高血糖是引起DM 微血管并發癥的重要危險因素，尤其對腎臟的影響更為嚴重，在代謝控制效果不佳的患者，其腎臟的病變發展相對更快。因此，探討高血糖這一重要危險因素對進一步認識DN的發病機制具有重要意義。

　　關鍵詞 高血糖;糖尿病腎病;足細胞

　　糖尿病腎病(diabetic nephropathy，DN) 是糖尿病最常見的并發癥，也是糖尿病患者的主要死亡原因之一， 在我國，糖尿病腎病發病率也在逐年升高[1] .DN的基本病理變化為腎小球肥大、細胞外基質(extracellularmatrix，ECM) 產生增多和腎小球硬化，在功能上表現為高濾過、高灌注狀態以及腎小球濾過屏障改變。糖尿病腎病的發病是多種因素綜合作用的結果，由胰島素代謝障礙而致長期高血糖是DN發生的最關鍵原因，高血糖造成腎臟血流動力學改變以及葡萄糖本身代謝異常所致的一系列后果是造成腎臟病變的基礎，眾多生長因子、細胞因子被激活則是病變形成的直接機制。

　　1 高血糖引起的糖代謝異常與DN

　　1.1 多元醇代謝通路(polyol pathway) 多元醇代謝通路是葡萄糖代謝通路之一 ，通過多元醇代謝通路葡萄糖大量轉化為極性很強的山梨醇，在細胞內大量蓄積，造成高滲狀態，破壞了細胞結構;而山梨醇蓄積成的滲透壓梯度以及D-葡萄糖競爭性與肌醇載體結合，使細胞內肌醇池耗竭，從而使細胞膜Na -K-ATPase 活性降低， 直接影響腎小球及腎小管細胞的濾過和重吸收功能[2].多元醇通路在DN 的病理進程中處于較為上游的位置，有效的醛糖還原酶抑制劑可以阻斷多元醇通路代謝，延緩DN 的發生。

　　1.2 蛋白激酶C(PKC) PKC 廣泛存在于各種組織細胞中，能被多種信號因子激活，從而構成復雜的細胞信號轉導網絡，調節機體的生理生化功能。高糖可通過多元醇通路和活性氧類激活PKC而產生一系列生物效應[3-4]，如PKC可增加TGFβ1的表達、啟動系膜基質的積累并促使微量尿蛋白的產生，還可介入由血管緊張肽，如內皮素-1(ET-1) 引起的系膜細胞Ⅳ型膠原蛋白的表達及系膜細胞對血管緊張肽的收縮反應喪失[5].因此，研究PKC在DN 中的作用將對DN 的預防和治療大有裨益。

　　1.3 糖基化終末產物(advanced glycation end products，AGEs) 葡萄糖在沒有酶激活時，可以通過非酶促糖基化反應形成糖基化終末產物(glylation end products，AGEs)。AGEs 在化學上是可逆的，一經生成則不斷積累于組織中，影響組織的結構和功能。研究表明，AGEs 參與了DN 的發生和發展，無論是人類或是動物實驗性糖尿病(DM)，均在腎臟組織中發現有AGEs 的積聚。AGEs 在細胞外聚集可廣泛影響基底膜膠原 Ⅳ 分子間以及ECM 與細胞之間的相互作用引起結構的重塑，使膠原分子之間不能形成正常的網絡結構，內皮細胞連接能力也下降，血管壁通透性增加;同時也促進了單核細胞的移動，并誘導產生生長因子和細胞因子，通過旁分泌、自分泌、內分泌途徑參與DN 的病理變化;此外，AGEs 可通過抑制近端腎小管細胞蛋白的再合成、誘導轉化生長因子-β過度表達以及激活其經典信號通路中Smads信號分子，參與DM 并發癥形成;抑制AGEs 可以阻止腎小管損傷和間質纖維化[6].

