淺析糖尿病血管損傷的病理

淺析糖尿病血管損傷的病理多元醇通路是基于醛-酮復(fù)原酶的酶，此酶以多種羰基化合物為底物，并減少這些煙酸腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)各自的糖醇(多元醇)的家族。首先在酶醛糖復(fù)原酶的作用下葡萄糖轉(zhuǎn)化為山梨醇，然后山梨醇在山梨醇脫氫酶(SDH)的作用下以NAD為輔助因子氧化為果糖。醛糖復(fù)原酶在神經(jīng)、視網(wǎng)膜、鏡面、腎小球血管細(xì)胞等組織中被發(fā)現(xiàn)。在這些組織中，胰島素介導(dǎo)葡萄糖的攝取;因而，細(xì)胞內(nèi)的血糖濃度上升與血糖平行。幾個(gè)機(jī)制已經(jīng)被提出來(lái)解釋高血糖引起的多元醇途徑通量的增長(zhǎng)可能會(huì)參與組織的損傷。被引用最多的是由于消耗的NADPH導(dǎo)致氧化復(fù)原壓力的增長(zhǎng)。由于NADPH是復(fù)原型谷胱甘肽的輔助因子，而且復(fù)原型谷胱甘肽是一種主要的活性氧去除劑，這可能誘發(fā)或加劇細(xì)胞內(nèi)的氧化應(yīng)激。事實(shí)上，人類醛糖復(fù)原酶的過(guò)度表達(dá)增長(zhǎng)糖尿病小鼠的動(dòng)脈粥樣硬化和減少調(diào)節(jié)谷胱甘肽再生基因的表達(dá)。它也已表示清楚，減少細(xì)胞蛋白的表達(dá)，降低糖尿病大鼠NO的可用性，最終將減少GSNO。在糖尿病動(dòng)物復(fù)原型NO水平，增長(zhǎng)細(xì)胞蛋白的表達(dá)，抑制醛糖復(fù)原酶的活性和防止山梨糖醇的積累。在糖尿病血管細(xì)胞中，葡萄糖沒(méi)有作為醛糖復(fù)原酶的底物出現(xiàn)，而在糖尿病血管內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)葡萄糖濃度為30nmols/mg蛋白。固然葡萄糖醛形式為醛糖復(fù)原酶的底物比環(huán)形式好得多，葡萄糖醛形式只占總糖0.002%。因而，發(fā)生的有效催化所需的底物濃度可能并不常見(jiàn)。糖酵解的代謝產(chǎn)品，如葡萄糖，甘油-3-磷酸，醛糖復(fù)原酶有較高的親和力，可能是生理上的有關(guān)底物。2.增長(zhǎng)細(xì)胞內(nèi)AGE構(gòu)成在糖尿病患者細(xì)胞外基質(zhì)中AGEs增長(zhǎng)。AGE的前體細(xì)胞能夠通過(guò)3種途徑來(lái)毀壞細(xì)胞。首先，由AGEs的修改后的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)功能改變。其次，AGE的前體細(xì)胞表達(dá)的細(xì)胞外基質(zhì)同其他基質(zhì)成分和細(xì)胞外表上表示的基質(zhì)受體(整合)是互相作用的。最后，ACE的前體細(xì)胞表達(dá)的血漿蛋白結(jié)合于AGEs受體細(xì)胞，如巨噬細(xì)胞，血管內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞。RAGE的結(jié)合導(dǎo)致的活性氧，這反過(guò)來(lái)又激活多向性的轉(zhuǎn)錄因子，核因子B(NFB)的生產(chǎn)，造成多個(gè)基因表達(dá)的病理改變。除此之外，在動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和小鼠腎臟的內(nèi)皮細(xì)胞代謝物誘發(fā)丙酮醛表達(dá)提升了丙酮醛改變mSin3A共隔絕物。丙酮醛修飾的mSin3A結(jié)果導(dǎo)致O-GlcNAc轉(zhuǎn)移酶的增加，結(jié)果通過(guò)O-linkedN乙酰胺基葡糖糖增長(zhǎng)SP3的改變。SP3的修飾會(huì)導(dǎo)致葡萄糖相關(guān)的血管生成素2(ANG-2)啟動(dòng)GC盒的結(jié)合下降，增長(zhǎng)Ang-2的表達(dá)。增長(zhǎng)Ang-2的表達(dá)，在腎血管內(nèi)皮細(xì)胞高糖誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子1和血管細(xì)胞粘附分子的表達(dá)增長(zhǎng)。