糖尿病慢性并发症的研究进展
作者：庞家莲 姜宝虹
单位：庞家莲：广西玉林地区人民医院 (玉林 533700)；姜宝虹：辽宁沈阳药学院生理学教研室
关键词：
右江民族医学院学报9903116 医学界已经指出，21世纪的主要疾病不是艾滋病，也不是癌症，而是糖尿病(DM)。今天这种疾病与导致现代人死亡的主要原因都有关系。在脑溢血、心肌梗死或慢性肾功能不全的后面，经常隐藏着肌体在吸收葡萄糖(GLS)方面遇到困难的问题，伴随DM病程的发展，必将导致糖尿病慢性并发症(DCC)。
DCC可遍及全身各重要器官，并与遗传易感性有关，无论胰岛素依赖性糖尿病(IDDM)或非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)常伴有动脉硬化性心脑血管疾病，DM性肾病变、眼部病变、神经病变等。其发生发展与DM发病年龄、病程长短、代谢紊乱程度和病情控制程度相关。这些并发症可单独出现或以不同组合同时或先后出现。IDDM早期少有这些并发症，NIDDM可在诊断DM前业已存在，有些病人因并发症首发症状而发现DM。
, 百拇医药
DCC可有以下几种：大血管病变、微血管病变、神经病变、眼病变、皮肤及其他病变。
大血管病变的危险性与血清低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL)水平呈正相关。此外，胰岛素、性激素、生长激素、儿茶酚胺等水平异常，高血糖、血管内皮功能紊乱，血小板功能异常亦直接或间接参与动脉粥样硬化的发生、发展。微循环障碍，微血管瘤形成和微血管基底膜增厚是DM微血管病变的典型改变。山梨醇旁路代谢增强、生长激素过多、血液流变学改变、凝血机制失调、血小板功能异常、糖化血红蛋白含量增高导致组织缺氧等可与微血管病变的发生、发展有关。微血管病变主表现在视网膜、肾、神经、心肌组织，其中尤以DM肾和视网膜病为重要。神经病变主要由微血管病变及山梨醇旁路代谢增强等所致，其病变以周围神经为最常见，通常为对称性、病情进展缓慢。眼部病变除视网膜病变外，DM还可引起白内障、青光眼、屈光改变、虹膜、睫状体病变等。
从目前研究结果看，DCC的发病机理主要有蛋白非酶糖化和多元醇通路激活。
, http://www.100md.com
1 蛋白非酶糖化作用
GLS可以与体内许多氨基不可逆地以共价键结合，这个过程不需要酶的参与，反应速度取决于GLS的浓度，国际纯化学和应用化学委员会将这种作用称为糖基化作用(glycation)。被糖化的蛋白称为新糖蛋白。这种糖基化作用不同于体内糖蛋白合成时由酶催化的。这种被GLS糖化的蛋白存于在正常机体内，如糖基化血红蛋白占正常Hb总量的4%～6%，而在DM或其它高血糖患者体内较高，糖化过程经常缓慢地进行，一旦形成，不再解离。糖化蛋白的形成，首先是蛋白质中游离氨基与GLS的醛基缩合成不稳定的醛亚胺(shiff碱)。此过程是可逆的，但经Amadori重排后，生成稳定的酮胺型结构，即Amadori产物，此产物不受GLS瞬间波动的影响，随后降解生成α-酮醛复合物，这些复合物比单糖更易与蛋白质起反应，称为Maillard反应，最终形成高级糖化末端产物(advanced glycation endproducts AGES)。
经过近10多年来的研究、蛋白非酶糖化作用被认为是正常个体衰老和DCC的相关因素。开始研究集中在蛋白非酶糖化的早期产物(如：Amadori产物)，最近人们着重研究AEGS形成的机理及其在DM病程中所起的作用[1]。
, 百拇医药
DM高糖是DCC的主要原因，大量研究证明，在持续的高血糖情况下，血管壁基底膜胶原蛋白有过多的AGES堆积，使胶原蛋白正常的交联结构和亚细胞结构发生改变，导致微血管基底膜的损伤和DM的微血管并发症[2]。Kliein等用体外方法，在5.6和25mM GLS液中分别培养牛心肌内皮细胞，研究了代谢环境对蛋白糖化产物形成的影响作用[3]，实验表明，用同位素Na352SO4标记的糖化蛋白，在GLS浓度为25mM介质中为7.05×10-4dpm/μg，明显高于5.6mM GLS介质中3.5×10-4dpm/μg的含量。在两个条件下，同位素在介质和亚细胞层中的分布是相同的。可见GLS调节的糖化蛋白的形成，参与了DCC的小血管病变。
Jing Meng等1996年首先应用单克隆抗AGES抗体的酶联免疫吸收测定法，证明了AGES在一些组织中的分布，为AGES改变蛋白质的结构和功能方面所起作用提供了直接的证据[4]。合并肾病变的DM大鼠肾组织中是否存在交联结构的研究指出[5]：以链尿霉素(STZ)诱导的DM大鼠的肾组织交联免疫活性和荧光强度是增高的。并且水平随病程进展而提高。已经观察到交联结构在肾小球基底膜等一些肾组织堆积，虽然还不能定量检测交联结构对荧光生成的影响，但可以肯定，肾组织中出现交联物质是与DM的发生、发展相关的。
, 百拇医药
