晚期糖基化終產(chǎn)物與糖尿病周圍神經(jīng)病變

晚期糖基化終產(chǎn)物與糖尿病周圍神經(jīng)病變

【關(guān)鍵詞】AGEs；AGE受體；糖尿病周圍神經(jīng)病變

［摘要］晚期糖基化終產(chǎn)物(AGEs)是蛋白質(zhì)的氨基與糖的醛基發(fā)生非酶糖基化反應(yīng)的終產(chǎn)物，在糖尿病周圍神經(jīng)病變的發(fā)生發(fā)展中起重要的作用。本文主要綜述了AGEs的產(chǎn)生，受體與糖尿病周圍神經(jīng)病變，以及相關(guān)治療的研究進(jìn)展。

［關(guān)鍵詞］AGEs；AGE受體；糖尿病周圍神經(jīng)病變

糖尿病是一種慢性終身性疾病，也是多臟器疾病并累及多數(shù)臟器，已成為僅次于腦血管和腫瘤之后，第3位的常見(jiàn)病、多發(fā)病和慢性非傳染性疾病。根據(jù)流行病學(xué)調(diào)查，糖尿病的發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì)。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)告，1994年全世界有糖尿病患者1億人，到2000年是億，2010年為億［1］。我國(guó)60歲以上的老年人，糖尿病發(fā)病率為％，而糖尿病慢性并發(fā)癥中神經(jīng)病變的發(fā)生率大約為10％，病變范圍包括中樞神經(jīng)、植物神經(jīng)和周圍神經(jīng)，而以周圍神經(jīng)病變最為常見(jiàn)。本文通過(guò)近年來(lái)得資料對(duì)晚期糖基化終產(chǎn)物(Advancedglycationendproducts，AGEs)在糖尿病周圍神經(jīng)病變中的作用做一簡(jiǎn)要綜述。

1AGEs的概述

AGEs的生成AGEs是體內(nèi)蛋白質(zhì)中賴氨酸的氨基部分與還原的羰基在無(wú)酶的條件下發(fā)生反應(yīng)，形成Schiff堿，經(jīng)Amadori反應(yīng)重排后形成相對(duì)穩(wěn)定的糖基化產(chǎn)物，并經(jīng)進(jìn)一步與其他蛋白質(zhì)，核酸大分子物質(zhì)以及脂類形成交聯(lián)物，成為脂褐素的基本成分。脂褐素被溶酶體吞噬后，在細(xì)胞內(nèi)堆積，干擾細(xì)胞正常代謝，影響細(xì)胞功能并產(chǎn)生細(xì)胞毒性作用。AGEs的主要分子結(jié)構(gòu)類型有：羧甲基賴氨酸(CML)、羧乙基賴氨酸(CEL)、羧甲基纈氨酸(CMV)、精氨嘧啶(argpyrimidine)、戊糖苷素(pentosidine)、N(4carboxy4，6dimethy15，6dihydroxy1，4，5，6tetrahydropyrimidin2ylomithine(THP)、吡咯素(pyrraline)、羧甲基鳥嘌呤(CEG)、果糖酰賴氨酸(fructosyllysine)、咪唑酮(imidazolone)以及二賴氨酰咪唑啉(bislysylimidazolium)衍生物：methylglyoxalderivedlysinedimer(MOLD)、gLyoxalderivedlysinedimer(GOLD)、3deoxyglucosonederivedlysinedimer(DOLD)等［2］。非酶糖基化反應(yīng)形成的AGEs性質(zhì)穩(wěn)定，到目前為止，尚未發(fā)現(xiàn)能夠使AGEs逆轉(zhuǎn)的細(xì)胞系［3］。研究證明，AGEs不僅可以直接影響細(xì)胞和組織功能，參與疾病的產(chǎn)生，也可以通過(guò)與特異受體結(jié)合，發(fā)生反應(yīng)來(lái)改變蛋白質(zhì)和細(xì)胞功能，導(dǎo)致機(jī)體的病理變化［4］。

