氧化應激ppt課件

氧化應激與糖尿病腎病,秦貴軍鄭州大學第一附屬醫(yī)院內(nèi)分泌科,1,糖尿病腎?。╠iabeticnephropathy,DN）系慢性高血糖所致的腎臟損害，病變可累及全腎，是導致終末期腎衰竭的主要因素。研究表明糖尿病腎病約占新診斷終末期腎功能衰竭的40%，伴有終末期腎臟疾病的糖尿病患者5年生存率只有20%。,ChoudhuryD,etal.DiscovMed,2010,10(54):406-415.,2,我國糖尿病腎臟病變的患病率,2009年至2013年文獻報道的我國社區(qū)2型糖尿病患者DN患病率為10%40%。糖尿病與心血管疾病行動研究（ADVANCE）已證實即使在相同的降糖、降壓條件下，亞洲2型糖尿病患者總腎臟事件的發(fā)生風險比經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)高出73%。我國DN在終末期腎?。‥SRD）中占16.4%，且未來可能會成為ESRD的首位病因。,徐嶸,等.中華內(nèi)科雜志,2012,51(1):18-23.柯蕭韻,等.中國全科醫(yī),2013,16(12):1373-1375.LiuZH.NatRevNephrol,2013,9(9):523-528.WoodwardM,etal.DiabetesCare,2011,34(12):2491-2495.,3,糖尿病腎病發(fā)病機制,（一）遺傳因素（二）代謝與血液動力的影響（三）腎小球濾過屏障功能改變（四）蛋白質(zhì)的非酶糖化（五）多元醇通路活性增加與肌醇代謝紊亂（六）高血壓（七）激素和細胞因子（八）反應氧中間產(chǎn)物,糖尿病學，主編：許曼音,4,2001年Brownlee提出糖尿病腎病的統(tǒng)一機制學說，認為經(jīng)典的多元醇途徑、糖基化終末產(chǎn)物途徑、蛋白激酶C途徑和氨基己糖途徑均是高糖環(huán)境下線粒體呼吸鏈中ROS生成過多的結(jié)果，即高糖損傷的共同基礎“氧化應激”。,BrownleeM,etal.Nature,2001,414(6865):813-820.,5,氧化應激是機體正常氧化/還原動態(tài)平衡被打破，造成生物大分子氧化損傷，干擾正常生命活動的一種嚴重應激狀態(tài)。氧化應激產(chǎn)物（ROS）主要包括超氧陰離子（O2-）、過氧化氫（H2O2）和羥自由基（OH-）等活性含氧化合物。,氧化應激,6,高血糖作為糖尿病并發(fā)癥發(fā)生的啟動因素，導致氧化應激水平升高和ROS、非酶的糖基化蛋白和葡萄糖的自身氧化增加；長期高血糖導致ROS產(chǎn)生增多，氧化應激水平升高，損傷腎臟組織，從而導致了DN的發(fā)生。,氧化應激與DN,7,動物研究發(fā)現(xiàn)，單一劑量鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠在8周病程時已經(jīng)出現(xiàn)腎功能損害，同時伴隨氧化應激水平升高、腎臟丙二醛（MDA)含量增加；體外研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病大鼠近端腎小管細胞經(jīng)分離后暴露于氧化劑中，活性氧自由基和細胞凋亡增加。,氧化應激與DN,XuM,etal.AmJNephrol,2009,29(3):252-256.ZhangQ,etal.ToxicolApplPhamacol,2009,241(1):1-13.,8,雖然越來越多的研究表明氧化應激在DN的發(fā)生發(fā)展中起重要作用，但是其具體機制目前尚不十分清楚。糖尿病腎組織中氧化應激增強主要有兩個原因，即：腎組織中ROS產(chǎn)生增多及ROS清除減少。,DN氧化應激發(fā)生的機制,9,主要包括以下機制：一、線粒體呼吸傳遞鏈：高糖環(huán)境下線粒體功能障礙，激活氧化應激通路，導致組織損傷。二、糖基化終產(chǎn)物（AGE）途徑：長期高血糖造成AGE堆積，多元醇途徑增強亦引起AGEs生成增多，而AGE形成過程中可不斷產(chǎn)生氧自由基。,腎組織中ROS產(chǎn)生增加,10,三、還原型輔酶II（NADPH）氧化酶：糖尿病時，高血糖、高脂血癥、細胞因子、生長因子、血管緊張素II等各種途徑活化NADPH氧化酶，產(chǎn)生大量ROS。四、細胞因子和生長因子信號轉(zhuǎn)導和放大：高血糖誘導細胞因子和生長因子（如，TGF-1、NF-B、PKC等）過度表達，可誘導ROS的合成。