在持续高血糖情况下，血管壁基底膜胶原蛋白，细胞外基质成分和周围神经蛋白都有过多的AGES堆积，使胶原蛋白正常的交联结构和亚细胞结构发生改变，导致微血管基底膜和外周神经组织的损伤。红细胞虽然不断更新，生存周期不长，但在持续高血糖状态下，红细胞血红蛋白糖化一直处于超常状态，使带氧量减少，膜上酶活性降低，这些生理功能的改变也是造成DM患者组织损伤的一个因素[6]。
以上研究提示，糖基化作用改变了蛋白质的特征，引起糖基化蛋白在血管壁的沉积，另外，血红蛋白糖化后，带氧量减少，这些生理功能的改变最终都会导致微血管并发症。
2 多元醇通路激活
近20年来的大量研究证明：糖代谢的多元醇激活是DCC的重要发病机理之一。多元醇通路主要由醛糖还原酶(aldose reductase AR)和山梨醇脱氢酶(Sorbitol dehydrogenase SDH)共同构成。AR以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为辅酶，将GLS还原为山梨醇，然后山梨醇由SDH氧化为果糖，此时需氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)参与。血糖正常时，山梨醇生成很少，DM时，AR活力升高使山梨醇生成增多，增加的山梨醇不能通过细胞膜，造成它在细胞内的蓄积，产生高渗状态，最后导致细胞结构破坏。山梨醇蓄积形成渗透梯度以D-GLS竞争地与肌醇载体结合，于是肌醇池耗竭，而肌醇直接参与磷脂酰肌醇的合成，因而细胞膜Na+-K+-ATP酶活力降低，从而导致组织结构和功能的改变，产生病变[7]。
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一些实验[8]对GLS浓度和红细胞山梨醇含量(RBC-S)的关系进行研究，体外实验：RBC-S随孵育介质GLS浓度的增加而呈线性增加，体内研究实验结果：糖尿病病人RBC-S水平高于正常人，并且在DM儿童中RBC-S水平与血浆GLS，糖化Hb、血红蛋白及果糖胺水平呈良好正相关。
有人[9]对DM神经病变病人的红细胞醛糖还原酶水平进行研究，指出病程超过10年，而无神经病变的DM病人，其红细胞AR水平较低，但病程少于10年，却有严重神经病变的DM病人，其红细胞AR水平较高。由此可见，DM病人红细胞AR水平是与DM神经病变的进程相关的，干扰抑制研究及体外培养视网膜毛细管外周细胞实验[10]都进一步确定了AR在DM视网膜病变中的作用，指出AR催化的多元醇生成降低，可有效减少视网膜毛细管外周细胞变性和微动脉瘤及出血的继发形成。
多元醇通路在分子水平上的确切机理目前还不清楚。但有些研究人员成功地造型出能大量表达人体醛糖还原酶基因的突变小鼠[11,12]，这不仅对阐明多元醇通路具有重大意义，而且会成为ARI药物筛选的重要模型。
, 百拇医药
由于对DM病因和发病机理未充分了解，尚缺乏针对病因的有效治疗手段。目前强调早期治疗、长期治疗、综合治疗、治疗措施个体化的原则。治疗的目标是控制血糖，纠正代谢紊乱，消除DM病症，防止或延缓并发症。
参考文献
1 Mc Carthy. Antonio Desmond. Nonenzymic glycosylation of protein its role in the chronic complications of diabetes and aging. Acta Biopuim Clin Latinoam，1995；29：173
2 Browrlee M. The pathological implications of protein glycation. Clin Invest Med，1995；18：275
, 百拇医药 3 Klein DJ, David J Cohen, Robert M, et al. Proteglycan synthesis by bovine myocardial endothelial cell is increased by long term exposure to high concentration of glycose. J Cell physiol，1995；165：493
4 Jing Meng. Noriyuki Sakata, shigeo Takebayashi, et al. Advanced Glycation End products of the Mallard Reaction in the Aortic Pepsin-Insoluble and Pepsin-Soluble Collagen Form Diabetes Rats. Diabetes，1996；45：1037
5 Ienagi Kazuharu Kakita Hideharu, Hochi Toshazu, et al. Crosslinglike structure aunmulativeas fluorescent advanced glycation end products in renal tissues of rats with diabetes nephrolathy Proc Jpn Acad Ser B，1996；72：79
