糖尿病性腎病

(一)發(fā)病原因
DN的病因和發(fā)病機(jī)制目前尚不十分明確，一般認(rèn)為可能為多因素所致，主要包括代謝紊亂、腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變和遺傳易感性等，其中代謝紊亂可能為其先決條件。
(二)發(fā)病機(jī)制
1.代謝紊亂 包括糖代謝紊亂和脂代謝紊亂，主要為高血糖。
(1)腎小球組織蛋白的非酶糖化：蛋白質(zhì)的非酶糖化可改變GBM和系膜區(qū)基質(zhì)蛋白的理化特性，促進(jìn)GBM通透性增加、GBM增厚和系膜區(qū)基質(zhì)增加。上述作用已在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中應(yīng)用氨基胍直接阻斷組織蛋白的非酶糖化而證實(shí)。
(2)山梨醇旁路代謝的活化：可損害腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞和足突的功能和結(jié)構(gòu)，破壞GBM結(jié)構(gòu)的完整性，尿蛋白排泄增加。醛糖還原抑制劑對(duì)其有一定的防治作用。
(3)蛋白激酶C活性增加：高血糖可激活細(xì)胞內(nèi)蛋白激酶C信息傳導(dǎo)途徑，導(dǎo)致一系列生化和病理生理改變，參與DN的發(fā)生和發(fā)展。應(yīng)用其拮抗藥或抑制劑可一定程度上防治DN的發(fā)生。高血糖的上述病理生理作用詳見第十二章糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生機(jī)制。
(4)高血糖可使腎小球系膜細(xì)胞表達(dá)和合成膠原蛋白(Ⅰ型、Ⅱ型和Ⅳ型膠原蛋白)，層黏蛋白及纖維連接蛋白等增加，加之非酶糖化使上述蛋白的降解減慢，促進(jìn)系膜區(qū)細(xì)胞外基質(zhì)增加和擴(kuò)張。
(5)ç´°(xì)胞因子：體外試驗(yàn)、動(dòng)物實(shí)é©—(yàn)及一些臨床病理分子生物學(xué)研究報(bào)道，高血糖可使腎實(shí)質(zhì)ç´°(xì)胞(主要包括系膜細(xì)胞和腎小管細(xì)胞等)表達(dá)和合成多種細(xì)胞因子如β-轉(zhuÇŽn)化生長因子(TGF-β)、結(jié)締組織生長因子(CTGF)、血小板衍生生長因子(PDGF)、胰島素樣生長因子-1(IGF-1)、腫瘤壞死因子(TNF)、內(nèi)皮素(ET)、白介素-1(IL-1)、白介素-6(IL-6)及白介素-8(IL-8)、纖溶酶原激活物抑制物-1(PAI-1)等增加，因此在細(xì)胞因子水平阻斷其病理作用，是今后值得研究的防治DN的重要途徑之一。
â‘ TGF-β：是一種活性多肽，已證實(shí)其在組織細(xì)胞表達(dá)和分泌增加與機(jÄ«)體多種組織器官的纖維化有關(guān)。糖尿病時(shí)，體外和動(dòng)物實(shí)é©—(yàn)顯示在高血糖和腎內(nèi)血管緊張素Ⅱ(Ang-â…¡)濃度增高等多種因素刺激下，腎小球系膜細(xì)胞表達(dá)TGF-β1mRNA增強(qiáng)，TGF-β1合成分泌增加，來自DN患者的腎小球顯示有相似的TGF-β1mRNA表達(dá)增加。腎組織TGF-β產(chÇŽn)生增加與系膜區(qÅ«)ç´°(xì)胞外基質(zhì)堆積有關(guān)，并促進(jìn)腎小球硬化。TGF-γ幾乎刺激所有組織細(xì)胞對(duì)ç´°(xì)胞外基質(zhì)成分如Ⅰ～Ⅳ膠原蛋白、各種糖蛋白和纖維連接蛋白的表達(dá);抑制蛋白酶的活性，延緩細(xì)胞外基質(zhì)的降解，此外，其尚有抗炎和抗細(xì)胞分化的功能等。在糖尿病動(dòng)物模型中，應(yÄ«ng)用胰島素使血糖獲得良好控制和服用血管緊張素轉(zhuÇŽn)換酶抑制劑(ACEI)或AT1拮抗藥可降低腎小球升高的TGF-βmRNA的表達(dá)，降低腎組織TGF-β的水平，減少TGF-β誘導(dÇŽo)çš„ç´°(xì)胞外基質(zhì)蛋白的產(chÇŽn)生。進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)é©—(yàn)應(yÄ«ng)用TGF-β抗血清和拮抗藥亦顯示可預(yù)防或減少腎小球多種基質(zhì)蛋白的產(chÇŽn)生，減輕糖尿病腎病的發(fā)生。另外，通過將TGF-β基因轉(zhuÇŽn)染給正常大鼠腎臟可升高腎小球TGF-β的產(chÇŽn)生和導(dÇŽo)致較快的腎小球硬化，而應(yÄ«ng)用生物學(xué)技術(shù)敲除TGF-β基因可明顯防治腎小球的纖維化。鑒于上述結(jié)果有人提出應(yÄ«ng)用TGF-β拮抗藥防治DN的觀點(diÇŽn)，但尚待研究觀察。
