SGLT-2抑制剂对2型糖尿病患者的肾脏保护作用进展

张慧芳，王利杰，张程远，李桂英

糖尿病是世界范围内日益严重的公共卫生问题，有发生严重的微血管和大血管并发症的高风险，其中糖尿病肾病（diabetic kidney disease，DKD）是糖尿病主要微血管并发症之一。糖尿病可由不同途径损害肾脏，从肾小球、肾血管到肾间质以至累及肾脏所有结构，出现不同的病理表现及临床表现。2017年全球糖尿病患病总人数为4.51亿，预计2045年将达到6.93亿，其中40%糖尿病患者会发生DKD，是引起终末期肾病的重要原因［1］。DKD发生的相关危险因素为高血糖、高血压、肥胖等，因此降糖药在降糖的同时，还能影响危险因素，则能使终末期肾病的发生率下降。钠-葡萄糖协同转运蛋白2（sodium-glucose cotransporter 2，SGLT-2）抑制剂是一种不依赖胰岛素水平的新型降糖药，已被实验及研究证明，不仅可以降低血糖、降低血压、减轻体重等，还可以激活自噬通量Sirtuin1、AMPK等发挥肾脏保护作用。该文对SGLT-2抑制剂对T2DM患者的肾脏保护作用和可能的作用机制进行综述。

1 SGLT-2抑制剂

钠依赖的葡萄糖运载体（SGLTs）是一类在小肠黏膜和肾近曲小管中发现的转运基因家族，肾脏重吸收葡萄糖的过程主要由SGLTs介导。其中，SGLT1和SGLT2最为重要，SGLT2起主导作用。SGLT1主要分布在小肠刷状缘和肾近曲小管较远的S3节段中，少量表达于心脏和气管，是一种高亲和力、低转运能力的载体，SGLT2主要分布在肾脏近曲小管S1-S2部位，是一种低亲和力和高容量的转运体，其主要生理功能是在肾脏近曲小管完成肾滤液中90%葡萄糖的重吸收，其余10%由SGLT1完成［2］。

正常人每天有180 g葡萄糖从肾小球滤过，但被近曲肾小管的SGLT-2蛋白完全重吸收，维持正常血糖水平。研究发现T2DM患者近曲小管的SGLT-2蛋白表达增多，对Na+和葡萄糖的重吸收增加，到达远端肾小管致密斑的Na+减少，导致肾素分泌减少，管-球反馈（TGF）减弱，最终肾血流量及滤过率升高，导致肾小球高灌注、高压力、高滤过状态。持续的高灌注、高压力、高滤过状态，将导致肾小球内皮损伤，基底膜增厚，逐渐导致肾小球硬化，肾功能衰竭。SGLT-2抑制剂主要机制是作用于近端小管的SGLT2受体，抑制Na+和葡萄糖的重吸收，增加尿中葡萄糖排泄降低血糖，并随之增加钠尿。这导致到达致密斑处Na+增加，TGF激活，降低肾小球高灌注、高压力、高滤过，肾功能得以恢复［3］。目前上市的SGLT-2抑制剂包括卡格列净、恩格列净、达格列净等。

2 SGLT-2抑制剂对DKD危险因素的影响及机制

大量的临床实验及研究证明，2型糖尿病患者在使用SGLT-2抑制剂治疗时肾脏获益。卡格列净的 肾 脏 结 局 研 究 （renal outcome trial，ROT）-CREDENCE研究实验，该实验是在T2DM合并慢性肾脏病患者中进行的以肾脏终点事件为主要终点的大型多中心临床研究，结果证实卡格列净显著降低肾脏事件风险，同时降低心血管事件，且安全性良好［4］。2019年在世界肾脏病大会上重磅公布，卡格列净为全球首个肾脏硬化终点获益的降糖药，降低肾脏复合终点（终末期肾病、血清肌酐倍增、肾脏死亡的复合终点）风险达34%。同样在恩格列净的EMPA-REG临床研究中，观察到肾脏综合事件的发生率下降［5］，在心血管事件高危的T2DM患者中，恩格列净与安慰剂相比，肾脏疾病发展缓慢，临床相关肾脏事件的风险显著降低［6］。在使用达格列净的T2DM患者中，肾小球滤过率下降、肾终末期等风险明显下降［7，8］，且达格列净的DAPA-CKD III期研究结果最新公布，在慢性肾脏病2~4期有白蛋白尿升高的患者中，无论是否伴有2型糖尿病，与安慰剂相比，达格列净在标准治疗基础上可降低复合终点肾功能恶化、心血管或肾病死亡风险达39%，达格列净成为首个可显著延长慢性肾脏病患者（伴或不伴2型糖尿病）生存期的药物。肾脏的获益与SGL-2抑制剂减轻DKD相关的危险因素有关，从而减少相关肾脏病的发生。现将其可能机制阐述如下。