, 百拇医药
6 于国华，邹定，南国柱.红细胞膜蛋白非酶糖化与糖尿病慢性并发症的联系.中华内分泌代谢杂志，1996；12：206
7 周波，汪如萍，杨敬林，等.NIDDM患者红细胞山梨醇与糖尿病微血管病变的关系.中华内分泌代谢杂志，1996；12：198
8 Ishida Yuji. O'kamoto Ryozo, Mino Makoto, et al. Red blood cell sorbitol in diabetic children. Acta Paediatr Jpn，1994；36：642
9 Ito Takeshi. Erythrocyte aldose reductase in diabetic patients with neuropathy. Journal of Tokyo Women' Medical College，1995；65：806
, 百拇医药
10 Kador Peter F, Sato Sanai, Never Schwander et al. Recent study on the polyol pathway. The relationship between AR catalyzed polyol production retinopathy and sorbitol dehydrogenase. Int Congr Ser，1995；1100：315
11 Yogihashi soroku, Wada Ryu-ichi, Yamagishi Shin-ichiro, et al. Polyol-related pathway and its pathological abnormality Evaluation of the transgenic mice which express human AR. Int Congr Ser，1995；1100：326
12 Soroku Yagihashi, shin-ichiro Yamagishi, Ryuichi Wada, et al. Galactosemic Neuropathy in Transgenic Mice for Human Aldose Reductase. Diabetes，1996；45：56
(1997-03-31收稿), http://www.100md.com
单位：庞家莲：广西玉林地区人民医院 (玉林 533700)；姜宝虹：辽宁沈阳药学院生理学教研室
关键词：
右江民族医学院学报9903116 医学界已经指出，21世纪的主要疾病不是艾滋病，也不是癌症，而是糖尿病(DM)。今天这种疾病与导致现代人死亡的主要原因都有关系。在脑溢血、心肌梗死或慢性肾功能不全的后面，经常隐藏着肌体在吸收葡萄糖(GLS)方面遇到困难的问题，伴随DM病程的发展，必将导致糖尿病慢性并发症(DCC)。
DCC可遍及全身各重要器官，并与遗传易感性有关，无论胰岛素依赖性糖尿病(IDDM)或非胰岛素依赖性糖尿病(NIDDM)常伴有动脉硬化性心脑血管疾病，DM性肾病变、眼部病变、神经病变等。其发生发展与DM发病年龄、病程长短、代谢紊乱程度和病情控制程度相关。这些并发症可单独出现或以不同组合同时或先后出现。IDDM早期少有这些并发症，NIDDM可在诊断DM前业已存在，有些病人因并发症首发症状而发现DM。
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DCC可有以下几种：大血管病变、微血管病变、神经病变、眼病变、皮肤及其他病变。
大血管病变的危险性与血清低密度脂蛋白(LDL)和极低密度脂蛋白(VLDL)水平呈正相关。此外，胰岛素、性激素、生长激素、儿茶酚胺等水平异常，高血糖、血管内皮功能紊乱，血小板功能异常亦直接或间接参与动脉粥样硬化的发生、发展。微循环障碍，微血管瘤形成和微血管基底膜增厚是DM微血管病变的典型改变。山梨醇旁路代谢增强、生长激素过多、血液流变学改变、凝血机制失调、血小板功能异常、糖化血红蛋白含量增高导致组织缺氧等可与微血管病变的发生、发展有关。微血管病变主表现在视网膜、肾、神经、心肌组织，其中尤以DM肾和视网膜病为重要。神经病变主要由微血管病变及山梨醇旁路代谢增强等所致，其病变以周围神经为最常见，通常为对称性、病情进展缓慢。眼部病变除视网膜病变外，DM还可引起白内障、青光眼、屈光改变、虹膜、睫状体病变等。
从目前研究结果看，DCC的发病机理主要有蛋白非酶糖化和多元醇通路激活。
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1 蛋白非酶糖化作用
