液中NAG不能经肾小球滤过,正常情况下尿液中的NAG含量极低.但肾组织特别是肾小管上皮细胞中含丰富的NAG,肾小管受到损伤时尿液中NAG含量会明显升高,因此尿液中的NAG一般为肾源性,所以尿NAG活性增高可作为肾小管细胞损伤的早期标志物[27].
研究表明,血糖出现异常的早期,肾损伤就已经开始,而且一旦进入临床白蛋白尿期,肾脏损伤的病理改变已不可逆,即使血糖在正常范围也不能减缓肾功能不全的进展[28].因此,在糖耐量异常阶段采取积极有效的预防措施对延缓肾功能损害的发生发展显得尤为重要.目前,临床上DN的治疗主要包括改善生活方式及饮食结构,控制血糖、血压,纠正脂代谢紊乱,中医中药治疗等.
首先,改善生活方式及饮食结构是控制血糖及延缓糖尿病并发症发生的最基本措施.低糖饮食可减轻胰岛B细胞负担,有利于糖尿病的代谢控制;低蛋白饮食能减少尿蛋白排泄,并能减轻入球小动脉扩张,从而缓解肾小球内高灌注、高滤过状态,延缓肾损害进展;低脂饮食可降低糖尿病患者机体的脂代谢异常,减少血脂异常对肾损伤的促进作用[29].近年研究发现[30],吸烟不仅作为独立的危险因素增加糖尿病发生的危险性,同时还可加速糖尿病早期肾损害的发展.吸烟具有明显的肾脏毒性作用,可影响肾脏血流动力学和组织学结构,引起尿蛋白排泄率增高,进而损害肾功能[31],因此戒烟对于IGT患者也至关重要.
其次,血糖控制是避免糖尿病本身及并发症发生发展的重要方面.研究表明[32],早期DN表现为肾小球滤过率增高及肾脏增大,强化血糖控制可以延缓DN微量白蛋白尿期和临床蛋白尿期的进展.对于饮食控制及生活方式改变无法控制血糖的IGT患者可应用口服降糖药,常用口服降糖药包括促胰岛素分泌剂(磺脲类、格列奈类)、双胍类、胰岛素增敏剂(噻唑烷二酮类)、α葡萄糖苷酶抑制剂.应注意的是,使用促胰岛素分泌剂应注意防止低血糖的发生,双胍类应避免用于肾小球滤过率下降的患者,以免增加乳酸性酸中毒的风险.噻唑烷二酮类药物除了能增加靶组织对胰岛素的敏感性,减轻胰岛素抵抗发挥降糖作用,还能减轻巨噬细胞浸润及炎症反应,从而改善肾脏的微循环、降低尿白蛋白排泄率,减慢肾损伤的进程.对于单纯饮食和口服降糖药控制不好,并已有肾功能不全的患者,应尽早使用胰岛素,使用胰岛素降糖不仅副作用较口服降糖药少,有利于严格控制血糖,还可改善肾脏供血再灌注,预防和缓解终末期肾病的发生[33].
再次,高血压可加速DN的进展和恶化,因此糖尿病合并高血压的患者应严格控制血压,美国糖尿病协会要求糖尿病患者的血压控制在130/80 mmHg以下[34].ACEI和ARB是目前公认的治疗DN的首选药,临床研究证实,ACEI和ARB通过调节肾素⁃血管紧张素系统的活性改善肾小球内高压力、高灌注及高滤过状态,减少尿蛋白的排出,还可以通过减少肾脏细胞外基质蓄积,减轻肾脏局部炎症介质和趋化因子的产生和释放,减少巨噬细胞浸润,拮抗肾小球硬化及肾间质纤维化,来发挥肾脏保护作用[35].
此外,高血脂除可引起动脉硬化外,还可直接导致肾小球滤过率的下降.研究表明,当发生胰岛素抵抗时,由于脂肪细胞膜上的受体对胰岛素敏感性降低,使抗脂解作用减弱,血浆中的及进入肝脏的游离脂肪酸增多,为肝脏合成甘油三酯(triglyceride,TG)提供了丰富原料,同时胰岛素受体水平降低致使胰岛素抑制离脂肪酸释放的作用减弱,加之脂蛋白酶活性下降,从而引起血浆中TG升高[36].低密度脂蛋白具有化学趋化作用,可促进肾细胞间质纤维化改变,同时还能增加氧自由基的产生,促进肾小球内过氧化物阴离子的生成,加快DN的进展.降脂药物一般首选他汀类,以高甘油三酯血症为主的患者可选用贝特类.他汀类药除降低胆固醇外,还可以稳定斑块、恢复内皮细胞功能、抗血小板聚集、抑制炎症等独立于降脂外的作用,预防糖尿病患者肾小球基底膜增厚,减少尿蛋白排泄,延缓糖尿病伴蛋白尿患者肾小球滤过率的下降速率,从而减慢DN的进程.
