2型糖尿病与8羟基脱氧鸟苷

马晓梅 马璐娅 (青海大学附属医院内分泌科，青海 西宁 810001)

2型糖尿病(T2DM)的发病机制主要为胰岛素抵抗(IR)及β细胞功能受损两方面，目前认为只有IR不足以引发DM而需同时有β细胞功能受损，IR为始动因子，β细胞功能异常为决定因子。近年来的研究认为胰岛β细胞是一个氧化应激易受损害的器官，与T2DM的β细胞功能进行性减退有关，高糖毒性及脂毒性在T2DM的发生发展过程中均起到重要作用，高糖毒性及脂毒性均与氧化应激有关，高血糖致使活性氧簇ROS增加，大大超过了机体的清除能力，ROS蓄积并导致氧化应激的发生，可引起β细胞凋亡及抑制胰岛素合成，降低外周组织对胰岛素的敏感性，导致DM的发生。因此，我们测定了T2DM患者胰岛素泵强化治疗前后DNA氧化损伤标志物-8羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)水平，来进一步说明氧化应激与DM及并发症的关系。

1 氧化应激与自由基

氧化应激是指机体在遭受各种有害刺激时，自由基的产生和抗氧化防御之间严重失衡，从而导致组织损伤。自由基的种类很多，与氧化应激密切相关的主要为活性氧簇(ROS)，包括超氧阴离子、羟自由基、过氧化氢、一氧化氮等，正常情况下，自由基反应对于机体防御机制是必要的，自由基的产生和清除保持平衡。但在病理情况下，体内自由基大大增加，同时，机体抗氧化防御能力下降，氧化能力大大超过抗氧化能力而发生氧化应激，从而直接引起生物膜脂质过氧化，细胞内蛋白及酶变性，DNA损伤，最后导致细胞死亡或凋亡，组织损伤，疾病发生。ROS还可作为重要的细胞内信使，活化许多信号传导通路，间接导致组织和细胞的损伤。

2 DM发生氧化应激增加

在DM的发生、发展过程中，氧化应激产生的主要机制5方面〔1〕：①糖自氧化：葡萄糖自身氧化作用增加，生成烯二醇和二羟基化合物，同时产生大量的ROS。②蛋白质的非酶糖化：在非酶促条件下，葡萄糖和蛋白质相互作用形成Amadori产物，然后再形成晚期糖基化终末产物(AGEs)，AGEs通过与其受体(RAGEs)结合，促进ROS形成。此外，AGEs与脂质过氧化密切相关。③多元醇通路的活性增高：醛糖还原酶多元醇代谢途径的活化，可降低NADPH/NADP+，增加NADH/NAD+比例，消耗还原性 GSH，从而诱导 ROS合成。④蛋白激酶 C(PKC)的活化：高血糖使二酯酰甘油生成增加，激活PKC，进而活化细胞NADPH氧化酶，诱ROS的合成以及随后的脂质过氧化，反之，ROS也活化PKC，从而使ROS的产生进一步增加。⑤抗氧化系统清除能力减弱：高血糖可导致抗氧化酶的糖基化，体内抗氧化系统遭到破坏，明显消弱了机体清除自由基的能力。

3 8-OHdG

3.1 8-OHdG的产生 8-OHdG是ROS引起DNA氧化损伤的修饰产物之一。1984年 Kasai和 Nishimura首次报道了8-OHdG〔2〕。羟自由基和单线态氧可以攻击DNA链上的鸟嘌呤碱基使C-8位发生羟化而生成加合物8-OhdG，8-OHdG是DNA氧化损伤的特异及主要的产物，是公认的内源性及外源性因素对DNA氧化损伤的生物标志物〔3〕。研究认为，组织或体液中的 8-OHdG 是一种反映 DNA 氧化损伤的敏感指标〔2，4，5〕。

在正常生理过程中机体产生的自由基也能导致8-OHdG的产生，因此正常机体中也有8-OHdG存在。组织中8-OhdG含量受ROS的水平、组织的氧化还原作用、细胞的抗氧化防御机制和DNA修复能力的影响，机体内自由基主要来源于细胞生化反应，此外年龄〔6〕、吸烟〔7〕、剧烈的体育运动〔8〕、紫外线照射、环境污染等〔9〕因素也可诱发机体产生自由基。其体内含量与机体修复这种损伤的能力不同有关〔10〕。

8-OHdG为代谢终产物，在体内稳定存在，且只能通过DNA氧化损伤途径形成，8-OHdG通过尿排泄，不仅是全身氧化应激的生物标志物，还是肿瘤、动脉粥样硬化和 DM的危险因子〔11〕。可通过分析其在组织细胞核DNA及线粒体DNA中的含量来反映体内DNA氧化损伤，体液中8-OHdG水平不受饮食等因素影响，不是细胞更新结果。因此，测定机体8-OHdG含量对评估体内氧化损伤和修复程度，氧化应激与DNA损伤的相互关系，研究退行性疾病、衰老机制、癌发生机制、环境毒物、慢性炎症疾病与氧化应激的关系等均有重要意义。

