本文是发表于 Horm Metab Res 期刊、由 Shivangi Dwivedi 和 Mukesh Singh Sikarwar 撰写的综述论文《Diabetic nephropathy: pathogenesis, mechanisms, and therapeutic strategies》,发表于2024年11月21日,卷57页7–17。作者来自印度莫拉达巴德的 College of Pharmacy, Teerthanker Mahaveer University。该综述系统梳理了糖尿病肾病(diabetic nephropathy, DN)的流行病学、发病机制、氧化应激作用及治疗策略。
全文围绕几个核心板块展开。首先,文章指出糖尿病在全球影响约4.25亿人,预计2045年将达到6.3亿。DN作为其严重并发症,影响约三分之一的糖尿病患者,是终末期肾病(end-stage renal disease, ESRD)的主要原因之一。DN不仅由高血糖引起,更涉及代谢紊乱、血流动力学异常、氧化应激、炎症、纤维化以及肾素-血管紧张素系统(renin-angiotensin system, RAS)激活等多种机制。
在发病机制方面,文章将高血糖视为DN的始动因素,并强调多元代谢路径的关键角色。多羟基化合物通路增强活性氧(reactive oxygen species, ROS)生成,氧化应激直接损伤足细胞、系膜细胞和内皮细胞,破坏肾小球滤过屏障并引发蛋白尿与肾小管间质纤维化。高血糖还促使晚期糖基化终末产物(advanced glycation end products, AGEs)形成,导致肾小球基底膜增厚和细胞外基质堆积。蛋白激酶C(protein kinase C, PKC)通路的激活则进一步诱导内皮素-1和血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)生成,加剧肾小球毛细血管损伤。PKC还通过ROS激活转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)与血管紧张素II(angiotensin II, Ang-II)表达,推进纤维化进程。Ang-II通过激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统(renin-angiotensin-aldosterone system, RAAS),介导AT1受体产生血管收缩、钠重吸收和纤维化效应,而肾内RAAS各组分在DN早期已上调,持续加重氧化应激和炎性损伤。钠-葡萄糖协同转运蛋白2(sodium-glucose cotransporter 2, SGLT2)在近端小管表达增强,加重钠重吸收、氧化应激和线粒体功能障碍。醛固酮则通过ERK1/2依赖机制激活TGF-β1通路,促进胶原沉积与肾纤维化。此外,白介素-1(IL-1)、白介素-18(IL-18)、白介素-6(IL-6)等炎性细胞因子与白蛋白尿和肾功能下降相关,核因子-κB(nuclear factor-κB, NF-κB)通路作为炎性调节中枢,驱动促炎因子和黏附分子表达。JAK-STAT通路则在高血糖、机械应激、AGEs和Ang-II刺激下激活,形成炎症与肾损伤的循环。肾小球高滤过造成的缺氧、自噬失调及哺乳动物雷帕霉素靶复合物1(mTORC1)异常激活均进一步加重肾脏损伤。
