糖尿病肾病抗氧化剂治疗现状及展望
【关键词】 氧化剂
在世界范围内，糖尿病肾病（DN）是导致终末期肾病（ESRD）的主要原因。随着对氧化应激在DN发病机制中重要作用的认识，DN的抗氧化研究更加深入。现就此领域的现状及进展简要综述如下。
1 维生素E（VitE）
长期以来，VitE都被认为是一种最常见的抗氧化剂，生育酚（tocopherol，Toc）是VitE活性最强的形式。高血糖引起的二酯酰甘油（DAG）―蛋白激酶C（PKC）通路的活性异常增高，是导致DN的重要原因。细胞实验中 ［1］ 在肾小球系膜细胞的高糖培养基中加入Toc，高浓度Toc能激活DAG激酶，降低DAG水平及PKC活性，同时葡萄糖诱导产生的过量纤连蛋白（Fn）等细胞外基质也被完全抑制。而且Toc还减少了脂质过氧化物的产生。在动物实验中 ［2］ 给糖尿病大鼠VitE40mg/kg隔日腹腔注射，其肾脏肥大指数、尿白蛋白定量、肌苷、DAG水平及PKC活性有显著改善，受损的肾脏功能及形态得到了部分改善。Gaede P等 ［3］ 给30例DN患者口服常用剂量VitE（680IU/d）或安慰剂，4周后服VitE治疗组DN患者的尿蛋白排泄率（AER）降低，维生素E类抗氧化剂被作为糖尿病肾病候选药，但是VitE在大规模临床应用中对DN抗氧化作用不明显。
过去认为VitE可以防治糖尿病患者微血管并发症及心血管病变（CV），但缺乏大规模的随机临床研究。HOPE研究 ［4］ （The Heart Outcomes Prevention）中用多因素设计评估VitE对高危糖尿病患者发生CV及DN的影响。年龄>55岁，有CV或一种以上冠心病危险因子的的3654例糖尿患者，口服VitE400IU/d4～5年，以CV死亡、出现明显DN、总病死率、住院率等为评估指标。结果显示VitE对评估指标无影响，每天口服VitE对老年糖尿病患者的CV事件、微血管病变没有明显益处。在临床应用中，VitE的用量必需在一定的安全范围，可能是造成VitE对DN的抗氧化作用不明显的原因之一。Cuzzocrea S等 ［5］ 认为VitE影响的只是氧化应激的特定产物（主要是清除可溶性的脂质过氧化产物），而不是氧化反应过程。因为VitE进入体内能与Toc作用并降低其活性，所以有观点认为VitE不仅是抗氧化剂，而且某种意义上是个促氧化剂。另据Brownlee ［6］ 认为，引起DN氧化应激的反应性氧化产物（ROS）主要是在线粒体传递链产生，那么常用的抗氧化剂效果就不明显，因为清除这些ROS是一种化学计量的方式。
2 血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）、血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂（ARB）
1985年Taguma等首先将卡托普利用于治疗DN，此后做了大量的临床研究。2001年美国糖尿病协会（ADA）的临床实践指南以及一些荟萃分析的结果均表明:ACE和ARB可以减缓慢性肾脏病的进展。对ACEI及ARB拮抗剂药机制一直着重于血流动力学方面。近年来发现了它们对DN有抗氧化应激的作用。
Thomas Munzel ［7］ 等将ACEI喻为抗氧化应激的“一颗魔术弹”。在HOPE研究中 ［8］ 发现是ACEI而不是VitE对糖尿病血管病变有益，这种作用与抗氧化应激有关。血管壁细胞和肾小球系膜细胞都有NADPH氧化酶，该酶以NADPH和（或）NADH为底物合成ROS。依赖NADPH氧化酶产生的ROS可引起糖尿病状态下肾脏氧化应激损伤，激活多种细胞因子导致DN的发生、。ROS还与一氧化氮合酶（NOS）相互作用，产生过亚硝酸盐，促进了脂质和蛋白质氧化。血管紧张素Ⅱ（AgⅡ）是NADPH氧化酶主要激活途径，Seshiah PN等 ［9］ 证实AgⅡ是刺激血管NADPH氧化酶产生ROS的上游信号分子。Warnholtz A ［10］ 研究也证明肾素-血管紧张素系统局部激活时，ROS产生增加。
