絡(luò)病理論指導(dǎo)血管病變防治研究精英論壇(五2)

在糖尿病高血糖情況下,體內(nèi)許多蛋白質(zhì)可通過非酶糖化過程與葡萄糖結(jié)合形成糖基化蛋白質(zhì),而使這些蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)改變,運(yùn)輸受阻,如果其在細(xì)胞間與受體結(jié)合發(fā)生粘附,更促進(jìn)細(xì)胞功能障礙,從而導(dǎo)致各種糖尿病慢性并發(fā)癥。例如:形成糖化血紅蛋白(HbA1c)可引起紅細(xì)胞氧解離能力下降,導(dǎo)致組織細(xì)胞缺氧變性;糖化后的纖維蛋白受其溶酶分解減少,于組織中沉積增加,這是引起血管管腔狹小、閉塞和組織缺氧的原因之一;眼晶體蛋白糖化是糖尿病白內(nèi)障發(fā)生的主要原因之一;末梢神經(jīng)內(nèi)髓磷脂糖化是引起神經(jīng)病變,尤其是節(jié)段性脫髓鞘現(xiàn)象的主要原因之一;糖化后的低密度脂蛋白(LDL)在細(xì)胞內(nèi)的分解能力下降,可引起高LDL血癥,易致動脈硬化;血小板糖化后其凝集功能亢進(jìn)等。

特別引起關(guān)注的是糖尿病腎病(DN),因其已成為糖尿病病人尤其是年輕的1型糖尿病病人死亡的重要原因。正常腎小球基底膜(GBM)與系膜基質(zhì)為膠原糖蛋白構(gòu)成,膠原的所有肽鏈都能參與葡萄糖介導(dǎo)的這種共價(jià)交聯(lián),形成穩(wěn)定的分子構(gòu)型。糖尿病高血糖時(shí),由于膠原蛋白過度糖化,使腎小球基底膜膠原生成增加,降解減慢,導(dǎo)致腎小球基底膜增厚和系膜基質(zhì)增加,以致造成腎小球硬化癥。

3.蛋白激酶C激活

一般情況下,血管內(nèi)皮細(xì)胞對葡萄糖的攝入是非胰島素依賴的。

糖尿病時(shí),隨著血糖水平的增高,已糖激酶難以發(fā)揮作用,而耗氧低的無氧代謝——糖酵解代謝增強(qiáng),造成細(xì)胞內(nèi)糖酵解代謝的中間產(chǎn)物乳酸和二酯酰甘油(DAG)增多(圖3)。增多的DAG是蛋白激酶C(PKC-β、PKC-δ)活化的主要原因。PKC是體內(nèi)信號傳導(dǎo)系統(tǒng)的重要組成成分。PKC-β、PKC-δ被DAG激活,可產(chǎn)生一系列生物功能變化。如:一氧化氮合酶(eNOS)活性降低和內(nèi)皮素-1(ET-1)增加可致血流異常;血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)增多,改變了內(nèi)皮細(xì)胞的屏障功能,使血管通透性增加;轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)增加促使膠原和纖維結(jié)合蛋白增加,可造成毛細(xì)血管閉塞;纖溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)增加可導(dǎo)致纖維蛋白溶解降低,造成血管閉塞;更重要的是核因子-κB(NF-κB)的激活,導(dǎo)致炎癥因子產(chǎn)生,促進(jìn)了促炎癥反應(yīng)的基因表達(dá);NADPH氧化酶活性增強(qiáng),使ROS增加,促發(fā)多種氧化效應(yīng)。因此,炎癥因子的產(chǎn)生是在氧化應(yīng)激的基礎(chǔ)上由于PKC的激活,再通過氧化應(yīng)激導(dǎo)致的一系列變化。

4.己糖胺通路(HBP)激活

在生物體內(nèi),葡萄糖無法自由通過細(xì)胞膜的脂質(zhì)雙層結(jié)構(gòu),必須借助于細(xì)胞膜上葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(GLUT、SGLT)的作用,因此,葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白是調(diào)控細(xì)胞糖代謝的第一道關(guān)卡。細(xì)胞內(nèi)己糖胺通路是細(xì)胞糖代謝的途徑之一(圖4),參與調(diào)節(jié)細(xì)胞糖代謝信號途徑,是調(diào)節(jié)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能的樞紐,參與胰島素抵抗的形成。

高血糖時(shí)GLUT1過度表達(dá),可能活化葡萄糖己糖胺通路。谷氨酰胺6磷酸果糖乙酰轉(zhuǎn)移酶(GFAT)是HBP第一步反應(yīng)的限速酶,其催化6磷酸果糖(Fruc-6-P)與谷氨酰胺作用,生成6-磷酸葡萄糖胺和谷氨酸。6-磷酸葡萄糖胺在O-乙酰葡糖胺轉(zhuǎn)移酶(OGT)催化下,與細(xì)胞內(nèi)絲氨酸和蘇氨酸作用生成二磷酸尿苷-N-乙酰葡糖胺(UDP-GLcNAc)。過多的GlcNAc可與轉(zhuǎn)錄因子的絲氨酸、蘇氨酸磷酸化位點(diǎn)結(jié)合,從而促進(jìn)纖溶酶原激活物-1(PA-1)和TGF-β1的產(chǎn)生。

阻斷上述途徑可以減輕糖尿病并發(fā)癥。如醛糖還原酶抑制劑可以防止糖尿病引起的神經(jīng)傳導(dǎo)速度減慢,使神經(jīng)傳導(dǎo)速度恢復(fù)正常;AGE抑制劑可以阻止糖尿病視網(wǎng)膜病變的晚期結(jié)構(gòu)改變,尤其是近年對PKC抑制劑的研究非?；钴S,其已成為藥物研究的新熱點(diǎn),PKC抑制劑可以阻斷早期糖尿病視網(wǎng)膜病變等。

氧化磷酸化是機(jī)體重要的機(jī)制,在糖代謝中產(chǎn)生能量,并以ATP的形式儲存,以備在關(guān)鍵時(shí)刻發(fā)揮作用。體內(nèi)還有一個相反的作用即線粒體解偶聯(lián)蛋白-1(UCP-1)分離氧化磷酸化的作用。解偶聯(lián)蛋白家族(UCPs)是線粒體內(nèi)膜的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白,具有解離氧化磷酸化偶聯(lián)的功能,對機(jī)體能量平衡涉及的體重(肥胖)、靜止代謝率和食物轉(zhuǎn)化效率等性狀具有顯著的影響。甲亢就是由于UCP-1的發(fā)達(dá)使能量產(chǎn)生后不能以ATP的形式儲存,所以病人消瘦。如果讓UCP-1發(fā)揮作用,那么高糖的副作用就可消除。即如果過度表達(dá)線粒體UCP-1和含錳超氧化物歧化酶(MnSOD),就可以調(diào)節(jié)線粒體電子傳遞鏈,減少高血糖誘發(fā)的ROS。所以UCP-1的研究成為內(nèi)分泌領(lǐng)域用于減肥研究的重要靶點(diǎn)。同樣,高表達(dá)UCP-1,可以減少對PKC、HBP和NF-κB的激活,降低高糖的毒性作用。