GLS可以与体内许多氨基不可逆地以共价键结合，这个过程不需要酶的参与，反应速度取决于GLS的浓度，国际纯化学和应用化学委员会将这种作用称为糖基化作用(glycation)。被糖化的蛋白称为新糖蛋白。这种糖基化作用不同于体内糖蛋白合成时由酶催化的。这种被GLS糖化的蛋白存于在正常机体内，如糖基化血红蛋白占正常Hb总量的4%～6%，而在DM或其它高血糖患者体内较高，糖化过程经常缓慢地进行，一旦形成，不再解离。糖化蛋白的形成，首先是蛋白质中游离氨基与GLS的醛基缩合成不稳定的醛亚胺(shiff碱)。此过程是可逆的，但经Amadori重排后，生成稳定的酮胺型结构，即Amadori产物，此产物不受GLS瞬间波动的影响，随后降解生成α-酮醛复合物，这些复合物比单糖更易与蛋白质起反应，称为Maillard反应，最终形成高级糖化末端产物(advanced glycation endproducts AGES)。
经过近10多年来的研究、蛋白非酶糖化作用被认为是正常个体衰老和DCC的相关因素。开始研究集中在蛋白非酶糖化的早期产物(如：Amadori产物)，最近人们着重研究AEGS形成的机理及其在DM病程中所起的作用[1]。
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DM高糖是DCC的主要原因，大量研究证明，在持续的高血糖情况下，血管壁基底膜胶原蛋白有过多的AGES堆积，使胶原蛋白正常的交联结构和亚细胞结构发生改变，导致微血管基底膜的损伤和DM的微血管并发症[2]。Kliein等用体外方法，在5.6和25mM GLS液中分别培养牛心肌内皮细胞，研究了代谢环境对蛋白糖化产物形成的影响作用[3]，实验表明，用同位素Na352SO4标记的糖化蛋白，在GLS浓度为25mM介质中为7.05×10-4dpm/μg，明显高于5.6mM GLS介质中3.5×10-4dpm/μg的含量。在两个条件下，同位素在介质和亚细胞层中的分布是相同的。可见GLS调节的糖化蛋白的形成，参与了DCC的小血管病变。
Jing Meng等1996年首先应用单克隆抗AGES抗体的酶联免疫吸收测定法，证明了AGES在一些组织中的分布，为AGES改变蛋白质的结构和功能方面所起作用提供了直接的证据[4]。合并肾病变的DM大鼠肾组织中是否存在交联结构的研究指出[5]：以链尿霉素(STZ)诱导的DM大鼠的肾组织交联免疫活性和荧光强度是增高的。并且水平随病程进展而提高。已经观察到交联结构在肾小球基底膜等一些肾组织堆积，虽然还不能定量检测交联结构对荧光生成的影响，但可以肯定，肾组织中出现交联物质是与DM的发生、发展相关的。
, 百拇医药
在持续高血糖情况下，血管壁基底膜胶原蛋白，细胞外基质成分和周围神经蛋白都有过多的AGES堆积，使胶原蛋白正常的交联结构和亚细胞结构发生改变，导致微血管基底膜和外周神经组织的损伤。红细胞虽然不断更新，生存周期不长，但在持续高血糖状态下，红细胞血红蛋白糖化一直处于超常状态，使带氧量减少，膜上酶活性降低，这些生理功能的改变也是造成DM患者组织损伤的一个因素[6]。
以上研究提示，糖基化作用改变了蛋白质的特征，引起糖基化蛋白在血管壁的沉积，另外，血红蛋白糖化后，带氧量减少，这些生理功能的改变最终都会导致微血管并发症。
2 多元醇通路激活
近20年来的大量研究证明：糖代谢的多元醇激活是DCC的重要发病机理之一。多元醇通路主要由醛糖还原酶(aldose reductase AR)和山梨醇脱氢酶(Sorbitol dehydrogenase SDH)共同构成。AR以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为辅酶，将GLS还原为山梨醇，然后山梨醇由SDH氧化为果糖，此时需氧化型辅酶Ⅰ(NAD+)参与。血糖正常时，山梨醇生成很少，DM时，AR活力升高使山梨醇生成增多，增加的山梨醇不能通过细胞膜，造成它在细胞内的蓄积，产生高渗状态，最后导致细胞结构破坏。山梨醇蓄积形成渗透梯度以D-GLS竞争地与肌醇载体结合，于是肌醇池耗竭，而肌醇直接参与磷脂酰肌醇的合成，因而细胞膜Na+-K+-ATP酶活力降低，从而导致组织结构和功能的改变，产生病变[7]。
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一些实验[8]对GLS浓度和红细胞山梨醇含量(RBC-S)的关系进行研究，体外实验：RBC-S随孵育介质GLS浓度的增加而呈线性增加，体内研究实验结果：糖尿病病人RBC-S水平高于正常人，并且在DM儿童中RBC-S水平与血浆GLS，糖化Hb、血红蛋白及果糖胺水平呈良好正相关。
有人[9]对DM神经病变病人的红细胞醛糖还原酶水平进行研究，指出病程超过10年，而无神经病变的DM病人，其红细胞AR水平较低，但病程少于10年，却有严重神经病变的DM病人，其红细胞AR水平较高。由此可见，DM病人红细胞AR水平是与DM神经病变的进程相关的，干扰抑制研究及体外培养视网膜毛细管外周细胞实验[10]都进一步确定了AR在DM视网膜病变中的作用，指出AR催化的多元醇生成降低，可有效减少视网膜毛细管外周细胞变性和微动脉瘤及出血的继发形成。
