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一氧化氮及一氧化氮合酶与糖尿病肾病的关系

2022-02-23 来源:汇智旅游网
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山东医学高等专科学校学报2007,29(6):473 475 loumal of Shandon ̄ Medical College 一氧化氮及一氧化氮合酶与糖尿病肾病的关系 潘振宇 (山东医学高等专科学校,山东临沂276002) 中图分类号:R 587.1 文献标识码:A 文章编号:1001—5426(2007)06—0473—03 关键词:一氧化氮;一氧化氮合酶;糖尿病肾病 1。2 影响No合成的因素 No的合成受多种因 素的影响 :如血流的层流压力、Ca 、乙酰胆碱、 糖尿病肾病(DN)是糖尿病最重要的全身性微 血管慢性并发症之一,以早期肾小球高灌注、肾小球 肥大、系膜区扩张、基底膜增厚,晚期肾小球毛细血 组胺、花生四烯酸、ATP、ADP、缓激肽、内皮素、肿瘤 坏死因子一 (tumor necrosis factor— ,TNF— )、刊 素 一管闭塞、肾小球硬化为特征。其发生率约占糖尿病 患者的30%--40%,最终都会发展成终末期DN 。 DN发生机制不明,一般认为主要与代谢紊乱、肾小 d(interferon—d,IFN—d)、白细胞介素一1(interleukin一 1,IL—1)、脂多糖(1ipopolysaccharide,LPS)等均可刺 激NO合成。IL一4、IL一10、IL一13和转化生长因子~j3 (transforming growth factor— ,TGF一8)等可使No的 球血流动力学改变和遗传易感性等因素有关,其中 一氧化氮(NO)生成量、一氧化氮合酶(NoS)活性改 合成减少,N( 的抑制剂如左旋一单甲基精氨酸(L— AME)和左旋一硝基精氨酸(L-NMA)可使其合成 减少。 变与DN的发生、发展有着密切的关系。NO升高 多表现在糖尿病早期,下降则多表现在糖尿病晚期, 从而为早期诊断和更有效地治疗DN提供了重要理 论依据。本文就NO、 Os与DN的研究作一综述。 1 NO的一般生物学特征 1.3 NO的药理学特性NO主要有以下药理学特 性 J:在水溶液中半衰期为3~5s,组织内为10~ 60s,在组织外或有氧条件下可近4min左右;可被氧 自由基灭活;超氧化物歧化酶可增强其作用;对血红 蛋白和肌红蛋白上的含铁血红素有高亲和力;亚甲 在基础状态下,血管内皮可持续释放一种内源 性舒张因子(endothelium—derived relaxing factor, EDRF),以维持基础的血管张力,现已证明,EDRF 的化学本质是N0或密切相关的亚硝基化合物 。 蓝可抑制其活性;第二信使为环磷酸鸟苷(cGMP); 可舒张血管平滑肌和肾小球系膜细胞;抑制血小板 黏附、聚集。 2 NoS的一般生物学特征 NO是一种结构简单、半衰期短的自由基分子,因为 含有1个未配对的电子,具有活跃的生物化学活性, 兼有信使、神经递质、细胞毒性等多种作用,广泛参 与体内多种生理活动,与许多疾病的发生、发展有密 切关系 。 NOS是NO合成的限速酶,由N端氧化酶区和 C端的还原酶区组成,其氧化酶区有一个能与底物 (精氨酸、Fe3 和BI-I4)结合的核心区,NO的合成就 在这一核心区进行。NoS包括内皮型 0S l。l NO的合成 NO的合成是以L一精氨酸(L- Arg)和分子氧(02)为底物,NOS为氧化酶,在辅助 因子还原型尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NAD— PH)、黄素单核苷酸(FMN)、黄素腺嘌呤二核苷酸 (flavine adenine dinucleotide,FAD)、四氢喋呤(tetra— (eNOS)、神经型NOS(nNOS)和诱导型NOS(iN一 0S)3种,nNOS和eNOS在氨基酸水平上有60%同 源性,都是要依靠C 和钙调蛋白激活,为细胞所 固有,合称为结构型NOS(cNOS),其催化作用迅 hydrobiopterin,BI-L)等辅助下,氧化生成NO和L一 瓜氨酸(L—Cit),NO很快代谢为N02/NO E4]。 作者简介:潘振字(1970一),男,山东省临沂市人,1995年毕业于泰 山医学院,医学硕士,现从事临床内分泌代谢病的治疗 与研究工作。 收稿日期:2007—09—08 速、短暂,产生NO的量较少,在生理状态下可在短 时间内按机体的需要,产生一过性(几秒至几分钟)、 少量的NO脉冲释放,功能主要为细胞间信号传递, 通过激活可溶性鸟苷酸环化酶,升高cGMP水平发 挥生理效应,如舒张血管、抑制血小板聚集、抗平滑 肌细胞增殖、调节神经递质传递等;而iNOS在病理 状态下才表达,且不受限制,催化作用时间长(数小 维普资讯 http://www.cqvip.com 474 山东医学高等专科学校学报 2007年29卷 时至几天),产生的NO比cNOS所产生的多100~ lO00倍,功能以细胞抑制和毒性为主,造成组织细 胞损伤 ]。 