转帖-氧化应激与糖尿病

黑豆

一、氧化应激的定义相关及其作用

    氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，自由基的产生和抗氧化防御之间严重失衡，从而导致组织损伤。氧化应激与糖尿病及其并发症的发生、发展密切相关，应用抗氧化治疗可逆转氧化应激对组织的损伤，从而阻止或延缓糖尿病及其并发症的发生、发展。

    氧化应激的标志物主要为自由基，其种类很多，与氧化应激密切相关的主要为反应性氧族(Reactive Oxygen Species，ROS)又称活性氧族，包括超氧阴离子(O2－)、羟自由基(OH.)、过氧化氢(H2O2)、一氧化氮(NO.)等。机体内存在两类自由基防御系统：一类是酶促防御系统，包括超氧化物歧化酶(SOD)、 过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH－Px)等；另一类是非酶促防御系统，包括维生素C、维生素E、谷胱甘肽(GSH)、α－硫辛酸(LA)、褪黑素(melatonin，MLT)等。它们对清除自由基、保护细胞及机体起重要作用。正常情况下，自由基反应对于机体防御机制是必要的，自由基产生和清除保持平衡。但在某些病理情况下，体内自由基大大增加，同时，机体抗氧化防御能力下降，氧化能力大大超过抗氧化能力而发生氧化应激，从而直接引起生物膜脂质过氧化、细胞内蛋白及酶变性、DNA损害，最后导致细胞死亡或凋亡，组织损伤，疾病发生。ROS 还可作为重要的细胞内信使，活化许多信号传导通路，间接导致组织和细胞的损伤。

    二、糖尿病氧化应激的产生及其作用

    在糖尿病的发生、发展过程中，高血糖状态下氧化应激的产生的确切机制尚不清楚，许多学者认为氧化应激产生的主要机制可能与以下有关。

    1 葡萄糖自氧化

    葡萄糖自身氧化作用增加，生成烯二醇和二羟基化合物，同时产生大量的ROS。

    2 蛋白质的非酶促糖基化

    在非酶促条件下，长期高血糖使各种蛋白质发生糖基化，许多长寿蛋白质如胶原蛋白随着糖化时间延长而形成糖基化终产物(AGEs)，而AGEs形成过程中可以不断产生自由基。即葡萄糖和蛋白质相互作用形成Amadori产物，然后再形成糖基化终产(AGEs)，AGEs通过与其受体(RAGEs) 结合，促进ROS形成。另外，AGEs与脂质过氧化密切相关。

    3 多元醇通路的活性增高

    高血糖状态下醛糖还原酶活性增强，葡萄糖的多元醇代谢途径活化， 可降低NADPH/NADP+，增加NADH/NAD+比例，消耗还原型GSH，从而诱导ROS合成。

    4 蛋白激酶C(PKC)的活化

    高血糖使二酯酰甘油生成增加,激活PKC，进而活化细胞NAD(P)H氧化酶，诱导ROS的合成以及随后的脂质过氧化；反过来，ROS也活化PKC，从而使ROS的产生进一步增加。

    5 抗氧化系统清除能力减弱

    高血糖可导致抗氧化酶的糖基化，SOD、CAT、GSH-Px等抗氧化酶活性降低，糖代谢紊乱使维生素C、维生素E、GSH等抗氧化剂水平下降，体内抗氧化系统遭到破坏，明显削弱了机体清除自由基的能力。由此可见,糖尿病的发生、发展过程中自由基产生增多和抗氧化能力减弱二者并存，从而发生氧化应激。

    三、糖尿病存在氧化应激的证据

    糖尿病是以胰岛素分泌相对或绝对不足和(或)胰岛素抵抗导致的一组以慢性高血糖为特征的代谢性疾病。氧化应激可通过损伤胰岛β细胞和降低外周组织对胰岛素的敏感性，导致糖尿病的发生发展。ROS还可作为重要的细胞内信使，活化许多信号传导通路，间接导致组织和细胞的损伤，导致糖尿病慢性并发症。

    1 氧化应激对胰岛β细胞的损害

    胰岛β细胞抗氧化酶SOD、CAT、GSH-Px的含量及活性相对较低，因而对ROS介导的损害非常敏感。ROS可直接损伤胰岛β细胞，还可通过影响胰岛素合成和分泌的信号转导通路间接损伤胰岛β细胞。四氧嘧啶和链脲佐菌素(STZ)现已广泛用于糖尿病动物模型的建立，它们主要通过增加ROS的产生和抑制自由基防御系统，使ROS直接损伤胰岛β细胞，诱导糖尿病的发生。胰腺十二指肠同源异型盒(PDX-1)是胰岛素基因表达和胰岛素释放最重要的转录激活因子之一。氧化应激可减少PDX-1mRNA的表达，降低PDX-1和鼠胰岛素启动子元件3b结合蛋白(RIPE3bBP)的DNA结合活性，抑制胰岛素基因启动子的活性，使胰岛素mRNA 的生成减少，从而导致胰岛素的合成和释放降低。氧化应激可激活胰岛β细胞c-Jun氨基端激酶(JNK)，降低PDX-1的DNA结合活性，抑制胰岛素基因的表达，而抗氧化治疗抑制JNK的过度表达可保护胰岛β细胞避免氧化应激的损伤，使PDX-1的DNA结合活性和胰岛素基因的表达恢复正常。

    2 氧化应激降低外周组织对胰岛素的敏感性

    ROS 类似于第二信使的信号分子，激活许多氧化还原敏感性信号通路,这些通路包括核因子Kappa-B(NF-κB)、p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)、JNK、己糖胺等。这些通路激活后,使氧化还原敏感性丝氨酸/苏氨酸激酶信号级联活化，从而导致胰岛素信号传导通路中的胰岛素受体( Insulin Receptor, InSR)和胰岛素受体底物( IRS)蛋白磷酸化。InSR或IRS蛋白的丝氨酸或苏氨酸位点不连续磷酸化的增加抑制了胰岛素刺激的酪氨酸磷酸化，导致胰岛素信号传导通路下游信号分子如磷脂酰肌醇－3激酶(PI3K)等的相关性和(或)活性降低，降低了胰岛素的生物效应，导致胰岛素抵抗。氧化应激可通过减弱3T3-L1脂肪细胞葡萄糖转运蛋白4(GluT-4)的表达和转运，而导致胰岛素抵抗。氧化应激通过减弱了核蛋白与GluT-4的启动子的胰岛素反应元件结合，减少了GluT-4的表达；氧化应激还可减弱3T3-L1脂肪细胞胰岛素刺激的IRS-1和P85 相关的PI3K在低密度微粒体的活性，从而干扰了正常胰岛素刺激的IRS-1和PI3K在胞液和低密度微粒体的重分布，抑制胰岛素刺激蛋白激酶B(PKB)色氨酸473磷酸化和减弱了PKBα和PKBγ的活性，从而减弱了3T3-L1脂肪细胞胰岛素刺激的GluT-4从胞浆向细胞膜的转移，使胰岛素刺激下的葡萄糖摄取和利用减少。

    3 氧化应激与糖尿病慢性并发症关系密切

    业已证实氧化应激与糖尿病慢性并发症的发生发展关系密切。ROS在糖尿病慢性并发症发病机制中的作用主要是其对组织和细胞的细胞毒性损伤，ROS还可作为重要的细胞内信使，活化许多信号传导通路，间接导致组织和细胞的损伤。

    （1）氧化应激与糖尿病神经病变

    在高血糖状态下，醛糖还原酶活性增加，葡萄糖的多元醇代谢途径活跃，抑制了细胞膜的肌醇转运系统，使细胞内肌醇储备耗竭，ROS产生增加及脂质过氧化,导致Na＋-K＋-ATP酶活性降低，可阻滞神经节去极化，因而减慢了神经传导速度；AGEs 的生成增高以及PKC 的激活可促进ROS的生成，ROS可通过降低NO 的合成及其生物学活性或减少舒张血管作用的前列腺素(PGI2)的生成，而导致了内皮依赖性血管舒张功能下降。ROS可活化许多信号传导通路，引起内皮细胞产生许多细胞因子如TNF－α、TGF－β、VEGF等，引起血管基底膜的增厚，新生血管形成，使管腔狭窄和血管闭塞，导致神经内膜血流减少，引起神经内膜的缺血和缺氧，从而损伤神经元和雪旺氏细胞，最终使神经变性；氧化应激还可导致许多神经营养因子的减少，从而减弱了受损神经纤维的再生能力。

    （2）氧化应激与糖尿病血管病变

    AGEs 与RAGEs 相结合，引起血管细胞产生ROS，并使细胞抗氧化防御机能降低，ROS可作为重要的细胞内信使，使氧化还原敏感性转录因子活化,如NF-κB 和活化体蛋白(AP)-1，NF-κB和AP-1的激活可促进如促凝血组织因子、粘附因子、内皮素和VEGF、TGF-β及单核细胞化学趋化蛋白(MCP)-1等基因的表达，最终导致血管细胞增殖和血管通透性的改变，增加了内皮的促凝能力，使血管内皮舒张功能明显弱于收缩功能，血流调节受损，这是导致糖尿病血管病变的主要机制。PKC的活化是参与产生ROS 以及脂质过氧化的主要机制，反之，ROS也活化PKC。PKC通路参与血管一系列功能的调节，PKC的激活是糖尿病血管组织多细胞功能异常的一个普遍的下游机制，包括舒缩反应、通透性、基膜更新、内皮细胞生长与增殖、新生血管形成、血液流变学和血凝机制，以上各种功能异常正是糖尿病血管并发症的重要基础和生化机制。ROS可抑制NO合酶活性,导致NO降低，并使NO生物学活性下降，不仅产生血管紧张，而且影响内皮细胞抗血栓形成的性能。因为，NO可抑制粘附分子的表达和平滑肌细胞增殖，从而使机体抗动脉粥样硬化和抗血栓形成的防御机制缺陷；大量研究发现血管壁处的氧化应激能够引起低密度脂蛋白(LDL) 的氧化修饰，产生氧化型低密度脂蛋白(Ox-LDL)，Ox-LDL与动脉粥样硬化的发生密切相关。

    四、抗氧化应激药物预防和治疗糖尿病并发症的前景

    氧化应激导致糖尿病机体的损害是自由基产生增加和抗氧化能力减弱的结果。抗氧化剂可减少自由基的产生或直接淬灭机体产生的自由基，并增强机体的抗氧化能力。目前，有许多抗氧化剂被研究并运用于临床。褪黑素（Melatonin, MLT）是哺乳动物松果腺合成与分泌的主要吲哚类激素之一，是一强有力的抗氧化剂。MLT分子的芳香环状共轭结构，决定了它具有出色的直接淬灭ROS 的功能；MLT具有脂溶性和水溶性，很容易进入细胞和亚细胞器,能保护细胞核DNA、膜脂质、胞浆蛋白等生物大分子免受氧化损伤。MLT同时刺激内生的抗氧化系统，使SOD、GSH-Px等抗氧化酶的生成增加和活性增强,从而加强了MLT的抗氧化效应。MLT可抑制NF-κB的活性，减轻氧化应激损伤。MLT可以通过减轻氧化应激保护四氧嘧啶和STZ引起的胰岛β细胞损伤，而在胰岛β细胞不可逆改变出现之前应用MLT可以起到更好的保护作用。MLT不但可以阻止试验性糖尿病大鼠糖尿病的发生，在糖尿病及其并发症的防治中也有一定作用。

    维生素E、维生素C、GSH和α－硫辛酸(LA)组成了一个抗氧化网络，这些抗氧化剂可通过相互作用再生和再循环。这个抗氧化网络通常被维生素E激活，维生素E被ROS氧化生成α-生育酚自由基,依次与维生素C反应，非酶化再生维生素E，同时产生抗坏血酸自由基。GSH可清除抗坏血酸自由基，与此同时，GSH被氧化成氧化型谷胱甘肽(GSSG)。LA可通过减少GSH前体分子半胱氨酸成胱氨酸，而诱导GSH的合成。维生素C可促使GSSG还原为GSH。GSH也可使α-生育酚自由基还原成维生素E。GSH在调节细胞的氧化还原稳态起了重要作用，同时对氧化应激时ROS 的细胞信号传导具有重要的调节作用。在动物实验和临床研究中已经明确显示，这些抗氧化剂对糖尿病和它的并发症存在有益影响。LA是一个二硫化合物，为硫辛酸乙酰转移酶的辅酶，LA具有强效的抗氧化作用。LA可以直接清除自由基，阻断脂质过氧化。LA诱导GSH的合成，恢复细胞的氧化还原稳态，减少细胞的氧化损伤。LA可使氧化还原敏感性转录因子NF-κB失活，从而改善内皮细胞功能。LA可通过减少ROS，抑制许多氧化还原敏感信号通路，激活3T3-L1 脂肪细胞和L6肌细胞的IRS-1和PI3K，导致GluT4从胞浆向细胞膜转移，促进了胰岛素介导的葡萄糖摄取和利用,改善了胰岛素抵抗。临床研究显示，LA作为抗氧化剂可用来预防和治疗糖尿病及其并发症。氧化应激在糖尿病及其并发症的发生、发展过程中起了重要作用，抗氧化治疗可以减轻氧化应激，从而阻止或延缓糖尿病及其慢性并发症的发生、发展。因此，深入研究氧化应激与糖尿病之间的相互关系，不仅有助于了解糖尿病及其并发症的发病机制，而且将为糖尿病及其并发症的治疗提供了一个新的策略。
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黑豆

氧化应激与糖尿病血糖控制

王 波1，黄承钰2，王烨源1

(1．苏州市疾病预防控制中心，江苏苏州215003；2四川大学华西公共卫生学院)

    糖尿病是由于胰岛素分泌和／或作用异常导致的碳水化合物、脂肪和蛋白质代谢异常从而引起的以高血糖为特征的一组代谢性疾病。随着世界各国经济的发展，人们生产和生活方式发生很大改变，糖尿病呈全球上升的趋势。其中增长最快的是在发展中国家，中国和印度将很快成为糖尿病人数量最多的国家。目前，糖尿病患者人数估计在1．5亿左右，预测到2025年患者人数还将增加1倍，中国将成为仅次于印度的第二大糖尿病患病最多国家。

