抗氧化与肾脏保护作用

抗氧化与肾脏保护作用

中山大学附属第一医院余学清

糖尿病肾病是终末期肾衰竭的主要原因,目前已知,氧化应激在糖尿病肾病的发病过程中起重要作用。氧化应激是指活性氧簇(ROS)产生增多和(或)清除减少,导致其在体内蓄积而引起分子、细胞和机体的损伤。

氧化应激与糖尿病肾病

糖尿病可致ROS 水平升高研究显示,糖尿病与体内ROS 浓度升高相关。体外实验也发现,在高糖环境中培养的鼠肾系膜细胞ROS 浓度增加,且呈时间依赖性。利用荧光探针还原型二氯荧光素技术可见,肾系膜细胞在25 mmol/L D-葡萄糖中培养15 min后,ROS 浓度即开始增高,并持续4 h,而且ROS 浓度增高还可被葡萄糖转运体抑制剂——细胞松弛素B有效抑制。这说明,高糖是诱导鼠肾系膜细胞产生ROS的主要原因。

ROS在糖尿病肾病中的作用肾脏是对氧化应激高度敏感的器官之一,ROS对肾脏有直接损伤作用。氧化应激对肾脏的影响主要体现在其对系膜细胞的作用上。肾小球系膜细胞和肾小管上皮细胞均可表达还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH) 氧化酶,在高糖及细胞因子等因素作用下,ROS产生过多,从而激活细胞内信号传导系统如细胞外信号调节激酶(ERK)、p38有丝分裂原激酶(p38MAPK)、应激活化蛋白激酶(SAPK),并可活化转录因子如核因子κB(NF-κB)、激活蛋白1(AP-1)、转录因子SP-1等, 促进炎症因子如单核细胞趋化蛋白1(MCP-1)、转化生长因子βl(TGF-βl)、纤溶酶原激活剂抑制物1(PAI-1)等过度表达,并使细胞外基质(ECM)蛋白合成增加,降解减少,从而促进细胞外基质的增加和肾小管间质纤维化。实验证实,在糖尿病肾病大鼠模型中,肾小球系膜细胞和肾小管上皮细胞的NADPH氧化酶各个亚基的表达均明显高于对照组。

1.激活信号传导系统在糖尿病肾病高糖环境中,蛋白激酶C(PKC)可刺激ROS产生,ROS 又可介导高糖激活PKC。在体外培养的肾小球系膜细胞中,高糖引起的PKC活化可被结构不同的抗氧化剂如维生素E、N-乙酰半胱氨酸(NAC)和氨基乙磺酸等有效抑制。动物实验也证实,抗氧化剂牛磺酸可有效

抑制糖尿病鼠肾脏PKCδ和PKCε的活性。在MAPK通路中,高糖可诱导血管平滑肌细胞、胰岛细胞和肾小球系膜细胞中p38MAPK信号传导通路的激活。韦尔默(Wilmer)等研究发现,高糖诱导的系膜细胞p38MAPK激活可被NAC或NADPH氧化酶抑制剂(DPI)有效阻断。这表明,ROS依赖于高糖培养下系膜细胞p38MAPK的激活。何(Ha)等观察到,在链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病鼠肾皮质中,抗氧化剂丹参酚酸B(Lithopermate B)可明显抑制ERK1/2和p38MAPK的激活。

2.介导转录因子的活化NF-κB和AP-1是ROS活化过程中常见的转录因子。高糖可诱导系膜细胞NF-κB活化, 并呈剂量时间依赖性,而抗氧化剂能有效抑制高糖诱导的NF-κB活化,这提示,ROS介导了高糖诱导的转录因子的活化。另外,H2O2可活化NF-κB和AP-1,而NF-κB活化是高糖培养的系膜细胞MCP-1表达所必需的,故ROS介导的NF-κB活化可能在糖尿病肾病的发病机制中起重要作用。在体外培养的系膜细胞中,AP-1抑制剂可有效抑制高糖诱导的纤维连接蛋白(FN)分泌,这提示,ROS介导的AP-1活化在系膜细胞高糖诱导的TGF-β、FN表达中起重要作用。

3.促进细胞外基质的重构糖尿病患者肾功能进行性减退与ECM过度聚积密切相关。TGF-β1是导致肾小球系膜细胞外基质重构所致肾小球系膜增生及肾小球上皮间质移行所致肾小管间质纤维化的关键调控因子之一。

