脯氨酸肽酶活性在糖尿病及其并发症中的研究进展

田佳佳(综述)，李全民(审校)

(第二炮兵总医院内分泌科，北京 100088)



脯氨酸肽酶活性在糖尿病及其并发症中的研究进展

田佳佳△(综述)，李全民※(审校)

(第二炮兵总医院内分泌科，北京 100088)

摘要：胶原蛋白为人体含量最丰富的蛋白，对结缔组织的维持起重要作用。多器官结缔组织改变与糖尿病及其长期并发症的发展相关。研究显示，血清脯氨酸肽酶(PLD)调控胶原合成与基质重塑，并与糖尿病及其并发症发病机制相关。回顾近年来对PLD活性在糖尿病及其并发症中的研究进展，有利于进一步深入开展此领域内的基础或临床研究。

关键词：糖尿病及其并发症；脯氨酸肽酶活性；胶原合成

糖尿病是以高血糖为特征的代谢紊乱，可出现多种大血管及微血管并发症。在高糖状态下，多器官结缔组织改变，而结缔组织改变与多种糖尿病慢性并发症相关，如糖尿病性足病、糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)及糖尿病性神经病变(diabetic neuropathy,DN)。胶原蛋白为人体含量最丰富的蛋白，超过人体1/4的蛋白由胶原蛋白构成。胶原蛋白是细胞外基质(extracellular matrix,ECM)的主要构成成分[1]，对结缔组织的维持起重要作用。已有相关研究显示，在动脉粥样硬化和内皮功能紊乱的进展过程中，ECM转换增加，从而使胶原蛋白合成增加[2]。血清脯氨酸肽酶(prolidase,PLD)调控胶原合成与基质重塑，且PLD活性检测在糖尿病及其并发症中具有一定的临床价值，现将研究结果予以综述。

1PLD结构与功能

PLD全称为亚氨酸脯氨酸二肽酶，是由2个相同的亚基组成的二聚体，其相对分子质量为97 000，每个亚单位由492个氨基酸组成，富含谷氨酸。人PLD基因位于第19号染色体短臂上，整个基因长达140 kb以上，包括14个内含子和15个外显子。内含子长度为1.0～50 kb，占全部基因的98.60%；外显子长度为45～528 bp，共约1.9 kb，仅占全部基因的1.4%[3]。

PLD能水解氨基酸C末端含脯氨酸或羟脯氨酸的多肽，释放胶原合成及细胞生长所必需的脯氨酸或羟脯氨酸[4]。在胶原合成过程中，PLD对脯氨酸的循环利用起关键作用[5]。PLD活性与胶原合成之间的关系首先在组织纤维化过程中研究，在病理状态下，ECM的过度沉积形成纤维化，成纤维细胞在趋化因子纤维粘连蛋白的作用下向损伤处聚集，合成并分泌过多的ECM，同时分泌胶原蛋白酶等多种酶类，对原有ECM进行降解，其降解产物又可促进胶原蛋白合成，最后使组织改建变形，产生纤维化[6]。

2糖尿病性足病

糖尿病性足病在2型糖尿病患者中常见，具有高发病率与高病死率，是非创伤性下肢截瘫的主要原因。周围神经病变、周围血管病变、足部畸形和外周水肿是2型糖尿病患者发生足部溃疡的主要原因[7]，而溃疡愈合能力减弱是足部溃疡的另一不可缺少的原因。溃疡愈合过程复杂多变，包括细胞趋化作用、吞噬作用、胶原降解及胶原重塑等[8]。而成纤维细胞迁移、增殖和胶原蛋白的积累为溃疡愈合的主要过程，糖尿病足患者愈合修复能力减弱[9]。溃疡愈合能力减弱与多种机制相关，包括长期高糖环境、周围循环能力下降、白细胞功能改变及细胞因子、蛋白酶和脂肪因子的平衡紊乱[7,10]。一旦糖尿病足溃疡形成，高血糖抑制炎性细胞扩散，并且减少溃疡中胶原产生。

