陈 华 浙江中医药大学 杭州 310053

叶 真 浙江省卫生厅

糖尿病肾病(DN)是糖尿病微血管并发症之一,是糖尿病致残致死的重要原因。在美国,终末期肾病患者中 40%为糖尿病(DM)患者[1]。其病理改变以肾小球系膜区扩张、细胞外基质积聚及基底膜增厚为特征。近年许多研究表明,纤溶酶原/纤溶系统与纤溶酶原激活物抑制物(PAI-1)之间平衡失调与DN的发生、发展密切相关。

1 PAI-1的生物学结构和功能

PAI-1是丝氨酸蛋白酶抑制剂家族成员,是组织型纤溶酶原激活物(t-PA)和尿激酶型纤溶酶原激活物(u-PA)的生理抑制剂。PAI-1是一种单链50KDa的糖蛋白以活性构象和潜在型存在,除 PAI-1以外还有 PAI-2、PAI-3、蛋白酶连接素-1、a2-1抗纤溶酶。合成后活性的 PAI-1迅速分泌,血小板可以储存大量潜在型 PAI-1。循环中的 PAI-1要与粘连蛋白结合保持活性,否则很快失活。各种急慢性肾脏病变时可诱导 PAI-1表达[2]。

2 PAI-1与DN

2.1 DN患者 PAI-1表达上调的原因 胰岛素抵抗和高脂血症、肥胖患者的血浆胰岛素水平上调,前胰岛素和胰岛素均可刺激 PAI-1表达。袁彩红等[3]通过检测 108例肥胖 2型糖尿病(T2DM)患者血浆PAI-1、t-PA、血脂、胰岛素水平,发现肥胖 T2DM肾病患者尤其是向心性肥胖者血浆 PAI-1活性明显增加,而 t-PA活性降低,并随着肾病的加重而增加,与肥胖程度呈正相关;持续高血糖状态下体内蛋白质发生非酶促糖基化,最后形成糖基化终末产物(AGEs)。有研究表明[4],DM大鼠肾皮质 t-PA活性明显减低,而随着肾皮质 AGEs含量的增加,PAI-1生物活性和基因表达也明显增加。陈丽萌等[5]指出,高糖可以通过激活 NF-KB,从功能和 mRNA转录水平上促使 PAI-1/t-PA紊乱。而 Auzuki等[6]对大鼠血管平滑肌细胞(VSMC)在高糖下 PAI-1表达的研究,证实高糖诱导 PAI-1基因表达部分是通过激活蛋白激酶 C(PKC)途径介导并进一步激活细胞外信号调控激酶(ERK)。因此,高糖状态下,可能通过多种途径介导 PAI-1基因的表达;同时慢性高糖环境下,转化生长因子-β(TGF-β)和血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)活性增强。姜宗培等[7]研究表明,TGF-β1可显著上调大鼠系膜细胞(GMC)PAI-1mRNA和蛋白质的表达,并抑制纤溶酶活性。而血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)能够在内皮细胞和近端肾小管上皮细胞中分解成 AngⅣ,并与血管紧张素受体 4(AT4)作用,间接刺激 PAI-1的表达。

2.2 PAI-1致 DN机制 DN在病理上主要表现为毛细血管基底膜增厚及肾小球和肾小管间质细胞外基质(ECM)进行性积聚,最终导致弥漫性或结节性肾小球硬化。肾小球硬化与肾间质纤维化归根到底是 ECM的合成与降解失衡,导致 ECM过度积聚的结果。国外社区遗传流行病学最新研究表明[8],作为糖尿病患者血管内皮功能损伤的标志物,血 PAI-1水平的提高与 2型糖尿病的患病风险增加相关。陈丽萌等[9]通过研究 2型糖尿病动物模型 KKAy小鼠肾脏 PAI-1和 t-PAmRNA表达与肾脏细胞外基质蓄积的关系,提示 t-PAmRNA表达下调及 PAI-1mRNA表达上调使纤溶酶原对细胞外基质降解减少,细胞外基质蛋白蓄积,导致肾小球硬化,肾间质纤维化。而 t-PA可以激活降解 ECM的蛋白酶系统—基质金属蛋白酶(MMPs)[10],从而发挥降解多种细胞外基质成分的作用。PAI-1是致纤维化的多功能细胞因子 TGFβ-1的细胞核内靶基因[11]。当各种纤维因素作用于肾脏时,TGFβ-1的表达上调,并通过其下游信号蛋白 Smads将其信号传递到细胞核内,从而调控 TGFβ-1相关靶基因,如胶原Ⅰ、胶原Ⅳ、PAI-1等。另有研究显示,肾内血流动力学改变是导致蛋白尿和肾小球硬化的重要因素。DN时血浆 PAI-1水平升高,纤溶系统活性降低,使纤维蛋白清除障碍,导致血管狭窄闭塞,肾小球内高灌注、高滤过的现象更加重了血管内皮细胞损伤,而微循环内皮细胞的受损和功能障碍使其合成和释放 t-PA减少,从而导致了纤溶障碍和 DN病变进展之间的恶性循环。近年研究证实,血浆 PAI-1与 24小时尿蛋白、α-微球蛋白呈显著正相关,而与 TH糖蛋白呈负相关[12]。说明血浆 PAI-1不仅与糖尿病患者肾小球受损程度有关,而且与肾小球病变程度有关。黄锦雄等[13]通过观察 90例糖尿病患者血糖、血脂、Hbalc、血压等,发现 DM患者纤溶系统活性抑制在DM无并发症时就存在。DN患者在正常白蛋白尿阶段,血浆 PAI-1水平即出现有意义的升高,随着疾病的进展而加重,与尿白蛋白排泄量(UAE)呈正相关,因此提出 PAI-1联合尿白蛋白排泄量(UAE)检测有助于早期 DN的诊断。