,腎組織中ROS產(chǎn)生增加,11,五、山梨醇/多元醇途徑活性增高：糖尿病時，葡萄糖生成大量山梨醇，一方面引起細胞水腫和損傷；另一方面使還原型谷胱甘肽減少，誘導ROS合成。六、NO/解偶聯(lián)一氧化氮合成酶（NOS）：在糖尿病患者，NOS解偶聯(lián)受到底物L-精氨酸可用性的限制或輔助因子缺乏影響，被認為是NO產(chǎn)生氧自由基的原因。,腎組織中ROS產(chǎn)生增加,12,高血糖時，超氧化物歧化酶、谷胱甘肽過氧化物酶、過氧化氫酶等抗氧化酶的基因表達下調(diào)，活性下降，機體清除ROS能力受損；此外，體內(nèi)非酶類抗氧化劑水平降低，使腎組織抗氧化能力顯著降低。,腎組織中ROS清除減少,13,一、對腎血流動力學的影響：ROS可使腎血管通透性增加，血管內(nèi)皮功能障礙等；當血管動力學發(fā)生變化，功能異常的細胞會產(chǎn)生大量ROS，導致進一步的損傷。二、腎內(nèi)基質(zhì)重構(gòu)及腎小管間質(zhì)纖維化：糖尿病及高血糖狀態(tài)下，氧化損傷可使腎臟內(nèi)基質(zhì)構(gòu)建，組織纖維化，促進DN的發(fā)生。,氧化應激對糖尿病腎臟組織的可能損害,14,三、腎組織炎癥的發(fā)生：糖尿病時存在的高血糖及血流動力學障礙等可損傷腎臟固有細胞，釋放炎癥因子和炎癥介質(zhì)（如腫瘤壞死因子-、NF-B等），加重腎細胞損傷，促進纖維化的發(fā)生。四、足細胞損傷：高血糖可通過ROS使足細胞標志蛋白表達減少，足突消失融合；ROS亦可通過激活促凋亡因子誘導足細胞凋亡。,氧化應激對糖尿病腎臟組織的可能損害,15,高血糖和氧化應激,葡萄糖毒性是指長期異常升高的血糖對細胞的毒性作用；大量臨床研究發(fā)現(xiàn)2型糖尿病患者處于氧化應激狀態(tài)。葡萄糖自身可通過多種途徑產(chǎn)生活性氧。如下圖：,16,胰島素抵抗和氧化應激,胰島素對AngII的I型受體有上調(diào)作用，并可激活腎素-血管緊張素-醛固酮系統(tǒng)，而全身和局部組織AngII水平增高是胰島素抵抗導致氧化應激的重要機制。氧化應激亦可加劇胰島素抵抗的程度，其通過誘發(fā)多種絲氨酸激酶的級聯(lián)反應影響胰島素信號轉(zhuǎn)導。,17,游離脂肪酸和氧化應激,游離脂肪酸（FFA）水平增高可使線粒體功能發(fā)生障礙，導致ROS產(chǎn)生，超氧分子的形成及氧化磷酸化的解偶聯(lián)等。同時，F(xiàn)FA可減少細胞內(nèi)的還原型谷胱甘肽水平，造成內(nèi)源性抗氧化功能的障礙。,18,FoxO亞家族（FoxOs）是一類DNA結(jié)合區(qū)具有翼狀螺旋結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)錄因子。研究表明其可通過激活下游抗氧化靶基因如錳超氧化物歧化酶（MnSOD）及過氧化氫酶（CAT）等的表達，發(fā)揮抗氧化應激作用。,KousteniS.Bone,2012,50(2):437-443.Furukawa-HibiY,etal.AntioxidRedoxSignal,2005,7(5-6):752-760.,FoxOs與氧化應激,19,Kato等研究表明在STZ誘導的糖尿病大鼠腎皮質(zhì)中FoxO1、FoxO3a磷酸化水平增高（圖A）。研究發(fā)現(xiàn)在STZ誘導的糖尿病大鼠腎皮質(zhì)中，F(xiàn)oxO1磷酸化水平升高（圖B），腎皮質(zhì)MDA含量明顯增加（圖C）。說明高血糖狀態(tài)下腎臟氧化應激的發(fā)生可能與FoxO1抗氧化活性降低有關。,FoxOs在糖尿病腎臟中活性下降,KatoM,etal.JAmSocNephrol,2006,17:33253335.WuL,etal.MolBiolRep,2012,39(9):9085-9093.,A,B,C,20,Venkatesan等研究表明在體外培養(yǎng)的腎小球系膜細胞（MCs）中H2O2通過PI3K/AKT信號通路作用于FoxO1，使其磷酸化水平升高，活性降低，從而下調(diào)其靶基因過氧化氫酶的表達。,FoxO1調(diào)節(jié)系膜細胞ROS水平,VenkatesanB,eral.JCellPhysiol,2007,211:457467.,21,Venkatesan等研究發(fā)現(xiàn)過表達FoxO1可增加H2O2處理的MCs中過氧化氫酶的表達，下調(diào)ROS水平。