增長(zhǎng)Ang-2的表達(dá)，在腎血管內(nèi)皮細(xì)胞高糖誘導(dǎo)細(xì)胞間黏附分子1和血管細(xì)胞粘附分子的表達(dá)增長(zhǎng)。在細(xì)胞和糖尿病小鼠腎臟，Ang-2的敏感微血管內(nèi)皮細(xì)胞的表達(dá)增長(zhǎng)影響腫瘤壞死因子的促炎效應(yīng)。近期也已經(jīng)證明，丙酮醛共價(jià)修飾20S蛋白酶體，減少其在糖尿病腎病的活動(dòng)，并降低了泛素受體19S-S5A，表示清楚高血糖和細(xì)胞功能受損之間的一個(gè)新的關(guān)系。臨床上，糖尿病與急性血管閉塞性事件的不良后果相關(guān)。糖尿病動(dòng)物后肢缺血后導(dǎo)致血管密度下降和傷口愈合受損。同非糖尿病人相比，糖尿病患者在血管造影中顯示有較少的側(cè)枝循環(huán)。在臨床上，這導(dǎo)致下肢截肢，心臟衰竭，缺血事件發(fā)生后的死亡率等的增長(zhǎng)。這些缺陷導(dǎo)致在缺血時(shí)不能構(gòu)成足夠的代償性血管。AGEs在這個(gè)經(jīng)過(guò)中起了重要的作用。高糖通過(guò)HIF-1alpha轉(zhuǎn)錄因子誘導(dǎo)在超激活方面的減少，HIF-1alpha調(diào)節(jié)缺氧組織缺氧后的趨化因子和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子的表達(dá)，還能調(diào)節(jié)骨髓內(nèi)皮前體細(xì)胞的趨化因子受體和eNOS的表達(dá)。通過(guò)錳超氧化物歧化酶基因表達(dá)或模擬一個(gè)超氧化物歧化酶糾正缺血后，降低糖尿病小鼠的超氧化物，產(chǎn)生新生血管，氧氣輸送和趨化因子的表達(dá)，和標(biāo)準(zhǔn)化組織。減少HIF-1的功能專門由受損HIF-1的結(jié)合共激活因子P300激活。高血糖誘導(dǎo)的P300共價(jià)修飾的羰基代謝產(chǎn)品丙酮醛(MG)是負(fù)責(zé)減少這個(gè)關(guān)系的。在受損的血管生成和傷口愈合的糖尿病小鼠模型，在缺血誘導(dǎo)的新血管構(gòu)成和傷口愈合經(jīng)過(guò)中線粒體ROS的構(gòu)成減少。AGE修飾的蛋白質(zhì)能夠影響一系列的細(xì)胞和組織。一個(gè)AGEs的特異性受體已被證明通過(guò)產(chǎn)生活性氧，NFB的激活和p21調(diào)解RAS信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。AGE的信號(hào)能夠被在細(xì)胞中表達(dá)RAGE的反義cDNA和抗RAGE的核酶阻攔。近期有證據(jù)表示清楚：RAGE-NFB在糖尿病神經(jīng)病變及調(diào)節(jié)功能性感覺(jué)障礙中起作用。在血管內(nèi)皮細(xì)胞，AGE與其受體的結(jié)合，改變包含血栓調(diào)節(jié)蛋白，組織因子和血管細(xì)胞粘附分子幾個(gè)基因的表達(dá)。這些影響包含內(nèi)皮細(xì)胞外表上的procoagulatory變化及增長(zhǎng)血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎性細(xì)胞的粘附。RAGE缺乏衰減加速糖尿病apoE基因(-/-)動(dòng)脈粥樣硬化模型動(dòng)脈粥樣硬化的發(fā)展。糖尿病RAGE(-/-)/apoE基因(-/-)小鼠顯著降低動(dòng)脈粥樣硬化斑塊面積。這些血管的有益作用與白細(xì)胞生成衰減，包含核因子-B亞基P65，VCAM-1，MCP-1促炎介質(zhì)的表達(dá)降低及減少氧化應(yīng)激相關(guān)。需要留意的是，近期的研究表示清楚，糖尿病患者血清中的AGE可能不是RAGE的重要配體。然而，已經(jīng)確定一些內(nèi)源性產(chǎn)生前炎性的蛋白配體在低濃度時(shí)激活RAGE。這包含S100鈣粒體蛋白家庭的幾個(gè)成員和HMGB1。這些都被糖尿病的高血糖所增長(zhǎng)。阻斷這些RAGE的配體導(dǎo)致與先天免疫系統(tǒng)的TLR-4的互相作用。