AGEs受體已經(jīng)確定的AGEs受體包括清道大受體Ⅰ和Ⅱ，RAGE，OT-48，80K-H和galactin-3。很多細(xì)胞的表面如平滑肌細(xì)胞、單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞、足細(xì)胞，星形細(xì)胞和小神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞上都有這些受體的表達(dá)［5］。其中最主要的是RAGE，屬于免疫蛋白超家族。在外周神經(jīng)中，RAGE是由內(nèi)皮細(xì)胞和許旺細(xì)胞表達(dá)。因此，早期出現(xiàn)AGEs和RAGE的相互作用促進(jìn)神經(jīng)內(nèi)血管以及周圍神經(jīng)的微血管的機(jī)能障礙。RAGE與AGEs作用后引起氧化應(yīng)激，激活了細(xì)胞內(nèi)重要的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，包括p21ras，MAPK和NF-κB等。MAPK的激活促進(jìn)了細(xì)胞的增殖、侵潤(rùn)和基質(zhì)金屬蛋白的活化，而NF-κB的活化，可以引起大量促炎細(xì)胞因子(IL-6，TNF-α)、生長(zhǎng)因子(TGF-β，胰島素樣生長(zhǎng)因子)和粘附分子(VCAM-1，ICAM-1)等的表達(dá)和釋放，從而引起慢性細(xì)胞活化作用和組織損傷［6］，在糖尿病周圍神經(jīng)病變中起著重要的作用。

2AGEs與糖尿病周圍神經(jīng)病變

糖尿病神經(jīng)病變是一種危及生命的并發(fā)癥包括外周的和植物神經(jīng)。糖尿病周圍神經(jīng)病變的確切發(fā)病機(jī)理尚不清楚，但統(tǒng)一的觀點(diǎn)認(rèn)為周圍糖尿病神經(jīng)病變是由多因素導(dǎo)致的。高血糖激活多元醇途徑增強(qiáng)氧化應(yīng)激與糖尿病周圍神經(jīng)病變發(fā)病機(jī)理中的許多因素相關(guān)，而AGE的形成是另一種引起周圍神經(jīng)病變的重要的因素。AGEs水平在糖尿病患者的血清中和周圍神經(jīng)中均增加，這些神經(jīng)的結(jié)構(gòu)和功能蛋白也被糖基化，最終導(dǎo)致神經(jīng)功能的損傷和特征性的病理改變［7］。AGEs在糖尿病周圍神經(jīng)病變的病理過(guò)程的可能機(jī)制為：改變蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)，從而使其功能發(fā)生改變；抑制NO生成；與細(xì)胞膜上的RAGE結(jié)合，改變信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)細(xì)胞因子釋放，激活NF-κB，從而導(dǎo)致氧化應(yīng)激；免疫反應(yīng)。