â‘¡CFGF：人類CTGFç”±Bradham首次于1991年在人體靜脈內(nèi)皮細(xì)胞的培養(yÇŽng)液中發(fā)現(xiàn)。它廣泛表達(dá)于成人各種組織器官如心、腦、肺、肝、腎等，特別在腎臟有較高表達(dá)。CTGF蛋白為肝素結(jié)合型，含349個(gè)氨基酸，是一種富含半胱氨酸的內(nèi)分泌型多肽，可由成纖維細(xì)胞、平滑肌細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞合成分泌，它具有趨化細(xì)胞、促進(jìn)ç´°(xì)胞黏附、促進(jìn)成纖維細(xì)胞增殖和生長、促進(jìn)ç´°(xì)胞外基質(zhì)(如Ⅰ型膠原、纖維連接蛋白和整合素等)合成分泌等作用，與腎臟的腎小球硬化有十分密切的關(guān)ç³»。CTGF是TGF-β的下游因子，介導(dÇŽo)TGF-β的作用，同時(shí)TGF-β尚能進(jìn)一步刺激腎小管上皮細(xì)胞和腎小管間質(zhì)ç´°(xì)胞等合成和分泌CTGF增加，后者又可通過旁分泌和自分泌的形式發(fā)揮作用。在生理狀態(tài)下，腎小球壁層和臟層上皮細(xì)胞、腎間質(zhì)成纖維細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞和管周毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞均可分泌少量的CTGF，但在一些病理狀態(tài)下，特別是在伴有細(xì)胞增生和細(xì)胞外基質(zhì)合成的腎小球系膜區(qÅ«)和腎小管間質(zhì)病變區(qÅ«)，CTGF表達(dá)量明顯增加。動(dòng)物實(shí)é©—(yàn)顯示糖尿病大鼠或小鼠腎小球CTGFmRNA水平明顯增高，高糖培養(yÇŽng)的腎小球系膜細(xì)胞CTGFmRNA表達(dá)明顯增多;臨床研究也發(fā)現(xiàn)糖尿病腎病患者，其腎小球和腎小管間質(zhì)區(qÅ«)CTGFmRNA表達(dá)顯著增加。阻斷TGF-β的作用可減輕或延緩腎小球硬化，但TGF-β作用的靶細(xì)胞較多，功能比較復(fù)雜，完全阻斷其作用可能產(chÇŽn)生一些不良作用，而CTGF在生理狀態(tài)表達(dá)水平較低，生物學(xué)效應(yÄ«ng)較單一，可能僅介導(dÇŽo)TGF-β的促纖維化效應(yÄ«ng)，因此，阻斷CTGF的表達(dá)或抑制其活性可能是一種更特異、更有效的防治腎小球硬化的手段。
â‘¢PDGF：是一種多肽類生長因子，主要來源于血小板，現(xiàn)已知其他組織細(xì)胞如巨核細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞和腎小球系膜細(xì)胞等亦合成和分泌PDGF，系膜細(xì)胞不僅能合成和分泌PDGF，同時(shí)擁有PDGF受體并通過自分泌機(jÄ«)制促進(jìn)其自身合成和分泌PDGF。它在許多刺激物，如高血糖、TGF-β、TNF、Ang-â…¡、ET、凝血酶、LDL、蛋白激酶C激動(dòng)藥等及其自身的刺激下表達(dá)增強(qiáng)。在糖尿病早期腎臟肥大和DN的發(fā)生機(jÄ«)制中占據(jù)一定位置。PDGF是強(qiáng)有力的促有絲分裂原，是系膜細(xì)胞分裂增殖的啟動(dòng)信號(hào)，系膜細(xì)胞PDGFå’ŒPDGF受體的表達(dá)增強(qiáng)維持著系膜細(xì)胞的持續(xù)增生，結(jié)果表現(xiàn)為系膜細(xì)胞的持續(xù)增生和腎小球肥大，加之PDGF可趨化繼發(fā)性巨噬細(xì)胞的參與，最終促進(jìn)腎小球硬化。此外，將PDGF輸入離體灌流的腎小球中可以引起血流速度減慢和阻力增加，導(dÇŽo)致腎小球毛細(xì)血管內(nèi)壓力顯著升高;PDGF還可直接或間接通過釋放其他生長因子而調(diào)節(jié)腎小球系膜細(xì)胞的代謝，近來研究發(fā)現(xiàn)PDGF可以刺激腎小球系膜細(xì)胞釋放TGF-β，而TGF-β已被證實(shí)是一種調(diào)節(jié)腎小球多種系膜基質(zhì)蛋白的重要細(xì)胞因子。
④IGF：又稱生長介素(somatotropin)，包括IGF-Ⅰ和IGF-Ⅱ，循環(huán)中IGF主要由肝臟合成和分泌。研究證實(shí)腎臟組織中存在IGF-Ⅰ和IGF -Ⅱ受體，而且亦是IGF-Ⅰ的一個(gè)重要合成部位，甚至在培養(yǎng)的腎小球系膜細(xì)胞上亦存在IGF-Ⅰ受體，并可通過自分泌機(jī)制反饋刺激其自身合成和分泌IGF-Ⅰ，因此IGF-Ⅰ亦是一種自分泌因子。直接給大鼠輸注IGF-Ⅰ可使腎血流量和腎小球?yàn)V過率迅速升高，并在停止輸注后仍可持續(xù)大約100 min。IGF-Ⅰ尚通過促進(jìn)系膜細(xì)胞生長增殖和分泌基質(zhì)，使腎臟體積和腎小球系膜區(qū)擴(kuò)大;IGF-Ⅰ尚可使Ang-Ⅱ與系膜細(xì)胞上的受體親和力增強(qiáng)，間接刺激系膜細(xì)胞增殖和分泌細(xì)胞外基質(zhì)，說明IGF亦參與了DN的發(fā)生和發(fā)展。
⑤TNF：是一種與TGF-β有許多相似特性的一種多功能的生物活性因子。動(dòng)物實(shí)é©—(yàn)å ±(bào)道糖尿病大鼠腎小球合成和分泌TNF增加，而氨基胍類藥物可使其產(chÇŽn)生減少，提示TNF產(chÇŽn)生增加可能與蛋白質(zhì)非酶糖化終末產(chÇŽn)物形成增加有關(guān)。TNF對(duì)系膜細(xì)胞的影響是多方面的：可單獨(dú)或與白介素-1協(xié)同增加系膜細(xì)胞前列腺素的合成，改變系膜細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能;促進(jìn)系膜細(xì)胞增殖和合成分泌細(xì)胞外基質(zhì);同時(shí)對(duì)系膜細(xì)胞內(nèi)活性氧代謝產(chÇŽn)物的形成亦具有促進(jìn)作用，其中包括過氧化物陰離子和過氧化氫的形成，造成組織的損傷。