研究發(fā)現(xiàn)上調(diào)高糖培養(yǎng)的MCs中FoxO1表達及活性，其抗氧化靶基因MnSOD表達升高（圖A），MCs中ROS水平下降（圖B）。,上調(diào)FoxO1表達降低系膜細胞ROS水平,VenkatesanB,eral.JCellPhysiol,2007,211:457467.JiH,etal.MolBiolRep,2014,41:21512159.,A,B,22,糖尿病腎病的治療,23,發(fā)生糖尿病腎病的危險因素,不可改變的因素年齡性別糖尿病病程遺傳,可改變的因素高血壓高血糖血脂代謝異常血液高凝狀態(tài),24,2007年NKF指南（第一個針對DM并發(fā)CKD指南）,DM并發(fā)CKD治療的指南及建議,DN治療原則,2014年糖尿病腎病防治專家共識,25,營養(yǎng)治療,調(diào)脂治療,控制血壓,減少尿蛋白,控制血糖,綜合治療,抗氧化應激,2007NKF糖尿病和慢性腎臟病臨床實踐指南,DN治療原則,26,UKPDSGroup.Lancet.1998;352:837-853.,Over10years,HbA1cwas7.0%(6.2-8.2)intheintensivegroup(n=2,729)comparedwith7.9%(6.9-8.8)intheconventionalgroup(n=1,138).,UKPDS：強化血糖控制減少并發(fā)癥的相對危險,27,DCCT&EDIC：嚴格控糖可延緩DN病程進展,DeBoerIH,etal.ArchInternMed,2011,171:412-20.,28,雖然DCCT和UKPDS均證實強化血糖控制可顯著降低DM患者腎臟并發(fā)癥的發(fā)生率，但未涉及其具體機制，這種獲益是否和降低了氧化應激水平有關無從得知。,29,和造模成功后即開始強化血糖控制的DM大鼠相比，造模成功6月后才開始強化血糖控制的大鼠腎皮質(zhì)過氧化脂質(zhì)和NO水平增高，GSH降低，提示早期強化血糖控制能減少DN的發(fā)生可能和氧化應激的減輕有關。,30,*,*,*,%0-10-20-30-40-50,BakrisGL,etal.AmericanJournalofKidneyDiseases,2000:646-661.,DN嚴格控制血壓較血糖更重要,*,31,常用降壓藥物的抗氧化應激機制,ARB可以降低DN患者尿8-羥基-脫氧鳥苷和8-異構(gòu)-前列腺素F2水平，并切斷高血糖-活性氧簇-AngII-血管緊張素II受體-活性氧簇的惡性循環(huán)。硝苯地平可以降低暴露于AGE中的腎臟系膜細胞AGERmRNA的表達水平，進而減少ROS的產(chǎn)生。,OqawaS,etal.BiomarkInsights,2009,4:97-102.MatsuiT,etal.BiochemBiophysResCommum,2009,385:269-272.,32,生活方式干預是DN的基礎治療手段，有研究發(fā)現(xiàn)其在降低DN腎臟氧化應激水平方面同樣具有重要作用。DN患者連續(xù)6個月每天飲用118ml紅酒后，24h尿蛋白和8-OHdG濃度降低，提示紅酒的腎臟保護作用可能和降低氧化應激水平有關。,NakamuraT,etal.Metabolism,2009,58:1185-1190.,33,白藜蘆醇是一種天然的具有生物學活性的抗氧化劑，主要存在于葡萄、藜蘆、虎杖等植物中。研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇能減少腎臟活性氧產(chǎn)生，腎皮質(zhì)纖連蛋白、膠原IV表達降低（如圖），對糖尿病大鼠腎臟有保護作用。,WuL,etal.MolBiolRep,2012,39(9):9085-9093.,34,注：A為NC組；B為DM組；C為RSV組與NC組比較，*P0.05；與DM組比較，#P0.05,白藜蘆醇治療能增加STZ誘導的糖尿病大鼠FoxO1活性，保護腎臟功能,WuL,etal.MolBiolRep,2012,39(9):9085-9093.,35,KimMY,etal.Diabetologia,2013,56:204-217.,白藜蘆醇治療能降低db/db小鼠腎臟8-OH-dG表達，保護腎臟功能,36,接受DPP-4抑制劑聯(lián)合ARB治療的DN患者尿蛋白和8-OHdG水平降低,FujitaH,etal.EndocrineJournal,2014,61:1