妊娠期糖尿病患者非對稱性二甲基精氨酸與血管內皮功能障礙關系的研究

孟冉　徐俊松　許娟

[摘要] 妊娠糖期尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）是妊娠婦女較常見的圍產期并發癥，可導致各種孕婦、胎兒近期和遠期并發癥，從而影響母嬰健康，其發病機理是多因素的。非對稱性二甲基精氨酸（asymmetry dimethylarginine，ADMA）是一種內源性一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）抑制物，是內皮功能障礙的一個重要預測因子。研究表明，GDM母體、胎盤均存在著血管內皮功能障礙，ADMA與GDM患者內皮功能障礙有關，但具體的作用機制尚不明確，研究兩者之間的關系，將為GDM的預防及診治帶來新的契機。

[關鍵詞] 妊娠期糖尿病；非對稱性二甲基精氨酸；一氧化碳合酶；一氧化碳；內皮功能障礙

[中圖分類號] R714.25 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2017）18-0161-04

Study on the relationship between asymmetric dimethylarginine and vascular endothelial dysfunction in gestational diabetes mellitus patients

MENG Ran XU Junsong XU Juan

Department of Cadre Ward， No.117 Military Hospital of PLA， Hangzhou 310013， China

[Abstract] Gestational diabetes mellitus （GDM） is a common perinatal complication in pregnant women， which can lead to the short-term and long-term complications of pregnant women and fetuses， thus affecting the health of mother and child. And its pathogenesis is multifactorial. The asymmetric dimethylarginine（ADMA） is an inhibitor of endogenous nitric oxide synthase（NOS）， which is an important predictor of endothelial dysfunction. Studies have shown that vascular endothelial dysfunction is existed in GDM maternal and placenta， and ADMA is associated with endothelial dysfunction in GDM patients， but the specific mechanism of action is not clear. The study of the relationship between the two will bring new opportunity for prevention and treatment of GDM.

[Key words] Gestational diabetes mellitus； Asymmetric dimethylarginine； Carbon monoxide synthase； Carbon monoxide； Endothelial dysfunction

非對稱性二甲基精氨酸（asymmetry dimethylarginine，ADMA）是內源性一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）抑制劑的一種，其作用機制為抑制NOS活性減少一氧化氮（nitric oxide，NO）生成，導致血管內皮功能障礙。有研究表明，GDM患者存在血管內皮功能障礙，且與血漿ADMA濃度升高具有密切關系[1]。但ADMA導致GDM患者血管內皮功能障礙的具體機制尚不明確。截至目前，研究發現，ADMA可通過抑制NOS誘導氧化應激、致炎、促平滑肌凋亡、促血栓形成等機制進一步導致血管內皮功能障礙，而氧化應激、慢性炎癥等又是GDM的發病機制。因此，ADMA與GDM患者內皮功能障礙有關。本文對相關內容進行了綜述分析，現報道如下。

1 妊娠期糖尿病的概述

美國糖尿病協會的相關規定指出：GDM是妊娠期間首次發現或發生的糖代謝異常，在全部妊娠中占7%。研究表明，GDM患者在產后5～16年內患2型糖尿病的幾率為60%[2]。Bellamy L等[3]指出GDM患者患2型糖尿病的風險是血糖正常孕婦的7.5倍。

GDM與妊娠合并DM一樣，對孕婦、胎兒和新生兒產生嚴重的影響，母體的高血糖水平可造成機體發生缺血、缺氧病變，影響胎盤的生長，從而導致胎兒生長發育各方面受到限制，出現心臟等各器官解剖結構和功能的變化。中晚孕期GDM患者的胎兒心臟解剖結構及功能均發生改變，血糖控制欠佳者，這種改變更早、更顯著。對GDM胎兒出生后的心功能隨訪研究顯示，出生2～3個月后，新生兒的心臟結構與功能會出現改善，但不能達到正常[4]。GDM一方面會造成羊水過多、巨大兒、胎兒受限、胎兒宮內窘迫、死胎等不良影響，另一方面也會導致新生兒出現代謝性疾病。GDM確切的發病機制還不十分清楚，但據目前研究所示，可能是遺傳易感性、胰島素抵抗、慢性炎癥、氧化應激等多方面共同作用而引起的。