⑥ET：是由21個(gè)氨基酸組成的一種具有強(qiáng)烈縮血管和促進(jìn)細(xì)胞生長增殖的活性多肽，1988年首先由豬的主動(dòng)脈血管內(nèi)皮細(xì)胞分離獲得，稱ET-1，隨后發(fā)現(xiàn)此家族尚有ET-2和ET-3。內(nèi)皮細(xì)胞是合成和分泌ET的組織細(xì)胞，近來研究發(fā)現(xiàn)，腎臟多種實(shí)質(zhì)細(xì)胞(血管內(nèi)皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞、腎小管上皮細(xì)胞和腎小球旁細(xì)胞等)亦豐富地表達(dá)ET基因，合成和分泌ET，并擁有ET受體，尤其是ET-1，參與多種腎臟疾病的病理生理過程。糖尿病動(dòng)物模型顯示，糖尿病大鼠腎實(shí)質(zhì)細(xì)胞表達(dá)ET-1mRNA隨病程的延長而增加，明顯高于非糖尿病對(duì)照組;臨床研究亦發(fā)現(xiàn)糖尿病患者尿ET排泄隨尿白蛋白的排泄增加而明顯增加。應(yīng)用胰島素控制血糖或給予特異性ETa受體拮抗藥或服用ACEI或AT1拮抗藥阻斷Ang-Ⅱ的作用可減輕糖尿病腎組織細(xì)胞增高的ET表達(dá)、合成和分泌，減少DN患者尿ET排泄。ET對(duì)腎臟具有多種病理生理作用：直接收縮腎血管，尤其是腎小球出球小動(dòng)脈，升高腎小球內(nèi)壓;活化系膜細(xì)胞磷脂酶A2，促進(jìn)血栓素X2的合成，亦致腎小球血管阻力增加;促進(jìn)系膜細(xì)胞DNA合成和有絲分裂而產(chǎn)生生長增殖作用，并使其合成和分泌細(xì)胞外基質(zhì)增加，促進(jìn)腎小球上皮細(xì)胞合成蛋白多糖增加，致系膜區(qū)擴(kuò)張和GBM增厚;促進(jìn)系膜細(xì)胞合成和釋放TNF和PDGF;刺激腎髓質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生氧自由基和過氧化氫增加;促進(jìn)腎小球臟層上皮細(xì)胞分泌纖維蛋白溶酶原活化因子和刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞合成和釋放凝血酶，促進(jìn)血小板聚集和微血栓形成。
⑦白介素(IL)：腎小球系膜細(xì)胞和上皮細(xì)胞均可合成和分泌IL-1，且系膜細(xì)胞表面擁有IL-1受體，亦可通過自分泌的形式作用于系膜細(xì)胞本身，產(chÇŽn)生一系列生化和生理功能反應(yÄ«ng)。IL-1與其他細(xì)胞因子協(xié)同刺激系膜細(xì)胞分裂增殖和合成分泌基質(zhì)蛋白;促進(jìn)系膜細(xì)胞分泌中性蛋白酶和超氧陰離子產(chÇŽn)生增加，使基底膜降解和破壞;促進(jìn)系膜細(xì)胞合成釋放IL-1、IL-6å’ŒIL-8。IL-6是一種能夠促進(jìn)一系列細(xì)胞(包括腎小球系膜細(xì)胞)增殖分化，調(diào)節(jié)ç´°(xì)胞免疫反應(yÄ«ng)和血細(xì)胞生成的多功能細(xì)胞因子，體外培養(yÇŽng)顯示其對(duì)系膜細(xì)胞生長增殖的誘導(dÇŽo)作用有賴于血清的存在，PDGF、IL-1、TNF、小牛血清和細(xì)菌的脂多糖可使系膜細(xì)胞IL-6的產(chÇŽn)生成倍增加，IL-6反過來亦刺激系膜細(xì)胞合成和分泌PDGF、IL-1、TNF、TGF-β及IL-8等細(xì)胞因子，促進(jìn)腎小球硬化。IL-8：實(shí)é©—(yàn)結(jié)果表明，系膜細(xì)胞在IL-1、TNF和細(xì)菌內(nèi)毒素刺激下釋放的中性粒細(xì)胞化學(xué)趨化因子就是IL-8，可能在介導(dÇŽo)腎小球局部炎癥反應(yÄ«ng)中起重要作用。
⑧PAI-1：是一種蛋白酶，是血液中纖溶酶原激活物最有效的生理性抑制劑，它通過與纖溶酶原激活劑結(jié)合以抑制其酶活性，從而抑制纖溶酶原轉(zhuÇŽn)化為纖溶酶。纖溶酶在體內(nèi)可降解多種基質(zhì)蛋白如Ⅳ型膠原、纖維連接蛋白、層黏素、蛋白多糖和纖維蛋白等，并可以激活基質(zhì)金屬蛋白酶和膠原蛋白降解酶。增加PAI-1含量可明顯減少纖溶酶的產(chÇŽn)生;體外研究顯示在培養(yÇŽng)的人腎小球系膜細(xì)胞中，利用單克隆抗體阻斷PAI-l的活性后，基質(zhì)產(chÇŽn)生明顯減少;在試驗(yàn)誘導(dÇŽo)的腎病模型中，敲除PAI-1基因的小鼠腎間質(zhì)纖維化明顯減輕。由此可見，PAI-1可能是調(diào)節(jié)腎小球基質(zhì)含量的重要因子。正常狀態(tài)下，腎臟組織中無法檢測到PAI-1，但在許多腎病的動(dòng)物模型中，PAI-1表達(dá)增加。PAI-l的量受到血管緊張素Ⅱ和TGF-β的影響，血管緊張素Ⅱ非壓力依賴性增加PAI-1mRNA及其蛋白的表達(dá)水平，TGF-β也能增加PAI-1的表達(dá)量。因此，通過多種途徑阻斷或消除TGF-βå’ŒPAI-1的作用，將可能阻斷或明顯延緩腎小球硬化的發(fā)生和發(fā)展。
