糖基化终末产物与糖尿病肾脏病相关性的研究进展

孟娇，苏恒

（1.曲靖市第一人民医院，云南 曲靖 655000；2.云南省第一人民医院，云南 昆明 650000）

0 引言

糖尿病（diabetes mellitus，DM）主要为慢性高血糖及其造成的损伤，主要与胰岛素抵抗和或胰岛素缺乏有关[1]。DM是目前患病率和死亡率较高的主要慢性疾病之一[2]。2017年IDF发布了第八版糖尿病地图报告，DM患者人数估计达8.3%，约4.25亿，2040年将达6.42亿[3]。糖尿病的危害主要在于其并发症，其中慢性并发症是长期碳水化合物以及脂肪、蛋白质代谢紊乱引起的多系统损害[4]。糖尿病肾脏病（diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病最主要的微血管并发症之一，发达国家中DKD是终末期肾衰的最主要原因之一[5]。糖尿病慢性并发症的发生、发展与血糖控制水平密切相关[6]，而慢性高血糖状态下晚期糖基化终产物（Advanced glvcation end products，AGEs）形成的增加被认为是主要贡献因素[7]。有研究表明在DM患者体内，AGEs的增加和累积程度与糖尿病微血管病变相关，它加速AGEs受体的表达，通过各种机制在糖尿病微血管并发症中起重要作用[8]，有研究证实通过抑制糖基化过程可抑制糖尿病并发症的进展[9]。

1 糖基化终产物

1.1 AGEs的形成。AGEs是指在非酶促反应条件下，蛋白质、氨基酸、脂类或核酸等大分子物质的游离氨基酸与还原糖的醛基经过缩合、重排、裂解、氧化修饰后产生的一组稳定的终末产物[10]。AGEs是普遍存在的物质，在人体多种器官组织中均有存在[11]。长期高血糖可促进和加速AGEs的积聚，在氧化应激和炎症反应中它的形成也会加速[12]。

1.2 AGEs受体。AGEs受体包括晚期糖基化终产物受体（RAGE）、巨噬细胞清道夫受体I和II、寡糖转移-48（OST-48AGEs-R1）80K-H磷蛋白（AGEs-R2）及半乳糖结合蛋白（galectin-3，AGEs -R3）[13]。RAGE属于细胞表面分子免疫球蛋白超家族成员，广泛存在于体内多种细胞表面，完整的RAGE由胞外域、内域和跨膜域3个区域组成，包含400多个氨基酸，其胞外域有3个免疫球蛋白样结构，即1个V区和2个C区，其中V区与AGEs结合的主要位点。RAGE是糖尿病和炎性病灶中积累的非酶糖基化和氧化蛋白质和脂质的产物，是AGEs的信号转导受体[14]。

1.3 AGEs的检测。传统的AGEs检测手段的局限性阻碍了其在临床上的应用。近年研究发现AGEs有自发荧光特性，皮肤自发荧光是AGEs积聚的生物标志物，通过检测皮肤荧光光谱可反映皮肤AGEs的累积从而判断疾病进程。由于皮肤自发荧光的测量具有无创性和可稳定反映AGEs水平的特点已成为AGEs检测的重要手段。有研究证实，通过皮肤自体荧光测量的皮肤组织AGEs可预测微血管并发症的发生发展，并且可能比HbA1c能更好地预测糖尿病中慢性并发症及其死亡率的发生进展。

2 糖尿病肾脏病

糖尿病肾脏病是全球慢性肾病（CKD）和终末期肾病（ESRD）最常见的原因之一，其诊断和管理具有重要的临床和社会意义。DKD指是由长期高血糖所导致的肾脏损害 ，是DM最常见的慢性并发症之一。DKD通常是指患有糖尿病的慢性肾病（CKD），并且不仅包括经典的糖尿病肾病，还包括由于肾硬化和其他原因导致的肾功能障碍。肾损害的标志具体包括:尿白蛋白排泄率（AER）＞30 mg/24 h或尿白蛋白肌酐比（ACR）＞30 mg/g或＞3 mg/mmol，肾小球滤过率（GFR）＜60 mL/（min·1.73m2），小管功能障碍导致的电解质或其他异常，组织学检测到的异常，影像学检查异常，尿沉渣异常等持续超过3个月。DKD早期以肾小球高滤过、基底膜增厚为特征，后期以肾小球系膜基质增加、蛋白尿为特征，进行性发展为肾小球硬化、肾小管间质纤维化，最后导致肾衰竭。

DKD的分类基于使用MDRD公式估算的肾小球滤过率（eGFR）和蛋白尿的程度。大量证据表明，预防或延缓其进展的治疗应包括强化血糖控制。有研究指出，强化血糖控制导致微量白蛋白尿（30～300 mg/g），大量白蛋白尿（＞300 mg/g）和ESRD的风险降低，分别为9%，30%，和65%。

DKD的病理生理机制中非酶糖化学说受到较多学者认可，即在长期高血糖状态下，葡萄糖分子与体内蛋白质发生非酶糖基化反应，形成不可逆的糖基化终末产物，进而导致DKD的发生[9]。有研究表明，糖尿病伴肾衰竭患者肾组织中AGEs水平明显高于糖尿病无肾病变患者。