2 ADMA與內皮功能不全

ADMA廣泛存在于機體的細胞和組織中，是NOS競爭性抑制劑的一種。人體內80%的ADMA由其限速水解酶-二甲基精氨酸二甲胺水解酶（DDAH）代謝滅活[5]。在機體內，一或兩個甲基團可使精氨酸殘基上蛋白質精氨酸甲基轉移酶（PRMTs）被催化生成ADMA。研究發現，兩種活性形式的PRMTs中，對多種蛋白質起作用，且分布較為廣泛，可以催化生成NG-單甲基-L-精氨酸（L-NMMA）和ADMA的被稱為Ⅰ型PRMT；而另一種活性形式底物只有髓磷脂堿性蛋白（myelin basic protein），L-NMMA和對稱性二甲基精氨酸（SDMA）是其催化產物的被稱為Ⅱ型PRMT。陽離子氨基酸轉運體（Y+）存在于細胞膜上，它可被L-精氨酸和L-NMMA、ADMA、SDMA同時競爭，因此會使細胞內L-精氨酸的攝取減少。在血漿中，SDMA對NOS并沒有抑制效應，但是亦有研究表明，通過對一氧化氮合酶的解偶聯以及增加內皮細胞氧化應激，SDMA也可以影響一氧化氮的生成[6]。最近研究[7]表明，α-酮基-δ-二甲基鳥嘌呤戊酸可由ADMA通過腎臟的AGXT2（二甲基精氨酸丙酮轉移酶）代謝生成，NO合成受到AGXT2的影響（AGXT2抑制ADMA）。

在正常狀態下，環磷鳥苷依賴的血管舒張作用是由NO（內皮細胞合成）擴散到血管平滑肌的底層細胞引起的[8]。由此可知，ADMA為一種使動因子。ADMA可以抑制NOs的活性、導致氧化應激的發生、炎癥反應的發生、加速血栓形成以及平滑肌的凋亡，最終導致血管內皮細胞功能的紊亂[9]。由此可知，ADMA對內皮的損傷發生機制較想象中更為復雜。

2.1 ADMA抑制NOS的活性、誘導氧化應激的作用

至今研究表明，ADMA在動脈粥樣硬化等多種心血管疾病的病理生理過程中扮演著重要角色，但具體的發病機制尚未充分明確。Boger RH等[10]研究表明，血管內皮細胞進行體外培養時，超氧陰離子生長速度表現為濃度依賴性增加，推測這種現象與ADMA誘導的NOS失偶聯存在一定的相關性。但也有研究指出，將小鼠的股薄肌與人臍靜脈內皮細胞均在ADMA中培育，結果顯示超氧化物生成明顯增多[11]。增高的ADMA可以通過NOS失偶聯產生更多的自由基，而自由基增多發生的氧化應激又可以使體內ADMA水平增高，這樣就導致惡性循環的發生，進一步導致內皮功能的損傷與相關疾病發生及發展速度的加快。有研究發現氧化應激時，ADMA在PRMT上調以及DDAH下調情況下可以不斷聚集于細胞內。鼠或人類內皮細胞在進行體外培養時，氧化應激使PRMT的活性增強、DDAH的活性降低，出現ADMA聚集現象。ADMA水平增高的原因可能是活性氧族ROS產物的增加[12]。氧化應激與ADMA相互影響導致內皮功能異常[13]。除此之外，L-精氨酸的活性降低、L-NMMA與LDL（低密度脂蛋白）水平升高的條件下，超氧陰離子自由基生成也會增多。

