导读

目前认为，高糖引起细胞内氧化应激参与了糖尿病血管损伤，而血管损伤的主要表现之一为血管内皮功能紊乱，但是由于传统的抗氧化治疗没有取得预期的疗效，长期以来人们对氧化应激在糖尿病血管病变发生机制中的作用存在质疑。随着临床与基础研究的发展，目前人们对氧化应激的重要性有了进一步认识。

一、高血糖与氧化应激

Brownlee提出，高血糖导致内皮细胞线粒体生成超氧阴离子增多是糖尿病血管病变发病机制中的关键因素。超氧阴离子生成增多可引起多元醇通路的激活、糖基化终末产物（AGEs）的形成、蛋白激酶C（PKC） 途径及氨基己糖途径的激活，引起细胞功能紊乱，参与糖尿病血管病变的发生。

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-1（GLUT-1）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，从而使活性氧簇（ROS）,特别是超氧阴离子生成增加。生理情况下，氧自由基参与细胞内信号转导，但持续生成过多的ROS则可能对细胞产生负面影响。

超氧阴离子可抑制3-磷酸甘油醛脱氢酶（GAPDH）的活性，从而使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。3-磷酸甘油醛一方面参与二脂酰甘油（DAG） 从头合成，激活PKC；另一方面可分解产生AGEs前体分子甲基乙二醛，参与AGEs生成。而6-磷酸果糖则可在谷氨酸：果糖-6-磷酸氨基转移酶（GFAT）的催化下进入氨基己糖代谢途径。过多的葡萄糖进入多元醇通路代谢，消耗还原型辅酶Ⅱ（NADPH）及谷胱甘肽（GSH）。

二、氧化应激与血管损伤

高血糖导致细胞内ROS生成增加仅仅是造成内皮损伤，动脉粥样硬化发生、发展的开始。已知一氧化氮（NO）是内皮细胞产生的一种血管保护因子，由NO合酶（NOS）催化L-精氨酸产生。NOS至少有3种亚型，包括神经元型（nNOS，Ⅰ型）、可诱导型（i-NOS，Ⅱ型）和内皮细胞型（eNOS，Ⅲ型）。生理情况下，血管内皮中主要由eNOS催化产生NO。高血糖时由线粒体产生的超氧阴离子可抑制eNOS的生物活性,但是超氧阴离子可以通过激活转录因子核因（NF）-κB，使i-NOS表达增加。iNOS在生理状态下表达少，活性低。研究表明，多种刺激因素包括急性高血糖可诱导iNOS表达，激活后的iNOS活性持续时间长，催化生成NO的量远远大于nNOS和eNOS催化产生NO的量。其结果使内皮细胞中NO合成增加。

超氧阴离子能够抑制NO生物活性，使NO的血管保护作用减弱；高血糖可以通过激活NF-κB，增加NADPH氧化酶表达；线粒体ROS生成增多，可激活PKC，促使NADPH氧化酶合成。后者可将NADPH转化为氧化型（NADP+），使氧分子获得电子生成超氧阴离子。

ROS生成增多伴随着NO合成增加，两者反应生成更强的氧化剂——过氧化亚硝酸阴离子（ONOO -·）。后者可将四氢生物喋呤（BH4）氧化成二氢生物喋呤（BH2）。BH4是eNOS的辅酶。当缺乏BH4时，eNOS呈解偶联状态，致使电子流转向传递给氧分子，超氧阴离子生成增多。ONOO -·也可能通过消耗过多的Zn2+使eNOS呈解偶联状态，促进超氧阴离子生成。实验证明，高血糖状态下,NO与超氧阴离子生成同时增加，而后者增加更为显著。

ONOO-·具有氧化硫氢基的作用，可使脂质过氧化、多种氨基酸（如酪氨酸）硝基化，从而影响多种信号转导途径，损伤细胞。ONOO-·的生成量可以通过测定硝基酪氨酸含量间接估计。2型糖尿病患者空腹血浆硝基酪氨酸水平升高，伴随着餐后血糖明显升高，提示硝基酪氨酸的生成与糖尿病血管病变关系密切。

多项研究证实，高血糖可促使硝基酪氨酸生成。高血糖时，猴动脉壁上有硝基酪氨酸形成。健康人在高糖钳夹试验中、糖尿病患者餐后血糖增高时，其血浆中均可以测得硝基酪氨酸水平升高，且浓度与血糖水平相关。糖尿病大鼠血糖升高同时伴有充盈的心脏中有硝基酪氨酸沉淀。硝基酪氨酸对内皮细胞有直接损伤作用，在硝基酪氨酸形成之后随即出现内皮细胞功能障碍。研究证实，硝基酪氨酸可加速心肌细胞、内皮细胞以及成纤维细胞凋亡。

高血糖诱导产生过多的自由基，无论是氧自由基还是氮自由基，都可造成DNA 损伤。DNA损伤片段特异性激活细胞核中的DNA修复酶——多聚（ADP-核酸）聚合酶（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ADP2核糖多聚化，导致其活性受抑制。这些均引起高血糖状态时，血管内皮细胞功能紊乱，加速动脉粥样硬化的发生与发展。两种结构不同的PARP特异性抑制剂PJ34和INO21001，均可改善高糖时血管内皮细胞功能，进一步证实PARP的激活参与糖尿病血管并发症的发生。

三、氧化治疗的应用前景

如果能够阻断线粒体产生过多的超氧阴离子，则可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，所以难以胜任，有待开发新药。

总之，大量研究表明，氧化应激在高糖毒性、糖尿病血管损伤的发病机制中起重要的作用。针对细胞内氧化应激的治疗措施以及新药研发有望从根本上防治糖尿病血管并发症。

文献来源：国外医学内分泌学分册2005年11月第25卷第6期：396-398