晚期糖化产物相关指标的临床检测与心血管疾病

南禧辰，惠玙菲，裴静怡，张婷，胡亮亮，杨阳

（西安医学院 药学院 药物研究所，陕西西安 710021）

晚期糖化终末产物（Advanced Glycation End Products，AGEs）是一类异质性的非酶糖基化产物。经典的AGEs形成途径是由还原糖的羰基和蛋白质、肽、核酸、脂类的氨基之间的亲核加成，形成不稳定的Schiff’s碱，然后重新排列形成相对稳定的Amadori产物。Amadori产物非常容易氧化（糖化氧化）和非氧化降解、裂解和共价结合，从而产生反应性二羰基化合物，它们比糖对生物分子（主要是蛋白质）的破坏性更大，最终产生的交联聚合物称为AGEs[1]。

1 AGEs相关指标在心血管疾病中的病理意义

AGEs可通过细胞外基质蛋白（弹性蛋白和胶原蛋白）的交联引起血管功能障碍，产生血管硬化、心脏纤维化和舒张功能障碍。其他蛋白质，如低密度脂蛋白（LDL），也容易被AGEs修饰形成交联结构：单核细胞来源的巨噬细胞摄取糖化的LDL，刺激泡沫细胞的形成，从而诱发动脉粥样硬化。此外，AGEs通过降低一氧化氮（NO）的生物利用能力和抑制内皮细胞NO合酶（即抑制抗氧化防御）来促进血管功能障碍[2,3]。

糖化反应的一个重要步骤是在糖基化的所有阶段和途径中生成反应性中间产物——二羰基化合物。MGO、乙二醛（GO）和3-脱氧葡萄糖酮（3-DG）已被确定为主要的二羰基化合物，这些AGEs前体与蛋白质、脂质和DNA之间的反应会产生AGEs。其中，MGO是研究最为广泛的二羰基化合物，它可能通过多种机制导致糖尿病心血管疾病，如在动脉粥样硬化斑块中，MGO诱导坏死核心的生长，使斑块易于破裂[4]。

晚期糖化终末产物受体（Receptor for Advanced Glycation End Products，RAGE ）是免疫球蛋白超家族的跨膜受体，在多种细胞中表达（包括内皮细胞、单核细胞和血管平滑肌细胞），有3种亚型（全长RAGE、N端-截短RAGE和C端-截短RAGE）。RAGE是一种多配体受体，与多种配体相互作用，包括AGEs、S100钙结合蛋白家族、高迁移率族框1蛋白（High Mobility Group Box-1 protein，HMGB1）、β淀粉样肽和β2整合素。RAGE与其配体的结合可通过激活核因子κB、释放细胞因子、表达黏附分子和生成活性氧来放大炎症反应和组织损伤，是导致心血管疾病等慢性疾病的发病机制之一[5]。

（1）C端-截短RAGE是一种可溶性片段，被称为晚期糖化终末产物的人类可溶性受体（soluble RAGE，sRAGE），sRAGE主要是由膜结合RAGE的蛋白水解（裂解）形成的。由于与AGEs结合的能力以及细胞内信号转导的缺乏，sRAGE可以阻止全长RAGE的激活，并减少炎症损伤。研究表明，AGEs与糖尿病发病率和流行率以及心血管疾病风险因素呈正相关。然而，sRAGE与糖尿病和心血管风险因素的关联方向因人群类型而异，在有糖尿病病史的患者群体中，sRAGE与不良后果呈正相关[6]。（2）由RAGE基因选择性剪接产生的分泌型、非膜结合型受体形成的RAGE被称为内源性分泌型RAGE（endogenous secretory RAGE，esRAGE）。esRAGE可能有助于去除或中和循环配体，因此通过与细胞表面RAGE竞争配体结合而起到诱饵的作用。