2.2 ADMA致炎作用

在疾病發生的早期就已經存在慢性炎癥反應，各類炎癥因子在炎癥反應的全過程充分發揮媒介作用，造成疾病的發展和轉歸不斷發生變化。單核細胞和巨噬細胞黏附到受損害的血管內皮是早期炎癥狀態的始動環節。新近研究發現，NO生成或釋放減少可能與血管內皮炎癥密切相關。臨床研究指出，傳統炎癥因子（TNF-α、IL-6、CRP等）與ADMA的水平之間存在著密切聯系。研究表明，在糖尿病患者體內，表達水平增高的TNF-α通過自分泌與旁分泌，加重炎癥反應與氧化損傷，導致胰島功能下降，最終使機體出現胰島素抵抗、血糖水平升高等臨床癥狀[14]。高血糖狀態可以誘導血管內皮細胞釋放TNF-α，而被釋放出的TNF-α能夠抑制DDAH的活性，使ADMA不斷聚集，最終加重患者內皮功能的損傷程度；DDAH活性逆轉促炎細胞因子TNF-α誘發的ADMA增加可聚集胰島素或者脂聯素[15]。早些年的研究發現，在體外培養的內皮細胞中，ADMA可活化NF-κB，升高MCP-1的血漿水平，從而促進單核細胞與血管內皮細胞的黏附，而給予MCP-1抗體可以逆轉ADMA的促炎作用[16]。高脂血癥的患者血漿中ADMA水平升高會導致單核細胞對內皮細胞的黏附性不斷增加[17]。已有報道指出，GDM患者的血漿中h-CRP水平較血糖水平正常的孕婦顯著增高[18]。既往研究均表明ADMA可作為一種全新的炎癥因子參與機體“炎癥因子瀑布”反應，但截至目前，ADMA致炎的具體機制以及信號傳導途徑尚未明了。

2.3 ADMA促平滑肌凋亡

血管平滑肌細胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）生物學活性與ADMA相互影響的報道甚少。有動物實驗研究顯示，不同劑量的ADMA孵育成功的小牛胸主動脈平滑肌細胞中，DNA的合成與VSMC的增殖均明顯表現為時間依賴性的增加[19]，具體機制可能是ADMA抑制NOS減少NO合成，增加氧自由基生成。能夠誘導機體出現氧化應激是同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）的特性，其還能改變VSMC、巨噬細胞與內皮細胞（炎癥反應的發生時），具有減弱血管內皮的舒張作用，同時還可不斷增殖VSMC、使其不斷改變表型，甚至凋亡或壞死[20]。

2.4 ADMA促血栓形成

近年來，有關ADMA對血小板影響機制的相關研究較多。研究表明與血小板黏附、聚集相關的血管性血友病因子（von willebrand factor，vWF）和血栓素A2（Thromboxane A2，TXA2）的代謝產物與ADMA水平之間存在密切聯系[21]。也有相關報道表明，血小板凝集是因為血小板中L-精氨酸的轉運被ADMA抑制，從而使血小板中NO生成減少；ACS患者（急性冠脈綜合征）的血漿中ADMA水平顯著升高，而且ADMA升高水平與ACS的發生與預后有密切關聯[22]。還有研究表明，ADMA可能通過上調組織因子（tissue factors，TF）基因表達來誘導內皮細胞TF活性增加從而啟動凝血系統。

3 GDM內皮功能障礙

GDM患者存在血管內皮功能障礙，不僅存在于母體血管，還存在于胎盤血管、胎兒血管中。內皮功能障礙與高血糖狀態、缺血缺氧有密切聯系。血糖濃度的波動可導致血管內皮依賴性舒張功能障礙，GDM患者生產后即使血糖恢復至正常水平也會發生心血管疾病。Mittermayer F等[23]研究表明在GDM患者產后14～16周時血漿ADMA水平比正常孕婦產后血漿ADMA水平高。然而在此后2.75年的隨訪研究中顯示，血漿ADMA 水平是降低的，但ADMA水平的降低與糖耐量的變化無關[24]。對于內皮功能障礙是發生在妊娠期糖尿病之前還是之后尚未有定論，但Joanna L等[25]的報道指出：GDM患者結束妊娠后即便未再發生血糖升高的現象，高血糖水平對血管功能仍然產生長遠的影響，GDM會導致妊娠后發生心血管疾病的機率大大增加，這也表明：GDM是促使母體子宮動脈及全身動脈內皮功能異常的重要因素。

