高尿酸血癥在糖尿病微血管病變發病中的作用機制研究進展

商書霞，宋光耀，郭妍，劉海深

(1冀中能源峰峰集團有限公司總醫院，河北邯鄲 056200；2河北省人民醫院)

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高尿酸血癥在糖尿病微血管病變發病中的作用機制研究進展

商書霞1，宋光耀2，郭妍1，劉海深1

(1冀中能源峰峰集團有限公司總醫院，河北邯鄲 056200；2河北省人民醫院)

摘要：高尿酸血癥(HUA)能促進糖尿病腎病的發生發展，可能通過影響腫瘤壞死因子、NADPH氧化酶、血管平滑肌細胞的作用實現。HUA還可使促黑素細胞刺激素、色素上皮衍生因子水平降低，導致抗炎和細胞保護作用減弱，促使糖尿病視網膜病變的發生。HUA另通過各種途徑調控轉化生長因子β1(TGF-β1)水平，導致氧自由基生成增加，進而通過TGF-β1/Smads和Nrf2-ARE信號通路影響糖尿病心肌病變的發生發展。

關鍵詞：高尿酸血癥；糖尿??；糖尿病發癥；糖尿病腎??；糖尿病視網膜病；心肌病

尿酸是人體嘌呤代謝最終產物，正常代謝情況下人體產生的血尿酸通過腎小球濾過，在經過腎小管時超過90%尿酸可被重吸收，因此機體生成的血尿酸僅10%排出體外[1]。當尿酸生成增多和(或)尿酸排出減少，會導致血尿酸水平升高，男性尿酸>420 μmol/L或女性>357 μmol/L可診斷為高尿酸血癥(HUA)。HUA與氧化應激等炎癥反應相關，而氧化應激及多種炎性因子在糖尿病微血管病變中起著重要的作用?，F將HUA在糖尿病微血管病變發病中的作用機制研究進展情況綜述如下。

1HUA在糖尿病腎病(DN)發病中的作用機制

DN是慢性腎功能不全、終末期腎病形成的主要原因，也是糖尿病患者致死的重要原因[2]。目前，有關尿酸與DN關系的研究較少。有研究顯示，DN與長期血尿酸水平升高有關，HUA可促進糖尿病患者腎臟損害。另有研究[3]發現，HUA是糖尿病患者24 h尿微量白蛋白異常的重要預測因子。HUA可促進DN的發生發展，可能通過腫瘤壞死因子 (TNF-α)、NADPH氧化酶(NOX)、血管平滑肌細胞(VSMC)的作用實現的。

1.1TNF-α TNF-α是一種促炎癥因子，存在于多種腎細胞中。TNF-α有兩種結合受體，即TNF-α一型受體和TNF-α二型受體[4]。糖尿病患者體內TNF-α水平顯著升高，考慮與末期腎衰竭有關。文獻[5]報道，應用TNF-α合成抑制劑己酮可可堿干預腎細胞中smad3/smad4依賴型結締組織生長因子的轉錄，可以減少結締組織TNF-α表達，從而防止腎臟纖維化形成。TNF-α還可誘導胰島素受體底物的絲氨酸磷酸化，阻礙胰島素受體底物1(IRS-1)的酪氨酸磷酸化，干擾胰島素信號轉導途徑，導致胰島素抵抗(IR)[6]，而IR能增加尿酸鹽的重吸收，降低尿酸鹽排泄，從而導致HUA的發生。

1.2NOXNOX存在于單核細胞、巨噬細胞和嗜酸性粒細胞中，由5個亞基組成，即gp91phox、p22phox、p40phox、p67phox、p47phox[7]。吞噬細胞中的NOX通常不產生ROS，只有當其感受到細胞外信息刺激時，導致gp91phox的構象發生變化，可激活NOX，產生大量ROS。Geiszt等[8]發現，高血糖能誘導腎臟系膜細胞p22phox、p47phox表達增加，同時能誘導細胞ROS生成增多，而加入NOX抑制劑后，ROS的生成受到抑制。過多的ROS導致絲/蘇氨酸激酶活化，活化的激酶通過不同作用靶點提高IRS-1、IRS-2絲氨酸磷酸化水平，并可干擾相鄰磷酸化的結合位點，阻礙正常酪氨酸磷酸化途徑。Tojo等[9]發現，應用NOX抑制劑可降低鏈脲佐菌素誘導糖尿病大鼠模型中Nox亞基過表達，從而減弱氧化應激，抑制ROS，并改變腎臟血流動力學和影響腎內基質重構的作用，導致HUA的發生。NADPH與ROS生成直接相關，其機制可能通過蛋白激酶C(PKC)調節和晚期糖基化終末產物(AGEs)通路來實現。