多元醇通路在分子水平上的确切机理目前还不清楚。但有些研究人员成功地造型出能大量表达人体醛糖还原酶基因的突变小鼠[11,12]，这不仅对阐明多元醇通路具有重大意义，而且会成为ARI药物筛选的重要模型。
, 百拇医药
由于对DM病因和发病机理未充分了解，尚缺乏针对病因的有效治疗手段。目前强调早期治疗、长期治疗、综合治疗、治疗措施个体化的原则。治疗的目标是控制血糖，纠正代谢紊乱，消除DM病症，防止或延缓并发症。
参考文献
1 Mc Carthy. Antonio Desmond. Nonenzymic glycosylation of protein its role in the chronic complications of diabetes and aging. Acta Biopuim Clin Latinoam，1995；29：173
2 Browrlee M. The pathological implications of protein glycation. Clin Invest Med，1995；18：275
, 百拇医药 3 Klein DJ, David J Cohen, Robert M, et al. Proteglycan synthesis by bovine myocardial endothelial cell is increased by long term exposure to high concentration of glycose. J Cell physiol，1995；165：493
4 Jing Meng. Noriyuki Sakata, shigeo Takebayashi, et al. Advanced Glycation End products of the Mallard Reaction in the Aortic Pepsin-Insoluble and Pepsin-Soluble Collagen Form Diabetes Rats. Diabetes，1996；45：1037
5 Ienagi Kazuharu Kakita Hideharu, Hochi Toshazu, et al. Crosslinglike structure aunmulativeas fluorescent advanced glycation end products in renal tissues of rats with diabetes nephrolathy Proc Jpn Acad Ser B，1996；72：79
, 百拇医药
6 于国华，邹定，南国柱.红细胞膜蛋白非酶糖化与糖尿病慢性并发症的联系.中华内分泌代谢杂志，1996；12：206
7 周波，汪如萍，杨敬林，等.NIDDM患者红细胞山梨醇与糖尿病微血管病变的关系.中华内分泌代谢杂志，1996；12：198
8 Ishida Yuji. O'kamoto Ryozo, Mino Makoto, et al. Red blood cell sorbitol in diabetic children. Acta Paediatr Jpn，1994；36：642
9 Ito Takeshi. Erythrocyte aldose reductase in diabetic patients with neuropathy. Journal of Tokyo Women' Medical College，1995；65：806
, 百拇医药
10 Kador Peter F, Sato Sanai, Never Schwander et al. Recent study on the polyol pathway. The relationship between AR catalyzed polyol production retinopathy and sorbitol dehydrogenase. Int Congr Ser，1995；1100：315
11 Yogihashi soroku, Wada Ryu-ichi, Yamagishi Shin-ichiro, et al. Polyol-related pathway and its pathological abnormality Evaluation of the transgenic mice which express human AR. Int Congr Ser，1995；1100：326
12 Soroku Yagihashi, shin-ichiro Yamagishi, Ryuichi Wada, et al. Galactosemic Neuropathy in Transgenic Mice for Human Aldose Reductase. Diabetes，1996；45：56
(1997-03-31收稿), http://www.100md.com