3 N0与DN 3.1 NO在DN中的作用许多研究表明[1。’ ],肾 脏有较大的产生NO的能力,NO对肾脏具有保护、 损伤双重作用。 3.1.1 NO在DN中的有利作用 维持周身血压, 避免肾性高血压加重肾损害;增加毛细血管血流量, 拮抗血管紧张素II(ATII)的作用;抑制血小板、白 细胞聚集;抑制系膜细胞(MC)增殖及细胞外基质 (ECM)增多,有利于防止肾小球硬化;降低内皮细 胞又 蛋白的通透性;抑制内皮细胞02一产生,抑制 中性粒细胞NADI)H氧化酶活性,降低氧化应激反 应;直接抑制铜离子(Cu2 )催化的低密度脂蛋白 (U)L)氧化;抑制血小板衍化生长因子(PDGF)/3链 表达 。 ;抑制系膜细胞转化生长因子 (TGF. )和 胶原蛋白的合成 。 3.1.2 NO在DN中的不利作用 过量的NO在 DN的发生、发展中存在着一些不利影响,包括以下 几方面:由于N0对肾脏入球小动脉的扩张作用远 大于出球小动脉,直接参与了DM早期肾小球高灌 注和高滤过的形成[1引,而DM早期肾小球高滤过是 DN发生的始动因素,长期高滤过将导致系膜细胞 和基质增生.引起肾小球硬化-l ;直接细胞毒作 用[3 ;诱导继发性毒性物质[3]:NO能与02一反应生 成过氧化亚硝基阴离子(peroxynitrite,ONCg)一), ONCg)一在酸性条件下可分解为更具毒性的OH一和 NCh自由基,从而造成组织的损伤;另外ONCg)一可 通过以下机制造成组织损伤[1 :通过影响动脉壁内 低密度脂蛋白代谢,造成内皮细胞损伤;使蛋白质分 子中的酪氨酸残基硝基化,造成组织细胞损伤;直接 作用于多种酶蛋白和转录因子的铁硫基团或锌硫醇 中心,影响代谢途径、基因表达及造成DNA损伤, 有研究发现DN病人肾活检标本ONOO一的特异性 标记物硝基酪氨酸增加,说明ONOO一参与DN的 肾脏损害过程 J。 3.2 NO在DN痛程中的变化及相互影响NO参 与了DM微血管并发症的发生,在DM病程中NO 呈动态变化规律,表现为病程早期的升高到后期下 降的趋势。董风芹等的研究显示正常蛋白尿及微量 白蛋白的DM患者血N02一/N03一水平较正常对照 者明显升高,大量白蛋白尿患者血N02一/N03一则 显著降低,说明DN早期NO升高,而晚期NO下 降Ll 。多数研究显示,DN早期高滤过是由NO水 平增高所致[1 ,但有极少数人的研究提示DN高 滤过时NO水平下降L2 。现认为持续肾小球高灌 注,尤其是持续肾小球内高压,可通过以下机制对肾 小球产生损害作用 引:可损害肾小球毛细血管内皮 细胞,滤过膜通透性增加,血浆大分子物质渗出系膜 区增加,加之DM时系膜细胞清除大分子物质能力 降低,加重系膜区阻塞;另外,大分子物质在系膜区 堆积过多,可进一步刺激系膜细胞增殖,系膜基质增 生,引致系膜区扩张,加速肾小球硬化;可刺激肾小 球滤过膜上皮细胞胶原蛋白合成增加,致肾小球基 底膜(GBM)增厚,同时肾小球内高压可能传递至系 膜细胞,亦刺激系膜细胞基质产生增加,促进DN的 发生、发展。 DN早期NO增多的可能机制为:高血糖因其 高渗作用使细胞扩容,肾脏及全身毛细血管扩张,肾 内皮细胞受到的切应力增强,可增加NOS活性,上 调NOS的mRNA的表达,肾内皮N0的生成和释 放增多[2。 ;DM时肾脏局部收缩血管的物质如内皮 素增多,肾脏内皮通过反馈机制刺激N0生成,以对 抗内皮素的缩血管作用 J。 DN后期NO合成减少的原因可能为 :长期 持续的高血糖状态可引起血管内皮完整性改变,从 而使血管内皮细胞合成NO减少;DM时葡萄糖在 氧化过程中伴有大量自由基产生,自由基参与了高 血糖对内皮细胞的损害,并消耗了作为自由基清除 剂的NO;NO的合成底物L精氨酸在DM后期减 少;高血糖通过体内非酶糖基化作用产生的糖基化 终末产物( )可与NO快速反应使其灭活。由 于后期NO合成减少,活性下降,其正常的生理功 能,如促进细胞外基质分解,抑制细胞外基质蛋白积 聚及抑制脂质过氧化等对肾脏的保护作用减弱,加 速了肾小球基底膜和系膜的增生,促进了糖尿病肾 小球硬化的形成 。 综上所述,NO对DN具有保护、损伤双重作 用,早期NO升高参与了肾小球高灌注、高滤过的 DN发病机制,后期由于NO的下降,促进了DN的 进展,从而为临床上在DN早期应用NOS抑制剂及 晚期应用促进NO合成的药物,奠定了理论基础,为 完善预防和治疗DN提供了方向。 参考文献 [1]TRACHTMAN H,FU'IfERWEIT S,PINE E,et a1.Chronic di- abetic nephropathy:mle of inducible nitric oxide synthase[J].Ped. iatr Nephrol,2002,17(1):20-29. 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