PLD调控胶原蛋白合成与分解代谢，直接参与溃疡伤口的愈合过程。多项研究显示[11-13]，动脉粥样硬化患者血清炎症反应标志物高密度脂蛋白胆固醇(high density lipoprotein cholesterol,HDL-C)水平与PLD水平呈负相关。HDL-C抗炎作用主要表现在炎性因子、血管白细胞黏附因子减少，参与先天免疫并防止低密度脂蛋白氧化[14]。除低HDL-C与心血管风险增加直接相关外，高敏C反应蛋白也是亚临床动脉粥样硬化的危险因素[15]，故糖尿病足溃疡患者血清PLD水平和HDL-C、高敏C反应蛋白之间的相关性可能与发生亚临床动脉粥样硬化有关。Eren等[15]报道，在糖尿病性足病溃疡患者中PLD活性显著升高，高敏C反应蛋白显著升高，HDL-C显著降低，且PLD活性与高敏C反应蛋白呈正相关，与HDL-C呈负相关。因此，PLD活性可反映糖尿病性足病溃疡愈合能力，并与炎症反应及亚临床动脉粥样硬化相关。

3DN

DN是糖尿病严重微血管并发症之一。在DN人与动物模型中，微血管病变发生可导致神经灌注减少与神经内膜缺氧[16]。微血管病变形成的机制之一为胶原纤维及其他ECM的过度积累，导致血管内皮组织纤维化，随着病情发展，局部斑块、结节形成或组织纤维化扩散，最后小静脉闭塞或动脉粥样硬化形成[17]。

在DN中，神经纤维轴突和髓鞘发生溃变，施万细胞大量增生，靠近断口处的施万细胞形成细胞桥将两断端连接起来。而连接两断端的基质成分有腱生蛋白、层粘连蛋白、胶原蛋白Ⅳ、胶原蛋白Ⅴ和胶原蛋白Ⅵ。关于DN与胶原蛋白关系的研究较少，Hill[17]报道对轴突生长起主要作用的ECM胶原蛋白为胶原Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ，DN患者胶原蛋白Ⅴ和胶原蛋白Ⅵ在神经内膜显著升高，神经束膜中胶原蛋白Ⅵ显著升高。在一项动物研究中，糖尿病大鼠坐骨神经神经内膜胶原蛋白Ⅴ和胶原蛋白Ⅵ沉积[11]。

体内体外实验证实[18-20]，糖尿病神经病变患者高血糖情况下氧化应激反应增强。而氧化应激也是影响DN患者PLD活性的重要因素，研究显示，氧化应激可直接抑制PLD活性；参与氧化应激的活性氧类分子NO与胶原合成及修饰相关[21-22]，且NO为PLD重要的调节因子。PLD至少含有3个丝氨酸/苏氨酸磷酸化蛋白结合位点，NO使丝氨酸/苏氨酸磷酸化作用加强，通过蛋白激酶G-环磷酸鸟苷途径激活PLD[22]，从而使胶原蛋白合成增加。PLD活性在DN中的研究是有限且有争议的。2012年，Uzar等[23]报道，DN患者血清PLD活性、氧化应激水平及氧化应激指数(氧化水平/抗氧化水平)升高，抗氧化水平下降，PLD活性与氧化应激水平呈正相关，与抗氧化水平呈负相关。2014年Sayn等[24]报道DN患者血清PLD活性及胶原更新速度下降，并与DN抗氧化能力呈正相关。因此，PLD活性与DN微血管病变及氧化应激机制相关，但仍需进一步研究。