　　1.4 葡萄糖轉運蛋白(glucose transporter，GLUT) 葡萄糖轉運蛋白是一類鑲嵌在細胞膜上轉運葡萄糖的載體蛋白質，它廣泛分布于體內各種組織。根據轉運葡萄糖的方式分為兩類：一類是鈉依賴的葡萄糖轉運蛋白(SGLT);另一類為易化擴散的葡萄糖轉運蛋白(GLUT)。GLUT1又稱為腦型、紅細胞型GLUT，其分布最廣泛，于許多胚胎及成年組織細胞中表達，主要功能是維持基礎狀態下組織細胞的葡萄糖攝入。糖尿病并發癥發生的原因部分是由于細胞內糖的攝入過多和代謝異常，而高糖是DN 的始動因素;高血糖會增加腎小球細胞葡萄糖的攝入，并且可誘導GLUT1 mRNA 表達GLUT1蛋白[7].最近研究表明糖尿病小鼠腎皮質GLUT1蛋白含量增加，當腎臟去除神經支配后，已升高的GLUT1蛋白趨于正常，但仍高于正常小鼠。GLUT1在介導細胞內糖代謝異常并引起組織損傷的過程中起著很重要的啟動作用，而不同個體間系膜細胞GLUT1表達的差異可能是部分患者易出現腎臟損害的因素之一，因此尋找干預GLUT1功能的有效藥物可能為DN 防治開辟新的途徑。

　　2 高血糖環境足細胞損傷與DN

　　研究證明， 足細胞損害與DN 的形成與發展密切相關。糖尿病患者存在糖、蛋白質、脂肪代謝紊亂，這些代謝因素可以通過不同的途徑損害腎臟。最近研究發現高糖刺激足細胞肥大導致足細胞丟失，是認識糖尿病腎病發生機制的新觀點。

　　2.1 高糖對足細胞裂孔隔膜的影響 Nephrin 特異地表達于腎小球足細胞， 是細胞粘附分子中的免疫球蛋白超家族成員， 為一跨膜蛋白， 分子量為135kd ，在其C端富含絲氨酸和酪氨酸殘基。它與配體結合時，某些酪氨酸殘基發生磷酸化而介導細胞間的信號傳遞[8].Nephrin 是腎小球足細胞足突裂隙膜的關鍵組成成分， 參與構成腎小球濾過屏障， 它通過介導上皮細胞與基質的相互作用影響腎小球基底膜(GBM)的通透性和基質的沉積。對糖尿病患者和動物模型的研究發現， 高糖環境下腎小球足細胞Nephrin 表達減少， 尿蛋白排泄增加，提示DN發病可能與Nephrin 表達下調而增加GBM通透性和基質沉積有關[9].

　　2.2 高糖影響足細胞與基底膜的附著 整合素(Integrin) 是一類細胞黏附分子，由α、β兩條肽鏈以非共價鍵連接組成異二聚體，為跨膜糖蛋白，作為細胞上的ECM受體， 介導細胞黏附和基質到細胞的信號轉導， 還參與細胞對ECM沉積調控。Adiers等[10] 發現α3β1整合素主要表達足細胞，介導足細胞與ECM這間的黏附： 高糖環境下，足細胞α3β1整合素表達減少，并隨著病程的延長，足細胞α3β1整合素減少更加明顯。Kitsiou等[11]在培養人的腎小球足細胞研究中，觀察到高糖環境下整合素的表達異常和足細胞與Ⅳ型膠原結合程度降低[9].上述結果顯示，在DN時足細胞脫落與α3β1整合素減少有關。

　　2.3 高糖對足細胞頂膜區的影響 頂膜區的成熟足細胞標志分子，如podocalyxin 是腎小球主要帶電荷的蛋白分子，是組成GBM 電荷屏障的主要物質。Podocalyxin是CD34 相關性唾液粘蛋白，是組成glycocalyxin的主要糖蛋白成份，它對足細胞獨特型態結構的形成和維持有非常重要的作用[12].podocalyxin過表達可以抑制細胞間粘連，這是由于電荷的排斥作用所致，因為用唾液酸酶消化可以使這種作用減弱，因此可能是其防止足突融合形成的機制。目前研究發現高糖環境可能影響足細胞pod-ocalyxin的表達，從而影響腎小球濾過屏障[13].

