氧化应激专业知识

1、1氧化应激与糖尿病肾病秦贵军郑州大学第一从属医院内分泌科 1/402糖尿病肾病（diabetic nephropathy, DN）系慢性高血糖所致肾脏损害，病变可累及全肾，是造成终末期肾衰竭主要原因。研究表明糖尿病肾病约占新诊疗终末期肾功效衰竭40%，伴有终末期肾脏疾病糖尿病患者5年生存率只有20%。Choudhury D, et al. Discov Med, , 10(54): 406-415.2/40我国糖尿病肾脏病变患病率3至年文件报道我国小区2型糖尿病患者DN患病率为10% 40% 。糖尿病与心血管疾病行动研究（ADVANCE）已证实即使在相同降糖、降压条件下，亚洲2型糖尿病患者总肾

2、脏事件发生风险比经济发达地域高出73%。我国DN在终末期肾病（ESRD）中占16.4%，且未来可能会成为ESRD首位病因。徐嵘,等.中华内科杂志,51(1):18-23.柯萧韵, 等.中国全科医,16(12):1373-1375.Liu ZH. Nat Rev Nephrol,9(9):523-528.Woodward M, et al. DiabetesCare,34(12):2491-2495.3/40糖尿病肾病发病机制（一）遗传原因（二）代谢与血液动力影响（三）肾小球滤过屏障功效改变（四）蛋白质非酶糖化（五）多元醇通路活性增加与肌醇代谢紊乱（六）高血压（七）激素和细胞因子（八）反应氧中间

3、产物糖尿病学，主编：许曼音4/40Brownlee提出糖尿病肾病统一机制学说，认为经典多元醇路径、糖基化终末产物路径、蛋白激酶C路径和氨基己糖路径均是高糖环境下线粒体呼吸链中ROS生成过多结果，即高糖损伤共同基础“氧化应激”。5Brownlee M, et al. Nature, , 414(6865): 813-820.5/40氧化应激是机体正常氧化/还原动态平衡被打破，造成生物大分子氧化损伤，干扰正常生命活动一个严重应激状态。氧化应激产物（ROS）主要包含超氧阴离子（ O2-）、过氧化氢（ H2O2 ）和羟自由基（ OH-）等活性含氧化合物。6氧化应激6/40高血糖作为糖尿病并发症发生开启

4、原因，造成氧化应激水平升高和ROS、非酶糖基化蛋白和葡萄糖本身氧化增加；长久高血糖造成ROS产生增多，氧化应激水平升高，损伤肾脏组织，从而造成了DN发生。7氧化应激与DN7/40动物研究发觉，单一剂量链脲佐菌素诱导糖尿病大鼠在8周病程时已经出现肾功效损害，同时伴随氧化应激水平升高、肾脏丙二醛（MDA)含量增加；体外研究发觉，糖尿病大鼠近端肾小管细胞经分离后暴露于氧化剂中，活性氧自由基和细胞凋亡增加。8氧化应激与DNXu M, et al. Am J Nephrol, , 29(3): 252-256.Zhang Q, et al. Toxicol Appl Phamacol, ,241(1):

5、1-13.8/40即使越来越多研究表明氧化应激在DN发生发展中起主要作用，不过其详细机制当前尚不十分清楚。糖尿病肾组织中氧化应激增强主要有两个原因，即：肾组织中ROS产生增多及ROS去除降低。9DN氧化应激发生机制9/40 主要包含以下机制：一、线粒体呼吸传递链：高糖环境下线粒体功效障碍，激活氧化应激通路，造成组织损伤。二、糖基化终产物（AGE）路径：长久高血糖造成AGE堆积，多元醇路径增强亦引发AGEs生成增多，而AGE形成过程中可不停产生氧自由基。10肾组织中ROS产生增加10/40三、还原型辅酶II（NADPH）氧化酶：糖尿病时，高血糖、高脂血症、细胞因子、生长因子、血管担心素II等各种