2.高脂血癥 脂質(zhì)代謝紊亂參與了腎小球硬化(包括DN)和腎小管的損傷，近年來對(duì)此已引起廣泛重視。糖尿病患者常伴有脂質(zhì)代謝紊亂，DN的出現(xiàn)進(jìn)一步加重之，尤其糖尿病患者與非糖尿病患者相比常伴氧化和糖化修飾的LDL增高。高脂血癥促進(jìn)腎小球硬化的機(jÄ«)制可能為：①脂質(zhì)在腎小球和腎間質(zhì)沉積，沉積的脂質(zhì)可進(jìn)一步被氧化和糖化，巨噬細(xì)胞向腎小球聚集，吞噬攝取已被修飾的LDL，轉(zhuÇŽn)為泡沫細(xì)胞，促進(jìn)腎小球硬化;②巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞釋放的細(xì)胞因子如：PDGF、IGF-1、TGF-βå’ŒTNF等增加，進(jìn)一步刺激系膜細(xì)胞增殖和分泌細(xì)胞外基質(zhì);釋放各種化學(xué)趨化因子使巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞在系膜區(qÅ«)聚集;巨噬細(xì)胞和泡沫細(xì)胞釋放活性氧使沉積的LDL進(jìn)一步氧化，介導(dÇŽo)腎小球和腎間質(zhì)的損傷，氧化LDL尚通過作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞而使腎小球內(nèi)壓增高;③有學(xué)者認(rèn)為高脂血癥對(duì)å…§(nèi)皮細(xì)胞有直接的毒性作用，同時(shí)亦刺激系膜細(xì)胞增殖。
3.腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變對(duì)DN的影響 1982年Brenner和Hostetter等提出腎小球高濾過學(xué)說，他們認(rèn)為：在各種基礎(chǔ)疾病引致腎小球高濾過后，持續(xù)的腎小球高灌注、高濾過，其中尤其是腎小球跨壁毛細(xì)血管靜水壓升高，可損害腎小球，加速腎小球硬化和腎功能衰竭。近年來許多動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和臨床研究提示腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變?cè)贒N的發(fā)生和發(fā)展中起著重要作用，甚至可能是DN的始動(dòng)因素。多年來人們一直注意到1型糖尿病的早期存在腎小球高濾過，其腎小球?yàn)V過率(GFR)可較正常人增高15%～40%，最近對(duì)2型糖尿病進(jìn)行了較多的研究，亦發(fā)現(xiàn)相似的現(xiàn)象，有報(bào)告新診斷的2型糖尿病伴血壓正常、無蛋白尿者45%存在腎小球高濾過，濾過分?jǐn)?shù)亦增加，提示腎小球毛細(xì)血管內(nèi)壓增加。Mogensen等提出糖尿病伴腎小球高濾過者較無高濾過者易發(fā)生蛋白尿和腎小球硬化，但尚有爭議;Sampson等報(bào)道，6例僅有單側(cè)腎臟(該腎代償性高濾過和腎小球囊內(nèi)高壓)的1型糖尿病患者皆發(fā)生DN;臨床還發(fā)現(xiàn)糖尿病伴單側(cè)腎動(dòng)脈狹窄的患者，未狹窄一側(cè)腎臟發(fā)生典型的DN形態(tài)學(xué)改變，而狹窄側(cè)腎臟(該腎GFR和腎小球內(nèi)壓明顯低于對(duì)側(cè))則受到保護(hù)而未發(fā)生明顯DN改變;動(dòng)物實(shí)驗(yàn)亦顯示相似的結(jié)果，早期糖尿病大鼠整個(gè)腎臟及單個(gè)腎單位的GFR較正常大鼠增加40%，腎臟人球血管阻力的降低可使腎小球毛細(xì)血管血流增加和促使全身血壓易傳遞影響到腎小球毛細(xì)血管網(wǎng)，結(jié)果GFR和腎小球內(nèi)壓增加;有作者進(jìn)一步研究單側(cè)腎動(dòng)脈鉗夾對(duì)DN的影響，結(jié)果顯示未用夾子血壓正常的糖尿病大鼠雙側(cè)腎小球病變一致，而采用單側(cè)腎動(dòng)脈鉗夾的糖尿病大鼠兩側(cè)腎臟病變明顯不一致，未用腎動(dòng)脈夾側(cè)腎臟受全身血壓的影響，其腎小球病變比較嚴(yán)重，而用動(dòng)脈夾側(cè)腎臟病變明顯較輕;給糖尿病動(dòng)物飼以高蛋白飲食，致GFR進(jìn)一步升高，加速GBM增厚、系膜區(qū)擴(kuò)張和蛋白尿增加。而應(yīng)用血管緊張素轉(zhuǎn)換酶抑制劑(ACEI)或TA1受體拮抗藥抑制腎內(nèi)Ang-Ⅱ形成，相對(duì)擴(kuò)張腎小球出球小動(dòng)脈，明顯降低腎小球內(nèi)高壓，可顯著預(yù)防或延緩糖尿病動(dòng)物蛋白尿排泄增加和腎小球硬化的發(fā)生和進(jìn)展。
上述資料強(qiáng)烈提示腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變對(duì)DN的發(fā)生和發(fā)展有重要影響，現(xiàn)認(rèn)為持續(xù)腎小球高灌注，尤其是持續(xù)腎小球內(nèi)高壓，可通過以下機(jÄ«)制對(duì)腎小球產(chÇŽn)生損害作用：①持續(xù)腎小球高濾過和腎小球內(nèi)高壓，可損害腎小球毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞，濾過膜通透性增加，血漿大分子物質(zhì)滲出系膜區(qÅ«)增加，加之糖尿病時(shí)系膜細(xì)胞清除大分子物質(zhì)能力降低，加重系膜區(qÅ«)阻塞;另外，大分子物質(zhì)在系膜區(qÅ«)堆積過多可進(jìn)一步刺激系膜細(xì)胞增殖，系膜基質(zhì)產(chÇŽn)生，引致系膜區(qÅ«)æ“´(kuò)張，加速腎小球硬化;②持續(xù)腎小球內(nèi)高壓可刺激腎小球?yàn)V過膜上皮細(xì)胞膠原蛋白合成增加致GBM增厚;同時(shí)腎小球內(nèi)高壓可能傳遞至系膜細(xì)胞，亦刺激系膜細(xì)胞基質(zhì)產(chÇŽn)生增加。在腎小球系膜的培養(yÇŽng)中，周期性過度伸展可使膠原蛋白、層黏蛋白、纖維連接蛋白、TGF-β及Ang-Ⅱ受體mRNA合成和表達(dá)增加。
