糖尿病腎病的發病機制、診斷及治療研究進展 *

韓利民，張 吉 綜述，趙海龍△ 審校

(1.遵義醫科大學病理生理學教研室，貴州 遵義 563000；2.重慶市長壽區人民醫院檢驗科，重慶 401220)

根據2015年國際糖尿病聯盟(IDF)發布的第7版糖尿病概覽統計數據，全球成年人中糖尿病患病人數高達4.15億，預計到2040年將會增至6.42億[1]。而糖尿病腎病(DN)是臨床上糖尿病患者中最常見的微血管并發癥，也是主要死因之一，因此針對DN的早預防、早診斷及早治療，對于延緩DN病程發展，提高患者生活質量尤為重要。作者擬對近年來有關DN的發病機制、診斷及藥物治療進行綜述，旨在提供協助DN診斷及治療的部分新策略。

1 DN的發病機制

DN的發病機制復雜且目前尚不完全清楚，但以下相關機制已被證明與DN的發病密切相關。

1.1腎小球血流動力學改變 腎小球高壓是DN的典型特征，其形成后刺激腎臟系膜細胞增殖、肥大和基質增生，最終引起腎小球硬化引發DN。實驗證明選擇性內皮素拮抗劑atrasentan可降低腎小球高壓，進而減少2型糖尿病患者的清蛋白尿[2]。機體高血糖時，促進腎臟釋放多種血管活性介質[如胰島素樣生長因子1(IGF-1)、血管內皮生長因子(VEGF)、一氧化氮(NO)]，引起腎臟入球小動脈擴張；而出球小動脈由于血管緊張素Ⅱ(AngⅡ)、內皮素1(ET-1)局部升高而發生收縮[3]。以上變化導致腎小球高壓形成，進而導致DN的發生。

1.2腎素-血管緊張素-醛固酮系統(RAAS)過度活躍 RAAS過度活躍是引起腎臟纖維化的關鍵因素，與DN的發生也密切相關。一項基于小鼠的動物實驗表明使用RAAS抑制劑[血管緊張素轉化酶(ACE)或血管緊張素轉化酶抑制劑(ACEI)]后能顯著減輕腎臟纖維化[4]。機體血糖升高時，RAAS中的主要活性產物AngⅡ被激活。活化的AngⅡ不僅誘導ROS生成增多引起足細胞凋亡，而且還上調轉化生長因子-β(TGF-β)促進腎小球間質纖維化最終引發DN[5]。

1.3活性氧(ROS)及炎癥 ROS生成過多是DN發病的重要機制。研究發現使用N-乙酰半胱氨酸降低ROS后，DN大鼠模型的血肌酐和蛋白尿水平均較前明顯改善[6]。機體血糖水平正常時，骨骼肌和脂肪組織中的葡萄糖通過糖酵解為細胞提供能量；而當血糖水平過高時，糖酵解過程因GADPH活性下降受阻，而多元醇、氨基己糖、晚期糖基化終末產物(AGEs)等途徑被激活。以上途徑的激活導致NADPH下降，ROS清除下降，最終產生大量的ROS[7]。過多的ROS可使線粒體內膜非特異轉運通道(mPTP)開放，引起細胞內Ca2+濃度升高，繼而激活一系列凋亡酶及大量炎癥介質導致腎小球足細胞損傷[8]。此外，ROS還可激活PKC、P38MAPK通路，促使TGF-β合成增多，進而提高細胞外基質(ECM)增殖水平[9]。以上變化可促使腎臟發生炎癥和纖維化，最終導致DN的發生。

1.4遺傳和表觀遺傳失調 研究證實DN與遺傳密切相關，通過全基因關聯研究(GWASs)發現CARS和FRMD3、NLRP3等多種基因與DN發生有明顯相關性[10]。近年來，表觀遺傳失調也被認為與多種疾病均息息相關，包括DN。機體高糖環境下可通過DNA甲基化、組蛋白翻譯后修飾(PTMs)及miRNA的調節等途徑改變表觀遺傳譜。臨床研究發現，糖尿病組的PTMs較正常血糖組增強，并能通過調節TGF-β1及其下游促纖維化基因誘導DN的發生[11]；在體外小鼠實驗中發現miRNA-192等幾種miRNA可以上調系膜細胞中TGF-β1表達引起腎臟纖維化[12]。以上途徑均能上調TGF-β1的表達引起基質擴張及腎小管纖維化，進而促進DN的發生。

1.5足細胞自噬 自噬與凋亡密切相關，適當提高足細胞的自噬水平可保護腎臟細胞凋亡，而抑制其自噬水平會加重細胞損害。哺乳動物雷帕霉素靶點(mTOR)是自噬的重要負性調控因子，其上游調控因子有蛋白激酶B(AKT/PKB)、結節性硬化復合物1/2(TSC1/2)、腦中富含Ras同源蛋白(Rheb)。過多的葡萄糖可激活AKT、Rheb通路，抑制AMPK通路，進而促進mTOR活化而抑制足細胞自噬[13]。此外，高糖也能誘導β-抑制蛋白通過下調Atg12-Atg5結合抑制自噬過程激活[14]。以上機制導致腎小球足細胞凋亡增加和蛋白尿形成，最終促進DN的發生。

1.6線粒體功能障礙 線粒體是能量產生的重要細胞器，也是生成ROS的主要場所，其功能障礙同樣可導致DN的發生。當機體血糖升高時，線粒體電子傳遞鏈負荷增加導致腺苷三磷酸(ATP)及NO生成不足，繼而引起核因子κB(NF-κB)生成增多，從而促進腎臟發生炎癥及血管功能紊亂，最終形成DN[15]。基于上述理論，有學者早已提出可以通過運動、熱量限制或藥物刺激AMPK的方法提高線粒體氧化磷酸化活性，從而達到降低DN的風險[16]。如二甲雙胍、白藜蘆醇都可通過激活AMPK途徑而抑制腎臟纖維化，進而預防DN的發生[17-18]。