2.1 降低血糖长期高血糖是导致DKD的主要原因，在高血糖的刺激下，通过多元醇通路的激活，晚期糖基化终末产物 （advanced glycation endproduct，AGE）的形成，蛋白激酶C（protein kinase，PKC）活化等导致DKD的发生和进展。SGLT-2抑制剂作用于近端小管的SGLT-2受体，增加尿中葡萄糖的排泄（约50%），所产生的糖尿的大小与高于阈值的血糖成正比，显著降低体内高血糖水平，且不发生低血糖。在一项2型糖尿病患者的临床荟萃分析中，SGLT-2抑制剂在治疗12周后降低了0.5%～0.7%的糖化血红蛋白水平，并且这种效果持续到52周治疗［9］，由此也可降低肾脏和肾外器官的糖毒性［10］。动物实验研究表明，在糖尿病的小鼠模型上抑制SGLT-2受体可以减轻肾脏功能的损伤，继发于强效的降血糖作用［11，12］。

2.2 降低体重肥胖与多种疾病密切相关，同样也是肾脏疾病发生的高危因素之一。动物实验表明，肥胖可以导致肾脏线粒体功能障碍和能量失衡，导致慢性肾脏病的发生和发展［13］。在达格列净、恩格列净的临床实验中，给处于慢性肾脏病不同阶段的患者治疗24周后，结果体重较对照组明显下降［14，15］。荟萃分析结果显示SGLT-2抑制剂治疗与安慰剂相比减少的体重约1.5～2 kg［16，17］，并且这种减重效果是剂量依赖性的［18］。减轻体重的基本机制部分取决于SGLT2抑制剂以葡萄糖依赖性的方式发挥作用，可导致每天在尿液中排出约60～100 g葡萄糖，热量的直接损失可导致体重的下降。再者Liang等研究表明高脂饲料诱导的小鼠肥胖，应用SGLT-2抑制剂恩格列净药物干预后增加了能量消耗和脂肪组织褐变，最终体重下降，同时选择性激活巨噬细胞减轻肥胖相关炎症和胰岛素抵抗［19］。

2.3 降低血压肾小球高滤过是DKD最早的临床表现之一，常常并发高血压，而高血压又促进肾脏病变的加速发展。在一项涉及2098名参与者的Meta分析表明，SGLT2抑制剂显著降低24 h动态收缩压3.76 mmHg、24 h动态舒张压1.83 mmHg［20］。在临床实验中也观察到，2型糖尿病患者在应用SGLT2抑制剂2周后收缩压明显下降与尿糖排泄量的增加显著相关，而6个月时收缩压的降低与尿钠排泄量的增加显著相关，其降低血压作用的主要机制可能是在使用SGLT2抑制剂后2周通过排泄葡萄糖渗透性利尿和6个月通过排钠而减少血容量［21］。目前普遍认为SGLT－2抑制剂降压机制可能是其在促进葡萄糖渗透性利尿作用时也增加了近端小管Na+的排泄，起到了类似于利尿剂的作用，减少了体内循环血容量从而降低血压。但是这种渗透性利尿排钠的作用都是在肾功能正常的情况下，目前进一步实验表明，与肾小球滤过率＞60 ml/min·1.73 m2的患者相比［22］，在慢性肾脏病患者中的糖化血红蛋白（HgA1c）浓度改善较小，但是血压下降的程度与保留肾功能的患者相似［15］。Hallow等研究将肾功能和容积稳态的数学模型与健康受试者的临床数据进行结合，结果表明虽然葡萄糖排泄可能会随着肾损害而减少，但肾小球压和血容量的改善并不会随着肾小球滤过率的降低而减少，所以血压也会降低，这也表明了SGLT2抑制剂对患者心肾的益处可能会持续［23］。另外SGLT－2抑制剂导致的体重降低，也是一种明确的中介作用，但是在SGLT－2抑制剂的降压效应中所占比例不超过40%［24，25］。最新研究提出，SGLT－2制剂使酮类增加可能有助于晚期肾病的血压降低，还需要进一步研究证明［26－28］。总之SGLT－2抑制剂降低血压是血流动力学和代谢变化的综合效应。

