糖尿病肾病发病机制、诊断和治疗原则

糖尿病肾病发病机制、诊断和治疗原则糖尿病是引起终末期肾病ENDSTAGERENALDISEASE，ESRD最常见的原因，特别是2型糖尿病。糖尿病肾病发病率正不断增加。糖尿病患者的寿命逐渐延长，而且糖尿病ESRD患者现已逐渐接受了ESRD治疗计划。在美国，糖尿病肾病导致的ESRD约占每年新发ESRD的40。2030的1型和2型糖尿病患者最终进展为糖尿病肾病，2型糖尿病患者进展至ESRD的比例相对较小。由于2型糖尿病患者的发病率明显较高，因此在目前透析患者中这类患者超过一半。种族不同，上述比例也不同。近期研究显示，一些治疗可明显降低或延缓糖尿病肾病的发生和发展，若极早期应用这些治疗措施，则获益更大。第一节糖尿病肾病的发病机制糖尿病肾病的发病机制尚未完全阐明，可能与细胞、生长因子、结构蛋白和细胞受体之间的相互作用有关。最近，一些研究从细胞生物学和分子生物学角度研究了上述分子之间的相互作用，为糖尿病肾病的预防和治疗提供了新的理论依据。一、基质沉积和转移生长因子1936年，KIMMELSTIEL和WILSON描述的糖尿病肾病特征为弥漫性结节性肾小球硬化病变。细胞外基质增多与肾功能降低之间存在相关性。大多数研究关注的是肾小球，而系膜增生与肾小球滤过率降低速度也密切相关。研究发现，肾小管间质增生和肾功能下降之间存在相关性，从而推测肾小管间质病变也可引起进行性肾功能下降。体外研究揭示了糖尿病肾病细胞外间质沉积的机制。实验研究和临床试验显示，血流动力学、代谢异常和血管活性激素之间的相互作用是非常复杂的。这些病理生理学变化可刺激局部细胞因子或生长因子合成。最近研究显示，转移生长因子TRANSFORMINGGROWTHFACTOR，TGF在糖尿病肾病的发生中发挥着关键作用。TGF通过多种机制引起致纤维化和致硬化效应，包括刺激细胞外基质EXTRACELLULARMATRIX，ECM合成和抑制其降解。二、血流动力学因素糖尿病肾病常伴有高血压。高血压可传递至肾小球，而且在糖尿病动物模型中，采用微穿刺技术进行的研究显示，即使没有高血压，肾小球内血压也升高。MOGENSEN和PARVING等研究显示，在1型糖尿病肾病合并高血压患者中，应用传统的降压药物治疗可减少蛋白尿，并降低肾功能下降速度。系膜细胞切应力可增加细胞外基质合成，同时增加致纤维化细胞因子TGF合成。高血压诱导的肾小球“压力损伤”BAROTRAUMAS通过TGF依赖性机制增加细胞外基质合成。三、肾素一血管紧张素系统1980年肘，开始应用血管紧张素转化酶抑制剂ANGIOTENSLNCONVERTINGENZYMEINHIBITORS，ACEL治疗糖尿病患者。1993年，糖尿病协作研究组试验COLLABORATIVESTUDYGROUPTRIAL发现ACEI不仅可减少蛋白尿，而且还可降低进展至终末期肾功能不全发生率。最近一些研究发现，2型糖尿病显性肾病患者应用血管紧张素受体阻滞药ANGLOTENSLNRECEPTORBLOCKERS，ARBS具有肾脏保护作用。糖尿病动物模型存在肾素血管紧张素系统RENINANGLOTENSMSYSTEM，RAS激活，抑制ACE不仅减少蛋白尿，还可降低肾小球基膜厚度。在培养的系膜细胞中，发现血管紧张素通过诱导TGF合成而增加细胞外基质合成。血管紧张素还可刺激肾间质成纤维细胞和近端肾小管上皮细胞表达TGF和基质蛋白，这提示RASTGF轴在肾小管基底膜增厚和间质纤维化发挥着关键作用，也在糖尿病肾病的发生过程中发挥着重要作用。