Onozato ML ［11］ 等人将大鼠诱导成糖尿病鼠后，不予任何治疗2周，用Western blot和免疫组化方法发现，糖尿病组NADPH氧化酶P47phox亚基和内皮一氧化氮合酶（eNOS）的表达增加，肾脏中ROS增多，24h ARE增加。给予糖尿病鼠ACEI或ARB治疗2周，以上指标明显下降。由于研究中仅用ACEI或ARB治疗，排除了降血糖减少ROS产生的因素，因而认为DN早期尿蛋白的产生与肾脏NADPH氧化酶P47phox亚基和eNOS的表达增加有关，ACEI和ARB可以抑制它们的表达，防治它们对肾脏带来的氧化应激损害，且这种作用独立于降糖降压作用。
3 他汀类药物
他汀类药物，又称羟甲基戊二酸单酰辅酶A（HMG-CoA）还原酶抑制剂，它通过对HMG-CoA还原酶特异的竞争性抑制作用，降低了胆固醇合成。脂代谢紊乱与肾脏疾病发展密切相关，以往人们认为他汀类药物可以通过降低体循环的血脂水平，间接对肾脏产生多方面的保护作用。但近来实验研究表明，他汀类对许多无高脂血症或治疗后未表现出降脂作用的肾脏病动物模型，同样能起到减少尿蛋白、改善肾脏病理损害的作用。Hitomi等 ［12］ 研究发现，辛伐他汀（0.5mg/kg）治疗糖尿病大鼠4周，在降低血浆胆固醇之前即可减少肾小球中细胞黏附因子-1（ICM-1）的表达，减轻肾小球肥大，减少AER，肾脏核因子NF-B活性降低，DNA氧化损伤产物8-OHdG沉积减少。
他汀类药物通过减少氧化应激等多种途径，在DN早期阶段就能起到肾脏保护作用。Sven Wassmann等 ［13］ 研究发现阿托伐他汀通过减少NADPH氧化酶亚基表达，增加抗氧化酶表达发挥其细胞内抗氧化作用。他们将阿托伐他汀加入离体大鼠血管内皮细胞培养，用二氯荧光素标记发现，AgⅡ和转化生长因子诱导的ROS产生明显减少;用RT-PCR和Northern检测，发现NADPH氧化酶noxl亚基表达下降。Racl小G蛋白从胞浆到胞膜易位锚定到细胞膜上是激活NADPH氧化酶的重要环节，阿托伐他汀等他汀类药抑制了Racl的异戊二烯化修饰降低NADPH氧化酶活性。该研究同时还发现过氧化氢酶在mRNA水平和蛋白质水平的表达都增强。在大鼠体内研究也有相同的发现，而且阿托伐他汀治疗后，其血管NADPH氧化酶p22phox亚基表达也下降。R.Preston Mason ［14］ 发现治疗剂量的阿托伐他汀的O-羟基代谢产物，进入脂代谢后经质子传递直接清除ROS。他汀类药物通过调脂以外的作用保护残存肾功能。
4 噻唑烷二酮（TZD）
噻唑烷二酮（thiazolidine，TZD）是一类治疗2型糖尿病的新药，其主要机制为与位于肝脏、骨骼肌、脂肪组织等胰岛素靶器官上的过氧化物酶增殖因子激活受体γ（PPArγ）结合，调节许多参与脂、糖代谢的特定基因转录，这些基因的表达增加能提高胰岛素的敏感性。
目前已有报道TZD具有改善DN的作用，且与抗氧化作用有关。早期研究 ［15］ 发现曲格列酮能显著降低糖尿病大鼠的AER，因为曲格列酮有类似于维生素E的化学结构，发挥抗氧化作用。利用吡格列酮 ［16］ 对高糖环境下培养的系膜细胞进行干预，并测定上述指标，得到了一致的结果。临床研究 ［17］ 也发现吡格列酮能降低早期DN患者AER。
TZD可以通过抗氧化作用来保护血管内皮功能。Tao L ［18］ 等将有高脂血症的兔子用罗格列酮3mg/（kg・d）喂饲5周。未用罗格列酮组高脂血症使内皮功能障碍明显，血管中ROS和亚硝酸盐增多，诱导型NO合酶（iNOS）表达增强;而罗格列酮组的内皮功能明显改善，ROS和亚硝酸盐减少，PPArY表达增加，iNOS表达受抑制。Li M试验 ［19］ 也发现TZD与PPArγ结合可抑制可诱导型NO合酶（INOS）表达，从而有效减少过亚硝酸盐造成的血管氧化损害。
5 新型抗氧化剂