　　3 高糖對一些生長因子和細胞因子的影響

　　3.1 轉化生長因子β(TGF-β1) 高糖可通過多種機制發揮其病理生理作用，并通過一系列細胞內信號轉導通路調節TGF-β1 的基因表達，引起ECM積聚，導致腎小球硬化[14].在糖尿病病人和實驗型糖尿病動物的腎臟、血液和尿中TGF-β1水平增加，暴露于高濃度葡萄糖的腎臟系膜細胞TGF-β1的表達增加;TGF-β1加入培養的腎臟系膜細胞中可產生類似于DN 基質成分的改變; TGF-β1 對基質金屬蛋白酶和基質金屬蛋白酶阻滯劑表達的影響方式與DN 時的情況十分類似;用抗TGF-β1 抗體或反義寡核苷酸能減少TGF-β1所致腎臟細胞外基質成分的增加。其作用機制可能由于TGF-β啟動子中包含有高糖反應元件，故高血糖本身可直接刺激TGF-β基因的轉錄，促TGF-β表達增加。此外，在高糖環境下TGF-β和1 型葡萄糖受體(GLUT1) 表達均可升高，且相互促進各自的表達，加速葡萄糖的包內轉運，使葡萄糖的攝取進一步增加，續而激活蛋白激酶C(PKC) 氨基己糖通路使TGF-β水平升高[15].

　　3.2 結締組織生長因子(connective tissuegrowth factor，CTGF) 是新發現的一種細胞因子，它具有促進成纖維細胞活化和細胞外基質(ECM) 的產生、積聚等功能。CTGF 被認為是介導TGF-β促纖維化活性的下游效應因子，在刺激細胞增生和細胞外基質(ECM)合成、促進組織器官纖維化方面起重要作用[16].目前研究表明高糖可以刺激體外培養的系膜細胞和足細胞表達CTGF增加，從而促成腎小球硬化、間質纖維化的發生[17].

　　3.3 血管內皮生長因子(VEGF) VEGF 是一種作用于血管內皮細胞的絲裂原，可能通過改變內皮細胞的結構和功能、增加腎小球毛細血管的通透性、促進細胞外基質合成、腎小球基底膜增厚、球管纖維化及腎臟肥大等機理參與DN 的進展，研究發現高血糖可上調VEGF[18].

　　4 高糖激活MAPK信號轉導途徑參與DN的形成

　　絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)是脊椎動物體內廣泛存在的絲氨酸/蘇氨酸蛋白調節激酶，是胞內介導胞外刺激的重要信號系統，激活的MAPK將外界信號傳導到細胞核內，參與細胞生長、發育、分裂、死亡以及細胞間的功能同步等多種生理反應的過程。 糖尿病狀態下，多種因素激活MAPK信號轉導通路。MAPK激活后，使腎臟細胞肥大，細胞外基質積聚，最終導致腎小球硬化和腎小管間質纖維化。體外實驗證明高糖刺激可以使細胞的P38MAPK活化，并參與系膜細胞分泌纖維黏連蛋白(fibronectin， FN)，還可以通過Elk-1、c-fos和cPLA2 兩條途徑激活依PKC的ERK通路，誘導FN和Ⅰ型膠原等ECM 生成最終導致腎小球硬化和腎小管間質纖維化。此外高糖可以通過P42 /P44 MAPK通路，使體外培養的大鼠腎小管上皮細胞產生胰島素抵抗，加重糖尿病腎病的發生[19].總之，DM 患者出現的腎臟改變可能與葡萄糖非酶性活化反應以及隨后AGEs 形成的增多或糖代謝增強有關，這些反應均可激活細胞內信號轉導通路。因此，進一步明確DN發病機制和高糖腎毒性作用，通過阻斷或抑制有關危險因素和發病環節，包括相應信號通路，必將為臨床防DN 及DM伴血管并發癥提供更廣泛的策略和依據。