2.4 降低尿酸尿酸是嘌呤在人体内的一种主要的氧化代谢物，在近端小管重吸收和分泌，主要在尿中排泄。糖尿病肾病时肾小球滤过率降低和同时存在的胰岛素抵抗所引发的肾尿酸稳态受损常会导致高尿酸血症，而高尿酸血症会增加肾脏病的风险［29，30］。文献表明，升高的血尿酸水平通过缺血诱导的肾小球动脉硬化和炎症途径介导的肾间质纤维化促进肾损伤［31］。研究发现应用SGLT2抑制剂治疗2型糖尿病可增加尿酸排泄，降低循环尿酸，改善肾功能［32］。Zhao等进行了meta分析，评估SGLT2抑制剂对2型糖尿病患者血清尿酸的影响，与对照组相比，任何SGLT2抑制剂都能显著降低血清尿酸水平，其中恩格列净降低血清尿酸的效果更好［33］。有文献报道体外研究发现SGLT－2抑制剂坎格列净降低尿酸的机制可能是由于药物对位于肾小管集合管的葡萄糖转运体9（Glucose transporter 9，GLUT9）的作用，抑制了尿酸的再吸收［34］。在2型糖尿病合并高尿酸血症的小鼠实验中证明，SGLT－2抑制剂恩格列净通过AMP依赖的蛋白激酶/蛋白激酶B/环磷腺苷效应元件结合蛋白（AMPK/Akt/CREB）信号通路上调ATP结合亚家族G成员2（ATP－binding cassette subfamily G member 2，ABCG2）的表达，最终降低2型糖尿病合并高尿酸血症小鼠的血尿酸水平［35］。

2.5 降低超滤在经典DKD自然病程Mogensen分期中，整个肾脏的滤过率在初始阶段的特点是超出生理水平的增高，糖尿病患者的肾脏高滤过是独立的DKD危险因子。有文献报道与安慰剂相比，应用恩格列净后4周后可见肾小球超滤明显改善；停止使用药物后，恩格列净组肾小球滤过率增加，而安慰剂组肾小球滤过率持续下降及肾功能受损。表明SGLT－2抑制剂可以降低肾小球超滤，保护肾脏功能［23］。普遍认为改善肾脏高滤过是SGLT－2抑制剂抑制葡萄糖和Na+重吸收的作用，使致密斑Na+浓度增加，通过TGF入球小动脉收缩，肾小球滤过减轻。但是当肾小球滤过率 （Estimated glomerular filtration rateeGFR）下降到60 ml/min·1.73 m2时，这种糖尿效应明显减弱［36］。而Meta分析表明即使在eGFR为20～60 ml/min·1.73 m2的患者中，SGLT2抑制剂也能发挥有意义的肾脏保护作用［37］。这表明SGLT－2抑制剂对近端小管葡萄糖和Na+重吸收的影响不能解释改善肾小球过滤的益处，其可能以一种独立于糖尿程度的方式抑制近端小管Na+重吸收。有研究表明SGLT－2抑制剂降低肾小球超滤过可能也与肾小管分布的钠氢交换蛋白（sodiumhydrogen exchanger isoform 3，NHE3）有关。NHE3是重要的跨膜转运逆向离子载体之一，在肾脏近曲小管和髓袢升肢粗段高表达，是主要的钠离子通道。主要参与Na＋、HCO3－及白蛋白的重吸收，对机体尿钠及液体重吸收和维持酸碱平衡方面发挥了重要作用［38］。研究发现，在糖尿病肾病中近端小管NHE3蛋白表达增加，增加尿钠及蛋白的重吸收。在近端肾小管部位NHE－3与SGLT－2共域，并且功能上相互影响。实验敲除NHE－3可抑制SGLT2的表达，抑制SGLT2可干扰NHE－3的活性［39］。因此SGLT－2抑制剂通过干扰近端小管NHE3蛋白，减少Na+的重吸收，增加远端小管致密斑Na+的输送，降低肾小球的超滤过［39-42］。