除此之外,中医中药也可有效改善糖尿病肾损伤,延缓DN的进展.
[1]刘铜华,吕仁和.中医药防治糖尿病及其并发症的作用途径[J].北京中医药大学学报,2000,23(3):69-71.
[2]Slade H,Williams SM,Manning PJ,et al.High⁃risk diabetic nephropathy patients:the outcome of ebidence⁃based clinical practice in an outpatient clinic[J].Diabetes Res Clin Pract,2011,92(3):356-360.
[3]全吉淑,尹学哲,金 明,等.大豆胚轴甲醇提取物对糖尿病大鼠血糖、血脂及血清过氧化脂质的影响[J].延边大学医学学报,2001,24(4):243-246.
[4]Goh SY,Cooper ME.Clinical review:The role of advanced glycation end products in progression and complications of diabetes[J].J Clin Endocrinol Metab,2008,93(4):1143-1152.
[5]丁志珍,陈卫东.糖尿病肾病发病机制研究进展[J].中华全科医学,2011,9(2):284-285.
[6]Mao CP,Gu ZL.Puerarin reduces increased c⁃fos,cjun,and type IV collagen expression caused by high glucose in glomerular mesangial cells[J].Acta Pharmacol Sin,2005,26(8):982-986.
[7]Kanwar YS,Wada J,Sun L,et al.Diabetic nephropathy:mecha⁃nisms of renal disease progression[J].Exp Biol Med(Maywood),2008,233(1):4-11.
[8]王 辉,杨再刚,燕树勋,等.虎杖总蒽醌对糖尿病肾病早期血瘀模型大鼠脂代谢及血液流变性的影响[J].中国实验方剂学杂志,2010,16(16):155-156,159.
[9]廖 钰,夏 宁.糖尿病肾病发病机制研究进展[J].医学综述,2011,17(22):3453-3455.
[10]Dubois D,Chanson P,Timsit J,et al.Remission of proteinuria following correction of hyperlipidemia in NIDDM patients with nondi⁃abetic glomerulopathy[J].Diabetes Care,1994,17(8):906-908.
[11]Wang Z,Jiang T,Li J,et al.Regulation of renal lipid metabolism,lipid accumulation,and glomerulosclerosis in FVB db/db mice with type 2 diabetes[J].Diabetes,2005,54(8):2328-2335.
[12]Hills CE,Bland R,Bennett J,et al.TGF⁃beta1 mediates glucose⁃e⁃voked up⁃regulation of connexin⁃43 cell⁃to⁃cell communication in HCD⁃cells[J].Cell Physiol Biochem,2009,24(3-4):177-186.[13]Ina K,Kitamura H,Tatsukawa S,et al.Transformation of interstitial fibroblasts and tubulointerstitial fibrosis in diabetic nephropathy[J].Med Electron Microsc,2002,35(2):87-95.
[14]McCarthy ET,Sharma R,Sharma M,et al.TNF⁃αlpha increases albumin permeability of isolated rat glomeruli through the generation of superoxide[J].J Am Soc Nephrol,1998,9(3):433-438.
[15]Lai HL,Kartal J,Mitsnefes M.Hyperinsulinemia in pediatric patients with chronic kidney disease:the role of tumor necrosis factor⁃alpha[J].Pediatr Nephrol,2007,22(10):1751-1756.
[16]赵思宇,王 琳.基因多态性在糖尿病肾病研究中的相关进展[J].医学研究杂志,2013,42(10):162-164.
[17]Etoh T,lnoguchi T,Kakimoto M,et al.Increased expression of NAD(P)H oxidase subunits,NOX4 and p22phox,in the kidney of streptozotocin⁃induced diabetic rats and its reversibility by inter⁃ventive insulin treatment[J].Diabetologia,2003,46(10):1428-1437.
