干预氧化应激通路靶向治疗糖尿病肾病的新进展

刘红艳 乔玉峰 薛福平 (山西医科大学第二医院,太原 030000)

糖尿病肾病(diabeticnephropathy，DN)是糖尿病常见的严重微血管并发症，最终导致终末期肾病，病死率较高。DN的发生发展与氧化应激(oxidative stress,OS)密切相关，近年关于两者关系的报道较多，如2003年“活性氧和糖尿病肾病”专题论坛，Banting获得者Brownlee提出糖尿病并发症的统一机制学说，认为其是多种高糖诱导下OS产生的结果。由于OS是多种与DN发病机制相关分子机制的共同产物，可激活其他致病通路，激活的通路反过来导致OS损伤，因此，抑制OS成为DN多治疗协同效应的枢纽。本文就近年DN OS的进展及干预措施进行综述。

1 氧化应激

OS是指机体受到多种病理因素刺激后，体内活性氧(ROS)产生过多，抗氧化能力下降，机体正常氧化还原动态失衡，导致生物大分子如蛋白质、脂质、核酸等氧化损伤，干扰正常生命活动而形成的严重应激状态。ROS来源增多和抗氧化能力降低是导致OS水平提高的主要机制，ROS过量产生是DN发生的中心环节，也是研究热点。

2 DN氧化应激机制研究进展

2.1肾组织OS的相关细胞通路 机体处于高血糖状态时，ROS过度产生，作为信号因子介导细胞内多条信号通路的级联反应，引发肾脏组织炎症、纤维化、OS、凋亡等，最终导致DN[1]。除激活PKC通路、多元醇通路等，还可激活Nrf2/Keap1和PHD-HIF通路。近年Nrf2/Keap1和PHD-HIF通路在DN氧化损伤中的保护作用引起广泛关注。

2.1.1Nrf2/Keap1通路通过增强抗氧化基因表达抑制DN OS Nrf2是由氧化还原调节的转录因子，作为细胞保护剂抵抗OS[2]。Keap1是Nrf2的细胞质抑制因子，其中间连接区的半胱氨酸残基(Cys273和Cys288)对氧化变化的反应最为敏感[3]。当细胞内ROS升高时，Keap1的半胱氨酸残基被氧化，促进Nrf2泛素化和蛋白质小体降解，使Keap1与Nrf2分离，上调Nrf2抗氧化基因表达，Nrf2主动定位于细胞核内，与抗氧化反应元件(ARE)结合，调节多种抗氧化蛋白表达，产生抗氧化反应，保护细胞免受氧化损伤[2，4]。Nrf2/Keap1通路是DN OS的主要调节因子，被认为是DN治疗的潜在靶点[5]。

富马酸二甲基酯(DMF)是Nrf2通路的激活因子，可激活Nrf2/Keap1通路，提高抗氧化剂水平，减少DNA损伤和OS，改善小鼠卵巢储备[6]。DMF是否可通过激活Nrf2/Keap1通路减轻糖尿病患者肾脏OS，改善肾脏损伤，有待进一步研究。因此，针对Nrf2/Keap1通路的研究具有研究前景，但目前研究仅限于DN动物模型，需进一步临床研究。

2.1.2PHD-HIF通路在DN氧化损伤中的保护作用 PHD-HIF通路参与多种生物学过程，如红细胞生成、铁稳态、血管生成及组织缺血、炎症等[7]。低氧诱导因子(hypoxia inducible factor，HIF)是氧敏感性异二聚体蛋白，在肾组织缺血、炎症状态下，HIF稳定高表达，对病情缓解具有重要作用。脯氨酰羟化酶(PHD)作为HIF降解反应的限速酶，对HIF进行羟基化可促进HIF蛋白降解，影响HIF介导的相关疾病治疗。在缺氧条件或PHD抑制剂存在下，PHD羟基化活性降低，抑制HIF降解，使HIF稳定高表达，可改善组织缺血、缺氧及损伤等[8]。

HIF是重要的保护性生理机制，可对抗缺氧、预防损伤及改善肾脏缺血、缺氧状态。抗氧化治疗可提高DN髓质HIF表达，改善肾脏氧化损伤[9]。HIF激活可减轻糖尿病引起的肾氧代谢和线粒体功能改变，减少蛋白尿和改善肾小管间质损伤[10]。

2.2肾组织OS的相关调控途径 ROS来源增多和抗氧化能力降低是导致OS水平增高的主要机制，酶基因表达下调，同时使其活性基团发生糖基化导致失活或活性减弱，ROS清除减少。同时非酶性抗氧化物质VitE等在DN肾脏组织中也存在不同程度的减少或利用不足。

