膀胱过度活动症的氧化应激机制与抗氧化治疗策略研究进展

武冠宇 吕继宗 庄宝琳 郑万祥 袁建林 秦卫军 刘飞

膀胱过度活动症（overactive bladder symptom，OAB）是一种以尿急为特征的症候群，常伴有尿频、夜尿增多等症状，可伴或不伴急迫性尿失禁。OAB 在各个年龄层均可发病，其患病率随年龄增长而逐渐升高，且女性多于男性[1]。OAB 具有复杂的发病机制，可能与支配膀胱感觉和运动的神经异常、逼尿肌不稳定、尿路上皮敏感性增强、氧化应激反应等有关[2]。研究表明，氧化应激机制与膀胱功能障碍的发生密切相关[3]。因此，本文就近年来关于氧化应激及相关信号通路在OAB 发病中的意义及抗氧化治疗策略的研究进展作一综述。

1 氧化应激反应与OAB 发病机制

1.1 氧化应激反应与OAB 的关系 近20 年来，关于氧化应激反应的研究逐年增多[4]。氧化应激是指机体在外界刺激下，体内氧化还原系统失衡，机体防御细胞产生过量的活性氧，当活性氧在体内过度蓄积会发生氧化应激反应，并通过氧化各种细胞及组织的生物分子，从而加重刺激对组织的损害，引起组织损伤，主要包括大分子氧化损伤、诱导组织蛋白变性、DNA 损伤和脂质过氧化等[5]。氧化应激参与机体衰老和慢性疾病的发生、发展过程，而人体抗氧化防御系统是保护人体免受自由基和活性氧的氧化损伤、预防慢性疾病发生、延缓机体衰老进程提前启动的屏障。研究表明，机体具有完整的抗氧化防御系统，包含预防、阻断和修复3 种不同水平的防御功能，实现从直接清除自由基、阻断活性氧到修复受损蛋白质的过程[6]。当氧化应激反应发生后，体内的抗氧化防御系统会自动对氧化应激作出回应，并在一定条件下与氧化应激形成平衡。

目前关于OAB 的病因尚不明确，可能与神经系统异常、逼尿肌不稳定以及氧化应激反应有关。在OAB发病过程中，存在膀胱相关的肌肉、神经和血管氧化应激损伤。研究表明，缺氧、缺血和过度氧化应激在OAB 的发生、发展中起着关键作用[7]。若膀胱处于缺氧状态，将影响其正常的储尿和排尿功能。氧化应激反应可导致活性氧的增加，使氧化物超过机体的抗氧化能力，同时还会引起神经细胞损伤[8]。在OAB 的病理及生理过程中，氧化应激反应可能引起膀胱平滑肌细胞发生变化，造成膀胱逼尿肌收缩性受损、逼尿肌过度活跃以及膀胱收缩性降低等问题，进而引发膀胱功能损伤，出现残余尿量增加和膀胱容量降低[9]。在膀胱上皮细胞中，活性氧增加将活化氧化应激核因子E2 相关因子2（nuclear factor-E2-related factor 2，Nrf2）信号通路，该通路参与调控包括抗氧化酶类在内的重要下游基因，特别是在维持细胞氧化还原稳态、抑制氧化应激反应等方面起着关键作用[10]。当机体活性氧水平过高时，会在线粒体内部通过氧化反应生成丙二醛，且穿过线粒体核膜对染色体DNA 造成损害，从而引发相关病理及生理效应，导致氧化应激损伤[11]。如果膀胱伴随神经组织缺血、缺氧，可能引起氧化应激反应进一步增强，自由基生成增多，最终加重氧化应激反应，导致支配膀胱的交感及副交感神经出现神经膜细胞变性、节段性脱髓鞘和轴突变性等损害，最终导致膀胱功能障碍。而副交感神经受损也可导致膀胱收缩力下降，而交感神经受损则会因排尿阻力增强而造成尿潴留[12]。

老龄也是导致OAB 的主要危险因素之一。Daly等[13]研究发现，随着小鼠年龄的增长，膀胱内嘌呤能传递增加，感觉增强，从而引起膀胱感觉神经超敏反应。在老年雄性大鼠实验中，亦有学者发现老年大鼠膀胱壁及尿路变薄且膀胱功能发生改变，可造成排尿压力降低、残余尿量增加，与人类膀胱老化结果一致[14]。然而，氧化应激反应在机体衰老进程中起重要作用，分子的氧化破坏会引起衰老相关生理功能减退[15]。