    糖尿病患者慢性高血糖状态，逐渐诱导胰岛素抵抗，同时持续高血糖引起蛋白等生物大分子非酶糖基化，而胰岛素抵抗和高水平高糖化终末产物与微血管和大血管等相关并发症密切相关。血糖如得不到很好控制，就会导致失明、心脑血管疾病、肾功能衰竭、神经病变、肢体坏疽等多种并发症，给国家和个人及其家庭带来沉重的经济负担，严重影响患者的生命和生活质量。糖尿病在美国已成为十大杀手之一，由糖尿病造成的失明比其他任何疾病都多。因此严格控制血糖是糖尿病治疗和预防糖尿病并发症的关键。

    许多研究表明，慢性高血糖造成活性氧(reactive oxygen species，ROS)水平上升，超过了机体抗氧化系统的清除能力，使得机体处于氧化应激状态。氧化应激损害胰岛素合成、分泌和胰岛素敏感性，损害肌肉、脂肪和肝脏等组织细胞正常生理功能，使得血糖持续升高，促进了糖尿病的发生和发展。通过相应抗氧化处理，降低ROS水平，促使血糖下降，成为糖尿病预防和治疗的一个新的研究方向。

1氧化应激

1．1氧自由基与氧化应激1个分子可由于物理或化学的某种原因破坏了电子的成对性，或发生键的均裂，生成了含有未成对电子的产物，即自由基。一般自由基表现出极活泼的化学性质。氧自由基(OFRs)就是氧中心自由基，包括超氧阴离子(O2-)、羟自由基(OH•)、脂质氧自由基(LOO.)、脂质过氧自由基(LO O•)和一氧化氮(NO)等。

    氧化应激是指机体在某些特定环境下，代谢不正常而骤然产生大量的氧自由基，当氧自由基的数量超过体内抗氧化防御能力后，体内氧化增强剂一抗氧化剂的平衡向氧化增强方向变化，此时机体细胞则处于氧化应激状态。细胞内氧化应激水平升高，会破坏机体的平衡，结果会导致细胞损伤、细胞正常功能丧失，最终会导致细胞死亡。

1．2机体中的自由基机体中的自由基来源不同。外源性自由基一般由辐射、农药、食物添加剂、酒精、吸烟等外来因素作用机体产生的，是疾病发生、发展和机体老化的重要影响因素。内源性自由基是在正常生命活动过程中产生的。在线粒体呼吸链上电子传递、免疫细胞吞噬活动、花生四烯酸和前列腺素的代谢、微粒体酶系统参与的代谢过程等生理生化活动中，都产生自由基，自由基是行使生理功能及介导生化反应所必须的。只要新陈代谢在进行，就会有自由基产生；没有自由基和自由基反应，生命就会停止。自由基的产生、淬灭、利用和损伤是在机体内同时进行的对立统一过程，伴随着活性氧ROS的产生和清除。

    所谓活性氧(ROS)是指含氧而且有高度化学活性的几种分子的总称，包括半醌类自由基、氧自由基和其他碳、氮、硫为中心的自由基。单线态氧(102)和过氧化氢(H202)不是自由基，但它们都是很重要的活性氧，可以反应产生氧自由基。机体在正常状态，抗氧化系统可以将过量的ROS清除，氧化和抗氧化水平处于平衡状态。但在疾病、辐射等内在或／和外在环境条件下，机体氧化应激水平升高，会造成脂质过氧化、氨基酸和蛋白质的氧化损伤及核酸和染色体的氧化损伤，机体稳态破坏，造成机体组织、细胞不同程度的损伤。实践证明，氧化应激是癌症、心血管疾病，神经系统疾病以及衰老等老年病的总根源。

最近研究表明，氧化应激在糖尿病发生发展过程中发挥重要作用。

1．3体内氧化应激主要标志物ROS自由基氧化修饰核酸的碱基、糖基或使之形成交叉，使DNA损伤修复能力下降，导致DNA损伤，生成8-羟基-脱氧鸟苷(8-OHdG)，目前血或尿中8-OHdG水平是氧化应激的一个重要标志物。当和NO同时存在时，可以自发形成一种更强的氧化剂-过氧化亚硝酸盐，过氧化亚硝酸盐能够作用于蛋白质分子中的酪氨酸残基，其产物是硝基酪氨酸(NT)。ROS引起的脂质过氧化损伤，其中丙二醛(MDA)、硫代巴比妥酸反应产物(TBARs)、4-羟基-2-壬烯酸(HNE)、神经异前列腺素、F22异前列腺素等异前列腺素类分子等是常见的氧化损伤标志物。

    此外，体内清除自由基的抗氧化剂水平高低，也反映机体的氧化应激状态。自由基清除系统包括抗酶类和非酶类，前者有超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽还原酶(GRS)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和过氧化氢酶(CAT)等，后者有还原型谷胱甘肽(GSH)、氧化型谷胱甘肽(GSSG)、ViTA、VitC、VitE、a-硫辛酸、类胡萝卜素、辅酶Q10以及锌、硒等微量元素。

2糖尿病激发氧化应激

2．1糖尿病患者氧化应激增加  临床研究表明，2型糖尿病患者血液或组织中氧化应激标志物升高，这些标志物包括血浆中8-表氧前列腺素F2a、血浆中DNA碱基氧化物、血浆中氢过氧化物和乙酰水杨酸(ASA)羟基化产物、血清中8-羟基-鸟嘌呤(8-OHG)、胰岛B细胞中4-羟基-2-壬烯酸(HNE)和8-羟基-脱氧鸟嘌蛉(8-OHdG)等，和非糖尿病对照相比，氧化损伤标志物水平升高2～5倍。除了氧化损伤标志物升高外，相关的抗氧化剂水平下降。还原型谷胱甘肽(GSH)是一种低分子自由基清除剂，并且是谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和谷胱甘肽硫转移酶(GST)的底物，因此是细胞内最主要抗氧化剂。对于2型糖尿病患者，其红细胞中氧化型谷胱甘肽(GSSG)水平上升，GSH水平下降，GSH／GSSG比值下降达51％。2型糖尿病患者胰腺组织氧化应激升高，存在明显的氧化损伤。对日本14名2型糖尿病患者研究发现，胰腺组织伴随Cu，Zn—SOD活性下降，8-OHdG和HNE含量增加，而胰岛13细胞体积和胰岛体积减小20％以上，胰岛中淀粉样沉淀占15％。

    胞外超氧化物歧化酶(EC—SOD)存在于细胞外基质中，是细胞外基质中超氧自由基主要的清除剂。EC—SOD基因具有多态性，存在2个错义突变(Ala40Thr和ArG213Gly)和1个沉默突变(LEu53Leu)。2型糖尿病患者中AladOThr等位基因和携带此等位基因患者人数均高于非糖尿病患者。可能是由于Ec—SOD的低表达，导致机体处于氧化应激状态，带有Ala40Thr等位基因的2型糖尿病患者诊断年龄降低，胰岛素抵抗增强。此外，综合临床、动物实验和流行病学调查研究，认为起源于早期胎儿营养不良、低出生体重和生长迟缓等因素的2型糖尿病，体内存在氧化应激和线粒体功能障碍，并对糖尿病的发生起着重要作用。

2．2糖尿病动物模型氧化应激增加具有遗传背景的自发糖尿病小鼠，体内各组织处于不同的氧化应激状态。微量荧光图像分析表明，与瘦体型的正常Zucker大鼠比较，肥胖型的糖尿病Zucker大鼠胰岛组织超氧化物水平明显升高；同时线粒体形态发生改变，线粒体膜超极化能力下降。肝内血红素单加氧酶1(HO-1)的表达对氧化应激非常敏感，有研究报道糖尿病大鼠肝内HO—lmRNA表达水平升高1．8倍，提示体内存在明显的氧化损伤。用不同抗氧化剂处理自发糖尿病小鼠，胰岛B细胞体积增大、细胞凋亡减少；对于胰岛功能障碍敏感背景的DBA／2小鼠，在高血糖环境下，胰岛中H202和Mn—SOD水平

升高，而抗氧化剂乙酰半胱氨酸能够抑制H2O2水平上升。

    大量动物实验研究表明，四氧嘧啶(Alloxan)或链脲佐菌素(STZ)诱导糖尿病动物模型，机体氧化应激明显增强。四氧嘧啶通过细胞膜上葡萄糖载体2(GII胞)转运吸收，选择性地蓄积在胰岛素分泌细胞中，与硫醇化合物等还原性产物5-羟巴比妥酸反应：生成活性氧(ROS)。STZ选择性损伤胰岛3细胞,它不仅是NO的供体，而且诱导H202生成。四氧嘧啶处理大鼠48小时，肝脏、心脏、肾脏、胰腺等脏器和

骨骼肌、血浆中脂质过氧化物就已经明显升高。四氧嘧啶诱导的兔子糖尿病模型，成模4周和8周后，肝脏和肾脏中脂质过氧化物水平升高，而cu，Zn—SOD含量降低。STZ诱导大鼠糖尿病发生后，在1～6周时间内，TBARs和LPO水平渐进性增加，氧化应激渐进性增强。研究发现，在怀孕糖尿病母鼠刚生下小鼠的肝脏、大脑、肾脏和皮肤等组织中，ROS和过氧化产物化学物水平同样高于正常仔鼠。诱导动物糖尿病研究表明，在糖尿病发生的早期和晚期以及进展过程中，氧化应激一直存在并对糖尿病的发生发展起着重要作用。

    比较动物实验研究报道，发现糖尿病动物模型各组织中过氧化物、内源性抗氧化剂的变化很不一致。同是STZ诱导糖尿病，有研究表明肝组织中GSH、GPX、谷胱甘肽还原酶(GRX)等抗氧化酶活性下降，而有的实验却发现它们的活性升高；对于肝组织中脂质过氧化产物(LPO)或TBRAs含量变化，升高、降低或没有改变，报道结果不尽相同。在大脑、心脏、肾脏、胰腺等组织中，抗坏血酸(AA)、a-生育酚、CAT、SOD等其它内源性抗氧化剂均存在类似情况。

2．3体外实验中组织细胞氧化应激在糖尿病状态下，机体代谢异常，细胞因子表达异常，常伴随血脂、游离脂肪酸、还原性糖等水平的升高。这些生理生化变化，是否会造成组织细胞氧化损伤，大量的体外实验对此做了广泛的研究。

    研究发现干扰素-Y(IFN-Y)和肿瘤坏死因子-a(TNF-a)可以协同作用，激活MIN6N8N细胞中JNK／SAPK，产生ROS，并使线粒体跨膜电位消失，最终导致细胞凋亡。MIN6N8N用油酸(OA)长期处理，胰岛素含量下降50％，ROS水平上升了2倍。还原性2-脱氧-d-核糖(dRib)，具有很高反应活性，可以使HIT—T15细胞内H202水平升高、细胞凋亡增加，细胞存活率下降，其效应呈时间和剂量依赖关系，但dRIb对细胞的损伤并不依赖ROS代谢机制。高浓度D-甘油醛(2mM)环境下，大鼠胰岛分离培养2小时，可以通过非线粒体途径增加胞内ROS产物，同时存在的高浓度葡萄糖(11.1 mM)进一步促进胞内过氧化物的生成。在20 mM葡萄糖环境中，增强细胞内葡萄糖激酶活性，导致葡萄糖加速酵解，胞内ROS产物增多，同时线粒体和DNA的氧化损伤增加；另有研究报道高浓度葡萄糖可以增强棕榈酸盐诱导NO合成，促进超氧化物产生，减少超氧化物含量或使用NO合成酶抑制剂都能减少NO介导的胰岛口细胞毒性。大量的体外研究结果表明，糖尿病引起的机体生理生化的异常能促进氧化应激的发生。

    此外，不同的组织氧化应激成度也存在差别。Santos MS等取Goto—Kakizaki大鼠自发2型糖尿病模型，体外分离脑和肝组织线粒体，用氧化剂对ADP／Fe(2+)诱导氧化应激。通过耗氧量、MDA、TBARs、c0Q和a一生育酚分析，发现脑组织线粒体比肝组织的线粒体更易耐受氧化损伤。与正常大鼠相比，糖尿病大鼠的脑组织线粒体对氧化应激更敏感，而比肝组织正好与此相反，线粒体对氧化应激的敏感性与c0Q和a一生育酚含量成反比。氧化应激的组织差别可能就是糖尿病并发症发生发展的影响因素之一。

3糖尿病引发氧化应激机制

    在糖尿病的过程伴随着血糖和脂肪代谢紊乱，持续高血糖和／或高血脂、细胞因子表达异常与组织细胞氧化应激有着直接或间接的关系。

3．1  蛋白质非酶糖化和葡萄糖自氧化蛋白的非酶糖化是葡萄糖的自由醛基与蛋白质氨基酸残链e-氨基或氨基末端的a-2氨基生成可逆性的Schiff碱，经阿马多瑞氏重排形成阿马多瑞氏产物——果糖胺衍生物，主要为3-脱氧葡萄糖醛酮(3-DG)，再经十分复杂的重组、脱氢、交联，最终形成不可逆的高糖化终末产物(AGEs)。另外葡萄糖可在过渡金属存在下自身氧化成脱氧葡萄糖酮醛与蛋白反应形成酮亚胺加合物，进一步形成AGEs。

    蛋白的非酶糖化是高血糖症和糖尿病患者体内发生的一个重要的异常反应。在形成脱氧葡萄糖酮醛时阿马多瑞氏产物和葡萄糖都经历了自身氧化过程，伴随着氧自由基和H202的生成，会产生大量的ROS，蛋白的非酶糖化可使自由基产生的速率增加50倍，同时糖基化反应产物增加。蛋白糖化后原有蛋白的生化特性发生改变，如CAT和SOD糖化后活性明显下降，清除自由基的活性被抑制。蛋白质一旦被AGE所修饰，即丧失其原有的生理功能，与单核巨噬细胞表面的AGE受体相互作用而被清除和降解。而AGEs与其受体结合，同样会促进ROS形成。

3．2线粒体呼吸链活化正常生理状况下，细胞内葡萄糖有氧氧化生成的NADH通过线粒体电子传递呼吸链(呼吸链)进行氧化磷酸化，合成ATP提供能量。当FADH将H+和e-递给NAD+,辅酶Q在氧化过程中，呼吸联上细胞色素系统传递电子形成电子漏，均会产生02-、OH•和H202等活性氧。在机体正常状态，体内抗氧化系统能够有效清除过多的ROS，使机体氧化一抗氧化维持平衡，不会导致氧化应激发生。

