氧化应激秦教授课件

,#,1,氧化应激与糖尿病肾病,秦贵军,郑州大学第一附属医院内分泌科,2,糖尿病肾病diabetic nephropathy,DN系慢性高血糖所致的肾脏损害，病变可累及全肾，是导致终末期肾衰竭的主要因素。,研究说明糖尿病肾病约占新诊断终末期肾功能衰竭的40%，伴有终末期肾脏疾病的糖尿病患者5年生存率只有20%。,Choudhury D,et al.Discov Med,2021,10(54):406-415.,我国糖尿病肾脏病变的患病率,3,2021年至2021年文献报道的我国社区2型糖尿病患者DN患病率为10%40%。,糖尿病与心血管疾病行动研究ADVANCE已证实即使在相同的降糖、降压条件下，亚洲2型糖尿病患者总肾脏事件的发生风险比经济兴旺地区高出73%。,我国DN在终末期肾病ESRD中占16.4%，且未来可能会成为ESRD的首位病因。,徐嵘,等.中华内科杂志,2021,51(1):18-23.,柯萧韵,等.中国全科医,2021,16(12):1373-1375.,Liu ZH.Nat Rev Nephrol,2021,9(9):523-528.,Woodward M,et al.DiabetesCare,2021,34(12):2491-2495.,糖尿病肾病发病机制,一遗传因素,二代谢与血液动力的影响,三肾小球滤过屏障功能改变,四蛋白质的非酶糖化,五多元醇通路活性增加与肌醇代谢紊乱,六高血压,七激素和细胞因子,八反响氧中间产物,?糖尿病学?，主编：许曼音,2001年Brownlee提出糖尿病肾病的统一机制学说，认为经典的多元醇途径、糖基化终末产物途径、蛋白激酶C途径和氨基己糖途径均是高糖环境下线粒体呼吸链中ROS生成过多的结果，即高糖损伤的共同根底“氧化应激。,5,Brownlee M,et al.Nature,2001,414(6865):813-820.,氧化应激是机体正常氧化/复原动态平衡被打破，造成生物大分子氧化损伤，干扰正常生命活动的一种严重应激状态。,氧化应激产物ROS主要包括超氧阴离子 O2-、过氧化氢 H2O2 和羟自由基 OH-等活性含氧化合物。,6,氧化应激,高血糖作为糖尿病并发症发生的启动因素，导致氧化应激水平升高和,ROS,、非酶的糖基化蛋白和葡萄糖的自身氧化增加；,长期高血糖导致,ROS,产生增多，氧化应激水平升高，损伤肾脏组织，从而导致了,DN,的发生。,7,氧化应激与,DN,动物研究发现，单一剂量链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠在8周病程时已经出现肾功能损害，同时伴随氧化应激水平升高、肾脏丙二醛MDA)含量增加；,体外研究发现，糖尿病大鼠近端肾小管细胞经别离后暴露于氧化剂中，活性氧自由基和细胞凋亡增加。,8,氧化应激与,DN,Xu M,et al.Am J Nephrol,2021,29(3):252-256.,Zhang Q,et al.Toxicol Appl Phamacol,2021,241(1):1-13.,虽然越来越多的研究说明氧化应激在DN的发生开展中起重要作用，但是其具体机制目前尚不十分清楚。,糖尿病肾组织中氧化应激增强主要有两个原因，即：肾组织中ROS产生增多及ROS去除减少。,9,DN,氧化应激发生的,机制,主要包括以下机制：,一、线粒体呼吸传递链：高糖环境下线粒体功能障碍，激活氧化应激通路，导致组织损伤。,二、糖基化终产物AGE途径：长期高血糖造成AGE堆积，多元醇途径增强亦引起AGEs生成增多，而AGE形成过程中可不断产生氧自由基。,10,肾组织中,ROS,产生增加,三、复原型辅酶IINADPH氧化酶：糖尿病时，高血糖、高脂血症、细胞因子、生长因子、血管紧张素II等各种途径活化NADPH氧化酶，产生大量ROS。,四、细胞因子和生长因子信号转导和放大：高血糖诱导细胞因子和生长因子如，TGF-1、NF-B、PKC等过度表达，可诱导ROS的合成。