AGEs的作用AGEs對(duì)神經(jīng)細(xì)胞有直接的毒害作用，因?yàn)樵诟哐呛投嘣纪非闆r下AGEs產(chǎn)生增多，而AGEs促進(jìn)蛋白質(zhì)之間的異常共價(jià)交聯(lián)，影響蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能。AGEs通過(guò)減少軸突轉(zhuǎn)運(yùn)和軸索變性而導(dǎo)致特異性神經(jīng)損傷。SugimotoK等發(fā)現(xiàn)，在光鏡下，AGEs集中在神經(jīng)束膜，神經(jīng)內(nèi)膜微血管的上皮細(xì)胞和外膜細(xì)胞，包括有髓鞘和無(wú)髓鞘神經(jīng)。在亞顯微水平，在有髓鞘和無(wú)髓鞘神經(jīng)的上皮細(xì)胞，外膜細(xì)胞，軸漿和許旺氏細(xì)胞中，AGE沉積在細(xì)胞漿，表現(xiàn)為局部不規(guī)則的聚集。神經(jīng)束膜的間質(zhì)膠原和基底膜與這種抗體發(fā)生反應(yīng)。AGE沉積在對(duì)照組和糖尿病患者的神經(jīng)中都可以檢測(cè)到，但是后者的更加劇烈，同時(shí)AGE的過(guò)度沉積與有髓鞘神經(jīng)纖維的密度降低有關(guān)［8］。ThornalleyPJ發(fā)現(xiàn)：在糖尿病患者的腓神經(jīng)和隱神經(jīng)，AGEs聚集在神經(jīng)束膜，上皮細(xì)胞，神經(jīng)內(nèi)膜微血管的外膜細(xì)胞，以及在有髓神經(jīng)和無(wú)髓神經(jīng)的胞漿，間質(zhì)膠原，基底膜中不規(guī)則的聚集。在受試人的腓腸神經(jīng)細(xì)胞支架和髓磷脂蛋白的提取物中鏈唑霉素誘導(dǎo)的糖尿病鼠的坐骨神經(jīng)細(xì)胞骨架蛋白中Pentosidine的內(nèi)含物增加，而通過(guò)胰島移植糖尿病鼠坐骨神經(jīng)中的AGEs而降低。嚴(yán)格控制糖尿病患者的血糖，可以降低神經(jīng)中的蛋白質(zhì)糖基化。蛋白質(zhì)糖基化可以降低細(xì)胞支架的聚集，誘導(dǎo)蛋白質(zhì)聚集體，提供細(xì)胞表面受體的配體、RAGE在周圍神經(jīng)中被表現(xiàn)，這可能是由于細(xì)胞內(nèi)的高濃度的葡萄糖是一個(gè)重要的增強(qiáng)糖基化的啟動(dòng)刺激器，導(dǎo)致甲基已二醛，已二醛，3-脫氧葡萄糖醛酮的增強(qiáng)［9］。

AGEs與NO協(xié)同作用在高糖狀態(tài)下，AGEs生成增多，使得內(nèi)皮細(xì)胞通透性增加，影響內(nèi)皮細(xì)胞環(huán)氧化物及NO的生成，或通過(guò)與NO進(jìn)行快速化學(xué)反應(yīng)，使NO滅活。與NO競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合其載體分子，使其喪失運(yùn)載NO的能力，從而減弱NO介導(dǎo)的血管舒張功能，導(dǎo)致局部血流灌注不足，造成神經(jīng)組織的結(jié)構(gòu)和功能損傷。CellekS等測(cè)量到鏈唑霉素誘導(dǎo)的糖尿病動(dòng)物AGEs含量在血清中、陰莖中、幽門括約肌和盆神經(jīng)節(jié)中不同，而且研究了它們?cè)诨铙w外人神經(jīng)母細(xì)胞瘤(SH-SY5Y)中的存在或nNOS表達(dá)缺失的作用。發(fā)現(xiàn)糖尿病鼠的血清和組織中AGEs逐漸沉積。這一過(guò)程不因?yàn)檠舆t胰島素治療而受到影響。在SH-SY5Y細(xì)胞中，是AGEs濃集增加了活性氧簇ROS和與內(nèi)源性的NO協(xié)同的半胱氨酸3依賴的凋亡。他們得出結(jié)論：NO和AGEs的協(xié)同作用解釋了在糖尿病中不可逆的硝基能神經(jīng)的變性［10］。

AGEs與氧化應(yīng)激蛋白質(zhì)糖化作用增強(qiáng)，長(zhǎng)期的高血糖使各種蛋白質(zhì)發(fā)生糖基化，許多長(zhǎng)壽蛋白質(zhì)如膠原蛋白隨著糖化作用延長(zhǎng)而不斷糖化，形成AGEs的同時(shí)不斷產(chǎn)生氧自由基(OFR)或ROS。證據(jù)產(chǎn)生硫代巴比妥酸反應(yīng)性物質(zhì)；產(chǎn)生血紅素加氧酶mRNA；激活NF-κB。這3種征象是細(xì)胞氧化應(yīng)激時(shí)的共同反應(yīng)。OFR可發(fā)生過(guò)氧化，導(dǎo)致血管內(nèi)皮損傷，減少NO的血管舒張作用，引起微血管病變，故OFR水平升高是糖尿病早期神經(jīng)血管損害的重要因素。體外試驗(yàn)研究證明AGE結(jié)合RAGE后導(dǎo)致氧化應(yīng)激，并激活轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，而NF-κB調(diào)節(jié)許多細(xì)胞因子的分泌［11］。有報(bào)道證實(shí)AGEs與RAGE作用后激活NF-κB，增加白細(xì)胞介素-6等炎性因子的釋放，引發(fā)的炎癥反應(yīng)干擾了血管的正常生理功能，導(dǎo)致脈管炎性神經(jīng)病變［12］。