    在高糖环境中，胰岛B细胞高效表达葡萄糖转运载体2(GLUT2)，葡萄糖被细胞迅速摄入，葡萄糖激酶(GK))加速葡萄糖磷酸化，葡萄糖的氧化增强，三羧酸循环中电子供体生成增多，从而使线粒体内膜处质子泵出增加，导致线粒体膜电位升高。当电位升高超过一定阈值后，呼吸链上辅酶Q半衰期延长，发生单电子传递，促进了分子氧向昕的转化，睚生成增多，线粒体内ROS的产生增加。线粒体代谢过程中产生过多的昕和H202能够氧化修饰线粒体DNA(mtDNA)使mtDNA突变，导致线粒体氧化磷酸化缺损，电子传递链上的电子极易从黄素脱氢酶、辅酶Q和细胞色素b直接转移到分子氧形成昕和H202；另一方面Q2-和H202使自身蛋白氧化损伤致使蛋白羰基含量增加，其后果又进一步使ROS增加。

增加的ROS又进一步氧化修饰mtDNA和自身蛋白，导致ROS进一步增加，如此构成循环链，造成ROS的累积。

3．3 NAD(P)H氧化酶活性增加  NAD(P)H氧化酶是一类以NAD(P)H作为电子供体，将02催化为O2-的膜相关酶。NAD(P)H氧化酶最初在中性粒细胞中发现，该酶在静息的中性粒细胞中通常是静止的，但受到适当刺激可迅速活化。近年研究认为非吞噬型细胞，如成纤维细胞、内皮细胞、血管平滑肌细胞、肾小球系膜细胞等也具有类似于吞噬细胞型的NAD(P)H氧化酶。

    高浓度葡萄糖条件下，胰岛细胞株MIN6孵育2小时，NAD(P)H氧化酶依赖蛋白激酶C(PKC)激活途径活化，促进ROS产物生成。在糖尿病微血管和大血管组织，高水平葡萄糖刺激二酯酰甘油醇(DAG)从头合成，激活PKC，进一步激活NAD(P)H氧化酶，促进ROS产生。Guzik TJ等发现NAD(P)H氧化酶是糖尿病及非糖尿病患者血管系统超氧化物的重要来源，糖尿病患者动、静脉NAD(P)H水平升高，NOS功能受损，超氧化物水平增加。

3．4氧化还原能力不足  还原性GSH是一种低分子自由基清除剂，它可清除O2-、H202和LOOH等ROS，并且是GPX和GST两种酶的底物。高糖血症引起代谢紊乱，影响细胞氧化还原能力，尤其是NADPH／NADP+比值和还原性GSH水平。例如糖尿病大鼠胰腺和肝脏组织中葡萄糖-6-磷酸脱氢酶活性下降，依赖葡萄糖-6-磷酸脱氢酶的NADPH供应减少，NADPH／NADP+比值降低，还原性GSH再生能力下降，结果造成组织中还原性GSH水平下降。

    对大鼠各组织和胰岛素分泌细胞株RINm5F研究发现，与肝、肾、骨骼肌和脂肪等相比，胰岛组织中Cu／Zn—SOD、Mn—SOD、CAT和GPX等抗氧化酶含量很低，胰岛组织中SOD的mRNA表达是肝组织的30％，而H202激活的CAT和GPX的mRNA表达只有肝组织的5％；组织中抗氧化酶mRNA表达水平应与相应酶活力正相关，但高糖、高氧和热休克引起的细胞应激没有影响胰岛抗氧化酶的表达。此外，胰岛组织表达磷脂过氧化氢一谷胱甘肽过氧化物酶，保护质膜的脂质过氧化。因此，在内外引起的应激情况下抗氧化剂表达不足、活力低，脂质过氧化容易进行，使胰岛更易遭受氧化应激损伤。

3．5细胞因子介导的细胞毒性研究发现，促炎性细胞因子如白介素1B(IL-1B)、Rinf-a和IFN-Y等，可诱导体外培养的胰岛细胞分泌NO、OH•、H202等，这些ROS可单独或共同使线粒体和胞液中氧化酶失活，影响氧化磷酸化和糖酵解过程，降低三磷酸腺苷(ATP)水平，导致葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)下降，而Mn—SOD和／或CAT不能保护细胞免受细胞因子引起的损伤。

3．6多元醇途径多元醇通路(PP)是组织细胞葡萄糖代谢的途径之一，由醛糖还原酶(AR)和山梨醇脱氢酶(SDH)共同组成。在此代谢通路中，细胞摄取的葡萄糖不被磷酸化为6-磷酸葡萄糖，而是首先在AR催化下，以还原型辅酶Ⅱ(NADPH)为辅酶，将葡萄糖还原为相应的糖醇一山梨醇，后者经SDH作用，以氧化型辅酶I(NAD+)为辅酶，将山梨醇氧化为果糖。山梨醇和果糖磷酸化后形成3-磷酸山梨醇和3-磷酸果糖，后者可进一步水解为3-DG。糖尿病时PP激活，血浆中3-DG水平明显升高，促进了AGEs的生成。同时PP激活，AR在催化葡萄糖转化为山梨醇的过程中，竞争性地消耗了NADPH，使得GSH再生能力减弱。

3．7脂质过氧化细胞质膜和细胞器膜富含多不饱合脂肪酸，位于两个双键之间的亚甲基上的氢原子比较活泼，形成脂质自由基(LO O•)，然后发生双键和未配对电子位置转移，形成较稳定的共轭双键，再与氧反应，可以夺取其氢原子，又生成脂质过氧自由基(LO O•)，它能进一步吸引氢原子并开始持续的连锁反应；并且细胞质和器膜内氧浓度高，有利脂质过氧化反应的进行。这种反应只有当底物被完全消耗或由能中断连锁反应的抗氧化剂作用才能终止。糖尿病引起抗氧化酶活性下降、蛋白糖基化增强，使得体内抗自由基能力下降，使细胞质和器膜容易遭受攻击，产生过多的氧自由基，刺激细胞产生氧化应激；膜脂质过氧化后流动性下降，膜功能受损，进一步增强了细胞氧化应激。

4氧化应激对血糖调节的损伤

4．1机体血糖调节的主要机制机体血糖调节主要通过以下几个途径进行：胰岛素分泌、消化道吸收、肝脏糖代谢(糖原合成、分解和糖异生)、肌肉和脂肪组织对葡萄糖吸收、组织细胞内葡萄糖供能分解等。胰岛素是体内“唯一”的降低血糖激素。其降低血糖的机制如下：促进肌肉、脂肪细胞摄取利用葡萄糖；诱导肝脏葡萄糖激酶合成，激活丙酮酸脱氢酶磷酸化而使丙酮酸脱氢酶激活，加速丙酮酸氧化为乙酰辅酶A(CoA)，糖分解代谢加强；增强磷酸二脂酶活性，降低cAMP水平，从而使糖原合酶活性增强、磷酸化酶活性降低，加速糖原合成、抑制糖原分解；阻遏糖异生关键酶磷酸烯醇式内酮酸羧激酶，促进织织摄取氨基酸并合成蛋白质，减少肝脏糖异生原料，抑制肝丙糖异生；抑制脂肪组织内激素敏感性脂肪酶，减缓脂肪动员速率，促进组织利用葡萄糖。因此，保护胰岛细胞免受损害，维持胰岛13细胞胰岛素分泌功能和胰岛素敏感性正常，是控制血糖的关键。

4．2氧化应激对胰岛13细胞功能的损伤与其他组织相比，胰岛组织中抗氧化能力不足，使得胰岛更容易遭受氧化应激损伤。高血糖促使6-磷酸果糖酰氨基转移酶(GFAT)过表达，激活氨基己糖途径，增加p细胞内H202和N-乙酰氨基葡萄糖(O-GlcNAc)水平，O-GlcNAC修饰蛋白具有B细胞毒作用，可以诱导B细胞凋亡；而H202能引起胰岛素分泌细胞内pH值迅速下降，抑制Na+／H+交换活性；将pH值维持在7．4，H202改变细胞损伤模式，细胞坏死减少，细胞凋亡增加，半胱氨酸在一定剂量范围内可以增加胞内GSH水平，使细胞功能免受受损。体内外研究发现高血糖诱导氧化应激后，胰岛p细胞p21蛋白高表达，使细胞周期依赖性蛋白激酶(Cak)失活，抑制细胞进入s期。此外，促炎性细胞因子TNF-a和IFN-Y也可以协同作用，激活c—Jun氨基端激酶(JNK)信号转导途径，促进ROS产生和线粒体跨膜电位消失，最终导致细胞凋亡。增加胰岛p细胞受损或者凋亡增加，影响正常合成和分泌胰岛素的功能。

    胰腺十二指肠同源框(PDx-1，IDX-1／STF-1/IPFl)是转录因子同源结构域家族，能调节胰岛素、葡萄糖载体2(GLUT2)和GK等多种基因的表达。C-Jun氨基端激酶(JNK)是MAPK丝氨酸／苏氨酸蛋白激酶家族成员，可被高血糖、ROS、促炎症因子、热休克和紫外辐射等应激激活，故又被称为应激激活蛋白激酶(SAPK)。高血糖诱导氧化应激后激活JNK，过渡激活的JNK-方面抑制PDX-1基因活性；另一方面影响胰岛素分泌细胞PDX-1核输出信号(NES)，促使内源性和外源性的PDX-1从核内转移到胞浆，PDX-1和DN脚合成减少，导致葡萄糖刺激胰岛素分泌(GsIs)下降，胰岛素表达减少。同时高血糖血症增加了线粒体内源性超氧化物，这些超氧化物激活p细胞解偶联蛋白2(UCP2)表达增强，使得线粒体质子泄漏而ATP合成减少，导致葡萄糖刺激胰岛素分泌(GSIS)下降。

4．3氧化应激诱导胰岛素抵抗胰岛素发挥作用不仅依靠胰岛素浓度，还要依靠胰岛素信号转导，调节胞内葡萄糖转运载体和各种相关酶蛋白的表达，保证肝脏和脂肪、肌肉等外周组织对葡萄糖有效吸收和代谢。胰岛素信号转导途径中胰岛素受体(IR)和胰岛素受体底物(IRS)都是丝氨酸激酶活化底物，ROS和氧化应激能够激活多种丝氨酸激酶级联反应，使胰岛素受体I(IR-1)和胰岛素受体2(IR-2)丝氨酸残基磷酸化，导致酪氨酸残基磷酸化程度降低，胰岛素信号转导受阻。体外研究表明，卵巢细胞和肌肉细胞在氧化应激产生后，JNK／SAPK或p38 MAPK激活，抑制了胰岛素刺激的胰岛素受体底物酪氨酸残基磷酸化，造成葡萄糖转运抑制，使用硫辛酸等抗氧化剂干预可以改善胰岛泰敏感性，结果表明氧化应激可能是糖尿病产生胰岛素抵抗的重要原因之一。

4．4氧化应激损伤肝脏功能维持肝脏正常功能，有效调节血糖吸收氧化、糖异生、糖原合成和分解作用，对血糖调节非常重要。糖尿病动物模型研究发现，糖尿病发生早期肝脏就存在氧化应激，并且随着糖尿病的发展氧化应激增强。研究发现糖尿病大鼠耗氧量下降，肝细胞线粒体氧化磷酸化下降，肝组织脂质过氧化增强，肝内胆小管肿胀，线粒体肿胀、线粒体脊排列紊乱、不完整，粗面内质网扩张伴核糖体脱落和多核糖体脱落；给予抗氧化剂硒酸钠处理，肝组织(超微)结构损伤明显减轻，补充VitE可以明显

减少肝组织脂质过氧化程度，减少超氧自由基的蓄积，恢复细胞膜的流动性。糖尿病大鼠的肝功能检测发现，血清丙氨酸氨基转移酶和Y-谷氨酰氨基转移酶水平升高，在提高了体内SOD、CAT和GPx等抗氧化剂水平后，丙氨酸氨基转移酶和Y-谷氨酰氨基转移酶恢复到正常水平。抗氧化剂可以影响糖尿病肝组织结构和功能的研究结果表明，糖尿病氧化应激损伤可以肝脏正常功能，而在功能不正常情况下。肝脏对血糖的代谢调节能力可能受到损伤。

5抗氧化与降血糖作用

    糖尿病动物模型研究表明，许多抗氧化活性物质具有降血糖作用。如槲皮素、水飞蓟素等许多黄酮类化合物能够减轻氧化应激，通过抗氧化作用保护胰岛，修复胰岛损伤，改善胰岛B细胞功能，促进胰岛素合成分泌，从而降低血糖。其他类型的抗氧化活性物质，如硒酸盐、白黎芦醇、阿魏酸等均显示出较强的降血糖能力。单独使用抗氧化剂控制血糖的防治方案比较少，一般与其他降血糖药物配合使用，辅助控制血糖，防治糖尿病并发症。如STZ诱导糖尿病大鼠3天后，饮水中加入0．5 mmolCoCL2和1 g／L AA，

6周后糖尿病大鼠血糖下降46％，肝组织升高的CAT、SOD和TBARS水平明显降低，其中补充VitC增强了COCl2对肝组织保护作用，减轻了组织氧化损伤。具有强抗氧化活性的元素硒与降血糖药物格列奇特合用，能够降低四氧嘧啶诱导的糖尿病大鼠血糖，效果很明显。

    此外，临床研究表明，一些抗氧化活性物质改善了糖尿病患者血糖控制能力。Paolisso等给2型糖尿病患者静脉输注GSH，结果患者胰岛素分泌增加、口服葡萄糖耐量(OGTT)明显改善；用尼克酰胺和VitE配合胰岛素治疗新诊断的1型糖尿病患者，可以保护残留的胰岛B细胞功能，维护C肽的基础分泌。

    目前研究表明，糖尿病患者氧化应激增强，内源性抗氧化剂水平下降，机体抗氧化能力减弱；血糖得到控制后，氧化应激有所下降，但仍然存在。因此提高糖尿病患者抗氧化能力，对于控制血糖和糖尿病并发症具有重要意义。开发具有抗氧化作用的降血糖产品，成为目前和今后糖尿病研究的一项重要内容。

6结论

    糖尿病患者氧化应激增强，抗氧化能力减弱，胰岛、肝脏、肌肉等组织可能发生氧化损伤，结果使得胰岛素合成分泌功能下降，诱导胰岛素抵抗，肝脏、肌肉等组织吸收处理血糖能力下降，导致血糖控制能力降低。因此，研究糖尿病氧化应激的发生发展，加强抗氧化剂开发和糖尿病治疗应用研究，开发具有抗氧化活性的降血糖药物或保健产品，对于糖尿病血糖控制具有非常重要的意义。

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氧化应激与2型糖尿病

前言：氧化应激是体内活性氧化物产生多于清除的氧化还原反应失衡的病理状态。氧化应激可能对2型糖尿病的起病及发展起着关键性作用。机体活性氧簇产生过多,使β细胞成熟障碍和凋亡增加,胰岛素合成和分泌减少,并致胰岛素抵抗;糖尿病的高糖、高脂状态可使活性氧化物产生增多,造成氧化应激,氧化应激和糖尿病二者相互促进,形成恶性循环。        Oxidative stress is defined as  a serious imbalance between the production of reactive species and  antioxidant defenses,leading to potential tissue damage.It may play a key  role in the pathogenesy of the type 2 diabetes.It can lead to pancreatic  β-cell dysmaturity,increase apoptosis,impair insulin secretion and induce  insulin resistance.On the contrary hyperglycemia and FFA can increase the  production of reactive species resulting in oxidative stress.Oxidative stress  and diabetes form a infernal circle.