6、路径活化NADPH氧化酶，产生大量ROS。四、细胞因子和生长因子信号转导和放大：高血糖诱导细胞因子和生长因子（如，TGF-1、NF-B、PKC等）过分表示，可诱导ROS合成。11肾组织中ROS产生增加11/40五、山梨醇/多元醇途径活性增高：糖尿病时，葡萄糖生成大量山梨醇，一方面引起细胞水肿和损伤；其次使还原型谷胱甘肽降低，诱导ROS合成。六、NO/解偶联一氧化氮合成酶（NOS）：在糖尿病患者，NOS解偶联受到底物L-精氨酸可用性限制或辅助因子缺乏影响，被认为是NO产生氧自由基原因。12肾组织中ROS产生增加12/40高血糖时，超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶等抗氧化酶基因表示下

7、调，活性下降，机体去除ROS能力受损；另外，体内非酶类抗氧化剂水平降低，使肾组织抗氧化能力显著降低。13肾组织中ROS去除降低13/40一、对肾血流动力学影响：ROS可使肾血管通透性增加，血管内皮功效障碍等；当血管动力学发生改变，功效异常细胞会产生大量ROS，造成深入损伤。二、肾内基质重构及肾小管间质纤维化：糖尿病及高血糖状态下，氧化损伤可使肾脏内基质构建，组织纤维化，促进DN发生。14氧化应激对糖尿病肾脏组织可能损害14/40三、肾组织炎症发生：糖尿病时存在高血糖及血流动力学障碍等可损伤肾脏固有细胞，释放炎症因子和炎症介质（如肿瘤坏死因子-、NF-B等），加重肾细胞损伤，促进纤维化发生。四、

8、足细胞损伤：高血糖可经过ROS使足细胞标志蛋白表示降低，足突消失融合；ROS亦可经过激活促凋亡因子诱导足细胞凋亡。15氧化应激对糖尿病肾脏组织可能损害15/4016高血糖和氧化应激葡萄糖毒性是指长久异常升高血糖对细胞毒性作用；大量临床研究发觉2型糖尿病患者处于氧化应激状态。葡萄糖本身可经过各种路径产生活性氧。以下列图：16/4017胰岛素抵抗和氧化应激胰岛素对Ang III型受体有上调作用，并可激活肾素-血管担心素-醛固酮系统，而全身和局部组织Ang II 水平增高是胰岛素抵抗造成氧化应激主要机制。氧化应激亦可加剧胰岛素抵抗程度，其经过诱发各种丝氨酸激酶级联反应影响胰岛素信号转导。17/401

9、8游离脂肪酸和氧化应激游离脂肪酸（FFA）水平增高可使线粒体功效发生障碍，造成ROS产生，超氧分子形成及氧化磷酸化解偶联等。同时，FFA可降低细胞内还原型谷胱甘肽水平，造成内源性抗氧化功效障碍。18/40FoxO亚家族（ FoxO s）是一类DNA结合区含有翼状螺旋结构转录因子。研究表明其可经过激活下游抗氧化靶基因如锰超氧化物歧化酶（MnSOD）及过氧化氢酶（CAT）等表示，发挥抗氧化应激作用。19 Kousteni S. Bone, , 50(2): 437-443 .Furukawa-Hibi Y, et al. Antioxid Redox Signal, , 7(5-6): 752-7

10、60.FoxOs与氧化应激19/40Kato等研究表明在STZ诱导糖尿病大鼠肾皮质中FoxO1、 FoxO3a磷酸化水平增高（图A）。研究发觉在STZ诱导糖尿病大鼠肾皮质中， FoxO1磷酸化水平升高（图B） ，肾皮质MDA含量显著增加（图C）。说明高血糖状态下肾脏氧化应激发生可能与FoxO1抗氧化活性降低相关。20FoxOs在糖尿病肾脏中活性下降 Kato M, et al. J Am Soc Nephrol, , 17: 33253335.Wu L, et al. Mol Biol Rep, , 39(9):9085-9093.ABC20/4021Venkatesan等研究表明在体外培养肾

11、小球系膜细胞（ MCs ）中H2O2经过PI3K/AKT信号通路作用于FoxO1，使其磷酸化水平升高，活性降低，从而下调其靶基因过氧化氢酶表示。 FoxO1调整系膜细胞ROS水平Venkatesan B, er al. J Cell Physiol, , 211: 457467.21/4022Venkatesan等研究发觉过表示FoxO1可增加H2O2处理 MCs中过氧化氢酶表示，下调ROS水平。研究发觉上调高糖培养MCs中FoxO1表示及活性，其 抗氧化靶基因MnSOD表示升高（图A），MCs中ROS 水平下降（图B）。上调FoxO1表示降低系膜细胞ROS水平 Venkatesan B, e