2 DN的診斷及其生物標志物

腎臟穿刺是DN診斷的“金標準”，但因其有創，臨床上大部分患者并不能接受。2014年中華醫學會糖尿病學分會微血管并發癥學組推薦使用24 h尿蛋白排泄率(UAE)或蛋白尿/肌酐比值(ACR)作為臨床上DN的診斷和分期依據之一[19]。但24 h UAE/ACR容易受到多種因素干擾(如運動、發熱、進食大量蛋白質等)，特異性較差。此外，臨床上也存在部分DN患者僅表現為腎小球濾過率(GFR)下降，但無明顯的微量蛋白尿，因此DN的診斷還應該結合患者的GFR水平。由于GFR在臨床上不能被直接測量，故常用估算的GFR(eGFR)來代替GFR。但用eGFR代替GFR的方法評估患者的腎功能會導致臨床評估的準確率降低。LUIS-LIMA等[20]在幾項橫斷面和縱向研究比較51Cr-EDTA測定GFR(mGFR)和eGFR 2種方法評估2型糖尿病患者的腎功能，結果發現eGFR的平均誤差為實際GFR的30%。

基于上述原因，研究者們開始探索其他新的生物標志物用于協助DN的診斷。ZHANG等[21]研究發現尿IgG、轉鐵蛋白(Tf)、中性粒細胞明膠酶相關脂質運載蛋白(NGAL)和腫瘤壞死因子 α(TNF-α)對早期DN具有極好的診斷價值，其相關受試者工作特征曲線下面積分別為0.894、0.875、0.861、0.763。EL-DAWLA等[22]研究發現，E-鈣黏著蛋白、骨膜素也是早期診斷DN可靠的生物標志物。此外，研究表明還可通過聯合尿微量白蛋白、α1微球蛋白和N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶來提高DN早期診斷的敏感度[23]。

另一方面，隨著生物信息學技術的快速發展，部分研究者通過數據挖掘方法找到了DN患者特異性的差異表達基因、mRNA或蛋白。如從Gene Expression Omnibus數據庫下載DN相關微陣列數據集GSE30122、GSE30528和GSE47183，然后通過數據分析找到差異表達的基因(DEG)并對其進行功能富集分析，最后發現COL6A3、MS4A6A、PLCE1、TNNC1等多種基因可能涉及DN的進展[24]。另外一項研究也表明，運用數據挖掘、微陣列等方法找出與DN相關的致病因素、基因及分子機制等，最終用于DN的診斷和治療[25]。此外，研究者還可通過決策樹方法對糖尿病患者進行分析，根據DN易患的相關特征早期識別易患個體，進而達到對DN早期預防或治療的目的[26]。

3 DN的治療

根據有無降糖作用，治療DN的相關藥物可分為兩大類：第一類是在降糖基礎上同時具有保護腎臟作用的藥物。二甲雙胍能通過激活AMPK途徑繼而抑制mTOR和PI3K/AKT通路，最終達到預防DN發生的目的[27]。噻唑烷二酮類吡格列酮能抑制腎AGE/RAGE軸的激活和下調NF-κB，進而改善糖尿病腎臟損傷[28]。在近年來的新型降糖藥物中，SGLT2抑制劑恩格列凈、卡格列凈作用于腎臟近曲小管上SGLT2受體，既可以通過減少葡萄糖重吸收降糖，還可以因其減輕腎小球高壓的形成而延緩DN的發生[29-31]。胰高血糖素樣肽-1(GLP-1)受體激動劑利拉魯肽、索馬魯肽不僅能促進小腸分泌胰島素降糖，而且研究顯示能降低腎病惡化的速率[32]。而二肽基肽酶4抑制劑(DPP-4抑制劑)利格列汀、沙格列汀也能顯著改善蛋白尿，且這種作用并不依賴于糖化血紅蛋白(HbA1c)的水平[33-34]。

第二類藥物雖無降糖作用，但是能夠通過相應的機制保護患者的腎臟受到損害。例如己酮可可堿能抑制DN患者腎臟炎癥，改善腎臟血流動力學，提高抗氧化物水平，從而降低糖尿病引起的腎臟損傷[35]。活性維生素D類似物帕立骨化醇通過AKT通路促進腎小球的存活，并可逆轉DN導致的足細胞損害[36]。一項隨機臨床試驗也表明在接受ACE或ACEI的DN患者中，加用非甾體類鹽皮質激素抑制劑finerenone可改善ACR[37]。阿曲生坦是一種選擇性ET受體拮抗劑，既往多項研究均發現該藥能保護腎臟，而最近一項研究表明阿曲生坦能調節miR-21/FOXO1軸減輕細胞凋亡，提高細胞自噬，從而減輕DN小鼠的腎臟損傷。魯伯斯塔可抑制蛋白激酶C的級聯反應，降低腎臟炎癥，改善腎臟纖維化[8]。吡非尼酮是一種口服合成抗纖維化藥物，可抑制MAPK通路減輕上皮-間質轉化和腎臟纖維化[38]。

4 總 結

DN是一種臨床綜合征，持續性蛋白尿和GFR下降常會導致患者心腦血管事件及死亡率增加。因此，DN的預防是基礎，其早期診斷及治療是保障。對于上述用于DN早期診斷的生物學標志物及DN治療的藥物，其標志物的特異性和藥物治療的長期療效及腎功能的變化還需進一步關注。作者也相信隨著研究的不斷深入，將來會有更多有關DN的發病機制、生物標志物及治療藥物被探明。