在細(xì)胞培養(yǎng)和糖尿病動(dòng)物，RAGE，S100A8，S100A12和HMGB1的表達(dá)因高糖增長(zhǎng)。這高血糖誘導(dǎo)的過(guò)度表達(dá)是由ROS誘導(dǎo)的丙酮醛調(diào)節(jié)的，ROS誘導(dǎo)的丙酮醛分別增長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄因子NFB和AP1同激活RAGE及RAGE受體的結(jié)合。3.增長(zhǎng)蛋白激酶C激活蛋白激酶C廣泛分布在哺乳動(dòng)物組織，是一個(gè)至少有11個(gè)亞型的家族。使酶通過(guò)不同的靶蛋白磷酸化。經(jīng)典的異構(gòu)體的途徑是Ca2+和磷脂酰依靠的，極大的被DAG加強(qiáng)。連續(xù)和過(guò)度的幾種PKC亞型的激活作為第三個(gè)共同通路調(diào)解由糖尿病引起的活性氧進(jìn)而誘導(dǎo)組織損傷。有證據(jù)表示清楚，PKC亞型的活性加強(qiáng)，還能夠?qū)е翧GES和其細(xì)胞外表受體之間的互相作用。高血糖重要在培養(yǎng)的血管細(xì)胞重要激活蛋白激酶C的和亞型。在糖尿病視網(wǎng)膜，高血糖連續(xù)激活蛋白激酶C和p38絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)，以增長(zhǎng)表達(dá)的PKC信號(hào)，SRC-2的同源性域含磷酸酶1(SHP-1)，以前未知的一種蛋白酪氨酸磷酸酶。這個(gè)信號(hào)級(jí)聯(lián)導(dǎo)致PDGF受體去磷酸化和這種受體下游信號(hào)的減少，導(dǎo)致周細(xì)胞凋亡。與此同時(shí)，在胰島素抵抗動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞和心臟加強(qiáng)的脂肪酸氧化激活，可能在糖尿病動(dòng)脈粥樣硬化和糖尿病心肌病發(fā)揮同樣主要的作用。PKC的過(guò)度激活跟平滑肌細(xì)胞產(chǎn)生的NO減少相關(guān)，已被證明PKC的過(guò)度激活在培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞抑制胰島素刺激的內(nèi)皮NO合酶的表達(dá)。高糖誘導(dǎo)的PKC的激活導(dǎo)致血管平滑肌細(xì)胞的通透性加強(qiáng)因子VEGF的表達(dá)。除了調(diào)解高血糖引起的的血流量和浸透性異常，在培養(yǎng)的系膜細(xì)胞和糖尿病大鼠腎小球，PKC的激活可通過(guò)誘導(dǎo)TGF-1，纖維連接蛋白和IV型膠原表達(dá)促進(jìn)微血管基質(zhì)蛋白的積累。這種效果也似乎是通過(guò)蛋白激酶C的抑制NO的產(chǎn)生介導(dǎo)的。高血糖誘導(dǎo)的PKC激活與纖溶酶纖溶酶抑制劑及PAI1過(guò)度表達(dá)相關(guān)，同培養(yǎng)的內(nèi)皮細(xì)胞和血管平滑肌細(xì)胞中NFB的激活也相關(guān)。4.加強(qiáng)的氨基己糖胺通路高血糖和胰島素抵抗引起的多余的脂肪酸氧化也出現(xiàn)糖尿病并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制，具體表現(xiàn)出為增長(zhǎng)果糖通量6-磷酸己糖胺通路。以這種方式，果糖6-磷酸z改變?yōu)樘墙徒膺@一途徑的限速酶，谷氨酰胺為底物：果糖-6-磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶(GFAT)。果糖-6-磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)換果糖6-磷酸氨基葡萄糖-6-磷酸，然后將其轉(zhuǎn)換到二磷酸尿核苷-N-乙酰氨基葡萄糖。果糖-6-磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶通過(guò)TGF-和TGF-1的轉(zhuǎn)錄抑制高血糖誘導(dǎo)的增長(zhǎng)。