4DR

DR是糖尿病性微血管病变中最重要的表现，是一种具有特异性改变的眼底病变，是糖尿病的严重并发症之一。临床上根据是否出现视网膜新生血管为标志，将没有视网膜新生血管形成的DR称为非增殖性DR，而将有视网膜新生血管形成的DR称为增殖性DR。已知，胶原可使基膜增厚，并在维持血管完整性及瘢痕修复过程中起一定作用。Ⅲ型胶原与Ⅰ型胶原为DR中研究的主要生化分子，增殖性DR患者Ⅲ型胶原合成增加，反应基质和基膜结缔组织胶原沉积。而Ⅰ型胶原水平在非增殖性DR和增殖性DR患者中均较无视网膜病变患者降低，可能与血管完整性减弱相关。因此,视网膜病变可能为Ⅲ型胶原合成增加，Ⅰ型胶原合成减弱，致血管完整性减弱，从而引起微血管瘤与出血发生[25]。

研究显示，随着视网膜病变的发展，基膜处增厚的胶原合成更多，血清中的基质金属蛋白酶水平有所降低，进而反映出微血管的代谢变化[26]，但PLD为基质金属蛋白酶的一种特殊类型，PLD活性与DR的关系尚待进一步研究。

5糖尿病伴骨质疏松

与2型糖尿病相关的骨代谢疾病或骨质疏松仍是一个未知领域，其发生机制尚不清楚。通常，糖尿病患者皮肤和血管基膜中结缔组织累积，在骨和创伤组织中结缔组织下降，结缔组织分布不同与胶原蛋白的降解和合成的净变化相关。骨质量下降，骨量减少低转换及Ca2+-甲状旁腺激素-维生素D轴失调可能与PLD活性相关[27-28]。2型糖尿病患者，前臂、脊椎及股骨颈的骨密度变化趋势在多项研究中不同[27,29]，可能与患者体质指数、遗传因素、种族、胰岛素缺乏和(或)胰岛β细胞缺失程度有关[30]，但各研究统一的观点为2型糖尿病患者为骨量减少低转换状态[31]。骨量减少的转换机制可能为：胰岛素或胰岛素样生长因子缺乏对骨胶原代谢产生影响[32]；胶原非酶糖基化使胶原交联增加，并且延长胶原半衰期而减少胶原降解[33]。而PLD活性可反映胶原代谢， PLD活性在糖尿病伴骨质疏松患者中显著升高，PLD可作为糖尿病伴骨质疏松患者的血生物学标志，当其活性>44 U/L时，提示2型糖尿病患者患骨质疏松症风险大，其灵敏度为71.4%、特异度为75%[34]。

6小结

已有明确研究显示，PLD活性可间接反映肝病患者损伤和纤维化的进展程度[35-36]。糖尿病性足病、糖尿病性周围病变等糖尿病并发症均可出现胶原合成与分解代谢障碍，而PLD活性反映基质的胶原合成及代谢，并与其氧化应激、炎症反应等发病机制相关，对糖尿病及其并发症有一定的诊断价值，故在排除肝脏疾病后可用于糖尿病及其并发症的诊断。糖尿病伴骨质疏松患者诊断切点已有报道，其他并发症的诊断切点及其灵敏度、特异度问题，仍需进一步实验及临床证实。因此,关于基质蛋白酶的问题有很大的研究空间，相信未来会有更大的研究进展。

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The Research Development of Prolidase Activity in Patients with Diabetes and Diabetic CompliccationsTIANJia-jia,LIQuan-min.(DepartmentofEndocrinology,theSecondArtilleryGeneralHospital，Beijing100088,China)

Abstract：Collagen,the most abundant protein in the body,is essential for connective tissue maintenance.Multiple connective tissue changes in many organs are associated with the development of diabetes and long-term complications.Some studies show that serum prolidase regulates collagen synthesis and matrix remodeling,which has a correlation with the pathogenesis of diabetes and its complications.Here is to make a review on the research development of prolidase activity in patients with diabetes and its complications,so as to help the further basic or clinical study in the field.

Key words：Diabetes and its complications; Prolidase enzyme activity; Collagen synthesis

收稿日期：2014-12-22修回日期：2015-06-15编辑：伊姗

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.21.037

中图分类号：R587.1； R587.2

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)21-3947-03