2.3 PAI-1基因多态性、环境与 DN 近几年发现,血浆 PAI-1活性受体位于 PAI-1基因启动子上游675位的一单碱基插入 /缺失/突变导致的 4G/5G多态性的调控[14]。郑泰山等[15]通过对上海地区T2DM患者的相应研究指出,PAI-1基因 4G/5G多态性与上海地区中国汉族人 T2DM无肾病患者发展为 DN显著相关,但与 T2DM的发生无关,携带 PAI-1基因的 4G/5G纯合子基因型的糖尿病患者,其进展位 T2DM肾病的风险增加 24倍。而王玲等[16]通过对中国北方汉族人群 T2DM患者 PAI-1启动子区4G/5G多态性与 2型糖尿病肾病相关性研究,也得出了类似的结论。PAI-1水平除了受 4G/5G多态性影响外,环境也是影响血浆 PAI-1水平的重要因素[17,18]。因此,环境污染也可能是触发糖尿病肾病的危险因素。

3 与 PAI-1相关的临床研究及应用

通过对 PAI-1与 DN相关性研究,基本明确了抑制高水平 PAI-1,改善低纤溶状态,纠正糖代谢、脂代谢紊乱可以促进肾脏细胞外基质的清除,降低尿白蛋白水平,阻止肾小球硬化和肾间质纤维化。罗格列酮(RGZ)是近年应用于临床的一种噻唑烷二酮类(TZDs)胰岛素増敏剂,是核转录因子过氧化物酶体增殖物激活受体 γ(PPARγ)的配体。实验研究表明,罗格列酮能抑制大鼠肾脏成纤维细胞(NRK)合成 PAI-1,进而抑制细胞外基质合成,促进降解、改善肾间质纤维化,提示其对糖尿病肾病具有直接的肾脏保护作用[19]。对临床常用的脂微球前列腺素 E1(lipo-PGE1)临床研究显示,该药不仅可以提高血浆 PGE1/TXA2比值,改善肾脏内皮细胞功能,还可以降低血清内皮素 (ET-1)和 PAI-1水平[20]。

DN属中医“消渴”、“水肿”范畴,其主要病因病机为消渴日久,耗气伤阴,气阴两虚,气虚则行血无力,阴损及阳,阳虚不能行气化水,水湿潴留发为水肿。故临床治疗当扶正祛邪并举,益气养阴,化瘀通络。黄芪属扶正固本、补中益气类中药。通过对黄芪注射液的临床应用研究[21],表明黄芪注射液可以显著降低 DN患者 PAI-1水平和尿白蛋白排泄率,降低血小板凝聚,缓解血液高凝状态和组织缺氧,抑制内皮细胞脂质过氧化损伤。银杏黄酮苷是银杏叶提取物,实验研究显示该药不仅具有拮抗血小板活化因子,抑制血小板积聚和抗血栓作用,同时可降低糖尿病大鼠肾组织 PAI-1的表达,提高肾组织MMPs-3的表达,使细胞外基质在肾小球的积聚受抑制[22]。亦有研究认为,t-PA、PAI-1的检测为 DN中医辨证分型提供客观的量化指标,t-PA下降、PAI-1上升支持气虚血瘀型,治疗上应在辨证基础上适当加用补气和活血化瘀中药[23]。

4 结 语

ECM蓄积是糖尿病肾病肾小球硬化、间质纤维化的重要原因,纤溶酶原是参与 ECM降解的结缔组织蛋白酶中的一种,以正反馈机制扩大纤溶的效应。PAI-1则可以抑制纤溶酶原活化,使细胞外基质降解减少。大量的研究证实,高糖和高胰岛素可以上调 2型糖尿病患者 PAI-1的表达,并与糖尿病患者肾损害(蛋白尿)的程度呈正相关。但是 ECM降解的酶种类繁多,相互之间的反馈机制也较复杂。影响 PAI-1活性的因素很多,[24]包括 MBI、腰臀围比值、血清胰岛素及 TG水平、PAI-1基因启动子 4G/5G多态性、环境等。目前尚缺乏单独降低 PAI-1能直接减少 DN的循证医学证据。对糖尿病患者除积极控制血糖外,通过抗凝、扩血管、改善微循环灌注、维持正常的微循环状态,可以有效保护内皮细胞功能,减少 DN发生发展。

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