1.2 抗氧化应激信号通路 氧化应激反应会导致机体活性氧、抗氧化酶和炎症因子释放，而机体内的抗氧化应激信号通路有助于调节脂质过氧化，进而减轻氧化应激反应，减少细胞凋亡，使机体环境内部保持动态平衡。线粒体在产生ATP 时，也会产生氧化还原信号分子，它能引导其他重要细胞活动，几乎参与机体所有主要功能的调节。Nrf2/抗氧化反应元件（antioxidant response element，ARE）信号通路可以调节机体因各种内外界刺激所产升的氧化应激反应，是体内最重要的内源性抗氧化信号通路。ARE 位于谷胱甘肽过氧化物酶、超氧化物歧化酶等保护性基因的5'端，可被氧化性化合物激活，启动相关抗氧化酶的表达，对细胞组织产生保护。Nrf2 是ARE 结合序列的激活因子，当活化的Nrf2 进入细胞核并与Maf 蛋白结合成异二聚体后，再与ARE 结合，从而启动由ARE 调控的基因转录，该路径被称为Nrf2/ARE 信号通路[16]。当机体受到氧化应激刺激后，活性氧水平升高，使得Nrf2 进入细胞核，激活苯醌氧化还原酶1、血红素加氧酶1 等产物，减轻机体受到的氧化应激损伤[17]。可见，Nrf2/ARE 信号通路在调节细胞氧化还原过程中发挥关键作用[18]。

2 与OAB 相关的氧化应激生物标志物

2.1 异前列腺素 异前列腺素是体内氧化应激主要标志物之一；而F2-异前列腺素是由活性氧产生的、化学稳定的代谢产物，也是体内氧化应激主要标志物之一。除了尿液和血液，机体其他组织均可检测到异前列腺素[19]。一项动物实验证实，氯酸诱导的猪OAB 模型逼尿肌组织内8-异前列腺素F2α 水平较对照组明显升高，推测膀胱过度活动程度可能与氧化应激反应有关[20]。

2.2 8-羟基-20-脱氧鸟苷（8-hydroxy-20-deoxyguanosine，8-OHdG） 8-OHdG 是DNA 的氧化产物，被认为是氧化应激可靠的生物标志物。研究发现，OAB 女性患者体内8-OHdG 水平明显升高，可能与自由基引起的氧化反应导致细胞核和线粒体DNA 损伤有关[21]。亦有动物实验证实，膀胱出口梗阻模型大鼠尿液中8-OHdG 水平明显升高[22]。

2.3 丙二醛 丙二醛是脂质过氧化作用产生的活性醛，其分子内羰基可与蛋白质通过共价交联，从而影响蛋白质的结构及功能，是评估氧化应激的常见生物标志物。研究发现，OAB 女性患者丙二醛水平明显升高[21]。膀胱出口梗阻模型大鼠实验发现，膀胱组织中丙二醛水平明显升高，这一结果证实氧化应激与排尿功能障碍之间存在关联[23]。

3 OAB的抗氧化治疗策略

OAB 的常规治疗药物有抗胆碱能药物、β3 肾上腺素能受体激动剂、逼尿肌肉毒素等，但这些药物均有一定的不良反应，随着用药时间的延长，患者依从性明显降低。随着近年来对OAB 抗氧化剂研究的不断深入，抗氧化治疗可能成为治疗OAB 的新策略。常用的抗氧化剂包括辅酶Q10、α-硫辛酸、褪黑素、维生素E、萝卜硫素、依达拉奉、一氧化氮合酶抑制剂等，均有清除自由基、中和过量的活性氧的作用。

3.1 辅酶Q10 辅酶Q10 具有抗氧化、抗细胞凋亡等作用。Kim 等[24]的一项慢性膀胱缺血大鼠实验发现，辅酶Q10 可降低大鼠的排尿频率，延长膀胱收缩间期，增加膀胱容量，起到抗氧化、保护膀胱功能的作用。在一项缺血再灌注兔模型实验中，辅酶Q10 可以储存并增强其抗氧化性能，进而减轻氧化损伤[25]。