文献名称 氧化应激与2型糖尿病     Article Name     英文(英语)翻译     Oxidative Stress and Type 2    Diabetes;     作者     杨月莲; 梁瑜祯;     Author     YANG Yue-lian;LIANG Yu-zhen.（The Center of Metabolic and Diabet Mellitus;the First    Affiliated Hospital of Guangxi Medical Unriversity;Nanning 530027;China）;     作者单位     Author Agencies     广西医科大学第一附属医院代谢糖尿病中心; 广西医科大学第一附属医院代谢糖尿病中心 南宁;     文献出处     Article From     中国科学院上海冶金研究所; 材料物理与化学(专业) 博士论文 2000年度     关键词     活性氧簇; 氧化应激; β细胞; 胰岛素抵抗; 糖尿病;     Keywords     Reactive oxygen species;Oxidative    stress;β-cell;Insulin resistance;Diabetes;

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氧化应激在糖尿病中的研究进展-氧化应激与糖尿病血管并发症

  
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作者：袁明霞    文章来源：现代医药网    点击数：     更新时间：2007-8-21

   
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    一、氧化应激概述

   

    氧化应激是指化学因子和环境因素作用使自由基产生增多和(或) 抗氧化机制减弱，引发组织的应激反应，从不同水平导致组织细胞的损伤，引发多种疾病。

   

    氧是生物体供能的主要来源，也是合成ATP、激素及许多生理活性物质所必不可缺的物质。但机体在利用氧元素进行氧化反应的同时，氧元素自身也发生了还原反应,生成活性氧代谢产物，是具有不配对电子的分子、离子或基团，主要包括超氧阴离子自由基(O2-) 、过氧化氢(H2O2 ) 、羟自由基(OH.)以及由此衍生的有机过氧化物自由基（RO﹒和ROO﹒）和氢过氧化物（ROOH）等，统称为氧自由基或活性氧族( reactive    oxygen species，ROS)。正常状态下机体可产生少量ROS参与正常代谢，同时体内存在清除自由基、抑制自由基反应的体系，使得过多的自由基被清除或使自由基减少，ROS的产生和清除处于动态平衡状态。如果这一机制遭到破坏，则过多的自由基可直接作用于机体，引起组织损伤。

   

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    活性氧的负性作用主要在于其结构中含有未成对电子，具有高度反应性，能够迅速与周围物质发生反应。ROS过多积聚，对核酸、蛋白质和脂肪均具有损害作用。损伤机制如下：

   

    ①对核酸和染色体的破坏。ROS可以氧化修饰核酸的碱基，导致DNA损伤和DNA链的断裂，染色体的畸变和断裂。

   

    ②对蛋白质、酶的损伤。在ROS的作用下，胞浆和膜蛋白及某些酶可交联成二聚体或更大的聚合物，导致蛋白质变性，功能丧失和酶失活。氧化应激对蛋白质损伤的一个重要标志物是硝基酪氨酸（nitrotyrosine,NT），是自由基与蛋白质中的酪氨酸残基相互作用的产物。

   

    ③对脂类和细胞膜的破坏。ROS与膜磷脂的不饱和脂肪酸作用，发生脂质过氧化反应，改变膜的结构，使膜成分之间形成交联和聚合，影响膜受体、膜蛋白酶和离子通道的功能。

   

    ④对细胞外基质的破坏。使细胞外基质变得疏松，弹性降低。氧化应激严重影响细胞周期和凋亡过程。        

   

    二、糖尿病氧化应激的产生

   
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    越来越多的动物实验和临床研究证实糖尿病中氧化应激的存在。糖尿病状态时促进氧化应激的因素包括：反应性氧自由基增加，糖基化产物和糖氧化产物形成增加和抗氧化应激机制的减弱。

   

    糖尿病慢性高糖状态可以通过以下途径产生大量的活性氧族：

   

    1 高血糖导致内皮细胞线粒体生成超氧阴离子增多。

   

    血糖水平升高时，葡萄糖以非胰岛素依赖性方式在内皮细胞膜上葡萄糖转运体21 (GLUT21) 的帮助下进入细胞，造成细胞内高糖状态。过多的葡萄糖经糖酵解途径代谢生成丙酮酸，后者经三羧酸循环提供过多的供氢体（NADH 和FADH2）给线粒体呼吸链，从而使ROS，特别是超氧阴离子生成增加。

   

    2 蛋白质糖化作用增强。

   

    长期高血糖使各种蛋白质发生糖基化，许多长寿蛋白质如胶原蛋白随着糖化时间延长而不断糖化，形成糖基化终末产物(AGEs)堆积，而AGEs形成过程中可以不断产生自由基。

   

    3 高糖可引起醛糖还原酶（AR）和山梨醇脱氢酶（SDH）活性增强。

   

    一方面导致细胞内山梨醇和果糖浓度增高，引起细胞水肿和损伤；另一方面使多元醇通路中底物增加，NADPH/NADP的比值下降，从而导致超氧阴离子的产生。

   

    4 花生烯酸类代谢途径的激活。

   

    5 抗氧化系统清除能力减弱。

   

    正常情况下，机体可利用酶和抗氧化剂通过化学反应达到清除组织内自由基的作用。糖尿病情况下机体内抗氧化物质如超氧化物歧化酶(SOD) 活性降低，还原型谷胱甘肽、抗坏血酸等血浓度下降，明显削弱了机体清除自由基的能力。

   

    6 其他

   

    糖尿病状态时伴随的肥胖、脂代谢紊乱、游离脂肪酸水平增加和血管紧张素Ⅱ的激活等，均增加ROS生成。

   
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    三、 氧化应激与糖尿病血管病变

   

    2型糖尿病本身具有血管病变的特征,在新诊断的2型糖尿病患者中约有50%的患者已经存在不同程度的血管病变,在糖耐量减低( IGT)人群约有40%的患者存在血管病变,在仅空腹血糖受损( IFG)人群中血管病变的比例也达到10%。一旦高血糖达到临床诊断标准,持续慢性的高血糖状态便加速了糖尿病微血管和大血管病变的 发展与恶化。氧化应激引起的胰岛素抵抗和自由基对胰岛β细胞的直接和间接损伤成为2型糖尿病的发病机理之一。氧化应激成为损伤β细胞、加重胰岛素抵抗以及导致各种血管并发症发病中的共同通路。

   

   

    大量研究表明氧化应激可能是糖尿病血管并发症的始动因素。糖尿病状态下产生大量ROS，ROS通过激活多种途径参与一系列生物效应，包括细胞的生长、凋亡、迁移，炎性分子的表达，基质成分的调控，导致血管内皮细胞损伤，平滑肌细胞增生、迁移，细胞外基质增生，血管通透性增加，新生血管形成，血管舒缩功能紊乱等一系列病理生理改变，引起糖尿病血管并发症。

   

    高血糖引起血管并发症机制的研究目前主要集中于4条通路：多元醇通路的激活、糖基化终末产物(AGEs) 形成增多、蛋白激酶C(PKC) 途径激活及氨基己糖途径的激活。最近的研究发现上述4种机制存在着单一的高血糖诱导的过程, 即线粒体电子传递链超氧化物过量产生。高血糖诱导的线粒体ROS过量产生是引起血管内皮细胞损伤的多条通路激活的共同途径，是糖尿病血管病变发病机制中的关键因素。现将线粒体ROS过量产生激活血管损伤通路及其信号调节机制总结如下：

   

    1 氧化低密度脂蛋白(Ox-LDL)作为致动脉粥样硬化的关键因素早已被证实。

   

   

    在高糖状态下，低密度脂蛋白(LDL) 更容易被氧化。在活性氧攻击系统的作用下，LDL可发生不间断的、不同层次的氧化。LDL 氧化修饰后生物学特性发生了明显改变，形成大量脂质过氧化物以及有较高活性的中间产物，不能再被LDL受体识别、代谢，而被清道夫受体(SR) 与其他受体识别，使之被巨噬细胞吞噬,进入到巨噬细胞内引起胆固醇积聚，使巨噬细胞演变为泡沫细胞。Ox-LDL还可以诱导单核细胞膜上白细胞黏附分子、单核细胞趋化蛋白及白细胞介素（IL-1）的产生，促进纤溶酶原激活物抑制剂（PAI-1）的生成，抑制一氧化氮（NO）生物活性，使NO的血管保护作用减弱。此外，Ox-LDL对糖尿病微血管病变的发生也有促进作用。高水平的Ox-LDL具有细胞毒性作用，可直接损害肾小球小动脉的血管内皮细胞及平滑肌细胞，从而使蛋白容易滤过，出现蛋白尿。除了上述直接作用外，Ox-LDL还可以通过对内皮和血小板功能的影响加重糖尿病肾病。

   

    2 蛋白激酶C（PKC）途径激活。

   

    PKC是处于细胞内诸多信号通路中心具有重要生理功能的一类丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶。高糖引起的线粒体ROS过量产生可抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH) 的活性，使糖酵解中间产物堆积，3-磷酸甘油醛增多，刺激二脂酰甘油(DAG)从头合成，激活PKC；此外，AGEs、游离脂肪酸、血管紧张素Ⅱ及多种细胞因子也能促进PKC的激活。PKC 激活后与下游效应器相互作用，影响心血管细胞周期以及多种细胞因子的表达。促进转化生长因子β(TGF-β)表达和细胞外基质蛋白包括胶原、纤维粘接蛋白的生成，导致细胞外基质的增生，基底膜增厚；促进内皮细胞间黏附分子、PAI-1 的表达，刺激血管平滑肌细胞增殖；影响内皮素1(ET-1)及一氧化氮合酶(NOS)的表达，导致血流及血管舒缩功能紊乱；介导促分裂原激活蛋白激酶(MAPK)、前列腺素、血管内皮生长因子（VEGF）、表皮生长因子的产生，使血管通透性增加，促进新生血管的生成。这些生物效应均参与了糖尿病大血管和微血管病变的发病过程。

   

    3 糖基化终末产物(AGEs)形成增多。

   

    在糖尿病中，除活性氧自由基对细胞膜上脂类与蛋白质直接作用外，糖类自身氧化产物也具有高度的氧化活性，它能与细胞膜上的蛋白质、脂质起反应，引起蛋白质变性及脂质氧化。此种糖类自身产物称为AGEs。线粒体ROS过量产生抑制GAPDH活性使3-磷酸甘油醛增加，可分解产生AGEs前体分子甲基乙二醛，参与AGEs生成。组织中AGEs的聚集能引起多种病理过程，它对细胞的毒性作用是通过与其特异性受体糖基化终末产物受体(RAGE)的结合来实现的。RAGE 在许多细胞(包括内皮、系膜、血管平滑肌细胞及巨噬细胞)中均有表达，这与糖尿病血管并发症有密切关系。AGE-RAGE反应伴随ROS的产生，能够增加血管通透性，促进单核细胞的流动；AGEs促进LDL的氧化,加重动脉粥样硬化的形成；AGE－RAGE促进ROS的产生，促进膜的氧化，增加膜的通透性，并激活磷脂酶A2 (PLA2)，通过PKC作用使前列腺素合成增加，增加肾小球的通透性及肾血流量, 保持肾小球高滤过状态。AGE-RAGE 反应主要通过对自由基敏感的核转录因子κB(NF-κB) 途径缓慢诱导产生大量的细胞因子及生长因子，如血小板源性生长因子(PDGF) 、ET-1、单核细胞趋化蛋白(MCP-1)、IL-1、TGF-β等。所有这些细胞因子及生长因子共同构成复杂的细胞因子网络，并以自分泌及旁分泌方式作用于肾细胞，导致肾细胞增殖、肥大，细胞合成过多的胶原蛋白，细胞外基质增多，降解减少，造成肾小球硬化及肾脏细胞外基质的沉着。

   

    4 多元醇途径激活对糖尿病血管并发症的影响。

   

    在醛糖还原酶高表达的转基因鼠中早已得到证实，细胞内葡萄糖增高时，醛糖还原酶激活，促进山梨醇的生成，山梨醇的聚集导致细胞损伤，参与糖尿病微血管并发症的发生；糖尿病高血糖状态下多元醇途径的开放,生成山梨醇及还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH），NADH与血糖共同促进甘油二酯(DAG) 的生成，从而激活PKC；增加了磷酸丙糖浓度和甲基乙二醛（AGEs前体）合成，促进AGEs形成；过多的葡萄糖进入多元醇通路代谢，过度消耗还原型辅酶Ⅱ(NADPH)，影响还原态谷胱甘肽(GSH)生成，减弱了抗氧化系统功能，加重氧化应激损伤。

   

    5 氨基己糖合成途径也是促进糖尿病并发症的主要因素。

   