在正常人胎盤靜脈和動脈及原代培養的人臍帶靜脈內皮細胞（HUVECs）中，NO合成是增加的。在GDM患者妊娠過程中，胎兒出現生長發育受限是由人體血中的胎盤素水平發生一系列的變化引起，而造成這種結果的原因是NO的合成、NO的生物利用度出現了變化[25]。胎兒的各個器官出現結構與功能的變化，包括胎兒或胎盤的微血管、大血管的內皮功能異常。即使在沒有神經分布的血管內[26]，如胎盤和臍帶末段，當NO調節血管舒張反應能力減弱時也會出現內皮功能障礙，因為血管的舒縮反應是由內皮細胞合成和分泌的血管收縮因子和血管舒張因子來調節的。因此，血管床是否正常決定了孕婦和胎兒是否患病。有研究也表明，妊娠糖尿病患者子宮肌層動脈表現出內皮功能損害時，其血糖度為5 mmol/L。

4 小結與展望

ADMA是造成血管內皮功能失衡的一種危險因子，大量研究[5，6]表明其能夠作為一個預測內皮功能障礙的重要因子。血清ADMA檢測有希望成為診斷GDM并判斷病情嚴重程度的指標。因此，進一步探討ADMA在GDM患者的致內皮功能失調機制、研制特異性降低或拮抗ADMA的藥物并進行大規模臨床試驗，為GDM的預防及診治帶來新的契機，同時有利于預防GDM產后糖尿病及心血管疾病的發生發展。

[參考文獻]

[1] 王亮，張抒揚. 新的血管內皮損傷標記物-非對稱性二甲基精氨酸[J]. 中華臨床醫師雜志（電子版），2011，（16）：4795-4798.

[2] 韓歡，應豪. 妊娠期糖尿病對母兒影響[J]. 中國實用婦科與產科雜志，2013，（4）：244-246.

[3] Bellamy L，Casas JP，Hingorani AD，et al. Type 2 diabetes mellitus after gestational diabetes：A systematic review and meta-analysis[J]. Lancet，2009，373（9677）：1773-1779.

[4] Xia W，Li D，Zhang C，et al. Asymmetric dimethylarginine is associated with high-sensitivity C-reactive protein and early carotid atherosclerosis in women with previous gestational diabetes mellitus[J]. Endocrine，2015， 48（2）：528-532.

[5] Jia SJ，Jiang DJ，Hu CP，et al. Lysophosphatidylcholine-induced elevation of asymmetric dimethylarginine level by the NADPH oxidase pathway in endothelial cells[J]. Vascul Pharmacol，2006，44（3）：143-148.

[6] Feliers D，Lee DY，Gorin Y，et al. Symmetric dimethylarginine alters endothelial nitric oxide activity in glomerular endothelial cells[J]. Cell Signal，2015，27（1）：1-5.

[7] Kittel A，Maas R，Konig J，et al.In vivo evidence that Agxt2 can regulate plasma levels of dimethylarginines in mice[J].Biochem Biophys Res Commun，2013，430（1）：84-89.

[8] Moncada S，Higgs EA. The discovery of nitric oxide and its role in vascular boilogy[J]. British Journal of Pharmacology，2006，147（1）：S193-S201.

[9] 杜萬紅，段佳懷，彭世喜. 非對稱性二甲基精氨酸與動脈粥樣硬化[J]. 實用老年醫學，2009，23（3）：225-227.

[10] Boger RH，Bode-Boger SM，Tsao PS，et al. An endogenous inhibitor of nitric oxide synthase endbthelial adhe-siveness for monocytes[J]. Am Coll Cardiol，2000，36（7）：2287-2295.

[11] Antoniades C，Shirodaria C，Leeson P，et al. Association of plasma asymmetrical dimethy-larginine（ADMA）with elevated vascular superoxide production and endothelial nitric oxide synthase uncoupling：Implications for endothelial function in human a thero-sclerosis[J]. Eur Heart J，2009，30（9）：1142-1150.