固然怎樣通過(guò)己糖胺通路介導(dǎo)高血糖誘導(dǎo)的關(guān)鍵基因如TGF-，TGF-1和PAI-1基因的轉(zhuǎn)錄通量增長(zhǎng)不是完全清楚，已經(jīng)表示清楚，高血糖會(huì)導(dǎo)致O型的轉(zhuǎn)錄因子Sp1GlcNAcylation提升四倍。轉(zhuǎn)錄因子Sp1調(diào)節(jié)高血糖誘導(dǎo)動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞PAI-1啟動(dòng)子激活及在血管平滑肌細(xì)胞的TGF-1和PAI1的激活。十分是糖尿病血管并發(fā)癥的相關(guān)性是通過(guò)eNOS蛋白Akt激活位點(diǎn)的GlcNAcylation抑制在動(dòng)脈內(nèi)皮細(xì)胞的eNOS蛋白的激活。高血糖也增長(zhǎng)了果糖-6-磷酸氨基轉(zhuǎn)移酶在平滑肌細(xì)胞的激活，增長(zhǎng)了在平滑肌細(xì)胞O型葡萄糖幾種蛋白質(zhì)的修飾。最后，糖尿病高血糖通過(guò)增長(zhǎng)核O型GlcNAcylation會(huì)損害心肌細(xì)胞鈣循環(huán)。O型GlcNAcylation減少SERCA2a的mRNA和蛋白表達(dá)，進(jìn)而減少和降低SERCA2a的啟動(dòng)子活性。在離體大鼠心臟，增加GlcNAcyation通過(guò)減少Ca2+內(nèi)流限制苯腎上腺素相關(guān)的收縮力，Ca2+通過(guò)血漿膜恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)或肌漿網(wǎng)Ca2+的儲(chǔ)存。綜上所述，高糖引起的血管損傷時(shí)，存在明顯的氧化應(yīng)激，組織產(chǎn)生大量的氧化應(yīng)激產(chǎn)品，這些增加的氧化應(yīng)激產(chǎn)品導(dǎo)致并發(fā)癥的發(fā)病機(jī)制中所牽涉五個(gè)重要途徑的激活：多羥基化合物通路，AGEs通路，AGEs和它激活配體的受體表達(dá)增長(zhǎng)，PKC異構(gòu)體途徑以及過(guò)度激活的氨基己糖途徑。這些機(jī)制也直接滅活兩個(gè)抗動(dòng)脈粥樣硬化的關(guān)鍵酶，eNOS和前列環(huán)素合酶。通過(guò)這些途徑，在缺血的時(shí)候增長(zhǎng)的細(xì)胞內(nèi)的氧化物導(dǎo)致缺陷血管的生成，激活促炎癥途徑。其可造成組織的損傷，誘導(dǎo)多種細(xì)胞因子及生長(zhǎng)因子的生成，促進(jìn)血流動(dòng)力學(xué)發(fā)生改變，造成細(xì)胞的增殖和肥大，細(xì)胞外基質(zhì)增長(zhǎng)，啟動(dòng)發(fā)病并參與病情的進(jìn)展。以下為參考文獻(xiàn)：[1]StittAW,MooreJE,SharkeyJA.Advancedglycationendproductsinvitreous:structuralandfunctionalimplicationsfordiabeticvitreopathy.InvestOphthalmolVisSci.1998;39:2517-23[2]StittAW,LiYM,GardinerTA.Advancedglycationendproducts(AGEs)co-localizewithAGEreceptorsintheretinalvasculatureofdiabeticandofAGE-infusedrats.AmJPathol.1997;150:523-31[3]NishinoT,HoriiY,ShiikiH.Immunohistochemicaldetectionofadvancedglycosylationendproductswithinthevascularlesionsandglomeruliindiabeticnephropathy.HumPathol.1995;26:308-13[4]HorieK,MiyataT,MaedaK.Immunohistochemicalcolocalizationofglycoxidationproductsandlipidperoxidationproductsindiabeticrenalglomerularlesions:implicationforglycoxidativestressinthepathogenesisof