4.糖尿病腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變的發(fā)生機(jī)制 已知決定GFR的4個(gè)主要因素為：①腎小球血漿流量(RPF)影響平均超濾壓，與GFR直接相關(guān);②腎小球跨壁毛細(xì)血管靜水壓，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中可采用微穿刺技術(shù)直接測定，在人類目前尚不能直接測定，可利用濾過分?jǐn)?shù)間接反映;③血漿膠體滲透壓;④腎小球超濾系數(shù)，即毛細(xì)血管靜水傳導(dǎo)性與毛細(xì)血管濾過面積的乘積。糖尿病腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變的機(jī)制尚不十分明確，其腎小球高濾過和腎小球內(nèi)高壓主要可能由腎血管擴(kuò)張(尤其是腎小球入球小動(dòng)脈相對(duì)擴(kuò)張)，致RPF增加和腎小球內(nèi)壓增高所致，另外，腎臟體積增大及腎小球肥大亦與腎小球高濾過部分有關(guān)。導(dǎo)致上述血流動(dòng)力學(xué)改變的原因現(xiàn)認(rèn)為主要可能與高血糖、蛋白質(zhì)攝入過多和高血壓或高血壓遺傳傾向等有關(guān)。
(1)高血糖和(或)胰島素分泌減少：高血糖是糖尿病的特征性表現(xiàn)，在1型糖尿病和2型糖尿病患者中，通過治療隨著血糖的下降，GFR亦減低。在糖尿病大鼠中，應(yīng)用胰島素使血糖正?？赡孓D(zhuǎn)腎小球高濾過，減低腎小球毛細(xì)血管內(nèi)靜水壓，而且在正常的大鼠中輸入含有早期糖化產(chǎn)物的血液可使正常大鼠產(chǎn)生腎小球高濾過。糖尿病高血糖引致腎小球高濾過可能與以下因素有關(guān)：血漿心鈉素水平的增高;糖尿病早期的內(nèi)皮細(xì)胞衍生的松弛因子(NO)的活性或水平增高，可擴(kuò)張腎血管;腎小球組織細(xì)胞Ang-Ⅱ和血栓素受體的位點(diǎn)減少;血管對(duì)兒茶酚胺和Ang-Ⅱ的反應(yīng)低下;腎小球-腎小管反饋的遲鈍等均可能參與腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變。微穿刺研究顯示輸注心鈉素可使動(dòng)物GFR升高，主要由于腎小球入球小動(dòng)脈阻力相對(duì)降低，RPF及腎小球內(nèi)壓增高所致;在糖尿病大鼠中應(yīng)用心鈉素抗體或特異性心鈉素受體拮抗藥阻斷心鈉素的作用可使腎小球高濾過減輕。腎小球擴(kuò)血管性前列腺素合成增加是另一種可能的機(jī)制，應(yīng)用前列腺素合成酶抑制劑可使RPF、GFR和腎小球內(nèi)壓降低。與高血糖有關(guān)的山梨醇代謝旁路活化、肌醇代謝紊亂和蛋白激酶C活性增強(qiáng)亦與腎小球高濾過有關(guān)，應(yīng)用醛糖還原抑制劑、補(bǔ)充肌醇和使用蛋白激酶C拮抗藥可降低腎小球高濾過和延緩蛋白尿的發(fā)生。糖尿病患者常同時(shí)伴有生長激素和胰升糖素的增加，可能也參與腎小球高濾過的形成。
(2)蛋白質(zhì)攝入過多：動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示蛋白質(zhì)攝入可升高GFR，高蛋白攝入可使糖尿病動(dòng)物和糖尿病患者已升高的GFR進(jìn)一步加劇，從而加速DN的發(fā)生。適當(dāng)限制蛋白質(zhì)攝入可減輕腎小球高濾過，防治或延緩DN的發(fā)生和發(fā)展，降低GFR的下降速度。有臨床研究給健康人攝入高蛋白飲食或輸注氨基酸，結(jié)果使其GFR上升30%～40%;限制蛋白質(zhì)攝入可使1型糖尿病患者高濾過減輕，提示糖尿病患者早期腎臟高灌注部分可能與蛋白質(zhì)攝入過多有關(guān)。有學(xué)者研究認(rèn)為血漿氨基酸濃度生理性升高對(duì)糖尿病患者早期已增強(qiáng)的腎小球血流動(dòng)力學(xué)反應(yīng)是有害的，并建議接受常規(guī)治療的糖尿病患者應(yīng)避免高蛋白飲食。因高蛋白攝入后，腎血管擴(kuò)張，尤其是入球小動(dòng)脈相對(duì)擴(kuò)張，致RPF和腎小球內(nèi)壓增高，GFR上升。這種擴(kuò)血管作用可能由腎臟局部前列腺素合成增加介導(dǎo)或依賴于胰升糖素分泌增加及球-管平衡的改變所致。