3抑制AGEs生成的藥物及可能的治療意義

氨基胍(Aminoguanidine)發(fā)現(xiàn)已經(jīng)超過(guò)百年，近10年來(lái)它引起人們的極大興趣，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)了兩個(gè)新的作用：一是在動(dòng)物和人體臨床試驗(yàn)中顯示它能抑制AGEs的形成；二是能夠抑制NO合成酶。氨基胍是親核的小分子肼類化合物，它并不抑制早期Amadori的產(chǎn)生，而是與Amadori反應(yīng)阻止其進(jìn)一步重排，從而抑制AGEs的形成。常在等用氨基胍治療6mon齡的糖尿病小鼠5個(gè)月后，發(fā)現(xiàn)相對(duì)與同年齡模型對(duì)照組坐骨神經(jīng)傳導(dǎo)速度明顯加快(P＜)，同時(shí)體內(nèi)AGEs的含量也明顯降低。實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明了氨基胍可以改善糖尿病小鼠的糖尿病神經(jīng)病變［13］。

ALT711和苯酰磷酸維生素(B1Benfotiamine)ALT711是維生素B1的衍生物，是專門設(shè)計(jì)的第一個(gè)交聯(lián)阻斷劑。它可以改善動(dòng)脈順應(yīng)性，解除交聯(lián)，抑制AGEs的形成［14］。Benfotiamine是一種合成的脂溶性的維生素B1，在實(shí)驗(yàn)中顯示，它不僅優(yōu)于常規(guī)的維生素B1，而且高效的阻止AGEs的形成和對(duì)組織的損傷。大量的維生素B1能抑制AGEs在周圍神經(jīng)的聚集，從而阻止糖尿病周圍神經(jīng)病變的進(jìn)展［15］。

維生素C或E屬于抗氧化劑，能夠抑制二羰基化合物和AGE形成中的氧化轉(zhuǎn)化反應(yīng)。

Pyrubate屬于α酮酸類化合物，推測(cè)同蛋白質(zhì)中的自由酮基和自由氨基酸競(jìng)爭(zhēng)性的形成Schiff堿防治蛋白質(zhì)的糖化，也抑制初級(jí)糖基化產(chǎn)物經(jīng)氧化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為AGEs。

重組可溶性RAGE(sRAGE)可以抑制AGEs與細(xì)胞表面RAGE的結(jié)合和作用［16］。

卡托普利董硯虎等對(duì)鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠模型，予以卡托普利治療12周，結(jié)果卡托普利可降低坐骨神經(jīng)中糖化終產(chǎn)物含量，提高神經(jīng)組織中cAMP的含量，部分改善坐骨神經(jīng)傳導(dǎo)速度，減輕神經(jīng)的病理改變。因此卡托普利可通過(guò)降低糖基化終產(chǎn)物的含量，增加神經(jīng)組織cAMP的生成，對(duì)糖尿病神經(jīng)病變具有防治作用［17］。

4展望

糖尿病已經(jīng)成為當(dāng)今世界上嚴(yán)重威脅人類健康的世界公共衛(wèi)生問(wèn)題。盡管糖尿病周圍神經(jīng)病變的機(jī)制尚未完全明了，但已有證據(jù)表明，AGEs在其發(fā)生發(fā)展中起著重要的作用。對(duì)AGEs及其與NO、氧化應(yīng)激等機(jī)制的進(jìn)一步研究，有利于闡明其發(fā)病機(jī)制，并將指導(dǎo)臨床上相關(guān)的治療策略和新藥的研制和開(kāi)發(fā)。

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