1.2.1PKC調節血糖升高可增加二脂酰甘油(DAG)生成，通過DAG-PKC通路可激活PKC，致NOX活化，使細胞產生氧化應激反應，產生更多的ROS，刺激細胞凋亡，造成血管內皮細胞損傷。Liu等[10]將選擇性PKC-β抑制劑(魯伯斯塔)應用于DN大鼠中，發現其能降低蛋白尿，維持腎小球濾過率，使腎功能避免損傷。而且，PKC通過啟動胰島素信號通路，抑制IRS-1表達，促使IR的發生，降低尿酸鹽排泄，從而導致HUA的發生。

1.2.2AGEs通路血糖升高時，蛋白質發生非酶促糖化，最終形成穩定的AGEs。AGEs本身及在其形成過程中均可產生大量ROS，損傷機體組織。

1.3VSMC尿酸還具有誘導VSMC增殖的作用。HUA可誘導促分裂原活化蛋白激酶的激活，使細胞外的信號調節激酶1、信號調節激酶12磷酸化，使環氧合酶2(COX-2)的表達上調。COX-2產物如血栓素A2的增多，可介導血小板生長因子(PDGF)和單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)的激活，進而誘導VSMC增殖和巨噬細胞的浸潤，引起管壁增厚、管腔狹窄。研究[11]發現，降低血尿酸水平，可降低HUA大鼠NO水平，導致內皮細胞功能異常，血管舒張功能減弱，引起血管病變，進一步損傷腎臟功能。

2HUA在糖尿病視網膜病變(DR)發病中的作用機制

隨著血尿酸升高，尿酸鹽結晶會沉積在動脈壁，導致動脈內膜損傷。HUA可導致微炎癥狀態，刺激血管平滑肌增生。而且，平滑肌細胞含有陰離子轉運蛋白，可吸收尿酸鹽。在平滑肌細胞內，HUA還可致血小板源生長因子A(PDGF-A)、PDGF-C水平升高，PDGF-A受體mRNA表達上調，局部血管發生炎癥反應，導致微血管病變及小動脈玻璃樣變。Khosla等[11]認為，動脈粥樣硬化癥作為一種微炎癥反應，可破壞內皮細胞的表面穩態，導致血管內皮細胞功能紊亂，導致DR的發生發展，其中促黑素細胞刺激素(α-MSH)和色素上皮衍生因子(PEDF)水平的降低，可導致抗炎癥和細胞保護作用減弱，促使DR發生。

2.1α-MSH在視網膜組織中，存在一種內源性肽類激素，即 α-MSH，對DR的發生起關鍵作用。α-MSH是前阿片促皮質激素原的一種衍生肽，在下丘腦垂體和多種外周組織細胞產生，是促黑皮質素原在前體激素轉換酶作用下釋放出的13個氨基酸殘基，經末端化學修飾后才具有生物學活性， α-MSH在眼部天然存在，有抗炎癥和細胞保護作用，對眼內生理狀態正常維持具有重要作用。黑素皮質素受體為G蛋白偶聯受體，共有5型，其中MC3R、MC4R和MC5R在視網膜組織均有表達， α-MSH通過位于免疫細胞表面的MC5R，抑制Ⅰ型輔助性T細胞釋放干擾素，維持眼部免疫豁免狀態[12]。α-MSH對視網膜的保護作用是通過抑制轉錄因子FOXO4而實現的，FOXO4是一種轉錄因子，在氧化應激和細胞凋亡中具有重要作用，Tsuchiya等[13]發現，敲除小鼠的低密度脂蛋白受體基因，FOXO1、FOXO3、FOXO4基因的降低可以保護內皮細胞，由此可見FOXO4是引起內皮功能障礙和組織損傷的一個因素。

2.2PEDFPEDF屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族成員，由于缺少絲氨酸反應環，故無PEDF蛋白水解酶的活性。PEDF可產生于眼內多個部位，有特有的生物學功能，是DR中的一種保護性因子，HUA可導致微血管病變及小動脈玻璃樣變，如PEDF的保護作用減弱，會導致視網膜病變的發生。PEDF對視網膜的保護作用可能通過抗新生血管作用和抗氧化應激途徑實現。

2.2.1抗新生血管作用PEDF具有抗新生血管作用，可能與其抵抗血管內皮細胞生長因子(VEGF)有關。VEGF作為促血管生成因子，可通過促進血管內皮細胞的增殖、遷移以及增加血管內皮細胞通透性而致病，而PEDF可使VEGF表達下調。VEGF作為血管生成的關鍵調節因子，與DR發病機制有關[14]。有動物實驗顯示，高血糖可導致視網膜內VEGF表達升高，而注射VEGF抑制劑后，能顯著降低神經節細胞的凋亡。Haurigot等[15]發現，VEGF可明顯上調結締組織生長因子(CTGF)的表達，而CTGF可促使新生血管的形成，并參與糖尿病增殖性視網膜病變的發生發展。而PEDF具有神經保護和抗血管生成的作用，能抵抗氧化應激和谷氨酸神經毒性損傷。