5.1 抗氧化酶类似物 根据Brownlee ［7］ 的理论，ROS的清除是在化学计量水平，研究发现一些新的小分子化合物，可以充当超氧化物歧化酶和过氧化氢酶的作用，这些抗氧化酶类似物在理论上和天然酶一样能有效清除ROS。Nassar T等 ［20］ 首次在动物实验长期观察超氧化歧化酶类似物的疗效，发现糖尿病鼠经治疗后不仅血管内ROS和丙二醛浓度下降，而且血管内皮功能有效改善。
5.2 L-丙酰-卡尼汀（PLC） 复合物PLC（L-propionyl-carnitine，L-丙酰-卡尼汀）是一种细胞内ROS清除剂，能改善线粒体功能，减轻DNA损伤。Felix C ［21］ 等在细胞离体研究中发现，糖尿病鼠服用PLC后，其心肌细胞对缺氧耐受明显增强。Vanella A ［22］ 等进一步研究发现PLC有依赖剂量的ROS清除能力，而且它抑制亚油酸的脂质过氧化及与氧化应激有关的DNA断裂。
5.3 硫辛酸（lipoic acid，LA） LA被誉为“万能抗氧化剂”，是已知天然抗氧化剂中效果最强的一种。它的作用类似线粒体中的抗氧化剂，有独特的自生能力。硫辛酸及其降解物―二氢硫辛酸是很强的抗氧化剂，LA能清除次氯酸、过亚硝酸盐、单态氧，二氢硫辛酸能清除ROS，并产生参与VitE循环的硫氧还蛋白、维生素C和谷光甘肽。对糖尿病动物和患者的研究 ［23］ 均表明其能恢复血管内皮功能障碍。
5.4 PKC抑制剂 PKC抑制剂能阻止高糖诱导的NADPH氧化酶激活来发挥抗氧化作用。动物试验表明 ［24］ PKC抑制剂可以逆转糖尿病状态的肾脏、视网膜和心血管病变，糖 尿病大鼠口服LY333531―一种特殊的PKC-β抑制剂，可以延缓其蛋白尿的发生，提高肾小球的滤过率，改善肾脏血流动力学异常。
我国传统中药灯盏花素也是一种PKC抑制剂，其与抗氧化应激的关系还鲜有人研究，值得进一步研发。
综上所述，随着氧化应激在DN发病机制中重要性的认识，抗氧化酶类似物和PKC抑制剂等新药研究的深入和临床应用的开展，将会有越来越多的疗效确切的抗氧化新药应用于临床，对DN的将有新的突破。
1 Tada H，Ishii H，Isogai S.Protective effect of D-alpha-tocopherol on the function of human mesangial cells exposed to high glucose concentra-tions.Metabolism，1997，46:779-784.
2 关广聚，涂晓文，侯为开，等.维生素E通过抑制二酰基甘油―蛋白激酶C通路对糖尿病大鼠肾脏的保护作用.中华肾脏病杂志，2002，18（1）:70-71.
3 Gaede P，Poulsen HE，Parving HH，et al.Double-blind，randomised study of the effect of combined treatment with vitamin C and E on albu-minuria in type2diabetic patients.Diabet Med，2001，18:756-760.4 Eva Lonn，MD MSC，Salim Yusuf，et al.Effects of Vitamin E on ardio-vascular and Microvascular Outcomes in High-Risk Patients With Dia-betes-Results of the HOPE Study and MICRO-HOPE Substudy.Dia-betes Care2002，25:1919-1927.
5 Cuzzocrea S，Riley DP，Caputi AP，et al.Antioxidant therapy:a new pharmacological approach in shock，inflammation，and ischemia/reperfu-sioninjury.Pharmacol Reviews，2001，53:135-159.