2 心血管病患中AGEs相关指标的临床检测及意义

2.1 糖尿病合并心血管疾病

MGO是一种活性二羰基化合物，在糖尿病心血管疾病中具有潜在的关键作用。研究表明，MGO是2型糖尿病患者内膜中层厚度（Intima-Media Thickness，IMT）增厚、脉搏波速度（Pulse Wave Velocity，PWV）升高和收缩压（Systolic Blood Pressure，SBP）升高的预测因子[7]。血浆MGO和GO水平与2型糖尿病患者的心血管死亡率相关。因此，影响二羰基化合物水平可能是降低2型糖尿病患者心血管疾病（Cardiovascular Disease，CVD）的方法[8]。类似的，血浆MGO水平与1型糖尿病患者的心血管事件也有关。MGO至少可以部分解释1型糖尿病患者CVD风险增加的原因[9]。另外，在1型和2型糖尿病受试者中，随着血清sRAGE水平的增加，CVD事件的风险越来越高[10]。sRAGE相关的肾功能不全可能部分解释了这种关联[11]。而前驱糖尿病受试者表现出显著降低的esRAGE水平和升高的炎症标志物水平，这些改变与心血管疾病的早期标志物有关[12]。

YANG等[13]的研究表明，高血压患者的组织AGEs水平高于健康人，在合并糖尿病和冠心病的高血压患者中更为显著。组织AGEs水平与动脉弹性异常相关，组织AGEs可能对评估血管风险有重要作用。

心血管自主神经病变和糖尿病周围神经病变是常见的糖尿病并发症和心血管疾病的独立预测因素。HANSEN等[14]调查了血清MGO和糖尿病周围神经病变与心血管自主神经病变之间的横断面关联，结果表明，在治疗良好的短期糖尿病患者中未观察到MGO与心血管自主神经反射试验或糖尿病周围神经病变或疼痛性糖尿病神经病变之间存在关联，但观察到MGO与几个心率变异性指数之间存在正相关性。

据研究，与正常糖耐量人群相比，前驱糖尿病患者的心脏自主神经功能显著下降。esRAGE浓度似乎与自主神经张力呈负相关，可能是一个负反馈回路，以对抗糖基化的破坏性影响[15]。

在患有潜在糖尿病的血液透析（Hemodialysis，HD）患者中，血清中AGEs显著升高，同时sRAGE水平增加，这些都与HD患者的心血管疾病（独立预测因子）和心血管危险因素（高胆固醇血症）显著相关。这突出了AGEs和sRAGE在HD患者中的预后作用，可用于预测CVD的风险[16]。此外，AGEs和二羰基化合物与内皮功能障碍（Endothelial Dysfunction，ED）和低度炎症（Low-Grade Inflammation，LGI）的关联可能是终末期肾病（End-Stage Renal Disease，ESRD）患者CVD风险增加的一种机制[17]。肾移植（Renal Transplantation，RT）患者的AGEs水平升高，并与CVD风险相关。在成功的RT后，也可以通过皮肤自体荧光（Skin Autofluorescence，SAF）测量AGEs，从而反映这些患者的高心血管风险负担[18]。

2.2 非糖尿病合并心血管疾病

2.2.1 肺动脉高压

肺动脉高压（Pulmonary Hypertension，PAH）是一种进展性疾病，目前对该疾病的早期诊断、监测和风险分层等手段尚不完善。RAGE在缺氧和血管损伤时被激活，并与PAH中的炎症、细胞增殖和迁移有关。研究显示，肺动脉高压患者（包括肺动脉高压组和慢性血栓栓塞性肺动脉高压组）的血浆sRAGE水平显著高于对照组，肺动脉压与血浆sRAGE水平之间存在统计学显著正相关；在慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者中，球囊肺血管成形术后sRAGE水平降低[19]。另一项类似的研究表明，特发性肺动脉高压患者的血清sRAGE显著高于慢性血栓栓塞性肺动脉高压患者（P=0.042），而主动脉瓣狭窄患者的血清sRAGE显著低于对照组（P=0.001），但三组患者手术治疗前后sRAGE血清浓度无显著差异[20]。

综上，血浆sRAGE水平可能是反映PAH患者病理状况的一个新指标。支持以上结论的还有DIEKMANN等[21]的研究，他们将sRAGE鉴定为成人PAH中的敏感生物标志物，其诊断准确性与已建立的心力衰竭生物标志物NTproBNP相当，并且在区分轻度PAH和对照方面表现出更好的性能；相比之下，血浆sRAGE在儿科PAH中没有特别升高。