对糖尿病动物模型进行的研究显示，抑制RAS不仅减少肾小球超微结构损伤和肾小球ECM基因转录，而且还可减少肾小管间质和血管壁TGF和胶原MRNA转录以及增强基质降解图111。四、高血糖症体外研究显示，高糖可刺激培养的系膜细胞和近端肾小管上皮细胞合成细胞外基质和TGF表达。在糖尿病动物模型中，高血糖症可迅速增加TGF表达，TGF与糖尿病相关性肾脏肥大以及肾小球和肾小管间质的细胞外基质增多有关。临床研究显示，糖尿病肾病患者肾组织表达的TGF增加，而且尿排泄的TGF也增加。TGF转录的程度与长期血糖控制水平直接相关。微量白蛋白尿发生率与1型和2型糖尿病患者的长期血糖控制相关。DCCT试验DIABETESCONTROLANDCOMPLICATIONSTRIAL和UKPDS研究UNITEDKINGDOMPROSPECTIVEDIABETESSTUDY等研究显示，在尿白蛋白排泄正常的1型糖尿病患者中，强化血糖控制可降低微量白蛋白尿和显性蛋白尿发生率。控制血糖可降低L型糖尿病患者大量蛋白尿发生率。近期一些研究人选了胰腺移植术后血糖水平正常10年以上的糖尿病患者，进行肾组织活检显示，系膜增生明显减轻。上述研究提示，糖尿病肾病的结构改变是可以逆转的。五、糖基化作用糖尿病是一种慢性高血糖状态。长期高血糖症可导致晚期糖基化终末产物ADVANCEDGLYCATIONENDPRODUCTS，AGES形成，这是一种不可逆性修饰。AGES可与RAGESAGES受体结合，还可与其他蛋白结合。在培养的系膜细胞和近端肾小管上皮细胞中均发现存在AGES结合位点，暴露于AGES的细胞通过受体介导机制增加TGF表达和细胞外基质合成。体外研究显示，AGES与近端肾小管上皮细胞的RAGES结合后也可促进上皮细胞向肌纤维母细胞转化，这与上述细胞TGF表达增加有关。在糖尿病大鼠进行的体内研究显示，AGES可引起肾小球硬化和白蛋白尿，而AGES抑制剂氨基胍可延缓上述结构和功能变化。上述研究证实，糖尿病动物模型的肾小球和肾小管存在AGES沉积，氨基胍和其他特异性AGES抑制剂可预防AGES沉积。血管壁也可发生上述变化，应用氨基胍治疗糖尿病大鼠也可减少AGES沉积、ECM合成和TGF表达。最近，研究发现在高血糖症时，早期非酶性糖化产物AMADORI修饰蛋白也增加。培养的系膜细胞暴露于AMADORI修饰蛋白时胶原MRNA过度表达，抗AMADORI修饰蛋白的单克隆抗体A717可抑制上述过度表达。应用A717的FAB片断可抑制糖尿病大鼠肾病形成。目前，正在研究非酶性糖化作用对糖尿病肾病发病机制的影响。六、多元醇途径一些研究发现，在糖尿病肾病发病过程中，高血糖症可诱导多元醇途径代谢活动增强。在不依赖于胰岛素摄取葡萄糖的组织中，例如肾脏，高血糖症通过NADPH依赖性酶醛糖还原酶进行的葡萄糖代谢而增加组织山梨醇水平。组织山梨醇形成和沉积增加可导致游离肌醇缺乏、NAKATP酶活性丧失以及辅酶NADPH和NAD消耗增加，从而改变细胞的氧化还原电位。这些代谢异常可引起细胞功能异常，从而最终形成糖尿病肾病的特征性病理变化。在培养的系膜细胞中，醛糖还原酶抑制药依帕司他EPALRESTAT可减少葡萄糖介导的TGF合成。一些研究者发现，醛糖还原酶抑制药可预防糖尿病大鼠的肾小球超滤。然而，长期研究并不支持上述结果。尽管醛糖还原酶抑制药已在临床使用了20余年，但这些药物预防和治疗糖尿病肾病的结果仍令人失望。七、蛋白激酶CPROTEINKINASEC，PKC高血糖症可激活PKC。PKC是一种丝氨酸一苏氨酸激酶，可调节多种血管功能，包括血管收缩性、血流、细胞增殖和血管渗透性。研究显示，在糖尿病动物的视网膜、主动脉、心脏和肾小球中，PKC活性增加，提示这些组织中的甘油二酯合成增加。