6 Brownlee M:Biochemistry and molecular cell biology of diabetic com- plications.Nature，2001，414:813-820.
7 Thomas MUnzel，John F，Keaney Jr，et al.Are ACE Inhibitors a“Magic Bullet”Against Oxidative Stress?Circulation，2001，25:1574.
8 Heart Outcomes Prevention Evaluation（HOPE）Study Investigators Ef-fects of ramipril on cardiovascular and microvascular outcomes in people with diabetes mellitus:Results of the HOPE study and Micro-HOPE substudy.Lancet，2000，355:253-259.
9 Seshiah PN，Weber DS，Rocic P，et al.Angiotensin II stimulation of NAD（P）H oxidase activity:Upstream mediators.Circ Res，2002，91:406-413.
10 Wamholtz A，Nickenig G，Schulz E，et al.Increased NADH oxidase
-mediated superoxide production in the early stages of atherosclero-sis:evidence for involvement of the renin-angiotensin system.Circu-lation，1999，99:2027-2033.
11 Onozato ML，Tojo A，Goto A，et al.Oxidative stress and nitric oxide synthase in rat diabetic nephropathy:Effects of ACEI and ARB.Kid-ney Int，2003，61:186-194.
12 Hitomi Usui，Kenichi Shikata，Mitsuhiro Matsuda，HMG-CoA re-ductase inhibitor ameliorates diabetic nephropathy by its pleiotropic ef-fects in rats.Nephrol Dial Transplant，2003，18:265-272.
13 Sven Wassmann，Ulrich Laufs，Kirsten Muller.Cellular Antioxidant Ef-fects of Atorvastatin In Vitro and In Vivo，Arteriosclerosis，Thrombo- sis，and Vascular Biology，2002，22:300.
14 R.Preston Mason.Effects of HMG-CoA Reductase Inhibitors on En-dothelial Function.Role of Microdomains and Oxidative Stress Circula-tion.2004，109:II-34-II-41.
15 Fujii M，Takemura R，Yamaguchi M，et al.Troglitazone（CS-045）ameliorates albuminuria in streptozotocin-induced diabetic rats.
Metabolism，1997，46:981-983.
16 Isshiki K，Haneda M，Koya D，et al.Thiazolidinedione compounds ameliorate glomerular dysfunction independent of their insulin-sensi-tizing action in diabetic rats.Diabetes，2000，49:1022-1032.
17 Nakamura T，Ushiyama C，Osada S，Pioglitazone reduces urinary podocyte excretion in type2diabetes patients with microalbuminuria
Metabolism.2001，50（10）:1193-1196.
18 Tao L，Liu HR，Gao E，et al.Antioxidative，Antinitrative，and Vascu-loprotective Effects of a Peroxisome Proliferator-Activated Receptor-｛gamma｝Agonist in Hypercholesterolemia.Circulation，2003，108:2805-2811.
19 Li M，Pascual G，Glass CK.Peroxisome proliferator-activated recep-tor gamma-dependent repression of the inducible nitric oxide synthasegene.Mol Cell Biol，2000，20:4699-4707.
20 Nassar T，Kadery B，Lotan C，et al.Effects of the superoxide dismu-tase mimetic compound tempol on endothelial dysfunction in streptozo-tocin-induced diabetic rats.Eur J Pharmacol，2002，436:111-118.
21 Felix C，Gillis M，Driedzic WR，et al.Effects of propionyl-L-cami-tine on isolated mitochondnial function in the reperfused diabetic rat heart.Diabetes Res Clin Prod，2001，53:17-24.
22 Vanella A，Russo A，Acquaviva R，et al.L-propionyl-carnitine as superoxide scavenger，antioxidant，and DNA cleavage protector.Cell
Biol Toxicol，2000，16:99-104.
23 Packer L，Kraemer K，Rimbach G.Molecular aspects of lipoic acid in the prevention of diabetes complications.Nutrition，2001，17:888-895.
24 Koya D，Haneda M，Nakagawa H，et al.Amelioration of accelerated diabetic mesangial expansion by treatment with a PKCβinhibitor in di-abetic db/db mice，a rodent model for type2diabetes.FASEB J，2000，14:439-447.