(3)原發(fā)性高血壓或其遺傳傾向：正常情況下，腎小球入球小動(dòng)脈隨著血壓的升高而相應(yīng)的收縮，從而保持腎小球血流動(dòng)力學(xué)相對(duì)穩(wěn)定，而在糖尿病高血糖情況下，腎血管常存在自身調(diào)節(jié)功能障礙，高血壓促使腎小球入球小動(dòng)脈擴(kuò)張，加重腎小球內(nèi)高壓，促進(jìn)蛋白尿和腎小球硬化的發(fā)生。臨床流行病學(xué)調(diào)查表明：與無高血壓者相比，有高血壓的糖尿病患者腎臟病變的發(fā)生率高且進(jìn)展速度明顯加快。一些研究認(rèn)為原發(fā)性高血壓或其遺傳傾向與DN發(fā)生的易感性有關(guān)，并認(rèn)為伴原發(fā)性高血壓或其遺傳傾向的糖尿病患者存在腎血管自身調(diào)節(jié)缺陷，發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜上鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性增高(原發(fā)性高血壓遺傳標(biāo)志之一)的糖尿病患者呈現(xiàn)腎小球高濾過;進(jìn)一步研究還發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜上鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性增高的糖尿病患者其腎血管對(duì)Ang-Ⅱ的縮血管反應(yīng)有缺陷，結(jié)果入球小動(dòng)脈擴(kuò)張，RPF增加和腎小球內(nèi)壓增高而呈腎小球高濾過，對(duì)DN易感。
5.遺傳易感性對(duì)DN的影響 代謝紊亂在DN發(fā)生發(fā)展中的作用一直受到重視并被充分肯定，腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變對(duì)促進(jìn)DN的發(fā)生和進(jìn)展也具有很大作用，但上述改變不能解釋如下現(xiàn)象：①臨床上僅30%～40%的1型糖尿病患者最終發(fā)生：DN和腎功能衰竭，DN的發(fā)病高峰在糖尿病病程的15～20年間，嗣后DN發(fā)生的危險(xiǎn)性明顯下降;②DN的發(fā)生發(fā)展與糖尿病的病情控制缺乏完全的一致性，臨床上有20%～25%的糖尿病患者不論血糖控制好壞，患病多年從不發(fā)生嚴(yán)重的糖尿病慢性并發(fā)癥，而約5%的糖尿病患者在短期內(nèi)，即使血糖控制良好，卻發(fā)生嚴(yán)重的糖尿病慢性并發(fā)癥;③DN的發(fā)生存在家族聚集性。最強(qiáng)有力的支持證據(jù)來自家族研究，最近有兩個(gè)研究報(bào)告：在2個(gè)或2個(gè)以上兄弟姐妹有1型糖尿病的家族中發(fā)現(xiàn)，如果先證者(注：指一個(gè)家族中最先發(fā)現(xiàn)有某種遺傳病的個(gè)體)有DN，其他兄弟姐妹發(fā)生糖尿病腎臟疾病(diabetic kidney disease，DKD)的可能性要明顯高于先證者無DN的兄弟姐妹。因兩個(gè)研究在查證時(shí)存在一些偏倚，故家族聚集程度的估計(jì)有很大不同，但兩個(gè)研究均證實(shí)：先證者不伴DN的兄弟姐妹發(fā)生DKD的危險(xiǎn)性低，分別為17%和22%，而先證者伴DN的兄弟姐妹發(fā)生DKD的危險(xiǎn)性分別為83%和43%。最近Joslin糖尿病中心試圖準(zhǔn)確估計(jì)DKD的家族聚集性，查證了一大組糖尿病家族，結(jié)果以累積患病率表示，在發(fā)生糖尿病25年后，先證者伴DN的兄弟姐妹發(fā)生DKD的危險(xiǎn)性為70%，而先證者無DKD的兄弟姐妹發(fā)生DKD的危險(xiǎn)性僅20%。一些研究證實(shí)在2型糖尿病患者中亦存在DKD的家族聚集性，首先證實(shí)在美國Pima印第安人中存在該現(xiàn)象，在兩代均有糖尿病的家族中，如果糖尿病父母均無蛋白尿，子代蛋白尿的發(fā)生率為14%，父母之一有蛋白尿，子代蛋白尿的發(fā)生率為23%，如父母均有蛋白尿，子代蛋白尿的發(fā)生率則達(dá)46%。隨后，在白人和黑人中亦證實(shí)2型糖尿病存在DKD的家族聚集性。上述資料強(qiáng)烈提示遺傳因素可能是部分決定一些糖尿病患者易于發(fā)生DN的一個(gè)重要危險(xiǎn)因素。
(1)原發(fā)性高血壓遺傳傾向：臨床研究發(fā)現(xiàn)DN患者常伴高血壓，而未發(fā)生DN患者，盡管病程明顯較長，血壓仍保持正常或處于正常低值水平;雙親的原發(fā)性高血壓與其后代1型糖尿病患者DKD發(fā)生的危險(xiǎn)性有關(guān)，病例對(duì)照研究報(bào)告DN患者非糖尿病雙親血壓明顯高于不伴DN患者非糖尿病雙親血壓。紅細(xì)胞膜鈉-鋰反轉(zhuǎn)移最大速率是原發(fā)性高血壓的一個(gè)表現(xiàn)型，伴DN患者紅細(xì)胞膜上鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性明顯高于無DN的糖尿病患者。有報(bào)告正常、微量和大量白蛋白尿的糖尿病患者紅細(xì)胞膜鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性增高的發(fā)生率分別為21.5%、42.8%和51.7%。白細(xì)胞膜鈉-氫反轉(zhuǎn)移活性增高是原發(fā)性高血壓遺傳易感性的另一標(biāo)志，有報(bào)告糖尿病伴白蛋白尿者其白細(xì)胞膜上鈉-氫反轉(zhuǎn)移活性及細(xì)胞內(nèi)pH值較不伴蛋白尿糖尿病患者及健康對(duì)照組明顯為高，提示原發(fā)性高血壓的遺傳傾向與DN密切有關(guān)。