甘油二酯是内源性PKC的主要激活剂。在糖尿病动物中，PKC2同工酶优先激活，据此合成了PKC日选择性抑制剂LY333531。该化合物是一种PKC1和PKC2竞争性可逆性抑制剂，对PKC1和PKC2的亲和力比其他PKC同工酶高50倍。糖尿病大鼠喂食LY333531后，肾组织TGF过度表达降低和胶原合成减少，尿白蛋白和肾小球超滤呈剂量依赖性降低，且无毒性作用、血压下降和血糖水平变化。八、内皮素内皮素家族有三种血管活性肽，经内皮素转化酶ENDOTHELINCONVERTINGENZYME，ECE裂解内皮素原而生成。在糖尿病患者和大鼠中，主要为内皮素1ENDOTHELIN1，ET1。肾小球内皮细胞、系膜细胞、上皮细胞、肾小管上皮细胞和血管内皮细胞均可合成内皮素。肾源性内皮素可通过旁分泌方式发挥作用，在调节血管张力和细胞外体液平衡中发挥着重要作用。TGF、血管紧张素、凝血酶、白介素1、肿瘤坏死因子和低氧血症可刺激内皮素表达。内皮素通过两种受体发挥作用ETA和ETB。研究显示，在不同细胞因子和血管活性激素作用下，上述两种受体均可上调或下调。高血糖症对ET和其受体的影响是非常复杂的。血糖升高可增加培养的内皮细胞分泌ET1，体外研究显示系膜细胞的受体表达下调，因而出现ET表达和生物学效应分离现象。体内研究显示，糖尿病大鼠肾小球ET1MRNA表达增加，而ETA和ETB受体表达没有明显变化。应用选择性ETA或非选择性ET受体抑制剂可降低糖尿病动物的血压和减少尿蛋白，而且还可减少ECM蛋白和TGF1转录。然而，有研究显示，应用选择性ETA或非选择性ET受体抑制剂不能抑制实验性慢性肾损伤的进展。而且，血管紧张素转化酶抑制药与上述抑制剂合用时延缓肾损伤进展的获益并不增加，不超过单用血管紧张素转化酶抑制药的获益。九、血管内皮生长因子糖尿病患者除了细胞外基质沉积外，还有一个特征，即内皮细胞对大分子的渗透性增加。在肾脏，肾小球内皮细胞的高渗性表现为蛋白尿。滤过压增加可导致跨肾小球蛋白丢失增多，最近发现一种细胞因子也可增强血管渗透性，即血管内皮生长因子VASCULARENDOTHELIALGROWTHFACTOR，VEGF。VEGF在糖尿病肾病发病过程中发挥着重要作用。VEGF是增加血管渗透性作用最强的细胞因子之一，最近在毛细血管外液和视网膜新生血管中均发现了该因子。VEGF和其受体在肾小球中均有表达。体外研究显示，增加TGF合成的刺激也可增加VEGFMRNA表达，如细胞牵拉、葡萄糖和血管紧张素。因此，阻断RAS减少糖尿病肾病患者的尿蛋白和降低GFR下降速度可能是减少VEGF和TGF过度表达所致。在糖尿病动物进行的研究显示，血管紧张素转化酶抑制药可减少VEGF表达和降低糖尿病引起的高渗性。十、蛋白迁移糖尿病肾病常伴有严重蛋白尿。REMUZZL等进行的研究显示，近端肾小管过度重吸收蛋白可激活这些部位的上皮细胞，表现为内皮素和其他一些损伤因子表达增加，如单核细胞趋化蛋白1MONOEYTEEHEMOTACTICPROTEIN1，MCP1。基膜分泌的上述因子又可引起间质炎症反应，导致细胞外基质合成增加、纤维化和肾功能受损。近端肾小管的蛋白毒性现象提示，在糖尿病肾病中阻断RAS的获益可能是其抗蛋白尿效应、降低血管紧张素介导的肾小球血流动力学效应以及生长因子激活所引起。近期一些研究显示，阻断RAS可能是通过非血流动力学因素抑制蛋白从肾小球迁移至肾小管。蛋白尿的发生与足细胞数量和形态学变化也有关。在糖尿病动物进行的研究显示，足细胞伪足消失增加，阻断RAS可减轻上述超微结构异常。