在糖尿病性肾小球病变中,高糖和TGF-β1能上调PAI-1 mRNA及蛋白的表达,从而抑制ECM的降解。外源性H2O2 或由葡萄糖氧化酶(GO)持续产生的H2O2均能上调系膜细胞TGF-β1、PAI-1、FN mRNA及蛋白的表达,而抗氧化剂能有效地抑制这一过程。李(Lee)等研究证实,外源性H2O2和TGF-β1可通过减少肾小管上皮细胞钙黏蛋白的表达以及增加α-平滑肌肌动蛋白表达而上调PAI-1和FN的表达,从而诱导肾小管上皮细胞发生细胞-间充质细胞转分化(EMT),而抗氧化剂NAC和过氧化氢酶能有效抑制TGF-β1诱导的EMT。

NADPH 氧化酶对TGF-β1所致肾纤维化的作用

NADPH氧化酶被称作ROS产生的“心脏”。肾小球系膜细胞是糖尿病肾病的靶细胞,它富含NADPH氧化酶。经过高糖或高脂环境的培养,系膜细胞或内皮细胞可激活NADPH氧化酶,并促进ROS 产生。在ROS诱导产生的各种活性产物中,TGF-β起关键性作用。肾脏系膜细胞可充分表达TGF-β,并拥有TGF-β的特异性受体。TGF-β与其受体结合后不仅上调编码ECM蛋白的基因,增加其合成,还可以抑制降解ECM的蛋白酶,增加蛋白酶抑制剂如PAI-1的合成,导致系膜区的扩张。此外,TGF-β还可

诱导肾小管上皮细胞发生上皮间充质转分化。

近年来,对TGF-β及相关特异信号蛋白进行干预已成为研究热点。研究显示,TGF-β1可明显上调NADPH氧化酶p67phox表达,并引起细胞内ROS增加,同时,抑制NADPH氧化酶活性或表达即可抑制细胞内ROS产生;TGF-β1可上调正常小鼠近端肾小管上皮细胞(NRK-52E细胞)炎症因子MCP-1和白介素(IL)-6表达,而抑制NADPH氧化酶活性或表达即可抑制TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞炎症因子释放;TGF-β1可诱导NRK-52E细胞转分化,抑制NADPH氧化酶活性即可部分逆转TGF-β1诱导的肾小管上皮细胞的转分化。

抗氧化剂的肾脏保护作用

研究发现,抗氧化治疗能够保护肾脏,并延缓肾病进展。普罗布考(之乐)是抗氧化剂的代表药物之一,它具有对称性的双叔丁基苯酚结构,脂溶性良好,抗氧化能力强且不可逆,其抗氧化强度为维生素E的

5~6倍。

吉田(Yoshida)等研究证实,之乐能有效减少糖尿病肾病患者尿蛋白排泄,抑制系膜增殖,改善肾小球和肾小管变性,当其与胰岛素联用时效果更为显著。近藤(Kondo)等研究发现,对于进展性系膜增殖肾小球肾炎,采用之乐与血管紧张素受体拮抗剂(ARB)联合治疗时,其降低肾脏ROS和减少尿蛋白的效果更为显著。

远藤(Endo)等的研究共纳入102例有临床蛋白尿的2型糖尿病患者,并将其随机分为之乐组和对照组,对两组采用相同的血糖控制方案。结果显示,之乐组尿蛋白和肌酐的增幅均显著低于对照组,且之乐可显著延迟血透的起始时间,并显著提高重症患者的无血透生存率,当之乐与血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)联用时,还可获得额外的临床收益。上述结果表明,之乐可显著延缓糖尿病并发症的进程,且这种受益不随肾病严重程度改变而改变。

正友(Masatoshi)等研究发现,之乐与鱼油联用可更有地效降低肾小球硬化阶段性评分,延缓进展性肾病恶化速度。唐政等研究显示,之乐可改善终末期肾病患者的肾小球硬化指数和肾小管间质慢性病变,并降低丙二醛水平,抑制尿蛋白和肌酐水平升高,延缓肾功能恶化。

梁凌等研究证实,抗氧化联合降压治疗比单纯降压治疗能更好地改善血管内皮功能,逆转高血压早期肾损害。哈斯(Haas)等研究发现,有治疗抵抗的膜性肾病患者应用之乐后,其尿蛋白从6.4 g/d降至