NADPH氧化酶是已知的唯一专门用于产生ROS的酶，存在3种亚型表达催化亚基(NOX1、NOX2和NOX4)，NOX4是链脲佐菌素诱导的DN小鼠肾ROS的主要来源。Jha等[11]通过敲除DN大鼠NOX4基因及抑制NOX4表达，发现DN大鼠肾小球损伤缓解，蛋白尿、肾小球结构改变，ECM积聚，起肾脏保护作用，可能机制与减少肾皮质超氧化物生成、降低细胞浆和线粒体ROS水平有关。NOX4抑制剂治疗糖尿病小鼠时也出现线粒体及ROS生成减少。表明NOX4可能是减少线粒体OS的治疗靶点，OS是DN的机制性治疗靶点。

3 抑制氧化应激治疗DN新进展

DN传统治疗可一定程度缓解疾病进展，但无法根治。因此针对DN OS机制治疗的靶点，涌现出一系列新型治疗药物，如ACEI或ARB类、降脂类普罗布考、钠-葡萄糖协同转运蛋白2(SGLT2)抑制剂及己酮可可碱等。另外，抗氧化肽SS31、纤维素酸等抗氧化剂研究对防治DN具有重要意义。早期防治、改善临床症状、延缓肾功能损害进程是中医药治疗DN的优势。

3.1西药对肾组织OS的干预作用

3.1.1ACEI、ARB及醛固酮受体拮抗剂类 血管紧张素-Ⅱ(Ang-Ⅱ)是RAAS中最重要的生物活性物质。机体长期处于高葡萄糖状态，肾脏中Ang-Ⅱ过度活化，导致肾脏结构和功能变化，更易发生OS。ACEI、ARB类药物能通过抑制高糖应激下转化生长因子-β1/Smad通路，降低转化生长因子-β1表达，减少ROS生成，防止OS损伤，抑制DN发展[12]。

醛固酮是重要的盐皮质激素，通过炎症、OS和纤维化机制引起组织损伤，是DN发生发展的重要媒介。盐皮质激素受体拮抗剂(MRAs)可能通过抑制转化生长因子β1、OS和内皮功能障碍预防DN发生发展。醛固酮受体拮抗剂不仅能抑制细胞生长因子以达到抗肾脏纤维化的目标，更能抑制 NADPH 氧化酶氧化活性应激损伤，具有良好的抗氧化及抗炎作用[13]。

3.1.2降脂类 普罗布考临床用于降低胆固醇，但近年对其药理作用认识不断深入，发现其有很好的抗氧化及肾脏保护作用。研究发现替米沙坦联合普罗布考治疗2型糖尿病合并蛋白尿患者，随访48周，根据基线24 h蛋白尿水平分为24 h蛋白尿水平<1.0 g和≥1.0 g两组，前者联合使用比单用替米沙坦有更好的降低尿蛋白作用，后者单用替米沙坦未能减少蛋白尿，联合使用才显著降低尿蛋白水平[14]。故普罗布考在治疗DN方面具有良好的应用前景。

他汀类药物是具有降脂作用的HMG-CoA还原酶抑制剂，可降低糖尿病患者的心血管风险。最新研究发现辛伐他汀(SIM)具有改善抗OS和抗细胞凋亡的功效，主要机制为DN大鼠中脂质过氧化和一氧化氮(NO)显著增加，而SIM给药后减少脂质过氧化和NO，上调抗氧化剂表达和凋亡。表明SIM可通过减轻OS和细胞凋亡预防DN[15]。

3.1.3新型口服降糖药 新型口服降糖药SGLT-2抑制剂是不依赖于内源性胰岛素的药物，通过抑制肾脏近端小管的SGLT2表达，可减少肾小管对葡萄糖的重吸收，增加尿液中葡萄糖排泄，从而达到降血糖作用。Jian等[16]发现SGLT-2抑制剂可改善DN患者体内ROS聚集，改善过氧化物对细胞的损伤。

3.1.4抗氧化炎症调节剂 己酮可可碱(PTX)是非特异性磷酸二酯酶抑制剂，具有抗OS及炎症反应作用。Garcia等[17]研究显示PTX可降低糖尿病大鼠胰腺、肝、肾的TNF-α、iNOS和COX-2的免疫反应性。研究发现PTX对STZ诱导的糖尿病大鼠肾脏NOS的修复作用中，发现PTX可改善糖尿病大鼠肾脏组织eNOS、iNOS和nNOS蛋白水平，但不影响mRNA水平，影响NOS表达并改善肾脏损伤[18]。提示PTX具有抗OS作用，有望成为治疗DN的候选药物。

3.1.5其他新型抗氧化药物 抗氧化肽SS31是靶向线粒体的抗氧化肽，可清除线粒体ROS。CD36是B类清道夫受体，介导反应性DN中ROS的产生。Hou等[19]测定SS31治疗DN后，糖尿病小鼠的OS水平、CD36、NF-κB表达均下降，表明SS31在DN中通过抑制增强的OS和CD36表达保护肾脏。

纤维素酸(EA)是广泛存在于坚果、茶叶、浆果、橡木酒和其他食物中的天然植物，又称三羟基酸，人和动物实验已证明EA具有多种生物活性，如抗氧化、抗炎等作用。EA对STZ所致DN小鼠的OS改善作用引起关注。Zhou等[20]研究表明EA能显著提高DN小鼠血清T-SOD(T-SOD是清除体内自由基的金属酶，其活力反映机体清除自由基的能力)活性，降低血清MDA含量，减轻DN小鼠OS。