3.2 8-OHdG与DM 目前，氧化应激增强被认为是DM及其并发症的致病因素。研究表明即使在初发的T2DM患者体内也已经存在明显的氧化应激，但高血糖增加ROS产物的机制尚未完全明了，有假说线粒体活性氧簇(MROS)是造成DM并发症的主要因素。有文献指出8-OHdG在大鼠线粒体DNA(mtDNA)比肝脏核DNA高16倍〔6〕。非胰岛素依赖性DM患者mt DNA 4 977 bp的缺失和肌肉DNA中的8-OHdG含量比正常对照组明显升高。

正常生理条件下，氧化应激产生的ROS能迅速被机体内抗氧化系统清除，但在高血糖状态下产生的过量ROS大大超过了机体的清除能力。线粒体是高血糖诱导产生ROS的主要部位。Fariss等〔12〕提出线粒体衰老学说，认为mtDNA易受到自由基的攻击，引发mtDNA的氧化损伤，产生8-OhdG。Kaiko等〔13〕研究发现，在STZ诱导DM鼠成模8 w后，在其生、肾皮质和肾乳头组织的mtDNA中8-OHdG水平是增加的，同时，该实验还研究了胰岛素干预治疗对DM肾脏组织中增加的8-OHdG水平的影响，结果发现，胰岛素治疗后可以很快使DM鼠尿液和肾脏组织中的8-OHdG水平恢复正常。8-OHdG是评价DM患者mtDNA损伤的标志物〔14〕。

氧化应激可能是高血糖对胰岛β细胞毒性作用的主要机制〔15〕。胰岛β细胞易受氧化损伤并极易凋亡，线粒体内氧化应激毒性是β细胞凋亡的直接原因〔12〕。Sakuraba等〔16〕研究日本T2DM患者发现，氧化应激的产物过度表达可引起胰岛细胞DNA损伤，从而使胰岛β细胞数量下降。

3.3 8-OHdG与DM并发症 Kowluru等〔17〕提出DM并发症的统一机制学说，其核心均是由于高糖环境作用下线粒体呼吸链中氧自由基生成过多所致。高血糖引起血管内皮细胞中线粒体的超氧阴离子自由基、羟自由基等生成过多，导致细胞中氧化应激加剧，内皮细胞功能紊乱，导致血管收缩、抗血栓能力下降、血栓形成增加及血管基质增生，最终导致动脉粥样硬化等各种DM并发症的形成。

Pan等〔18〕以血清8-OHdG为评价氧化应激的指标探测DM性视网膜病变的氧化应激参数，得到8-OHdG在DM组比正常对照组显著增高，DM性视网膜病变组比DM组显著增高的结果，从而得出氧化应激导致DM的发生，并且是DM性视网膜病变的重要危险因素，血清氧化应激产物8-OHdG增加将预测DM性视网膜病变的结论。与单纯视网膜病变相比，尿8-OHdG在进展性视网膜病变组显著增高〔19〕，尿8-OHdG水平对DM性视网膜病变的早期诊断和治疗有很大的帮助〔20〕。

尿8-OHdG增加与DM并发症严重程度相一致，Shimoike等〔21〕的研究报道DM肾病有明显蛋白尿的患者尿8-OHdG明显高于无蛋白尿的DM患者。Xu等〔22〕研究发现，有微量白蛋白尿的DM肾病患者与正常对照组相比，尿8-OhdG水平显著增加，而有微量白蛋白尿的DM肾病患者与没有微量白蛋白尿的DM患者相比，24h尿8-OHdG的排泄水平也有显著差异。Pan等〔23〕研究发现DM患者血清8-OHdG较正常人显著增加，而DM肾病患者血清8-OHdG较没有血管并发症的DM患者也有显著增加，提示DM患者有较严重的DNA氧化损伤，氧化应激的增加与DM有关，而在并发肾病的患者更为严重。

氧化应激的水平直接影响着大血管病变的程度，氧化应激的程度越重则大血管并发症越严重。Nishikawa等〔19〕评价尿8-OHdG作为DM大血管并发症进展的标志物的研究中发现HbA1c升高组比正常组尿8-OHdG高2.5倍;颈动脉内膜中层厚度(IMT)增加组比正常对照组尿8-OHdG高2.3倍;加强胰岛素治疗组尿8-OHdG明显低于常规胰岛素治疗组。尿8-OHdG水平与T2DM患者的糖化血红蛋白HbA1c、颈动脉IMT、冠心病的风险评分均呈正相关。

有学者指出通过线粒体电子转移链能阻止细胞内ROS形成，可以提供一个预防DM微血管及大血管并发症的潜在策略〔19〕。目前，急需检出动脉粥样硬化的非侵入性定量指标的出现，尿8-OHdG有很高的敏感性，但仍需要进一步研究〔19〕。

3.4 8-OHdG检测方法 目前8-OHdG检测方法常用的有酶联免疫吸附法(ELISA)，其灵敏度高、重复性好，可用于分析生物样品，尤其是尿中DNA和RNA的氧化损伤产物。此法不需分解处理DNA，特异性较强，测定时间短，尿样预处理程序简单，是一种很有应用价值的方法，而且在一定范围内有非常好的线性关系。

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