[12] Lin KY，Ito A，Asagami T，et al.Impaired nitric oxide synthase pathway in diabetes mellitus：Role of asymmetric dimethylarginine and dimethylarginine dimethylaminohydrolase[J]. Circulation，2002，106（8）：987-992.

[13] Johannes Pleiner，Friedrich Mittermayer，Herbert Langenberger，et al. Impaired vascular nitric oxide bioactivity in women with previous gestational diabetes[J].Wien Klin Wochenschr，2007，119（15-16）：483-489.

[14] Shao J，Catalano PM，Yamashita H，et al. Decreased insulin receptor tyrosine kinase activity and plasma cell membrane glycoprotein-1 overexpression in skeletal mule froobese women with gestational diabetes mellitus（GDM）：Evidence for increased serlne/threonine phosphory-lation in pregnancy and GDM[J]. Diabetes，2000，49（4）：603-610.

[15] Eid HM，Lyberg T，Arnesen H，et al.Insulin and adiponectin inhibit the TNF alphainduced ADMA accumulation in human endothelialcells：The role of DDAH[J].Atheroscl Erosis，2007，194（2）：1-8.

[16] Jiang DJ，Jia SJ，Dai Z，et al. Asymmetric dimethylarginine induces apoptosis via p38 MAPK/ caspase-3-dependent signaling pathway in endothelial cells[J]. Mol Cell Cardiol，2006，40（4）：5 29-539.

[17] Chan JR，Boger RH，Bode-Boger SM，et al. Asymmetric dimethylarginine increases monon-uclear cell adhesiveness in hyperholesterolemic humans[J]. Arterioscler Thromb Vasc Biol， 2000，20（4）：1040-1046.

[18] Xia W，Li D，Zhang C，et al. Asymmetric dimethylarginine is associated with highsensitivity C-reactive protein and early carotid atherosclerosis in women with previous gestational diabetes mellitus[J]. Endocrine，2015，48（2）：528-532.

[19] 郭征，熊燕. 普伐他汀對非對稱性二甲基精氨酸促血管平滑肌細胞增殖的影響[J]. 中國藥理學與毒理學，2004，18（6）：421-426.

[20] Buemi M， Marino D， Pasquale GD，et al. Effects of homocysteine on prolife ration，necrosis，and apoptosis of vascular smooth muscle cells in culture and influence of folic acid[J]. Thromb Res，2001，104（3）：207-213.

[21] Santilli F，Romano M，Recchiuti A，et al. Circulating endothelial progenitor cells and residual in in vivo thromboxane biosynthesis in low-dose aspirin-treated polycythemiavera patients[J]. Blood，2008，112（4）：1085-1090.

[22] Bae SW，Stuhlinger MC，Yoo HS，et al. Plasma asymmetric dimethylarginine concentrations in newly diagnosed patients with acute myocardialinfarction or unstable angin a pectoris during two weeks of medical treatment[J]. Am J Cardiol，2005，95（6）：729-733.

[23] Mittermayer F，Mayer BX，Meyer A，et al. Circulating concentrations of asymmetrical dimethyl Larginine are increased in women with previous gestational diabetes[J]. Diabetologia，2002，45（10）：1372-1378.

[24] Mittermayer F，Kautzky-Willer A，Winzer C，et al. Elevated concentrations of asymm etric dimethylarginine are associated with deterioration of glucose tolerance in women with prvious gestational diabetes mellitus[J]. Intern Med，2007，261：392-398.

[25] Joanna L，Stanley，Sowndramalingam Sankaralingam，et al. Previous gestateonal diabetes impairs long-term endothelial function in a mouse model of complicated pregnancy[J]. Am J Physical Integr Comp Physiol，2010，299（3）：862-870.

[26] Sobrevia L，Abarz'ua F，Nien JK，et al. Review：Differential placental macrovascular and microvascular endothelial dysfunction in gestational diabetes[J]. Placenta，2011， 25：S159-S164.

（收稿日期：2017-03-21）