2.2.2抗氧化應激PEDF可對抗氧化應激，機體抗氧化能力增強，可抑制ROS產生，保護視網膜毛細血管周細胞免受損傷。Yoshida等[16]對鏈脲霉素誘導的T1DM大鼠進行研究，發現給予DR大鼠應用PEDF干預4周后，NOX及其膜亞基表達活性下調，NOX誘發的氧化應激反應受到抑制，ROS生成減少，致機體免受損傷。

3HUA在糖尿病心肌病發病中的作用機制

高尿酸在糖尿病心肌病的發生發展中發揮重要作用，HUA通過各種途徑調控轉化生長因子β1(TGF-β1)水平，從而抑制內皮細胞遷移，內皮細胞遷移在損傷修復和血管新生中發揮重要作用。HUA導致氧自由基生成增加，還可以通過PDGF、MCP-1、COX-2誘導管血管壁的炎癥反應，導致機體產生氧化應激反應，而核因子2相關因子2(Nrf2)是調節細胞抗氧化應激的重要轉錄因子，當其減弱或激活發生障礙時，Nrf2-ARE信號通路呈現失活狀態，加重氧化應激源的細胞毒性，使內皮細胞功能障礙，加速糖尿病微血管病變的發生發展。HUA通過TGF-β1/Smads和Nrf2-ARE信號通路影響糖尿病心肌病變的發生發展。

3.1TGF-β1/Smads信號通路TGF-β1是器官和血管內皮纖維化的重要因子，在高血糖、炎癥刺激、器官慢性損傷、心肌重構等情況下表達增加，引起纖維母細胞遷移，促使纖維蛋白原分泌增加，促進基質沉積，使組織纖維化。心肌組織纖維化可致TGF-β1及其下游的Smad2、Smad3蛋白表達上調。血管的平滑肌細胞TGF-β1促進了Smad2和Smad3的磷酸化，進而形成Smad4三聚體，此三聚體可轉移到細胞內，結合Smad相關DNA序列，最終導致纖維性連接蛋白、Ⅰ型膠原、CTGF等促纖維化生成因子，并促進這些因子基因的轉錄。動物實驗[17]發現，在Smad3基因缺陷小鼠中，其心肌纖維化程度較非Smad3基因缺陷小鼠減輕，由此可見糖尿病狀態下心臟TGF-β1/Smads通路激活與心肌纖維化發生、發展密切相關。

3.2Nrf2-ARE信號通路HUA導致氧自由基生成增加，而Nrf2是調節細胞抗氧化應激的重要轉錄因子，當其減弱或激活發生障礙時，Nrf2-ARE信號通路呈失活狀態，加重氧化應激源的細胞毒性，使內皮細胞功能障礙，加速糖尿病微血管病變發生發展?？寡趸磻?ARE)是一組特異DNA-啟動子的結合序列，位于谷胱甘肽S-轉移酶、超氧化物岐化酶等保護基因5′端的啟動序列元件，能被多種具有親電性和氧化性的化合物激活，進而激活Ⅱ相解毒酶以及抗氧化酶的基因表達，從而保護細胞的正常功能。Stewart等發現，Nrf2-ARE信號通路被激活后，可抑制Nrf2蛋白降解，穩定其在細胞質中的水平，增強其轉錄活性。另外研究發現，糖尿病時，血糖升高可通過ROS系統引起心肌細胞損害，導致糖尿病心肌病發生，甚至血糖輕度升高，也可導致Nrf2基因敲除大鼠短時間內出現糖尿病心肌病，由此得出結論，Nrf2通過ARE抗氧化應激阻止糖尿病心肌病進程。由此提示，激活Nrf2-ARE信號通路，阻斷線粒體電子傳遞產生的過量過氧化物，抵御糖尿病患者血糖升高引起的氧化應激，可阻斷糖尿病微血管病變的發生發展。

綜上所述，HUA通過多種機制參與糖尿病微血管病變的發病。臨床上應重視糖尿病微血管病變時血尿酸水平的常規監測，起到早期預防、早期干預，以防止病變的惡性發展。

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(收稿日期:2015-09-14)

中圖分類號：R587.1

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)03-0095-03

doi：10.3969/j.issn.1002-266X.2016.03.040

通信作者：宋光耀(E-mail: sguangyao2@163.com)