12、r al. J Cell Physiol, , 211: 457467.Ji H, et al. Mol Biol Rep, , 41:21512159.AB22/40糖尿病肾病治疗23/40发生糖尿病肾病危险原因不可改变原因年纪性别糖尿病病程遗传可改变原因高血压高血糖血脂代谢异常血液高凝状态24/40NKF指南（第一个针对DM并发CKD指南）DM并发CKD治疗指南及提议DN治疗标准糖尿病肾病防治教授共识25/40营养治疗调脂治疗控制血压降低尿蛋白控制血糖综合治疗抗氧化应激 NKF糖尿病和慢性肾脏病临床实践指南DN治疗标准26/40UKPDS Group. Lancet. 1998;352:8

13、37-853.Over 10 years, HbA1c was 7.0% (6.2-8.2) in the intensive group (n=2,729) compared with 7.9% (6.9-8.8) in the conventional group (n=1,138). UKPDS：强化血糖控制降低并发症相对危险27/40 DCCT&EDIC：严格控糖可延缓DN病程进展De Boer IH, et al. Arch Intern Med, , 171: 412-20.28/4029即使DCCT和UKPDS均证实强化血糖控制可显著降低DM患者肾脏并发症发生率，但未包括其详细机

14、制，这种获益是否和降低了氧化应激水平相关无从得知。29/4030和造模成功后即开始强化血糖控制DM大鼠相比，造模成功6月后才开始强化血糖控制大鼠肾皮质过氧化脂质和NO水平增高，GSH降低，提醒早期强化血糖控制能降低DN发生可能和氧化应激减轻相关。30/40*%0-10-20-30-40-50* P0.05与严格血糖控制相比严格血糖控制 严格血压控制中风糖尿病终点事件糖尿病死亡微血管合并症Bakris GL, et al. American Journal of Kidney Diseases, : 646-661.DN严格控制血压较血糖更主要*31/40惯用降压药品抗氧化应激机制ARB能够降低

15、DN患者尿8-羟基-脱氧鸟苷和8-异构-前列腺素F2水平，并切断高血糖-活性氧簇-Ang II-血管担心素II受体-活性氧簇恶性循环。硝苯地平能够降低暴露于AGE中肾脏系膜细胞AGER mRNA表示水平，进而降低ROS产生。32Oqawa S, et al. Biomark Insights, , 4: 97-102.Matsui T, et al. Biochem Biophys Res Commum, , 385: 269-272.32/40生活方式干预是DN基础治疗伎俩，有研究发觉其在降低DN肾脏氧化应激水平方面一样含有主要作用。DN患者连续6个月天天饮用118ml红酒后，24h尿蛋白和

16、8-OHdG浓度降低，提醒红酒肾脏保护作用可能和降低氧化应激水平相关。Nakamura T, et al. Metabolism, ,58: 1185-1190.33/4034白藜芦醇是一个天然含有生物学活性抗氧化剂 ，主要存在于葡萄、藜芦、虎杖等植物中。研究发觉白藜芦醇能降低肾脏活性氧产生，肾皮质纤连蛋白、胶原IV表示降低（如图），对糖尿病大鼠肾脏有保护作用。Wu L, et al. Mol Biol Rep, , 39(9):9085-9093.34/4035注：A为NC组；B为DM组；C为RSV组与NC组比较，*P0.05；与DM组比较，#P0.05白藜芦醇治疗能增加STZ诱导糖尿病大鼠FoxO1活性，保护肾脏功效Wu L, et al. Mol Biol Rep, , 39(9):9085-9093.35/40Kim MY, et al. Diabetologia, ,56: 204-217.白藜芦醇治疗能降低db/db小鼠肾脏8-OH-dG表示，保护肾脏功效36/40接收DPP-4抑制剂联合ARB治疗DN患者尿蛋白和8-OHdG水平降低Fujita H, et al. Endocrine Journal, ,61: 1