,11,肾组织中,ROS,产生增加,五、山梨醇/多元醇途径活性增高：糖尿病时，葡萄糖生成大量山梨醇，一方面引起细胞水肿和损伤；另一方面使复原型谷胱甘肽减少，诱导ROS合成。,六、NO/解偶联一氧化氮合成酶NOS：在糖尿病患者，NOS解偶联受到底物L-精氨酸可用性的限制或辅助因子缺乏影响，被认为是NO产生氧自由基的原因。,12,肾组织中,ROS,产生增加,高血糖时，超氧化物歧化酶、谷胱甘肽过氧化物酶、过氧化氢酶等抗氧化酶的基因表达下调，活性下降，机体去除ROS能力受损；,此外，体内非酶类抗氧化剂水平降低，使肾组织抗氧化能力显著降低。,13,肾组织中ROS去除减少,一、对肾血流动力学的影响,：,ROS,可使肾血管通透性增加，血管内皮功能障碍等；当血管动力学发生变化，功能异常的细胞会产生大量,ROS,，导致进一步的损伤。,二、肾内基质重构及肾小管间质纤维化：,糖尿病及高血糖状态下，氧化损伤可使肾脏内基质构建，组织纤维化，促进,DN,的发生。,14,氧化应激对糖尿病肾脏组织的可能损害,三、肾组织炎症的发生：糖尿病时存在的高血糖及血流动力学障碍等可损伤肾脏固有细胞，释放炎症因子和炎症介质如肿瘤坏死因子-、NF-B等，加重肾细胞损伤，促进纤维化的发生。,四、足细胞损伤：高血糖可通过ROS使足细胞标志蛋白表达减少，足突消失融合；ROS亦可通过激活促凋亡因子诱导足细胞凋亡。,15,氧化应激对糖尿病肾脏组织的可能损害,16,高血糖和氧,化,应激,葡萄糖毒性是指长期异常升高的血糖对细胞的毒性作用；大量临床研究发现2型糖尿病患者处于氧化应激状态。,葡萄糖自身可通过多种途径产生活性氧。如以下图：,17,胰岛素抵抗和氧,化,应激,胰岛素对Ang II的I型受体有上调作用，并可激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统，而全身和局部组织Ang II 水平增高是胰岛素抵抗导致氧化应激的重要机制。,氧化应激亦可加剧胰岛素抵抗的程度，其通过诱发多种丝氨酸激酶的级联反响影响胰岛素信号转导。,18,游离脂肪酸和氧,化,应激,游离脂肪酸FFA水平增高可使线粒体功能发生障碍，导致ROS产生，超氧分子的形成及氧化磷酸化的解偶联等。,同时，FFA可减少细胞内的复原型谷胱甘肽水平，造成内源性抗氧化功能的障碍。,FoxO亚家族 FoxO s是一类DNA结合区具有翼状螺旋结构的转录因子。,研究说明其可通过激活下游抗氧化靶基因如锰超氧化物歧化酶MnSOD及过氧化氢酶CAT等的表达，发挥抗氧化应激作用。,19,Kousteni S.Bone,2021,50(2):437-443.,Furukawa-Hibi Y,et al.Antioxid Redox Signal,2005,7(5-6):752-760.,FoxOs,与氧化应激,Kato等研究说明在STZ诱导的糖尿病大鼠肾皮质中FoxO1、FoxO3a磷酸化水平增高图A。,研究发现在STZ诱导的糖尿病大鼠肾皮质中，FoxO1磷酸化水平升高图B，肾皮质MDA含量明显增加图C。说明高血糖状态下肾脏氧化应激的发生可能与FoxO1抗氧化活性降低有关。,20,FoxOs,在,糖尿病肾脏中活性下降,Kato M,et al.J Am Soc Nephrol,2006,17:33253335.,Wu L,et al.Mol Biol Rep,2021,39(9):9085-9093.,A,B,C,21,Venkatesan等研究说明在体外培养的肾小球系膜细胞 MCs 中H2O2通过PI3K/AKT信号通路作用于FoxO1，使其磷酸化水平升高，活性降低，从而下调其靶基因过氧化氢酶的表达。,FoxO1,调节系膜细胞,ROS,水平,Venkatesan B,er al.J Cell Physiol,2007,211:457467.,22,Venkatesan等研究发现过表达FoxO1可增加H2O2处理,的MCs中过氧化氢酶的表达，下调ROS水平。,研究发现上调高糖培养的MCs中FoxO1表达及活性，其,抗氧化靶基因MnSOD表达升高图A，MCs中ROS,水平下降图B。