    糖酵解途径中的代谢中产物堆积，使这些代谢物转向其他通路代谢。6-磷酸果糖在谷氨酰胺-6磷酸-酰氨转移酶的催化下进入氨基己糖代谢途径。己糖胺通路激活可以调节由高血糖诱导的基因转录的增加。过多的N－乙酰葡糖胺可与转录因子的丝氨酸、苏氨酸磷酸化位点结合，促进PAI-1、TGFβ的产生。同时还可以通过磷酸化作用对胞质蛋白进行修饰，影响蛋白功能。

   

    6 核因子-κB (NF-κB)是最早被发现的氧化应激敏感性转录因子之一。

   

    NF-κB可被广泛的内源性及外源性物质所激活，包括高血糖、游离脂肪酸的增加、ROS、TNF-α、IL-1、AGE-RAGE、p38MAPK、DNA损伤、病毒感染等。NF-κB 激活后在调节基因的表达、免疫及炎性反应、凋亡过程中起关键作用，调节的基因表达包括生长因子(VEGF等)、炎症因子(TNF-α,IL-1等)、RAGE、粘附因子等，其中部分基因产物再次激活NF-κB，构成正反馈途径。NF-κB 所调节的基因表达成分在糖尿病血管并发症的发生发展过程中都不同程度地起到促进作用。

   

    7 多聚(ADP核酸)聚合酶(PARP)的激活。

   

    高血糖诱导产生过多的自由基可直接导致DNA损伤。DNA损伤片段特异性激活细胞核中的DNA修复酶—PARP。PARP的激活使细胞内NAD+耗尽、糖酵解速率减慢、电子传递受阻、ATP缺乏。同时，GAPDH 分子的ADP-核糖多聚化，导致其活性受抑制，引起糖酵解上游代谢产物的堆积，激活不同的血管损伤通路，导致血管并发症发生。

   

    四、抗氧化治疗的应用

   
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    机体存在广泛的内源性及外源性抗氧化系统，起到清除自由基、保护细胞功能的作用。目前抗氧化剂可分为主要的三大类：①抗氧化酶系：过氧化氢酶,谷胱甘肽还原酶，谷胱苷肽过氧化物酶，超氧化物歧化酶等。②链阻滞抗氧化剂：又可分为脂溶性抗氧化剂(VitE ，VitA，黄酮类，辅酶Q10)和水溶性抗氧化剂(VitC，尿酸，血浆巯基蛋白，清蛋白，还原性谷胱甘肽)。③转运金属结合蛋白(转铁蛋白，铜蓝蛋白，乳铁蛋白)等。

   

    尽管糖尿病患者存在明显的氧化应激损伤，引起糖尿病并发症的发生已得到广泛的证实，但抗氧化治疗在糖尿病中的应用仍然是学者疑惑和关注的问题。糖尿病抗氧化治疗应该从病因学入手。如果能够阻断线粒体产生过多的ROS，则可能从根本上控制糖尿病血管病变的发生与发展。但传统的抗氧化剂只能清除部分已经形成的过氧化产物，难以达到理想疗效，有待开发新药。目前在大量基础和临床试验中研究较多的主要抗氧化剂包括以下几种：

   

    超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶这类低分子物质有类似天然SOD或过氧化氢酶的催化作用，可持续清除ROS，有效抑制氧化应激，取得理想的疗效。证实在STZ诱导的糖尿病鼠中，SOD能恢复血管内皮功能，改善神经内膜的血流及自主神经传导速度。

   

    L丙酰基-肉毒碱是细胞内过氧化物清除剂，可以改善线粒体功能，减少DNA 损伤，改善糖尿病心脏功能，周围神经功能以及血流状况。

   

    α-硫辛酸是具有自我再生能力的线粒体内抗氧化剂。硫辛酸能还原氧化型谷胱甘肽，对缓解高血糖引起的多元醇途径中过度消耗的GSH有再生循环作用，对VitC和VitE，以及其他辅酶具有再生循环作用，能延长普通抗氧化剂的寿命。硫辛酸自身具有强大的自由基清除作用，能清除多种ROS，提高机体抗氧化防御功能。在糖尿病动物模型及糖尿病患者中被证实可以改善血管内皮功能。

   

    LY333531、PJ34 及FP15 分别抑制β亚型PKC、PARP和过氧化硝酸盐的生成，改善高血糖导致的血管内皮细胞损伤。在小范围的研究及体外实验中证明VitE、VitC、β2胡萝卜素等抗氧化剂能阻断氧化应激途径。另外,目前应用于临床的噻唑烷二酮类(TZDs)药物、他汀类药物、血管紧张素Ⅱ(ATⅡ)受体拮抗剂以及血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)均具有一定程度的细胞内抗氧化作用。临床试验发现辛伐他汀可改善糖尿病视网膜病变，预防心血管事件的发生。ACEI与ATⅡ受体拮抗剂均可抑制高血糖所致的氧化应激，阻止硝基酪氨酸在肾脏中沉积,延缓蛋白尿的发生。由于糖尿病血管病变机制复杂，影响因素较多，疗程、剂量及终点时抗氧化复合物的作用位点也影响抗氧化治疗的疗效，抗氧化治疗仍有待于进一步研究。

   

    综上所述，氧化应激在糖尿病血管损伤的发病机制中起重要作用。糖尿病状态下产生大量ROS，是导致血管损伤的多条通道激活的共同途径，是糖尿病血管并发症产生的始动因素。针对细胞内氧化应激的治疗措施以及新药研发可能从根本上预防和控制糖尿病血管并发症的发生发展。

   
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黑豆

氧化应激在糖代谢紊乱中的作用

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生成2007-08-07  16:22:57 来源：中国食品卫生杂志 关键词：糖尿病　实验性　自由基　氧化性应激

   

　　 　　摘　要：为探讨氧化应激和糖尿病发生/发展的相互关系，由四氧嘧啶诱导建立糖尿病大鼠模型，进行抗氧化干预。动物经此化学诱导剂处理后，血糖/血脂和硫代巴比妥酸反应产物(TBARs)升高，SOD降低，再经抗氧化干预，即可发生逆转恢复。试验结果表明糖/脂代谢调节和氧化应激密切相关。

  

　　分类号：O621.25+4.1　文献标识码：A

  

　　文章编号：1004—8456(2000)01—0008—03

  

Effect of  oxidative stress on saccharometabolism disorder

  

Ye Yuwei

  

　　（Shanghai Health and  Anti-epidemic Station, 200336 PRC.）

  

　　Abstract：In the study on the relationship between oxidative stress and  development of diabetes mellitus, the diabetes mellitus model of mice was  provided. The sugar, fat and thiobarbituric acid reactants in blood of wistar  rats were increased, and superoxide dismutase decreased, after given alloxan.  The results of intervension of TSP on diabetes mellitus model of mice  presents the recovering action. It indicated that oxidative stress was  closely related with saccharometabolism and lipometabolism.

  

　　Key words：Diabetes Mellitus, Experimental　Free  Radicals　Oxidative Stress　Rats,Wistar▲

  

　　一般认为糖尿病是由于绝对或相对胰岛素分泌不足引起的糖、蛋白质、脂肪等代谢紊乱，特征为血糖过高、糖尿、葡萄糖耐量减低及胰岛素释放异常。旷日持久的高血糖又将成为一些慢性并发症的病理、生理基础。事实上，糖尿病及其并发症的发病机理十分复杂，至今尚未完全阐明。近年来，将氧化应激(Oxidative stress)和糖尿病及其并发症的复杂病理机制联系在一起，［1，2］颇受注意。本文试图通过用含有复合抗氧化组份的保健食品对四氧嘧啶诱导的糖尿病大鼠进行干预试验，探讨其氧化应激和糖尿病发生/发展的相互关系。

  

　　1　材料和方法

  

　　动物　Wistar大白鼠，雄性，体重120～150 g。

  

　　试剂　四氧嘧啶(Alloxan)、黄嘌呤氧化酶，均为Sigma公司产品；TBA，Merck公司产品；其余均为国产试剂。

  

　　TSP　全复合抗氧化组分的某保健食品。

  

　　造模及抗氧化干预　大鼠空腹8 h后，按Alloxan 200 mg/kg BW(ip)造模，模型造成后，选择FBG(空腹血糖)＞10 mmol/L者分组进行试验，干预组分设低、中、高3个TSP剂量，分别为30、300、900 mg/kg BW。连续喂饲2周后，内眦取血，分离血清，测定以下指标。

  

　　血糖测定　采用Johnson微型血糖仪(Ⅱ型)测定。

  

　　血脂测定　甘油三酯(TG)，总胆固醇(TC)和高密度脂蛋白(HDL)均采用Meric Alize型自动生化仪及其kit测定。

  

　　SOD测定　按Yanagni法测定。［3］

  

　　TBARs测定　按Yagi K法测定，［4］反应产物以MDA(丙二醛)定量。

  

　　统计分析　数据用file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image001.gif±SD表示，统计分析用SAS软件包处理。

  

　　2　结果

  

　　2.1　TSP对于实验性糖尿病大鼠FBG的影响(表1)　大鼠经四氧嘧啶诱导后，空腹血糖(FBG)值显著高于正常对照组(高血糖模型对照组FBG几乎为正常对照组的5倍)。但经TSP喂饲2周后，各实验组FBG值均有不同程度的下降，并显示一定程度的剂量—效应关系；中、高二剂量组与模型对照组相比，具有显著性差异(P＜0.05)。

  

表1　TSP对糖尿病大鼠FBG的影响

  

组别	动物数　只	FBG　mmol/L
模型对照	10	27.6±2.6
正常对照	10	5.6±0.9
低剂量	10	25.2±4.2
中剂量	10	23.9±4.1(1)
高剂量	10	21.4±2.4(1)

  

　　注：(1)　与模型对照组比较　P＜0.05。

  

2.2　TSP对于实验性糖尿病大鼠血脂的影响(表2)　高血糖模型对照组甘油三酯(TG)、总胆固醇(TC)和动脉粥样硬化指数(AI)3项指标均显著高于正常对照组；经喂饲TSP 2周后，各实验组上述3项指标均随剂量增加而降低，并接近恢复至正常水平，与高血糖模型对照组比较，具有显著性差异。

  

表2　TSP对于实验性糖尿病大鼠血脂的影响

  

组别	动物数　只	TG　mmol/L	TC　mmol/L	HDL　mmol/L	HDL/TC	AI(2)
正常对照	10	1.12±0.22	2.85±0.61	1.31±0.19	0.48±0.11	1.19±0.46
高血糖模型	10	2.02±0.83	3.98±1.13	1.24±0.08	0.33±0.09	2.22±0.95
低剂量	10	1.20±0.18(1)	3.02±0.23(1)	1.14±0.08	0.38±0.05	1.66±0.32(1)
中剂量	10	1.18±0.25(1)	3.18±0.50(1)	1.32±0.25	0.43±0.12	1.48±0.55(1)
高剂量	10	1.00±0.22(1)	2.80±0.57(1)	1.22±0.11	0.45±0.08	1.29±0.39(1)

  

　　注(1)与高血糖模型组相比　P＜0.05　　(2)file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image002.gif2.3　TSP对于实验性糖尿病大鼠自由基代谢的影响(表3)　由表3可见，与正常对照组比较，高血糖模型对照组血清SOD显著降低，巴比妥酸反应产物(MDA)显著增高。但经TSP喂饲2周后，各实验组SOD随剂量增加而升高；而MDA值随剂量增加而降低。

  

表3　TSP对于实验性糖尿病大鼠自由基代谢的影响

  

组别	动物数 只	SOD μ/mL	MDA nmol/mL
正常对照	10	30.74±1.66	3.49±1.15
高血糖模型	10	19.43±1.83	12.24±3.08
低剂量	10	24.06±1.70(1)	5.29±1.37(1)
中剂量	10	25.99±2.71(1)	4.23±0.71(1)
高剂量	10	26.62±3.25(1)	4.16±1.27(1)

  

　　注：(1)与高血糖模型组相比　P＜0.05

  

3　讨论

  

　　四氧嘧啶现已广泛用于糖尿病动物模型的建立。这种模型具有以下优点：1、近似人类糖尿病，2、胰岛外分泌部不受损伤影响，3、β细胞功能仅是不同程度的降低，不是丧失，有利于胰岛组织再生和功能修复。

  

　　本实验结果说明，大鼠经四氧嘧啶诱导后，胰岛β细胞损伤，分泌功能降低，因而糖元合成和脂类生成作用受阻，血糖  、血脂和动脉粥样硬化指数升高，同时，主要抗氧化酶类——血清SOD降低，外周组织膜脂蛋白代谢末端产物——TBARs(或脂质过氧化产物)升高，MDA/SOD比值增加。说明糖尿病大鼠抗氧化防御体系受抑制，自由基产生率大于清除率，氧化应激增强，［5］这与糖尿病患者体内变化相一致。［2，6］

  

　　动物Ⅰ型糖尿病可由化学剂或免疫剂轰击胰β细胞中建立，在这二种情况下，都产生活性氧，并在杀伤β细胞中起到重要作用。四氧嘧啶易于还原成dialuric acid(5-羟巴比妥酸)。用ESR(电子自旋共振)和化学发光方法证明在还原剂、过渡金属存在下，无细胞或β细胞的离体实验中，［6，7］通过5-羟巴比妥酸的自氧化，产生file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image003.gif、H2O2，继而由Haber-Weiss反应转化成·OH，攻击损伤β细胞。β细胞之所以易受·OH攻击损伤，是由于这种细胞总抗氧化能力特别低下。氧化应激在糖尿病发病中的作用是肯定的。由自由基介导的四氧嘧啶致糖尿病发生发展过程中，体内自由基总产生率高于其清除率，加重了氧化应激。

  

表4　参数相关性分析

  

	$ v/ L% s; k3 c- G( w' e9 r	AI	file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\msohtmlclip1\01\clip_image004.gif	MDA	SOD	TC	TG
GLU	r	0.3449	-0.36605	0.50510	-0.66793	0.29178	0.36605
	P	0.0142	0.0089	0.0002	0.0001	0.0398	0.0381
TG	r	0.67306	-0.50314	0.60094	-0.52391	0.62257	: M! ^  `5 t& E
	P	0.0001	0.0002	0.0001	0.0001	0.0001
TC	r	0.91305	-0.78109	0.51334	-0.45337	-
	P	0.0001	0.0001	0.0001	0.0009		% V7 C; S+ m: E/ n! C9 |6 Y
AI	r	-	-0.92229	0.46306	-0.48476	0.91305
	P	7 L8 B! Z! h# x* ?- @, k! q* O	0.0001	0.0007	0.0004	0.0001