S-烯丙基半胱氨酸(SAC)是新型抗氧化剂，Uddandrao等[21]通过研究SAC在STZ-NAD诱导的实验性DN中的潜在治疗作用，SAC组较对照组NF-κB、IL-6、TNF-α表达均显著降低，此外，SAC通过上调抗氧化基因mRNA和蛋白表达，证实其对DN大鼠的体内抗氧化防御机制具有明显的改善作用。

VitD是脂溶性维生素，其活性分子1，25-(OH)2VD3可提高SOD、CAT水平，降低脂质过氧化水平，减弱OS[22]。Liyanage等[23]研究表明，1,25-(OH)2VD3可负调节肾素表达，实现对RAS系统的负反馈调控，进一步抑制OS，预防DN。

白蛋白具有抗氧化特性，是血浆中主要的抗氧化蛋白，其抗氧化能力下降是糖尿病并发症发生的重要因素，且其抗氧化能力随GFR降低和DN分期的推进而降低[24]。因此，适时补充白蛋白、提高血浆白蛋白水平有望成为新的治疗方式。

α-硫辛酸是短链脂肪酸辛酸的衍生物。动物实验证实α-硫辛酸治疗可明显降低糖尿病大鼠肾脏丙二醛含量及SOD活性，减轻肾脏损伤[25]。

辅酶Q10存在于肉、鱼、植物油和坚果等食物中，具有强大的抗炎、抗溃疡、抗氧化和抗糖尿病活性。辅酶Q10联合二甲双胍治疗可显著提高抗氧化酶SOD和过氧化氢酶活性[26]。

核因子相关因子-2(nuclear factor-like 2)是近年发现的机体抵抗OS的重要调节因子，其高表达可预防DN中引起的氧化损伤[24]。

3.2中药对肾组织OS的干预作用 中药有效成分如银杏叶提取物、黄葵胶囊、尿毒清颗粒等可减轻肾脏OS反应，从而对肾脏起保护作用[27]。枸杞叶提取物(MELC)使肾脏OS标志物的促炎参数(GSH，SOD，CAT，MDA，TNF-α，IL-6和IL-1β)水平显著降低，表明MELC可抑制DN的肾脏氧化作用[28]。姜黄素通过Nrf2和AMPK信号通路抑制OS和脂质累积，逆转高糖引起的肾小球基底膜病理生理改变[29]。人参皂苷Rg1联合黄芪甲苷通过减少OS和抑制TGF-β1/Smads信号级联，抑制DN进展[30]。中药有效成分葛根素、柚皮苷通过抑制NAPH氧化酶治疗DN[31]。乙醇提取物川芎根状茎(LC)可激活Nrf2及其下游基因nqo1和gclm蛋白水平，抑制NF-κB调节的炎症蛋白iNOS和COX-2表达，增强抗氧化作用[32]。此外，研究发现中西药联合治疗如益肾化湿颗粒联合舒洛地特、参芪地黄汤加味联合缬沙坦等，均可减轻肾脏OS，控制DN进展，但均属于小样本研究，其具体机制仍需扩大样本、随机、对照研究证实[33]。

3.3DN表观遗传学分子miRNA介导OS潜在治疗DN miRNA是内源性小的非编码RNA(约20～22个核苷酸)，通过转录后机制调节基因表达。由于miRNA可调节糖尿病并发症关键病理生理过程相关基因表达，影响DN进展，因此miRNA小分子可用于评估DN进展，可能成为糖尿病并发症治疗的潜在新型生物标志物和治疗靶点。

部分miRNA涉及DN发病机制OS。既往研究涉及的miRNA数量较少，如miRNA-25表达降低可上调NOX4水平，从而促发OS和肾功能障碍；在HK-2肾小管上皮细胞中，miRNA-205表达下调与HO和SOD引起的ROS增加相关。其他miRNA参与调节DN OS，其中miRNA-214备受关注。在HK-2肾小管细胞中，miRNA-214过表达，靶向作用于解偶联蛋白2(UCP2)加速ROS/Akt/mTOR信号传导，进而调控DN进展。使用UCP2抑制剂genipin、Akt抑制剂均可减弱miR-214上调对大鼠OS的影响。表明miR-214在近端肾小管细胞中通过靶向作用于UCP2介导ROS/Akt/mTOR信号通路调控DN[34]。

4 总结

ROS来源增多和抗氧化能力降低是导致OS水平提高的主要机制，ROS的过量产生是DN发生的中心环节，也是研究热点。随着对DN发病机制研究的不断深入，多种抗OS药物已在动物实验及临床实践中被证实可以延缓及改善DN发生发展。期待未来更多、更安全有效的新型DN治疗方法广泛应用于临床，为DN治疗做出贡献。