,上调,FoxO1,表达降低系膜细胞,ROS,水平,Venkatesan B,er al.J Cell Physiol,2007,211:457467.,Ji H,et al.Mol Biol Rep,2021,41:21512159.,A,B,糖尿病肾病的治疗,发生糖尿病肾病的危险因素,不可改变的因素,年龄,性别,糖尿病病程,遗传,可改变的因素,高血压,高血糖,血脂代谢异常,血液高凝状态,2007年NKF指南第一个针对DM并发CKD指南,DM,并发,CKD,治疗的指南及建议,DN治疗原那么,2021年糖尿病肾病防治专家共识,营养治疗,调脂治疗,控制血压,减少尿蛋白,控制血糖,综合治疗,抗氧化应激,2007 NKF,糖尿病和慢性肾脏病临床实践指南,DN治疗原那么,UKPDS Group.Lancet.1998;352:837-853.,Over 10 years,HbA,1c,was 7.0%(6.2-8.2)in the intensive group(n=2,729)compared with 7.9%(6.9-8.8)in the conventional group(n=1,138).,UKPDS,：,强化血糖控制减少并发症的相对危险,DCCT&EDIC：,严格控糖可延缓,DN,病程进展,De Boer IH,et al.Arch Intern Med,2021,171:412-20.,29,虽然,DCCT,和,UKPDS,均证实强化血糖控制可显著降低,DM,患者肾脏并发症的发生率，但未涉及其具体机制，这种获益是否和降低了氧化应激水平有关无从得知。,30,和造模成功后即开始强化血糖控制的,DM,大鼠相比，造模成功,6,月后才开始强化血糖控制的大鼠肾皮质过氧化脂质和,NO,水平增高，,GSH,降低，提示早期强化血糖控制能减少,DN,的发生可能和氧化应激的减轻有关。,*,*,*,%0,-10,-20,-30,-40,-50,*,P0.05,与严格的血糖控制相比,严格的血糖控制 严格的血压控制,中风,糖尿病终点事件,糖尿病死亡,微血管合并症,Bakris GL,et al.American,Journal of Kidney Diseases,2000:,646-661.,DN,严格控制血压较血糖更重要,*,常用降压药物的抗氧化应激机制,ARB,可以降低,DN,患者尿,8-,羟基,-,脱氧鸟苷和,8-,异构,-,前列腺素,F2,水平，并切断高血糖,-,活性氧簇,-Ang II-,血管紧张素,II,受体,-,活性氧簇的恶性循环。,硝苯地平可以降低暴露于,AGE,中的肾脏系膜细胞,AGER mRNA,的表达水平，进而减少,ROS,的产生。,32,Oqawa S,et al.Biomark Insights,2021,4:97-102.,Matsui T,et al.Biochem Biophys Res Commum,2021,385:269-272.,生活方式干预是DN的根底治疗手段，有研究发现其在降低DN肾脏氧化应激水平方面同样具有重要作用。,DN患者连续6个月每天饮用118ml红酒后，24h尿蛋白和8-OHdG浓度降低，提示红酒的肾脏保护作用可能和降低氧化应激水平有关。,Nakamura T,et al.Metabolism,2021,58:1185-1190.,34,白藜芦醇是一种天然的具有生物学活性的抗氧化剂，主要存在于葡萄、藜芦、虎杖等植物中。,研究发现白藜芦醇能减少肾脏活性氧产生，肾皮质纤连蛋白、胶原IV表达降低如图，对糖尿病大鼠肾脏有保护作用。,Wu L,et al.Mol Biol Rep,2021,39(9):9085-9093.,35,注：A为NC组；B为DM组；C为RSV组,与NC组比较，*P0.05；与DM组比较，#P0.05,白藜芦醇治疗能增加,STZ,诱导的糖尿病大鼠,FoxO1,活性，保护肾脏功能,Wu L,et al.Mol Biol Rep,2021,3