[18]林子桐,张 超,沈雪梅.糖尿病肾病发病机制研究进展[J].中国药理学与毒理学杂志,2014,28(5):765-773.
[19]欧阳涓,姜 傥.肾脏的损伤性诊断[J].中华检验医学杂志,2005,28(8):877-880.
[20]刘开明,李 达,刘日旭,等.随机尿样微量白蛋白肌/酐比值与24 h尿白蛋白定量结果的对比研究[J].实用诊断与治疗杂志,2007,21(3):171-173.
[21]Randers E,Erlandsen E.Serum cystatin C as an endogenous maker of the renal function a review[J].Clin Chem Leb Med,1999,37(4):389-395.
[22]郝培良.临床流行病学[M].上海:上海医科大学出版社,2000,132.
[23]朱立华.肾脏疾病的生化、免疫检测技术进展[J].中华检验医学杂志,2002,25(5):306-308.
[24]王 晶,白玉芝,张 琴,等.β2⁃微球蛋白及肾血流动力学变化对老年高血压、2型糖尿病患者早期肾损害的诊断价值[J].中国老年学杂志,2007,27(15):1394-1395.
[25]杨胜茹,郑玉娟.超敏C反应蛋白与尿β2微球蛋白联合检测对诊断早期糖尿病肾病的临床价值[J].生物医学工程与临床,2006,10(5):313-314.
[26]张保原,阮佩辉,郭翼华,等.尿视黄醇结合蛋白在糖尿病肾病早期的诊断意义[J].国际医药卫生导报,2002(5):62-63.
[27]雷 厉.相关肾脏早期损害指标对早期糖尿病肾病的诊断价值[J].热带医学杂志,2006,6(8):942-943.
[28]向红丁.糖尿病肾病的预防措施[J].临床内科杂志,2005,22(3):147-149.
[29]刘俊伏,赵勇军,李军伟,等.早期糖尿病肾病预防及治疗研究进展[J].医学研究与教育,2010,27(2):83-85.
[30]胡圆圆,叶山东.吸烟与2型糖尿病血管并发症[J].国际病理科学与临床杂志,2011,31(1):64-68.
[31]蒋 菲,陈 淼,胡 承,等.主动吸烟、被动吸烟与2型糖尿病伴慢性肾脏病的关系[J].中华内科学杂志,2014,53(11):858-861.
[32]苏宏业,王乃尊.糖尿病肾病治疗研究[J].医学综述,2008,14(9):1376-1378.
[33]Melin J,Hellberg O,Larsson E,et al.Protective effect of insulin on is⁃chemic renal injury in diabetes mellitus[J].Kidney Int,2002,61(4):1383-1392.
[34]张 墨,陈骊珠.糖尿病肾病治疗新进展[J].现代医药卫生,2008,24(13):1989-1990.
[35]Kim SI,Kwak JH,Zachariah M,et al.TGF⁃2 activated kinase1 and TAK1⁃bindingprotein1cooperatetomediateTGF⁃2induced MKK32p38 MAPK activation and stimulation of type I collagen[J].Am J Physiol Renal Physiol,2007,292(5):F1471⁃F1478.
[36]胡 晖,杨希立,李健民,等.冠心病患者血脂异常与胰岛素抵抗的关系[J].中国现代医学杂志,2002,12(10):65-66,74.
Research development of early renal damage of patients with abnormal glucose tolerance
WANG Yu,CAO Zhong⁃Chao
Inner Mongolia Medical University:1Graduate School,2The Affil⁃iated Hospital,Hohhot 010110,China
Impaired Glucose Tolerance(IGT)is the early stage of diabetes.Diabetic nephropathy(DN)is one of the major chronic microvascular complications of diabetes.The kidney disease is often lack of clear and specific clinical manifestations.The renal damage is often caused by diabetes and occurres early when glucose abnor⁃mality presents.Therefore,understanding the mechanism of early renal damage,early diagnosis and treatment are of great signifi⁃cance.The review discusses the mechanism,test method and treatment progress of early renal damage caused by IGT.
impaired glucose tolerance;early renal damage;diabetic nephropathy
R587.1
A
2095⁃6894(2015)10⁃129⁃05
2015-08-21;接受日期:2015-09-07
王 宇.E⁃mail:516998311@qq.com
曹中朝.E⁃mail:CaoZhongChaoCZC@126.com