3.2 α-硫辛酸 α-硫辛酸作为一种常用的抗氧化剂，在膀胱障碍性疾病中具有一定的保护作用。在膀胱出口梗阻后膀胱功能障碍的兔模型实验中，辅酶Q10 联合α-硫辛酸给药能减少蛋白质硝化和羰基化，恢复膀胱对各种刺激的收缩能力，起到神经保护效应[26]。

3.3 褪黑素 褪黑素具有抗细胞凋亡、抗氧化、抗炎和神经保护的作用[27]。一项环磷酰胺诱导的大鼠急性间质性膀胱炎实验发现，褪黑素联合应用脂肪来源间充质干细胞治疗急性间质性膀胱炎，可使上皮抗氧化物表达增加，达到保护膀胱的作用[28]。逼尿肌不自主收缩是OAB 的重要病理机制，褪黑素对逼尿肌具有明显的抗氧化应激保护作用[29]。

3.4 维生素E 维生素E 具有清除自由基、抑制膜脂质过氧化反应的作用。舒毅等[30]研究发现经维生素E的干预治疗后，肾组织超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）活性增强，提示维生素E 具有抗氧化作用。在糖尿病肾病患者中，经维生素E 治疗1 年以上可取得良好的疗效，但如果治疗时间减少至6 个月，则各项指标无明显变化，提示长期使用维生素E 对肾脏具有保护作用[31]。在一项维生素E 联合褪黑素治疗糖尿病大鼠的实验中，研究者发现大鼠膀胱组织中丙二醛水平明显降低，SOD 活性明显增强，提示维生素E和褪黑素可对糖尿病大鼠体内抗氧化系统的平衡产生一定的影响，同时提示维生素E 的抗氧化作用弱于褪黑素[9]。

3.5 萝卜硫素 萝卜硫素是常用的抗氧化剂，有抗炎、抗氧化、抗血小板活化的作用。Liu 等[32]实验发现，萝卜硫素可有效提高膀胱出口梗阻模型大鼠的排尿能力、排尿间隔和顺应性，同时可通过增强膀胱组织内抗氧化酶的活性来减轻氧化应激反应。

3.6 依达拉奉 依达拉奉具有保护线粒体、清除自由基并减轻机体细胞氧化损伤的作用。研究表明，依达拉奉可在脑、心、肾等脏器缺血再灌注模型中发挥抗氧化的保护作用[33]。谢明等[34]在大鼠脑缺血再灌注损伤后运用依达拉奉治疗，发现该药能抑制氧化应激和细胞凋亡，从而发挥神经元保护作用。另一项大鼠实验结果发现，依达拉奉能通过抑制氧化应激从而预防急性尿潴留和导尿术引起的大鼠膀胱功能障碍[35]。

3.7 一氧化氮合酶抑制剂 一氧化氮是机体重要的生物活性物质，可调节细胞和机体内部多种生理活动，但过多的一氧化氮会产生神经毒性和组织损伤。一氧化氮合酶对一氧化氮的生成起决定作用，一氧化氮合酶抑制剂可阻止一氧化氮过量合成。Conners等[36]实验发现，在膀胱出口梗阻白兔模型中，一氧化氮抑制剂可通过抑制硝基酪氨酸的产生，进而减轻一氧化氮产生的自由基损伤，从而对膀胱起到保护作用。Saito 等[37]研究发现，一氧化氮合酶抑制剂可以减少由膀胱缺血再灌注诱导的细胞凋亡。

4 小结

近年来多项研究结果支持氧化应激是OAB 发生的重要机制之一，通过分析OAB 患者膀胱组织、尿液和血液中提取的氧化应激生物标志物，可有效监测机体氧化应激反应程度。然而，这些氧化应激生物标志物与OAB 症状、发病机制以及治疗之间的关系仍需进一步研究阐明。目前治疗OAB 的方法以缓解症状为主，但都存在不同程度的不良反应，而抗氧化剂有望成为OAB 新的治疗策略，特别是一些抗氧化剂在动物模型中的运用，为寻找OAB 新的治疗方法提供了实验依据。