  

　　本文结果显示用复合抗氧化剂TSP干预后，上述观察指标产生逆转缓解。这些变化经相关性分析后发现，血糖与血脂、AI和TBARs正相关；血糖和SOD是负相关(表4)。由此可见糖/脂代谢调节和氧化应激密切相关。■

  

　　参考文献：

  

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黑豆

糖尿病与氧化应激的研究进展

　范立群，韦龙祥，彭鹰　2008-11-188:29:49　

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【关键词】  糖尿病；氧化性应激；氧自由基　　近年来，越来越多的研究表明，氧化应激和糖尿病及其并发症的发生、发展关系密切，因而进行抗氧化治疗可以改善糖尿病和糖尿病并发症的发生、发展

【关键词】 糖尿病；氧化性应激；氧自由基

　　近年来，越来越多的研究表明，氧化应激和糖尿病及其并发症的发生、发展关系密切，因而进行抗氧化治疗可以改善糖尿病和糖尿病并发症的发生、发展。现将有关研究进展综述如下：

1  氧化应激的概述

　　1.1  氧化应激的概念 氧化应激是指机体内高活性分子如活性氧簇（ROS）和活性氮簇（RNS）产生过多或消除减少，从而导致组织损伤。ROS包括超氧阴离子（O2）、羟自由基（OH）、过氧化氢（H2O2）等，RNS包括一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、过氧亚硝酸基阴离子（ONOO）等。在正常状态下机体可产生少量ROS参与正常代谢，同时体内存在清除自由基，抑制自由基反应的体系，使得过多的自由基被清除或使自由基减少，自由基的产生和清除保持平衡；但在某些病理状态下，这一机制遭到破坏，体内自由基显著增加，过多的自由基可直接作用于机体，致机体损伤，同时，机体抗氧化防御能力下降，氧化能力显著超过抗氧化能力而发生氧化应激，机体内氧化应激的产生就是源于自由基产生增多和(或)抗氧化防御功能损害。

　　1.2  氧化应激增强对机体的损害 在生理状态下，体内产生的自由基可作为信号分子，参与体内防御反应，调节血管舒缩状态，但在病理条件下，过多的自由基对机体产生毒性作用：①直接引起生物膜脂质过氧化，导致细胞死亡；②细胞内蛋白及酶变性，使蛋白质功能丧失和酶失活，导致细胞凋亡，组织损伤；③破坏核酸和染色体，导致DNA链的断裂、染色体畸变或断裂；④血管壁处的氧化应激引起低密度脂蛋白（LDL）氧化修饰，氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）不能被LDL受体识别、代谢，而被单核巨噬细胞通过细胞膜上的清道夫受体摄取，形成泡沫细胞和动脉粥样硬化脂质斑块；⑤破坏细胞外基质，使细胞外基质变疏松，弹性降低；⑥O2、H2O2可刺激核因子-κB（NF-κB）和丝裂原活化蛋白激酶（MAPK），导致血管平滑肌细胞的迁移、增殖；⑦ONOO通过影响细胞的氧化还原状态和离子通道使蛋白质发生硝基化或失活，再限制线粒体呼吸，引起细胞凋亡。

2  糖尿病与氧化应激的关系

　　2.1  糖尿病中存在氧化应激增强的证据 有学者［1］在研究中发现，体内、体外实验均证明糖尿病或高糖环境可以导致视网膜细胞中O2的增多，而O2是氧化应激发生的始动因素。Haskins等［2］在非肥胖糖尿病（NOD）小鼠中发现存在明显的氧化应激，其对胰岛和血管组织有明显的损伤作用；国内学者在动物实验中发现，糖尿病病程早期存在肺脏的氧化应激反应，糖尿病雄性大鼠前列腺组织处于氧化应激状态［3］，糖尿病大鼠肾脏存在氧化应激反应［4］。Nishikawa等［5］研究发现，高糖可以独立地引起2型糖尿病个体血浆和尿中的8羟基脱氧鸟苷酸（8-OHdG）水平增高，而8-OHdG是氧化应激的一个重要标志物［6］；动物实验也发现，糖尿病可以引起组织中脂质过氧化产物和8-OHdG水平增高，同时抗氧化物质水平下降［7］。有学者［8］发现在1型糖尿病患者中硝基酪氨酸(NT)生成增多，而NT是自由基引起蛋白质损伤的重要标志物，还发现血浆总抗氧化能力下降；急性高血糖和糖尿病酮症酸中毒也能导致明显的氧化应激。

　　2.2  氧化应激增强对糖尿病的影响 ①氧化应激增强可通过损伤胰岛β细胞和降低外周组织对胰岛素的敏感性，导致糖尿病的发生。②胰岛β细胞抗氧化酶的含量及活性相对较低，所以对ROS介质的损害非常敏感。ROS可以直接损伤胰岛β细胞，还可以通过影响胰岛素合成和分泌的信号传导通路间接损伤胰岛β细胞。③ROS可作为类似于第2信使的信号分子激活许多氧化还原敏感性信号通路，这些通路包括NF-κB、P38丝裂原活化蛋白激酶、JNK、己糖胺等，进而引起胰岛素信号传导通路中的胰岛素受体和胰岛素受体底物蛋白磷酸化，造成胰岛素信号传导通路下游信号分子的相关性和/或活性降低，减少了胰岛素的效应，导致胰岛素抵抗［9］。氧化应激还可通过减弱3T3-L1脂肪细胞葡萄糖转运蛋白4的表达和转运，导致胰岛素抵抗。

　　2.3  糖尿病并发症与氧化应激增强 糖尿病并发症的发病机理是十分复杂的，而经过学者研究证实，氧化应激增强是糖尿病慢性并发症的主要发病机理之一［10～12］。

9 P1 E- q8 Q8 J& d1 h$ L

　　氧化应激与糖尿病血管病变：①AGEs与其受体相结合，导致血管细胞产生ROS，ROS作为重要的细胞内信使，使氧化还原敏感性转录因子活化，如核因子-κB和活化蛋白-1，促进促凝血组织因子、粘附因子、内皮素和血管内皮生长因子(VEGF)、TGF-β及单核细胞化学趋化蛋白-1等基因的表达，最终导致血管细胞增殖和血管通透性改变，增加了内皮的促凝能力，使血管内皮舒张功能明显弱于收缩功能，血流调节受损，这是导致糖尿病血管病变的主要机理。②蛋白激酶C（PKC）的活化是参与产生ROS以及脂质过氧化的主要机理，ROS反过来也能活化PKC； PKC的激活是糖尿病血管组织多细胞功能异常的一个普遍下游机理，包括舒缩反应、通透性、基膜更新、内皮细胞生长与增殖、新生血管形成、血液流变学和血凝机理，以上各种功能异常正是糖尿病血管并发症的重要基础和生化机理［13］。③ROS抑制NO合酶活性，导致NO降低，并使NO生物

学活性下降，产生血管紧张、影响内皮细胞抗血栓形成的性能，导致机体抗动脉粥样硬化和抗血栓形成的防御机理产生了缺陷［14］。④氧化型低密度脂蛋白（ox-LDL）作为致动脉粥样硬化的关键因素早已被证实，糖尿病患者动脉粥样硬化的发生率是普通人群的5～6倍。此外，ox-LDL对糖尿病微血管病变的发生也有促进作用。⑤在糖尿病中糖类自身氧化产物（AGE）也具有高度氧化活性。AGE对细胞的毒性作用是通过与其特异性受体糖基化终末产物受体（RAGE）的结合来实现的；RAGE在许多细胞（如内皮、系膜、血管平滑肌细胞和巨噬细胞）中均有表达，这与糖尿病血管并发症有着密切关系。⑥NF-κB所调节的基因表达成分在糖尿病的发生及并发症的发展过程中都不同程度地起到促进作用。⑦多元醇途径激活高糖、AGEs激活内皮细胞内醛糖还原酶（AR）并使ARmRNA表达增高，引起多元醇途径活化亢进而增大氧化应激；NADPH的消耗增加及磷酸戊糖途径通路障碍引起NADPH缺乏，造成还原型谷胱甘肽生成减少、抗氧化能力下降、自由基清除减少，导致内皮细胞损伤。⑧氨基己糖合成途径。氨基己糖生物合成限速酶高表达的转基因鼠存在明显的胰岛素抵抗、高脂血症、肥胖；并作为细胞能量代谢的细胞敏感器介导葡萄糖对很多基因产物表达的调节。

4 L& X& K0 f, b! h& I3 `3 y: }# a

　　氧化应激增强与糖尿病神经病变：①糖尿病时持续的高血糖使醛糖还原酶活性增加，导致细胞的多元醇代谢途径的活化，抑制了细胞膜的肌醇转运系统；ROS产生增加和脂质过氧化，引起Na+-K+-ATP酶活性降低，阻滞神经节的去极化，减缓了神经传导速度；②AGEs的产生增多以及PKC的激活促进ROS的生成，而ROS通过降低NO的合成及其生物学活性或减少舒张血管作用的前列腺素的产生引起内皮依赖性血管舒张功能下降；③ROS可活化许多信号传导通路，引起内皮细胞产生许多细胞因子导致血管基底膜的增厚、新生血管形成令血管腔狭窄和血管闭塞，使神经内膜血流减少，引起神经内膜的缺血和缺氧，进而损伤神经元和许多细胞，最终发生神经变性的结果；④氧化应激导致神经生长因子(NGF)和睫状神经营养因子等的减少，减弱了受损神经纤维的再生能力［15］。

3  抗氧化治疗

　　糖尿病中的氧化应激增强导致损害是机体自由基产生增加和抗氧化能力减弱的结果，抗氧化剂可减少自由基的产生、或直接消除机体产生自由基、或增强机体的抗氧化能力。目前，抗氧化剂分为三大类：①抗氧化酶系：过氧化氢酶、谷胱甘肽还原酶、超氧化物歧化酶等；②链阻滞抗氧化剂：a.脂溶性抗氧化剂，如VitE、VitA、黄酮类、辅酶Q10；b.水溶性抗氧化剂，如VitC、尿酸、血浆巯蛋白、清蛋白、还原性谷胱甘肽。③转运金属结合蛋白，如转铁蛋白、铜蓝蛋白、乳铁蛋白。

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　　但现有的部分抗氧化剂在糖尿病的临床应用中效果却令人不太满意。VitE、VitC是临床研究得最多的抗氧化剂，在开始小范围的研究和体外实验中证明VitE、VitC能阻断氧化应激途径，但目前很多随机、安慰剂、大范围试验得到的结果令人失望，有研究指出此类药物抗氧化治疗的失败在于只是局限性清除已形成的过氧化产物，是一种血管氧化剂应激的症状学治疗而非病因学治疗。因此，糖尿病抗氧化治疗应从病因学入手。

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　　超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶这类低分子物质被证明是能持续清除ROS的有利物质，在链脲菌素（SIZ）诱导的糖尿病鼠中，SOD能恢复内皮功能、改善神经内膜的血流及脑部的信使传导速度，此类药物分子不与生物靶点发生化学反应，主要起一种催化作用，因此在药物没有被消耗的情况下，促进了O2向H2O2的转化。L-肉毒碱和硫辛酸也是非常有希望的抗氧化物，在糖尿病中使用L-肉毒碱可以降低甘油三酯的合成，使细胞摄取游离脂肪酸减少，清除过多的肉毒碱酯，增加糖酵解和丙酮酸氧化，改善神经元细胞的信号传递功能。α-硫辛酸（LA）可诱导谷胱甘肽（GSH）的合成，恢复细胞的氧化还原稳态，减少细胞的氧化损伤［16］；可使氧化还原敏感性转录因子NF-κB失活，从而改善内皮细胞功能；可通过减少ROS，抑制许多氧化还原敏感信号通路，激活3T3-L1脂肪细胞和L6肌细胞的IRS-1和PI3K，导致GLUT4从胞浆向细胞膜转移，促进了胰岛素介导的葡萄糖摄取和利用，改善了胰岛素抵抗［17］，临床研究显示，LA作为抗氧化剂可以用来预防和治疗糖尿病及其并发症［10,15］。

5 B+ p( D  T; ]/ M

　　另有研究提示［18］，噻唑烷二酮类、他汀类、血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）类及血管紧张素抑制剂都有较强的细胞内抗氧化作用。噻唑烷二酮类可以抑制细胞内自由基生成过多，抑制高糖诱导的氧化应激；可以明显降低过氧化亚硝酸盐的活性。他汀类可以改善一氧化氮的生物活性，抑制O2的生成和硝基酪氨酸的合成，减少血管紧张素Ⅱ介导的自由基产生。血管紧张素通过增加NAD（P）H氧化酶的活性，诱导细胞产生ROS，而血管紧张素转换酶抑制剂（ACEI）和血管紧张素Ⅱ受体拮抗剂（ARB）通过抑制血管紧张素减轻氧化损伤；国内学者［19,20］在研究中亦证实之。

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　　近年来又有学者发现第二代磺脲类口服降糖药物具有抗氧化清除自由基的能力，机理欠清楚。

4 结语

　　氧化应激与糖尿病关系密切，氧化应激增强在糖尿病及其并发症的发生、发展过程中是一重要环节。抗氧化治疗可以减轻氧化应激，从而可以阻止或延缓糖尿病及其并发症的发生、发展，但是，抗氧化治疗药物的选择、剂量、疗程、作用位点都有待进一步研究。对氧化应激增强引起组织损伤机理的更深入研究，可以推动开发更有效的抗氧化药物和指导临床正确使用现有药物，从而更好地防治糖尿病及其并发症，因此，加深对氧化应激的认识和研究，对糖尿病及其并发症的防治无疑具有重要的意义。

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　　［14］ Higashi Y, Yoshizumi M.Endothelial function ［J］. Nippon Rinsho, 2003, 61(7):1138－1144.

　　［15］ Feldman EL. Oxidative stress anddiabetic

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　　［16］ Maritim AC, Sanders RA,Watkins JB 3rd. Effects of alpha-lipoic acid on biomarkers of oxidative stressin streptozotocin-induced diabetic rats ［J］. J Nutr Biochem, 2003, 14(5):288－294.