十一、ECM降解糖尿病患者ECM增加与ECM降解减少和合成增加有关。一些酶与ECM降解有关，如大多数研究关注的基质金属蛋白酶MATRIXMETALLOPROTEINASE，MMPS。MMPS是一组含锌的肽链内切酶，在PH为中性时具有活性，可对抗许多ECG蛋白，如胶原、纤维结合素和板层素。体外研究显示，在高糖培养液中，系膜细胞MMPMRNA表达减少，而且其基质降解活性降低。在糖尿病动物进行的MMPS基因表达研究显示，MMP1和MMP3MRNA表达减少，而其抑制剂TIMP1和TIMP2表达增加。TIMP1和TIMP2表达增加。以上研究显示，MMP合成减少和活性降低可能是糖尿病肾组织细胞外基质沉积的原因之一。十二、HMGCOA还原酶抑制剂HMGCOA还原酶抑制剂除了可降低胆固醇外，还可影响细胞的其他功能，如原癌基因表达、DNA合成和生长因子活性。这些效应是通过降低类异戊二烯ISOPRENOID介导的，从而下调核转录因子表达。在培养的系膜细胞中，HMGCOA还原酶抑制剂可减少血小板源性生长因子表达和细胞增殖。体内研究显示，HMGCOA还原酶抑制剂可减轻糖尿病大鼠肾小球损伤。最近研究显示，辛伐他汀可减少血压正常的2型糖尿病微量白蛋白尿患者的尿白蛋白。洛伐他汀也可减少TGF表达。上述研究显示，HMGCOA还原酶抑制剂可能具有肾脏保护作用，可减轻肾脏进行性损伤；目前，尚未阐明上述获益的机制。总之，糖尿病肾小球硬化和肾小管一间质纤维化形成与各种因子和物质之间的复杂相互作用有关。病理因素包括葡萄糖依赖性和非依赖性机制，如肾素一血管紧张素系统和其他的血管活性激素。糖尿病的病理生理学变化通过一些非常关键的细胞因子发挥效应，如TGF、VEGF等，这也为目前降低血压、控制血糖和阻断RAS提高了理论依据。第二节糖尿病肾病的自然病程肾病最早期的临床证据是尿中出现少量白蛋白，尿白蛋白排泄率异常30MG/D或20G/MIN，即微量白蛋白尿。这些微量白蛋白尿患者是早期肾病患者。若不给予特异性治疗，则约80的1型糖尿病患者将出现持续微量白蛋白尿，尿白蛋白排泄率每年增加1020，1015年后最终进展至显性肾病期或临床白蛋白尿300MG/24H或200G/MIN，同时发生高血压。一旦形成显性肾病，若不给予特异性治疗，则肾小球滤过率GLOMERULARFILTRATIONRATE，GFR经过数年后将逐渐降低，因个体情况不同降低的程度也不同，常为每年220ML/MIN。50的1型糖尿病肾病患者在10年内和75的2型糖尿病肾病患者在20年内进展至ESRD。在诊断2型糖尿病后不久，2型糖尿病患者发生微量白蛋白尿和显性肾病的比例增高，这是由于在诊断以前糖尿病就已存在多年，而且活体组织学研究显示，出现微量白蛋白尿对诊断糖尿病肾病的特异性较差。若不给予特异性治疗，则2040有微量白蛋白尿的2型糖尿病患者最终进展至显性肾病，但在发生显性肾病后20年内仅约有20的患者进展至ESRD。一旦GFR开始降低，则不同患者下降的速度不同，但1型糖、尿病患者和2型糖尿病患者并没有显著性差异。然而，由于老年性2型糖尿病患者死于冠状动脉疾病的风险增加，因而大部分早期肾病患者进展至ESRD的发生率降低。随着冠状动脉疾病治疗水平的逐渐提高，许多2型糖尿病患者的寿命可延长至足够进展至肾功能不全。微量白蛋白尿不仅是肾病最早的临床表现，而且也是1型和2型糖尿病患者心血管病死率和死亡率显著增加的一种标志物。因此，一旦发现微量白蛋白尿，即应进行血管疾病的筛查，井进行积极的治疗以减少所有心血管危险因素，如降低LDLC、降压、戒烟和增加体力活动。一些基础研究显示，降低LDLC水平也能减少蛋白尿。