有學(xué)者發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞膜鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性增高的糖尿病患者腎血管對(duì)Ang-Ⅱ的縮血管反應(yīng)缺陷，腎小球入球小動(dòng)脈相對(duì)擴(kuò)張，因而系統(tǒng)性血壓較易直接傳遞至腎小球微循環(huán)，致腎小球毛細(xì)血管靜水壓增高和RPF增加，腎小球高濾過，對(duì)DN易感。有學(xué)者提出紅細(xì)胞膜鈉-鋰反轉(zhuǎn)移活性和白細(xì)胞膜鈉-氫反轉(zhuǎn)移活性可被作為預(yù)測DN的標(biāo)志，但尚有爭議，有待進(jìn)一步研究。另需注意的是原發(fā)性高血壓遺傳傾向增加DN的危險(xiǎn)性主要在血糖控制不佳的情況下發(fā)揮作用，有大規(guī)模的臨床研究觀察到血糖持續(xù)高于11.1mmol/L或HbAlc達(dá)8.1%時(shí)，原發(fā)性高血壓遺傳傾向增加DN發(fā)生的危險(xiǎn)性才明顯增加。
(2)硫酸肝素蛋白多糖代謝：Deckelt等提出糖尿病患者蛋白尿及其相關(guān)并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展與硫酸肝素蛋白多糖(HSPG)代謝有關(guān)的酶(如N-脫乙?；?的遺傳多態(tài)現(xiàn)象有關(guān)。HSPG是腎小球基底膜、系膜及血管壁葡糖胺聚糖的主要成分，對(duì)腎小球?yàn)V過膜及血管壁陰電荷及其結(jié)構(gòu)完整性的維持起重要作用并可強(qiáng)烈抑制系膜細(xì)胞的生長增殖。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)顯示，糖尿病大鼠早期腎小球HSPG含量減少，給大鼠注射HSPG單克隆抗體能引起急性劑量依賴的選擇性蛋白尿。內(nèi)皮細(xì)胞、系膜細(xì)胞及心肌內(nèi)膜細(xì)胞等均可合成HSPG，HSPG首先在高爾基體內(nèi)硫酸化(正是硫酸基團(tuán)賦予其重要的陰電荷)，而肝素的硫酸化必須在肝素去乙?；筮M(jìn)行(關(guān)鍵酶為N-脫乙?；?后，才結(jié)合到漿膜、基底膜和血管外基質(zhì)。那些易于發(fā)生蛋白尿的糖尿病患者體內(nèi)N-脫乙?；讣捌渫っ笇?duì)血糖控制不良(HbAlc>8%)較敏感，酶活性受抑制從而致腎小球基底膜及系膜區(qū)HSPG含量明顯減少，腎小球?yàn)V過膜電荷和結(jié)構(gòu)屏障受損，導(dǎo)致蛋白尿和進(jìn)行性腎小球系膜區(qū)擴(kuò)張;相反，那些N-脫乙?；讣捌渫っ冈诟哐菭顟B(tài)下活性不易受抑制的糖尿病患者則不易發(fā)生蛋白尿及其他相關(guān)并發(fā)癥。
(3)醛糖還原酶活性個(gè)體差異：高血糖致山梨醇旁路代謝活化，促進(jìn)糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生，該通路中第一個(gè)é—œ(guān)鍵酶為醛糖還原酶(AR)，其催化葡萄糖轉(zhuÇŽn)化為山梨醇，然后再經(jÄ«ng)山梨醇脫氫酶分解為果糖。然而糖尿病患者體內(nèi)AR活性存在很大個(gè)體差異性，在相同高血糖情況下，那些伴AR高活性的糖尿病患者對(duì)糖尿病慢性并發(fā)癥易感。Hamado等報(bào)告在相同血漿葡萄糖濃度的情況下，那些伴AR高活性的糖尿病患者與伴低活性糖尿病患者相比，組織細(xì)胞內(nèi)有較多的山梨醇堆積，并發(fā)現(xiàn)那些短期內(nèi)發(fā)生糖尿病微血管并發(fā)癥的患者紅細(xì)胞AR活性明顯高于那些病程>25年卻不伴明顯糖尿病慢性并發(fā)癥的患者，如果一個(gè)糖尿病患者的紅細(xì)胞AR活性大于非糖尿病患者均值加兩個(gè)標(biāo)準(zhÇ”n)å·®，此組糖尿病患者發(fā)生一個(gè)或幾個(gè)åš´(yán)重并發(fā)癥危險(xiÇŽn)性較AR活性小于非糖尿病均值加兩個(gè)標(biāo)準(zhÇ”n)差者幾乎高5倍(4.76倍)，提示糖尿病患者個(gè)體間AR活性的不同可能與某些患者易于發(fā)生并發(fā)癥部分有關(guān)。紅細(xì)胞AR活性的測定可能對(duì)發(fā)現(xiàn)對(duì)產(chÇŽn)生糖尿病并發(fā)癥高度危險(xiÇŽn)性的糖尿病患者有預(yù)測作用，亦可能有助發(fā)現(xiàn)對(duì)AR抑制劑藥物反應(yÄ«ng)最好的糖尿病患者?；A(chÇ”)研究證實(shí)AR基因位于染色體7q35區(qÅ«)，并發(fā)現(xiàn)3種可能與糖尿病微血管并發(fā)癥發(fā)生有關(guān)çš„AR基因突變或多態(tài)性，它們是第8å…§(nèi)含子第95個(gè)核苷酸處A被C取代，產(chÇŽn)生一個(gè)新的限制性內(nèi)切酶BamHI酶切位點(diÇŽn);轉(zhuÇŽn)錄起始點(diÇŽn)上游2.1kb處的高度多態(tài)性微衛(wèi)星DNA序列(AC)。二核苷酸重復(fù)序列;å•Ÿå‹•(dòng)子區(qÅ«)çš„C(-106)T多態(tài)性。另外，有作者假設(shè)山梨醇代謝通路中另一個(gè)é…¶——山梨醇脫氫酶個(gè)體差異可能亦與糖尿病慢性并發(fā)癥的易感性有關(guān)，那些伴低活性山梨醇脫氫酶的患者處于發(fā)生糖尿病慢性并發(fā)癥的高危狀態(tài)，相反，在相同高血糖情況下，伴高山梨醇脫氫酶活性的患者則對(duì)糖尿病慢性并發(fā)癥的發(fā)生具有保護(hù)性，最終上述理論尚有待更多研究予以證實(shí)。