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　　［19］ 陈玲，贾汝汉，丁国华，等.厄贝沙坦对2型糖尿病大鼠肾脏氧化应激和蛋白激酶c活性的影响［J］.武汉大学学报：医学版，2004，25(2):150－154.

　　［20］ 朱微，朱彤莹，尤莉，等.洛沙坦剂量增加对糖尿病患者机体氧化应激的影响［J］.中华肾脏病杂志，2006，22(4):193－197.</P< p>

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糖尿病血管病变与氧化应激

糖尿病可引起血管结构和功能异常,血管并发症是糖尿病患者死亡首要原因。糖尿病大血管并发症包括冠状动脉疾病和外周血管疾病。血管内皮功能异常和动脉粥样硬化(AS)是这些并发症的共同特征。糖尿病血管并发症的发生及其严重性与高血糖密切相关,但高血糖导致血管内皮功能异常、促进AS进展确切机制目前仍不明确,不过较多研究表明氧化应激在其中起重要作用。

   

    糖尿病时动脉壁活性氧产生过多

     在生理条件下,活性氧(ROS)在抗氧化酶的作用下代谢成水,其水平保持在安全范围内。研究表明,糖尿病时血管细胞ROS产生增多,超过抗氧化酶处理能力,机体处于氧化应激状态。糖尿病时血管ROS主要来源是还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADPH)氧化酶和线粒体。

     NADPH氧化酶 在血管内皮和平滑肌细胞中的作用是持续产生低水平的超氧阴离子(·O2-),通过信号转导通路参与细胞功能调节。该酶的两个重要激活因子——血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)和蛋白激酶C(PKC),在糖尿病时活性增强,使血管NADPH氧化酶活化,ROS产生增多,血管壁处于氧化应激状态。血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)或PKC、氧化酶抑制剂均可降低血管氧化应激水平。

     线粒体 是高血糖时细胞ROS的重要来源,线粒体·O2-增多与糖尿病血管并发症的重要发病机制相关,如PKC、多元醇、糖基化终末产物和己糖胺途径。同时,线粒体自身又属于较脆弱的细胞器,易受细胞内氧化应激损伤,从而释放更多的·O2-,加重氧化应激。

     单核-巨噬细胞 也是血管壁炎症部位ROS重要来源。循环血液中的单核细胞处于静息状态,受到刺激后粘附并激活内皮细胞并渗入血管壁,分化为单核细胞来源巨噬细胞。单核细胞受到刺激后的一个重要反应是通过NADPH氧化酶产生·O2-,加重炎症局部的氧化应激水平。

   

    氧化应激与血管内皮功能异常

     氧化应激是糖尿病时血管内皮功能异常的主要原因。过量ROS能促进细胞内黏附分子的表达,如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、细胞间黏附分子-1(ICAM-1)、血管细胞黏附分子-1(VCAM-1)等。这些因子诱导血管壁炎症反应中的单核细胞黏附和迁移,在AS的发病机制中起重要作用。NADPH氧化酶来源的ROS参与了内皮细胞增殖、迁移和新生血管形成,也能促进内皮细胞凋亡。ROS产生过多会消耗内皮一氧化氮(NO),引起血管的舒张功能异常。

   

    氧化应激加速动脉粥样硬化

     低密度脂蛋白(LDL)在动脉内膜的沉积是AS始动因素。在血管细胞分泌的ROS作用下,“原始”LDL成为氧化型LDL(ox-LDL),刺激内皮细胞分泌多种炎性因子,诱导单核细胞黏附、迁移进入动脉内膜,转化成巨噬细胞。ox-LDL还能诱导巨噬细胞表达清道夫受体,促进其摄取脂蛋白形成泡沫细胞。同时,ox-LDL是NADPH氧化酶激活物,能增强其活性、促进ROS产生,也更有利于LDL氧化为ox-LDL。另外,ox-LDL能抑制NO产生及其生物学活性,使血管舒张功能异常。

   

    抗氧化治疗的作用

     维生素E(Vit E)是合成脂溶性降胆固醇药物,具有抗氧化特性。体外研究表明Vit E能防止LDL被铜离子氧化。动物和临床试验表明,Vit E能改善血管内皮功能,抑制ox-LDL产生和AS进展,并且这种作用不依赖于其降脂作用。这也反映了氧化应激对血管内皮功能异常和AS的促进作用。

   

     总之,糖尿病时通过NADPH氧化酶和线粒体途径产生过量ROS,造成血管壁氧化应激状态,引起血管内皮功能异常和AS加速进展,增加了心血管疾病的患病率和死亡风险。抗氧化治疗能改善内皮功能,延缓AS进展。

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高血糖的“代谢记忆”

中山大学附属第一医院内分泌科     方冬虹 李延兵

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    目前,全球糖尿病患病率不断增加,糖尿病已成为危害人类健康的第三大慢性非传染性疾病,其慢性并发症是致盲、致残、致死的主要原因。如何预防及治疗糖尿病及其并发症是医学界责无旁贷的首要任务之一。大型临床随机试验显示,早期强化血糖控制可降低糖尿病并发症发生率,包括微血管病变和大血管病变,而糖尿病患者若长期处于高血糖状态后,即使血糖水平降低,仍易发生糖尿病相关并发症,这种现象称为“代谢记忆(metabolic memory)”。

   

    A “代谢记忆”与糖尿病并发症

    　　具里程碑意义的糖尿病控制和并发症试验(DCCT)比较了强化胰岛素治疗(使用胰岛素泵,或者每日注射3次或3次以上胰岛素)和传统治疗方法(每日注射1或2次胰岛素)对1型糖尿病患者慢性并发症发生发展的影响。主要结果显示:与传统治疗比较,强化治疗使总体糖化血红蛋白(HbAlc)水平下降约2%(9%对7%),使糖尿病视网膜病变进展率降低76%,微量白蛋白尿发生率降低39%,白蛋白尿发生率降低54%,临床神经病变发生率降低60%,表明血糖控制可减少糖尿病微血管并发症1。

    　　在1441例完成DCCT试验的患者中,93%参与了糖尿病干预和并发症流行病学研究(EDIC)。截至2003年,在为期10年的随访中,先前强化治疗组的微量白蛋白尿和临床白蛋白尿发生率分别比传统治疗组降低了59%和84%2。长期随访结果表明,先前强化治疗组的视网膜病变、蛋白尿、高血压、神经病变和心血管事件的发生率均低于传统治疗组,这种差异并不能归因于在DCCT试验中两组的血糖值不同,因为在EDIC随访的第5年,两组的HbAlc水平已没有明显差异了(8.1%和8.2%),因此,高血糖存在“代谢记忆”现象可能与先前传统治疗组平均推迟了6.5年才开始强化治疗有关3。EDIC研究首次指出,先前强化治疗组比传统治疗组能获得不随HbAlc水平变化的持久益处。

    　　英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS)及其后续研究也得出了类似结论。所有参加UKPDS强化治疗的2型糖尿病患者根据初诊时的空腹血糖(FPG)水平被分为低FPG组(<7.8 mmol/L),中等FPG组(≥7.8 mmol/L,<10.0 mmol/L)和高FPG组(≥10.0 mmol/L)。结果显示,低FPG组和中等FPG组的糖尿病相关死亡率、全因死亡率、周围血管病变和微血管并发症发生率均低于高FPG组,此外,低FPG组心肌梗死并发症发生率也低于高FPG组,即使随着病情发展两组患者血糖值升高率相同也是如此。根据推测,低FPG组和中等FPG组患者确诊时间比高FPG组早2~5年,其开始治疗时间也相应提前,因此,2型糖尿病患者同样存在“代谢记忆”效应,早期开始血糖控制也有长久益处4,5。

   

    B “代谢记忆”的机制

    　　虽然长期高血糖对糖尿病微血管病变发展的影响已十分明确,但其机制尚未明确。Ihnat MA和Ceriello A等提出以下假说:细胞内高血糖诱导线粒体过量产生超氧化物,这是糖尿病并发症发病机制的第一步也是最重要的一步,随后激活多元醇通路和氨基己糖通路,晚期糖基化终末产物(AGE)形成增多,蛋白激酶C和核因子-γB(NF-γB)被激活。在高血糖环境中线粒体蛋白糖基化,诱导线粒体产生过量超负氧离子。在这种情况下,即使高血糖得到纠正,糖化的线粒体继续产生过量超负氧离子,活化上述与糖尿病并发症发生有关的通路6,限制超氧化物的产生可以抑制上述通路也证实了该假说7。因此,线粒体在“代谢记忆”效应中可能具有重要作用,而这个假说可能是导致“代谢记忆”现象的原因。

    氧化应激和硝化应激(nitrative stress)与“代谢记忆”

    　　体外实验表明,氧化应激可能与“代谢记忆”效应有关。人的脐静脉内皮细胞在高糖环境中培养14天后在正常葡萄糖水平下培养7天,自由基和还原型辅酶Ⅰ(Ⅱ)氧化酶大量产生的现象在正常葡萄糖环境下仍持续8。体内试验也得到类似结论,初发糖尿病鼠在血糖得到控制后,氧化应激和一氧化氮(NO)的水平与正常小鼠相似,但病程6个月的糖尿病鼠才开始控制血糖,则其水平明显高于正常小鼠9。

    　　硝化应激,尤其是高度活性的氧化剂过氧化亚硝酸盐在糖尿病和糖尿病并发症的发病机制中起重要作用10。糖尿病鼠在持续6个月的较差血糖控制(GHbA1c> 12.0%)后才开始6个月的良好血糖控制(GHbA1c在6.0%左右),视网膜过氧化亚硝酸盐浓度没有降低,清除线粒体过氧化物的酶MnSOD的活性仍然受到抑制。因此,即使在改善血糖后糖尿病鼠视网膜病变仍然无法逆转可能与过氧化亚硝酸盐的积累有关11。过氧化亚硝酸盐与糖尿病心血管12、视网膜13、肾脏14和神经15并发症发生均有密切关系。目前认为其可能机制是过氧化亚硝酸盐过度激活多聚ADP-核糖聚合酶(PARP),PARP通过抑制磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)活性激活上述与糖尿病血管并发症相关的3条重要通路,包括氨基己糖通路,AGE形成增多,蛋白激酶C激活,损害血管内皮细胞功能16。

    晚期糖基化终末产物与“代谢记忆”

    　　AGE是由葡萄糖和蛋白、脂质与核酸通过非酶促作用产生的。AGE聚积于糖尿病并发症的靶器官如肾脏17、视网膜18、周围神经19,而且2型糖尿病和冠心病患者血清AGE水平也升高20。非糖尿病动物模型输注AGE-白蛋白复合物后,出现与糖尿病微血管病变类似的改变,如肾小球基底膜和基质增厚、胶原Ⅳ和转化生长因子(TGF)β表达增多21、视网膜血管基底膜增厚,最终破坏视网膜血管屏障22,23。临床研究表明,糖尿病患者摄入高浓度AGE饮食促进炎症介质产生,导致组织受损24。而用AGE抑制剂治疗糖尿病小鼠显著减少病理学变化和TGF-β1及胶原蛋白Ⅳ的过表达25。

    　　AGE与细胞外基质和基底膜的分子相互交联,或者通过与其受体[晚期糖基化终末产物受体(RAGE)]结合,诱导相关的长寿命蛋白如胶原蛋白糖基化,影响糖尿病大血管和微血管并发症的发生。

    　　AGE、氧化应激和硝化应激在糖尿病并发症发病机制中的作用是不能决然分开的。在糖尿病患者过度的氧化应激归因于自由活性氧簇的过分增多,其次是氧化底物(葡萄糖、非饱和脂肪和糖化蛋白)的增多,葡萄糖自身氧化的增强和抗氧化能力的下降26,AGE形成增多是氧化应激和硝化应激作用通路之一,AGE抑制NO活性,增强氧化应激27,28。三者相互作用,共同影响糖尿病并发症的发生。

   

    C 治疗与展望

    　　“代谢记忆”现象表明早期强化治疗控制血糖于正常水平的重要性。体外实验已证实格列齐特能减轻早期高糖水平所产生的细胞高糖记忆29,但目前仍没有体内试验证据。目前更多是使用胰岛素达到强化治疗的效果。1型糖尿病是由各种原因引起的β细胞严重不足造成的,早期强化胰岛素治疗对1型糖尿病的益处已经得到认可。但是,早期强化胰岛素治疗在2型糖尿病治疗中的作用仍有争议。

    　　2型糖尿病患者在确诊时,其胰岛功能低于正常的50%,且随着病情进展胰岛功能呈进行性破坏。但是,β细胞功能受损的过程又是可逆的,β细胞的数量也可能如此,尤其是在疾病的早期阶段,此时可能还没超越这种可逆性的界限30,若代谢异常进展到出现不可逆的细胞功能破坏时则难以逆转。因此,除如前所述早期强化治疗是减少糖尿病慢性血管并发症的有利时机外,早期强化血糖控制还可能更有效挽救残存β细胞功能,逆转或延缓糖尿病病情进展31。而迄今为止,胰岛素是最有效、作用最持久的降糖药物,还可抑制脂肪分解,最大程度减轻糖毒性和脂毒性作用,兼具有抗炎作用30,降低2型糖尿病患者冠心病发生率32。研究发现,经过2周持续皮下胰岛素输注治疗后,126例新近诊断的2型糖尿病患者(FPG>11.1 mmol/L)第3、6、12和24个月的无药缓解率分别达72.6%、67.0%、47.1%和42.3%,这些患者胰岛β细胞功能明显改善,部分患者还恢复了第一时相胰岛素分泌,表明2型糖尿病患者早期胰岛素强化治疗可显著改善胰岛β细胞功能,延缓疾病进展33。

    　　随着“代谢记忆”的机制被揭示,降低患者AGE、氧化应激和硝化应激水平成为糖尿病及其并发症治疗中除良好血糖控制外的另一重要目标。体外实验和(或)动物实验已证实,各种作用机制不同的降低AGE的药物可以减少蛋白尿的发生,阻止糖尿病微血管并发症进展,如抑制AGE形成的氨基胍和OPB-919,AGE与细胞外基质分子交联抑制剂PTB和ALT-711,RAGE内源性拮抗剂,其中部分药物还有降低TGF-β、VEGF和胶原蛋白过度表达和减少氧化应激的作用34,35。抗氧化剂α-硫辛酸可以改善内皮细胞功能,显著降低氧化应激水平36。