第三节尿白蛋白的检查在2型糖尿病诊断时即应检查是否存在微量白蛋白尿。1型糖尿病发病时间较短时很少发生微量白蛋白尿，因此1型糖尿病患者可在发病5年后进行微量白蛋白尿检查。一些研究显示，青春前期糖尿病可能对微血管并发症发生具有重要作用，因此建议根据个体情况确定具体检查时间。由于很难准确确定2型糖尿病的发病时间，因此2型糖尿病患者一旦诊断就应检查是否存在微量白蛋白尿。第一次检查未发现微量白蛋白尿，则以后应每年检查一次。微量白蛋白尿可通过以下三种方法测定测定任一时间尿标本的白蛋白与肌酐比值；24H排泄率收集24H尿，同时测定肌酐和肌酐清除率；分钟排泄率收集4H尿或夜间12H尿。第一种测定方法常较容易，通常能提供准确信息，因此作为首选。由于每小时白蛋白排泄率存在变异，因此如果不能应用分钟排泄率，最好测定24H排泄率。尿白蛋白排泄率30MG/24H即20G/MIN或30MG/G肌酐时被认为是微量白蛋白尿表111。短期高血糖症、运动、泌尿系统感染、严重高血压、心力衰竭和急性发热性疾病都可引起尿白蛋白排泄率一过性升高。如果测定微量白蛋白尿存在困难，可应用微量白蛋白尿的试剂或试纸进行测定，经验丰富的医师测定时敏感性95和特异性93均可接受。由于试剂条仅能显示浓度，而不能用肌酐值进行校正，因此不能计算出白蛋白与肌酐比值，而且也可能因标本浓度不同而产生误差。由于每天白蛋白排泄率也可能存在显著变异，因此在患者出现微量白蛋白尿前的36个月内测定时至少2/3的患者白蛋白排泄率升高。微量白蛋白尿检查流程见图112。在诊断微量白蛋白尿后以及ACEI或ARBS控制血压后，每年评价微量白蛋白尿的意义较小。有研究者建议，应继续评价患者对治疗的反应和肾病的进展。另外，评价尿白蛋白排泄率和肾小球功能对糖尿病肾病患者具有重要意义。表111白蛋白排泄率异常的定义分类尿涂片排泄率24H排泄率分钟排泄率MGG肌酐MG24HMGMIN正常18岁的非妊娠糖尿病患者应将收缩压降至130MMHG、舒张压降至80MMHG，并维持。对于收缩压180MMHG的单纯性收缩期高血压患者，早期治疗目标是逐渐降低收缩压，如果此目标达到并能耐受，则应进一步降低血压。早期治疗主要是生活方式调节，如减轻体重、限盐、减少酒精摄入量和体力活动。已有糖尿病肾病的患者，给予ACEI或ARBS治疗也是早期治疗的一部分。如果治疗46周后未能充分控制血压，应加用药物。通常，这些药物应逐步增加，而且应根据患者的其他因素，如心脏后负荷和血管疾病，个体化应用。三、降压药物的应用无论病因如何，患者对降压药物的良好反应常可引起肾功能进行性恶化，因此可能产生以下观点血流动力学因素对GFR进行性降低方面具有重要影响。基于这种假设，肾小球损饬可引起微循环变化，这可导致存活的肾小球高滤过性，同时肾小球内压力升高和对血管紧张素的敏感性增强。单个肾小球高滤过性与肾小球内高压也可造成肾小球损害。许多研究显示，有高血压的1型糖尿病患者应用ACEI可减少白蛋白尿，而且与其他使血压同等程度降低的降压药物相比，延缓肾病进展的效果增强。研究显示，ACEI可延缓血压正常的1型糖尿病患者和2型糖尿病高血压患者的微量白蛋白尿进展。应用ACEI或ARBS可加重肾功能不全和或低肾素低醛固酮型患者的高钾血症。两侧肾动脉狭窄患者或有进展期肾病而无肾动脉狭窄的患者应用ACEI，可引起肾功能迅速下降。目前，尚不清楚应用ARBS是否引起肾功能迅速下降。妊娠期女性患者禁用ACEI，生育期女性患者应慎用。尚无妊娠期女性患者使用ARBS的资料。由于从微量白蛋白尿进展至显性肾病以及继之进展至ESRD的比例较高，因此建