3 AGEs与DKD的相关性

无论AGEs的积累是来自外源性摄入还是内源性产生，它对于DKD的进展都是至关重要的，AGEs可通过与蛋白质，脂质和核酸糖化或交联而积聚在循环和组织中，改变其结构并使其功能恶化，导致细胞和组织损伤。AGEs尤其在肾小球中积累，增加细胞外基质中IV型胶原和层粘连蛋白的表达和诱导不可逆的交联蛋白质形成。AGEs引起的血管功能障碍，尤其在肾单位，包括基底膜增厚，血管通透性和血栓形成状态增加，以及血流量减少，是一种无处不在的微血管疾病，基于血清高AGEs水平的微量白蛋白尿与早期肾病密切相关。

3.1 AGEs对肾脏的直接毒性作用。肾脏是处理循环中氧化剂特别是AGEs的主要场所，也是AGEs诱导的氧化应激的靶标。在肾脏，血液经过肾小球时大量进入肾小管周围的毛细血管床，肾小管细胞可以摄取毛细血管中的AGEs，并将其排放入管腔内进行下一步处置。动物实验显示，AGEs可对肾脏产生直接毒性作用。小鼠接受AGEs静脉注射4周后可发生肾小球和间质纤维化，其肾脏内可检测到AGEs的沉积。这些结果提示循环的AGEs可以沉积在肾脏中，引起肾小球硬化、间质纤维化及肾小管萎缩，可能是加速糖尿病肾病发生和发展的重要原因。也有研究证实，大鼠静脉注射AGEs可并诱导白蛋白尿，肾小球硬化，基底膜扩张和系膜基质扩张，这些作用可被AGEs抑制剂氨基胍所拮抗。AGEs对肾脏的其他毒性作用机制还包括：上调肾小管上皮细胞转化生长因子-β以及VEGF表达，促进肾小管间质纤维化；上调系膜细胞的单核细胞趋化蛋白-1表达，促进单核细胞浸润和迁移，增加血管通透性，导致肾小球损伤；促FOXO4乙酰化（上调促凋亡因子BCL2L11表达），下调沉默信息调节因子1表达，诱导肾小球足细胞损伤、脱落和凋亡。

3.2 AGEs通过与其受体（RAGE）相互作用损伤肾脏。肾脏上有丰富的RAGE，肾脏的血管、平滑肌细胞、内皮细胞、肾小管上皮细胞、系膜细胞都表达RAGE，尤其在DKD患者中表达明显增强。AGEs可诱导特异性细胞应答，包括通过与AGE受体（RAGE）相互作用释放促纤维化和促炎细胞因子。AGEs通过与RAGE结合，激活RAGE并作为信号转导受体导致一些细胞信号转导通路的激活。在DKD中长期的高血糖和AGEs可以使（nuclear factor kappaB）NF-KB的活化增加。NF-KB被激活后进入细胞核，与多种基因启动子特异性序列结合，引起生长因子、粘附分子、生长因子等释放和表达，它们可导致反应性氧化产物（ROS）的增多，这些细胞因子与血管内内皮细胞的损伤、组织细胞的凋亡密切相关。血管内皮细胞中的ROS主要来源于NADPH氧化酶，在DKD中，通过PKC-α磷酸化激活NADPH氧化酶，是AGEs受体与AGEs相互作用的下游事件。除了NADPH氧化酶，通过线粒体电子传递链系统产生的ROS，也是AGEs与RAGE结合后引发氧化应激的原因之一。MAPK信号转导通路可被高糖、氧化应激、AGEs、细胞因子等多种刺激激活，在细胞的生长、增殖、死亡等方面发挥重要作用。MAPK家族中的p38通路主要介导应激反应，也是MAPK家族中主要控制炎症反应的成员之一。ERK3/4、ERK5，其中p38通路主要介导应激反应，也是MAPK家族中主要控制炎症反应的成员之一。AGEs通过TGF-β-RAGE-ERK/p38-Smad3信号通路使结缔组织因子（CTGF）分泌增加，促进细胞外基质合成和降解减少，从而导致细胞外基质的沉积而造成肾组织增生[14]。

4 总结与展望

可以看出AGEs与肾脏有着密切的关系:肾脏血管、肾小球基膜、系膜等组织含有大量胶原蛋白易形成AGEs；肾脏上有丰富的糖基化终产物受体；肾脏是AGEs的清除器官，同时AGEs对肾脏还有直接损害作用。所以随着患者肾功能的进一步损害，AGEs清除受到影响，产生大于清除，加重了AGEs在体内的蓄积。肾功能障碍和AGE积聚相互增强。T2DM中的高水平AGEs和慢性炎症易于发展为DKD，AGEs也可能是T1DM或T2DM患者DKD进展的重要原因。

AGEs可通过较为简易快捷无创的皮肤自发荧光检测仪测量，应用于临床，有助于评估糖DM患者一个长期血糖控制水平，以及预测糖尿病患者发生糖尿病肾脏病的风险，对2型糖尿病肾脏病患者的预防和治疗提供依据。