2.2.2 冠状动脉疾病

RAGE在冠状动脉疾病（Coronary Artery Disease，CAD）发展中的作用已得到较深入的研究。为了确定sRAGE和S100钙结合蛋白A12（S100 Calcium Binding Protein A12，S100A12）在不同严重程度CAD受试者中的表达及其关系，采用ELISA法测定正常冠状动脉（对照组）、非阻塞性冠状动脉粥样硬化（所有冠状动脉狭窄＜50%，NOCA组）、稳定型心绞痛（SAP组）和急性冠状动脉综合征（ACS组）血浆sRAGE和S100A12水平。结果提示，ACS组患者血浆sRAGE和S100A12水平升高，sRAGE浓度升高可能与CAD的严重程度和炎症过程独立相关，sRAGE联合S100A12可作为严重冠心病的预测指标[22]。但另一项研究却发现AGE-RAGE变量均不是ACS的预测因子，而esRAGE对心力衰竭（Heart Failure，HF）患者的心脏死亡或非致命性心血管事件显示出独立的预后价值[23]。

相关研究还表明，血浆中低水平的sRAGE与非糖尿病男性的CAD存在独立相关[24]，低sRAGE水平与非糖尿病绝经后妇女的CAD独立相关[25]。CAD的多变量优势比显示，sRAGE浓度低于225 pg/mL（最低四分位）的受试者的CAD患病率增加了6倍，且与其他风险因素无关。因此，将sRAGE与其他风险因素一起纳入考虑可以改善绝经后妇女CAD的风险评估准确度。

与年龄匹配的健康对照组相比，早发冠心病患者的后代sRAGE水平显著降低，表明应激源和防御机制之间的氧化平衡发生了改变，这可能会导致未来更高的心血管风险，表明sRAGE的测量可能是心血管风险更精确分层的一个有价值的预测指标[26]。

2.2.3 动脉粥样硬化

MORIYA等[27]证明了sRAGE和esRAGE与早期动脉粥样硬化危险因素有关，它们的水平与代谢成分和炎症的水平相关。有趣的是，低sRAGE和esRAGE水平与高的最大颈总动脉内膜中层厚度（IMT Cmax）值相关，但只有低sRAGE水平与颈动脉斑块钙化相关。因此，sRAGE和esRAGE可能反映了动脉粥样硬化早期的不同方面。AGEs是加速血管并发症的已知因素，在排除糖尿病或慢性肾病患者的绝经后妇女中，血清戊糖苷或N-ε-羧甲基赖氨酸（N-ε-Carboxyethyl-Lysine，CML）与血管事件史存在显著相关性，表明血清CML可能在血管事件中发挥作用[28]。

2.2.4 心房颤动

心房颤动（Atrial Fibrillation，AF），简称房颤，是最常见的持续性心律失常，发病率约1%，其患病率随年龄增长而增加，参与心房重构的精确分子机制尚不完全清楚。据LANCEFIELD等[29]报道，高加索人房颤患者的sRAGE水平升高，与阵发性房颤相比，患有持续性房颤的白种人的sRAGE和esRAGE水平显著升高。而对中国患者的研究表明，较低的esRAGE与房颤相关，与阵发性房颤相比，持续性房颤患者的esRAGE水平较低。因此，现在有必要在更大的人群中进行进一步的临床研究，以确定sRAGE水平在预测房颤自然史中的潜在价值。

2.2.5 先兆子痫

正常妊娠第1和第3孕周时，母体esRAGE浓度和esRAGE/sRAGE值随孕龄增加而逐渐降低，而先兆子痫患者显著高于健康孕妇对照组，提示血清esRAGE浓度和esRAGE/sRAGE值可能与子痫前期有关[30]。

3 结语

综上所述，测定AGEs、RAGE、sRAGE、MGO的组织水平可能是确定心血管风险和分层的有价值的预测指标。由于这些指标是以血浆或体表非入侵方式收集，与介入、影像学等诊断技术相比，满足了心血管疾病患者早期检测的需求，并适合长期临床管理。目前需要更大规模的前瞻性研究来评估晚期糖化指标和心血管疾病之间的因果关系，并在不同的临床环境中区分其个体病理生理意义。