(4)血管緊張素Ⅰ轉(zhuÇŽn)化酶(ACE)：最近研究報(bào)å‘ŠACE基因多態(tài)性與DN發(fā)生有關(guān)。ACE催化十肽血管緊張素Ⅰ轉(zhuÇŽn)化為強(qiáng)縮血管物質(zhì)——八肽血管緊張素Ⅱ(Ang-â…¡)，并滅活有舒血管作用的緩激肽，ACE通過Ang-Ⅱ的形成和影響激肽代謝來調(diào)節(jié)系統(tÇ’ng)性血壓和腎臟血流動(dòng)力學(xué)。個(gè)體內(nèi)血漿ACE水平很穩(wÄ›n)定，但不同個(gè)體間相差可達(dá)5倍，環(huán)境因素和激素調(diào)節(jié)不能完全解釋這種差異，血漿及細(xì)胞內(nèi)ACE水平主要由先天決定，ACE基因多態(tài)性和血漿ACE水平密切相關(guān)，近來研究表明，ACE基因第16å…§(nèi)含子插入/缺失(insertion/deletion，I/D)多態(tài)現(xiàn)象與ACE水平有關(guān)，插入純合子(表現(xiàn)åž‹â…¡)，血漿ACE水平較低，而缺失型純合子(DD)血漿ACE水平較高。有研究發(fā)現(xiàn)在病程相同的情況下，DN患者與非DN患者相比，缺失型等位基因的頻率顯著增高，血漿ACE水平明顯升高，并建議插入純合子是DN危險(xiÇŽn)性低的一個(gè)標(biāo)å¿—，但尚有不同意見。一般報(bào)å‘ŠDDåž‹ACE基因多態(tài)的糖尿病患者，其血漿ACE水平較高，從而催化產(chÇŽn)生較多的Ang-â…¡，尤其是腎內(nèi)Ang-Ⅱ產(chÇŽn)生增加，由此產(chÇŽn)生病理作用：①增加腎臟近曲小管鈉離子的回吸收，增加血容量;②使腎小球出球小動(dòng)脈相對(duì)收縮，增加腎小球內(nèi)壓和腎小球?yàn)V過率;③促進(jìn)腎小球系膜細(xì)胞生長增殖和合成分泌血管外基質(zhì);④刺激系膜細(xì)胞表達(dá)å…§(nèi)皮素和PDGF等細(xì)胞因子而間接發(fā)揮作用。
6.一氧化氮合酶(NOS)基因 NOS包括內(nèi)皮型NOS(eNOS)、神經(jÄ«ng)åž‹NOS(nNOS)和誘生型NOS(iNOS)。eNOS產(chÇŽn)生的NO可擴(kuò)張血管、調(diào)節(jié)血壓、改變局部血流、抑制血小板聚集和抗平滑肌細(xì)胞增殖等;iNOS產(chÇŽn)生的NO在炎癥和免疫反應(yÄ«ng)中起細(xì)胞毒和細(xì)胞抑制作用;nNOS產(chÇŽn)生的NO以遞質(zhì)的形式參與神經(jÄ«ng)信息傳導(dÇŽo)和內(nèi)分泌調(diào)節(jié)。NO參與糖尿病微血管并發(fā)癥的發(fā)生，在糖尿病早期，由于iNOS生成過量的NO，通過細(xì)胞毒與細(xì)胞抑制作用參與并發(fā)癥的損傷機(jÄ«)制，如腎小球高濾過、局部血流加快、微血管通透性增加、腎小管和血管內(nèi)皮損傷，而在糖尿病慢性并發(fā)癥的晚期階段，由于糖化終末產(chÇŽn)物(AGE)、自由基等的增加及eNOS活性的異常，使NO含量減少，eNOS生成的NOçš„æ“´(kuò)血管、調(diào)節(jié)血壓、抑制血小板聚集和抗平滑肌增殖的作用減弱。體內(nèi)決定NO含量的主要因素為NOS，NOS基因的改變將影響NOS的表達(dá)和活性，NOS基因，尤其是eNOS基因的突變或多態(tài)性可能參與糖尿病血管并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展。人的eNOS基因定位于染色體7q35-36區(qÅ«)域。有學(xué)者報(bào)告健康人群eNOS基因4a/b多態(tài)性與血漿NO水平相關(guān)，a等位基因型血漿NO水平明顯低于b等位基因型。來自日本和美國的報(bào)道，1åž‹ç³–å°¿ç—…å’Œ2型糖尿病患者的eNOS基因4a/b多態(tài)性與糖尿病腎病的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。一些研究還檢查了其他基因與DKD的相關(guān)性，其中報(bào)告陽性結(jié)果的有胰島素受體位點(diÇŽn)的多態(tài)現(xiàn)象、胰島素基因和Ⅳ型膠原α1基因。這些發(fā)現(xiàn)尚需證實(shí)和進(jìn)一步研究構(gòu)成其相關(guān)性的分子機(jÄ«)制。
總之，DN的確切發(fā)病機(jī)制尚不十分清楚，參見圖1。代謝控制不佳對(duì)DN的發(fā)生是必需的，但又不是充分的因素。腎小球血流動(dòng)力學(xué)改變對(duì)DN的發(fā)生起促進(jìn)作用，良好的代謝控制可明顯減少或防止DN的發(fā)生。遺傳易感因素存在與否對(duì)決定部分患者DN的發(fā)生可能起重要作用，這就使我們?cè)谂R床上有機(jī)會(huì)努力去尋找可能存在的遺傳標(biāo)志，以便早期發(fā)現(xiàn)那些將來可能發(fā)生DN或其相關(guān)并發(fā)癥的高?；颊卟⒉扇∠鄳?yīng)的強(qiáng)化干預(yù)措施以防止或延緩其發(fā)生和發(fā)展。