关于自由基和氧化应激,综述进行了专门论述。ROS和活性氮(reactive nitrogen species, RNS)在细胞代谢中持续产生,主要来源是线粒体NADPH氧化酶。超氧阴离子可转化为过氧化氢、羟自由基、过氧亚硝基等更活跃的形式。生理浓度下ROS参与免疫防御、细胞凋亡调控及信号传导;但当氧化与抗氧化失衡时,产生氧化应激,导致蛋白质、DNA和脂质氧化损伤。DN中肾脏线粒体丰度仅次于心脏,氧化应激与线粒体功能障碍是DN进展的核心驱动因素。高血糖引发的线粒体ROS不仅直接破坏DNA和线粒体酶,还通过激活AGE形成、PKC和NF-κB通路造成持久性“代谢记忆”效应。铁死亡作为一种铁依赖性脂质过氧化机制,在DN研究中也日益受到关注。糖尿病患者和动物模型中可观察到丙二醛(MDA)、AGEs、蛋白羰基、8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)等氧化标志物升高,而谷胱甘肽、超氧化物歧化酶、Bcl-2水平降低。链脲佐菌素(streptozotocin, STZ)诱导的糖尿病模型显示,线粒体碎片化、ATP浓度下降、PINK表达减少以及ROS大量产生与DN进展密切相关。
在治疗策略方面,综述纳入了传统管理与新型药物两大部分。血压控制和RAAS阻断仍是延缓DN进展的重要基石。ACE抑制剂和血管紧张素II受体拮抗剂(angiotensin receptor blockers, ARBs)能降低蛋白尿并延缓肾功能恶化。多项研究如IDNT、RENAAL、IRMA-2以及ADVANCE、BENEDICT、ROADMAP等证实了此类药物在减少微量白蛋白尿、延缓肾病进展方面的作用。控制血压目标建议白蛋白尿患者小于等于130/80 mmHg。降糖药物方面,二甲双胍通过影响Hippo通路中的YAP表达发挥肾保护作用,但严重肾功能不全时需警惕乳酸酸中毒。SGLT2抑制剂通过恢复管球反馈、降低肾小球高滤过及抗炎抗氧化等多种机制显著改善肾脏和心血管结局,CANVAS和CREDENCE等研究提供了重要证据。GLP-1受体激动剂通过抑制钠氢交换体3、改善肾小球血流动力学、发挥抗炎抗氧化作用,在LEADER、SUSTAIN-6和AWARD-7等试验中显示了减少巨量白蛋白尿和保护肾功能的效果。DPP-4抑制剂在肾功能不全患者中相对安全,可独立于降糖作用降低肾纤维化与蛋白尿。非奈利酮作为一种新型非甾体盐皮质激素受体拮抗剂,在FIDELIO-DKD和FIGARO-DKD试验中显示出减少肾衰竭、心血管事件和死亡风险的益处,与SGLT2抑制剂或GLP-1受体激动剂联用可进一步增强疗效。他汀类药物在DN早期对降低心血管风险有帮助,但在晚期CKD或ESRD中获益有限;PCSK9抑制剂如依伏库单抗在CKD患者中展现出降低LDL-C和减少心血管事件的潜力。
抗氧化治疗也是综述的重点内容之一。维生素E可减少肾脏和血浆MDA,抑制TGF-β1表达,保护肾小管间质。维生素C单独或与卡托普利、二甲双胍联合使用时,可改善肾血流动力学、降低蛋白尿和硬化程度。维生素D及其活性形式1,25(OH)₂D₃能够减少蛋白尿、增强足细胞功能。白藜芦醇通过激活AMPK/SIRT1/Nrf2通路减少ROS,提高抗氧化酶活性,改善线粒体功能。姜黄素可改善胰岛素抵抗,激活Nrf2/Keap1/ARE通路,减少肾脏氧化损伤,但生物利用度低,纳米姜黄素有望提高疗效。α-硫辛酸、辅酶Q10以及线粒体导向抗氧化剂MitoQ等也在实验模型中显示出保护肾脏、改善氧化应激的功能。
综述最后讨论了DN从微量白蛋白尿向大量白蛋白尿的进展及其与肾小球滤过率(glomerular filtration rate, GFR)下降的关系,强调ESRD对患者生活质量和医疗系统的巨大负担。DN与心血管疾病存在双向关系,DN增加冠心病、心肌梗死、心力衰竭和中风风险,而心血管病变又通过血流动力学异常、内皮功能障碍和全身炎症加重肾脏损伤。因此,临床管理需兼顾肾与心双重风险。作者提出,未来方向包括靶向炎症、氧化应激和纤维化的新药开发,探索肠道菌群失调、表观遗传改变和免疫紊乱在DN中的作用,利用人工智能和机器学习构建个体化风险预测模型,并通过多学科合作将新发现转化为临床实践。
本文的学术价值在于系统整合了DN发病机制中代谢、血流动力学、炎症、氧化应激和纤维化通路之间的交叉联系,并梳理了传统降糖降压治疗与SGLT2抑制剂、GLP-1受体激动剂、非奈利酮等新型药物的临床证据。其实践价值在于为临床医生提供了从机制到治疗的综合参考框架,突出了抗氧化治疗和个体化管理在DN防治中的潜力,同时指出了未来需要深入研究的领域。