2.6 改善自噬SGLT-2抑制剂减轻DKD发生的危险因素，可以延缓肾脏相关疾病的发生和发展，起到肾脏保护作用，但是这些SGLT-2抑制剂的肾脏保护作用不限于此。大量实验研究表明，DKD的发病机制与足细胞、系膜细胞、内皮细胞、肾小管细胞等肾细胞自噬受损有关。自噬是一种高度保守的溶酶体降解途径，在细胞中主要的生理作用是作为营养饥饿诱导的适应性反应，通过内源性物质的再循环为细胞提供营养和能量；另外在缺氧、内质网应激等环境下清除大量聚集的蛋白质和受损细胞器，对组织内细胞和细胞器维持稳态及抵抗应激尤为重要［43］。细胞在应激状态下（缺氧、内质网等）会激活自噬免受损伤。此外机体营养状态的改变也调节自噬，在营养缺乏期间，自噬被显著诱导，相反，在营养过剩状态自噬被抑制。T2DM是代谢功能障碍性疾病，导致调节自噬的营养感知通路改变，包括AMPactivated kinase（AMPK）和沉默信息调节因子T1（Silent information regulator T1，SIRT1）。它们是自噬的有效调节因子，可以直接或间接调节自噬，过量营养诱导AMPK和SIRT1的减少均抑制自噬［44］。

AMPK是一种在能量消耗条件下激活的营养传感激酶，是自噬的正向调节因子在许多组织中都有表达，在肾脏中的系膜细胞、肾小球内皮细胞和足细胞高表达［45］。糖尿病时营养过剩，T2DM动物实验证明肾小球和肾小管AMPK被抑制［46］。在高糖培养基上培养人肾近端上皮细胞（HRPTCs）和链脲佐菌素（Streptozotocin STZ）诱导的糖尿病肾病小鼠中，AMPK磷酸化减少及自噬活性被抑制，在SGLT-2抑制剂恩格列净药物干预后，AMPK的活性恢复，自噬相关蛋白微管相关蛋白1轻链3Ⅱ（Microtubule associated protein1light chain3Ⅱ，LC3Ⅱ）蛋白增强，p62蛋白表达降低，自噬活性恢复［44］。这些研究表明，AMPK活性被抑制导致自噬抑制，从而肾脏功能受损。

SIRT1是烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（nicotinamide adeninedinucleotide，NAD）依赖性的组蛋白去乙酰化酶，在肾脏中主要分布于肾小管细胞和肾小球足细胞。SIRT1是介导自噬的第二大营养传感通路，对自噬是正向调节作用。与AMPK一样，在T2DM动物模型中，SIRT1也是被抑制的［47］。T2DM时，肾近端小管SGLT-2表达增加使葡萄糖重吸收增多，造成了高糖环境，降低了NAD/NADH比值，从而导致近端小管和足细胞sirtuin1的降低［48］。有文献报道，在T2DM动物模型中，通过使用SIRT1激活剂激活SIRT1的活性，明显降低了糖尿病引起的肾脏损伤，并有效减轻了DKD的进展［49］。同样在STZ诱导的糖尿病大鼠中，激活SIRT1活性可以正向调节自噬活性，改善了肾细胞对缺氧的适应，抑制了细胞凋亡［50］。文献证明，SGLT-2抑制剂抑制SGLT-2蛋白表达可以上调肾小管的SIRT1［51］，从而正向调节自噬，改善了蛋白尿、肾小球硬化、足细胞形态等，保护了肾脏功能［52］。此外，AMPK和SRIT1还可以直接作用于线粒体［53，54］，抑制活性氧的产生和炎症小体的激活，减轻氧化应激和内质网应激对肾功能的损伤［55］，与自噬作用无关。

3 小结

新型降糖药SGLT-2抑制剂在2型糖尿病领域发挥了独特的治疗作用，具有不依赖胰岛素水平的明显降糖效果，可以延缓DKD的发生和发展。但是，SGLT-2对上述危险因素的影响不足以解释其保护作用。SGLT-2抑制剂可以刺激通过诱导AMPK和SIRT1，正向调节自噬，维持肾脏细胞的稳态，降低肾脏损伤。另外，AMPK和SIRT1可以直接抑制氧化应激和炎症。SGLT2抑制剂对AMPK/SIRT1活化和自噬的激活双重作用可能解释了它们对2型糖尿病肾脏的保护作用。SGLT-2抑制剂给糖尿病患者带来了福音，更多的机制需要进一步研究探讨。