    　　在显性高血糖发生之前,机体内的部分细胞(例如内皮细胞)已经烙上了糖尿病微血管和大血管并发症发生的印记。即使高血糖得到纠正后,长期高血糖对靶器官造成的损害仍持续存在。因此,早期强化血糖控制至关重要,此外,降低糖尿病患者AGE、氧化应激和硝化应激水平对阻止糖尿病并发症的进展可能也起重要作用。

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如何正确看待血糖波动

肖海鹏   中山大学附属第一医院

血糖波动是生理现象，但异常的血糖波动是病理现象。正常人24小时血糖会有一定程度的波动，即三餐后食物吸收形成三个大的高峰，黎明期间（4am~8am）肝糖输出形成一个小的高峰，1am~3am胃肠道已经没有碳水化合物而各种升糖激素又都处于低水平，所以这个时间段的血糖最低。在各种激素的调节下，空腹血糖通常稳定在3.9～5.6mmol/L，餐后1小时内血糖最高，但一般不超过7.8mmol/L。同一天内血糖波动幅度在2.0～3.0mmol/L，不同日之间的血糖波动幅度更低。2型糖尿病患者β 细胞对葡萄糖的反应迟钝（包括缺少早期急性反应），α细胞对葡萄糖的反应受损，导致绝对或相对高胰高糖素血症和肝糖生成异常[1]，从而引起餐后和空腹高血糖，其日内和日间的波动幅度是正常个体的2到3倍。胰岛功能明显衰竭的1型和2型糖尿病患者，血糖波动更为明显，并且容易发生低血糖反应。

长期大幅度血糖波动会增加氧化应激，促进糖尿病微血管并发症的发生

研究显示血糖波动的幅度和氧化应激的程度相关（以蛋白激酶C（PKC-β）和8-iso-PGF2α为代表），波动性高血糖比持续性高血糖更容易导致脐静脉内皮细胞的凋亡。国内的研究发现，HbA1c相同的2型糖尿病患者，日内平均血糖波动幅度（MAGE）也并不相同，血糖波动幅度大的患者其患微量白蛋白尿的也较多[5]。在1型糖尿病患者中进行的糖尿病控制与并发症研究（DCCT）的随访研究发现：反应长期血糖波动的指标SD-HbA1c（HbA1c的标准差）的波动与微血管病变密切相关，比如SD-HbA1c的绝对值增加1％，视网膜病变的风险增加1倍，糖尿病肾病的风险增加80%。而反应短期血糖波动的指标：每日餐前及餐后七个点的血糖波动（未包含3am的血糖值）以及每天之间的血糖波动（以标准差SD计算）对视网膜病变（P = 0.18 和 P = 0.72）与肾脏病变（P = 0.32 和 P =0.57）的发生或进展无明显相关，餐前（P = 0.18）和餐后（P =0.31）血糖浓度对视网膜病变的发生率均无特别的贡献。提示我们1型糖尿病患者可以将治疗的重点集中将HbA1c水平控制至目标范围内，只要HbA1c长期稳定控制达标（<7.0％），某一个时间点的血糖值（比如餐前血糖或者餐后血糖的高或者低）可能并不太重要。

血糖波动和糖尿病大血管病变之间的关系并不明确。

DCCT的随访研究发现冠心病（心绞痛、心肌梗死等）患者其HbA1c的变化幅度高于无冠心病的患者（+0.62±1.8% vs－0.09±1.9%，p<0.001）。UKPDS的10年随访研究发现在同一个HbA1c下，强化降糖组的大血管事件少于常规治疗组，于是有人推测是否与强化组患者更多的接受胰岛素治疗，因而血糖波动较少有关。但这一点并没有被前瞻性的临床研究所支持。

餐后血糖升高的比例较多是中国糖代谢异常人群的特点，STOP-NIDDM研究是第一个探讨餐后血糖与心血管并发症关系的前瞻性临床研究，结果发现使用阿卡波糖不但可以减少糖耐量异常人群向糖尿病的转化（主要终点），而且可以减少心血管事件（次要终点），比如降低心肌梗死的发生率达92%，降低高血压34%，降低任意心血管事件31%。但是该研究心血管事件发生数量少、观察时间短、未控制其他危险因素，所以结论的说服力有限。对于已经发生了心血管疾病或具有多个心血管疾病高危因子的中老年2型糖尿病患者，最近的3个大型临床研究ADVANCE、ACCORD和VADT其结论都是未能发现严格控制血糖能降低糖尿病大血管病变发生的风险，尽管没有公布分析血糖波动的数据，但足以让人从侧面怀疑血糖波动和大血管事件的关系有限。阿卡波糖心血管评估研究（ACE）拟在中国大陆和香港地区纳入7500名有心血管疾病的糖耐量异常（IGT）患者，希望将来有助于了解对于新发心血管事件的影响。

除了以上慢性并发症之外，老年2型糖尿病患者似乎比非糖尿病患者更容易发生认知能力的减退，最近有观点指出，DM患者中存在很多“加速大脑老化”的因素，血糖波动就是其中之一。在老年2型糖尿病患者中，使用起效迅速的口服降糖药物（如瑞格列奈）降低餐后血糖（PPG）波动，有益于延缓认知能力减退。

如何发现血糖波动

自我血糖检测（SMBG）是发现血糖波动的主要手段。通过血糖监测能够反应糖尿病患者日内和日间血糖波动的情况，连续72h的血糖监测可以得到平均血糖（Meanglucose）、血糖标准差（SD）、日内平均血糖波动幅度（MAGE）、日间血糖平均绝对差（MODD）、高血糖和低血糖时间百分比等多项评价血糖波动性的指标。以统计学上的标准差SD为例，大多数血糖检测软件都可以自动计算，理想范围是SD*3<平均血糖，当SD偏高时，提示血糖波动增大，其原因可能是：基础或餐时胰岛素缺乏；胰岛素剂量和碳水化合物匹配失当；胃轻瘫；患者加餐。使用此指标时需要注意：需要至少5到10个血糖值；SD正常时，也要关注少数极高或极低的血糖值。也有人认为MAGE比SD更能反应血糖波动的真实情况。目前持续血糖检测（CGM）的地位不断提升，美国糖尿病学会（ADA）2009年的诊疗指南指出：在使用胰岛素强化治疗的1型糖尿病患者（无论是成年还是未成年人）使用CGM有助于A1C的达标，对于频繁低血糖或者无意识低血糖的患者更加有用。

怎样处理血糖波动

1. 确定合适的降糖目标（HbA1c）：建议糖尿病患者每年至少检测两次HbA1c，目标一般控制在<7%。DCCT和UKPDS的随访分析显示，诊断糖尿病后尽快将血糖降低到<7%的水平有利于减少长期的心血管并发症，但近年来的随机对照研究显示不是所有的患者都适合积极的降糖治疗，特别是对于年龄较大、病程较长、严重低血糖病史、已经有明显的心血管并发症者，目标亦适度放宽。对于小于19岁的1型糖尿病的患儿，每6岁一个年龄段，有不同的推荐治疗目标。住重症监护病房（ICU）的患者的死亡率和血糖波动高度相关。研究发现平均血糖在70-99mg/dl之间，SD最高和最低的患者的死亡率相差5倍，平均血糖在100-119mg/dl之间，SD最高和最低的患者的死亡率相差3倍[17]。危重病患者一般都需要强化胰岛素注射治疗将血糖控制在6.1－7.8mmol/L之间，具体的给药途径、达标时间、调整方法见仁见智， 但是临床医师始终应将减少血糖波动作为基本治疗目标之一。

2. 寻找诱因：引起血糖波动的内在原因包括肝、肾、胃肠、垂体病变等，食物、药物的吸收改变、饮食、运动、情绪和睡眠。外在原因包括食物的种类、纤维素的含量和烹调的方法、进食时间的改变和抗糖尿病药物特别是胰岛素促泌剂，及胰岛素的种类、剂量、注射时间和胰岛素使用与饮食运动配合的改变。在治疗过程中，仅用饮食和运动控制很少发生低血糖，接受双胍、噻唑唍二酮治疗的患者也较少发生低血糖。但是长效的磺脲类药物尤其容易导致低血糖，短效磺脲类药物和苯磺酸类药物发生低血糖的风险较低，新型药物胰高糖素样肽1（GLP-1）的促胰岛素分泌作用呈葡萄糖依赖性作用，单用时也极少发生低血糖。餐前普通胰岛素或者预混胰岛素容易导致下一餐前的低血糖，超短效胰岛素可以减少其发生的机会。长效胰岛素类似物甘精胰岛素（glargine）和地特胰岛素（detemir）作用更加平缓，持续时间长，较传统的中效胰岛素减少夜间低血糖的发生。

如何发现血糖波动

自我血糖检测（SMBG）是发现血糖波动的主要手段。通过血糖监测能够反应糖尿病患者日内和日间血糖波动的情况，连续72h的血糖监测可以得到平均血糖（Meanglucose）、血糖标准差（SD）、日内平均血糖波动幅度（MAGE）、日间血糖平均绝对差（MODD）、高血糖和低血糖时间百分比等多项评价血糖波动性的指标。以统计学上的标准差SD为例，大多数血糖检测软件都可以自动计算，理想范围是SD*3<平均血糖，当SD偏高时，提示血糖波动增大，其原因可能是：基础或餐时胰岛素缺乏；胰岛素剂量和碳水化合物匹配失当；胃轻瘫；患者加餐。使用此指标时需要注意：需要至少5到10个血糖值；SD正常时，也要关注少数极高或极低的血糖值。也有人认为MAGE比SD更能反应血糖波动的真实情况。目前持续血糖检测（CGM）的地位不断提升，美国糖尿病学会（ADA）2009年的诊疗指南指出：在使用胰岛素强化治疗的1型糖尿病患者（无论是成年还是未成年人）使用CGM有助于A1C的达标，对于频繁低血糖或者无意识低血糖的患者更加有用

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飯後2小時測血糖最精準 控制糖尿減心臟病

（中國‧上海）心血管疾病自2004年已經成為許多亞洲國家人民的首號致死原因，而心血管疾病是第一型和第2型糖尿病最常見的併發症，也是致死糖尿病人的首要因素。內分泌專家指出，第2型糖尿病者心臟病發或中風的機率較非糖尿病者高2倍以上。因此，公認是心血管疾病的獨立風險因素之一的餐後血糖水平異常是每一位糖尿病患者必須嚴密關注與控制的。

內分泌專家爾伯哈史丹教授（Professor Eberhard Stand）在拜耳先靈醫藥有限公司亞太區（Bayer Schering Pharma Asia Pacific）發起的第一屆“認識風險，遠離心臟病”媒體論壇中，發表通過控制糖尿病可有效控制亞太平洋區域的心血管系統疾病局勢的看法。

他說，大血管病變是糖尿病常見的併發症，並且是第2型糖尿病患者導致死亡的首要原因。高血糖會加重氧化應激而導致血管的收縮、炎症反應和血栓形成。餐後2小時的血糖是預測心血管疾病和死亡的更好指標。

血糖飆升心疾風險高

他解釋，正常人的血糖水平在進餐後通常會上昇，但不會超過7.8mmol/l（140mg/dl），並且在2到3小時內恢復到餐前水平。

“吃飯後人們的血糖水平或會提昇，這是因為食物含有升糖指數（Glycemic index，GI）。高GI代表食物裡含有較高的糖份，反之亦然。”

世界衛生組織對於正常糖耐量的定義是，在口服糖耐量試驗中，在75克葡萄糖負荷後2小時，血糖必須少過7.8mmol/l（140mg/dl）。

他表示，若飯後的血糖指數異常飆升，患上心血管疾病的風險就會隨著提昇，且準確率高。因此，糖尿病患者與糖尿病前期人士必須通過適當的飲食和藥物，好好控制血糖水平。

須關注糖化血紅蛋白

爾伯哈說，除了飯後血糖水平，糖尿病患也必須關注糖化血紅蛋白（HbA1c），以測量糖尿病人代謝糖分的情況。若病人的HbA1c高，證明血糖水平控制差強人意。理想的糖化血紅蛋白應少過7.0%或6.5%。

不過，他勸諭，若為了追求太完美的目標（HbA1c〈6.0%），用過於激進的治療方式，可能會為已有心血管疾病的病人帶來生命危險。

他建議，病人應放慢腳步，按部就班地減低HbA1c水平，尤其是同時擁有高HbA1c水平和心血管疾病的病人。因此，病人需要避免過度節食導致血糖過低，或繼續暴飲暴食變成肥胖。

“早期治療與預防可以帶來最好的成績，因此糖尿病前期者與病情輕微者，必須調整生活方式與飲食習慣，加上藥物治療（如需要），可以將血糖控制在理想水平。”

阿卡波糖唯一獲准

治早期糖尿佳藥

內分泌專家爾伯哈史丹教授說，阿卡波糖是目前唯一一種獲得准許治療糖尿病前期的口服抗糖尿病藥物（Oral Anti-Diabetic），也可用以治療第2型糖尿病。

這是治療早期糖尿病的最好藥物。

他指出，阿卡波糖已被證實可降低49％第一次患上心血管疾病的機率、91％心臟病發的機率、34％糖尿病前期者患上高血壓的機率。研究也顯示，阿卡波糖在降低糖尿病前期變成第2型糖尿病的風險達36％。

此外，他表示，值得慶幸的是醫學界首次結合心臟與糖尿病學的管理指引。這指引建議病人向內分泌學專家或糖尿病學專家諮詢，以獲取完整的糖尿病資訊教育、自我血糖監察的方式、正確的糖尿病患飲食諮詢及和醫生討論藥物治療的好與壞。

你知道嗎？

升糖指數

升糖指數（GI）是對碳水化合物種類進行劃分的一種方法，升糖指數主要是對每種食物中的碳水化合物升高血糖的作用進行評價（以餐後所增加的曲線下面積來表示）。

大部份現代的澱粉類食物都具有較高的升糖指數，包括馬鈴薯、白麵包和黑麵包、米飯和燕麥。

較低升糖指數的食物如豆類食物、意大利面和大部份水果，所含的澱粉和糖吸收和消化都比較緩慢，或者較少引起血糖的升高。