C肽对糖尿病的肾保护作用及其机制的研究进展

游志清(综述)，金小岚(审校)

(中国人民解放军成都军区总医院内分泌科，成都 610083)

胰岛β细胞分泌的单链多肽胰岛素原被膜依赖性蛋白酶切成等克分子的胰岛素和C肽(又称连接肽)。人C肽为31个氨基酸序列的单链化合物,分子质量为3021。C肽的存在有助于胰岛素原分子的折叠，使胰岛素合成时A、B两链半胱氨酸残基间形成二硫键，从而使其分子结构稳定。C肽与胰岛素无交叉反应，C肽不受外源性胰岛素和胰岛素抗体的影响，而且几乎不被肝脏摄取，主要经肾脏清除，其清除速率慢，半衰期为20 min。因此，血中C肽与胰岛素相比较，能更好更准确地反映胰岛β细胞贮备功能，尤其是对已经使用胰岛素治疗的糖尿病患者，更是一种极为有用的检测指标。因此，在过去相当长一段时间内，C肽只是用于临床评价胰岛β细胞功能，被认为没有生物活性。然而，近年来的一系列研究已肯定C肽具有多种生物学作用。

1 C肽的生物学作用

Black等[1]发现C肽缓解了3例1型糖尿病患者的病情，1983年Wójcikowski等[2]在糖尿病鼠动物实验中发现C肽可加重或延长外源性胰岛素所引起的低血糖反应，因而认为C肽不再是一个无生物学功能的多肽。此后，越来越多的研究显示C肽是具有生物学功能的多肽，C肽能通过刺激内皮细胞释放一氧化氮舒张胰岛素依赖性糖尿病患者的皮肤、肌肉和肾血管[3-4]，其机制为C肽激活了钙离子依赖性的一氧化氮合酶和通过激活丝裂原激活的蛋白激酶活性增强一氧化氮合酶的基因转录和表达[5]。C肽改善1型糖尿病患者的红细胞变形能力[6]，且其作用是钙离子依赖性，可改善红细胞Na+，K+-ATP酶活性[7]，从而改善微循环。C肽可增强糖尿病患者和糖尿病动物的细胞内Na+，K+-ATP酶活性[8-9]，其增强人肾小管细胞Na+，K+-ATP酶活性是通过激活丝裂原激活的蛋白激酶活性和细胞内信号调节激酶活性途径实现的[10]。在大鼠肾小管髓襻升支粗段，生理浓度C肽能引起细胞内钙升高，钙离子依赖性的蛋白激酶C向胞膜转位，使Na+，K+-ATP酶的α亚单位被磷酸化[9]。新近，Galuska等[11]在人肾小管细胞试验进一步发现，C肽通过激活丝裂原激活的蛋白激酶和蛋白激酶C途径，刺激转录因子ZEB(锌指结构转录因子中的E 盒结合锌指蛋白)的转录，促进Na+，K+-ATP酶α亚单位的表达，从而增强细胞Na+，K+-ATP酶活性。以上研究充分显示C肽具有多种生物学功能，其机制为激活细胞内多种信号途径。

Rigler等[12]通过荧光标记C肽研究C肽与细胞膜的结合，发现每个肾小管细胞膜上有1000～1500个结合位点，C肽与这些位点半饱和结合浓度为0.3 nmol/L，饱和结合浓度为0.9 nmol/L。百日咳毒素能阻断C肽与其位点的结合。因而提出，C肽可能是通过与对百日咳毒素敏感的G蛋白偶联受体合发挥作用。虽然此受体一直未被证实存在，但并不影响对C肽生物学作用的深入研究。

2 C肽治疗1型糖尿病肾病的动物实验和临床效果

血流动力学异常及高血糖是糖尿病患者发生肾损害的两个主要因素。一方面，高血糖使红细胞变形能力下降,血液黏度增加，血流减慢，使组织细胞缺血、缺氧。高血糖和激素水平异常使肾小球入球与出球小动脉扩张，使肾脏处于慢性高灌注、高滤过和高渗透状态，使白蛋白滤过增加，形成微量白蛋白尿。另一方面，高血糖使线粒体氧化应激增强，其结果是激活多元醇代谢和己糖胺通路、活化蛋白激酶C、促进晚期糖基化终末产物的形成，转化生长因子β、结缔组织生长因子和血管内皮生长因子等细胞因子均参与糖尿病肾病的发生和发展。

20世纪90年代公布的美国1型糖尿病血糖控制与慢性并发症临床试验结果显示，良好的血糖控制能明显减少尿蛋白的发生，即糖尿病肾病的发生，但还不能完全阻止其发生和发展[13]。在终末期糖尿病肾病接受肾移植治疗的患者中发现，行单纯肾移植，移植肾存活时间短。有研究发现胰肾联合移植后移植肾的存活依赖于胰岛的功能和C肽的分泌[14-15]。以上研究引发了研究者的思考，即C肽是否对1型糖尿病患者肾脏有保护作用?

有两项临床研究证实了C肽的肾保护作用。1993年，Johansson等[16]对18例1型糖尿病患者进行胰岛素联合应用C肽的随机、双盲、胰岛素对照的临床研究，发现应用2周和4周后联合组1型糖尿病患者的肾小球滤过率下降6%，但对照组(生理盐水)并无变化，试验组的尿白蛋白显著下降，2周时下降40%，4周时下降55%，而对照组无明显变化。其后又在另一项有21例1型糖尿病患者参加的C肽治疗早期糖尿病肾病随机、双盲、自身交叉对照、为期3个月的临床研究中进一步证实C肽能显著减少尿白蛋白排泄[17]。

Samnegård等[18]以生理盐水为对照，在为期14 d的动物实验中，观察生理剂量的C肽对实验性糖尿病鼠肾脏的作用，发现使用C肽后糖尿病小鼠的肾小球滤过率、尿白蛋白排泄率、肾血流量和肾重量与正常小鼠无差别，而生理盐水组上述指标与正常对照组则有显著变化。同时也发现大剂量的C肽无上述作用。后续研究发现，在60 min的输注实验中C 肽减轻糖尿病鼠肾脏高滤过状态的作用大小与卡托普利相当，但对肾血流量增加的作用中卡托普利明显强于C肽[19]。Huang等[20]在急性效应试验中发现，C肽能在0.5、5、24、75和225 nmol/L范围内剂量依赖性地抑制链脲佐菌素诱导的糖尿病鼠的高肾小球滤过率，最大达40%，尿白蛋白排泄减少最多达50%，然而0.5、5 nmol/L，即生理剂量范围内的C肽就能达到最大效应的一半，但C肽对肾血流和肾血管阻力无影响。Samnegård等[21]又在为期8周的Wistar大鼠糖尿病肾病模型中发现，替代剂量C肽治疗4周虽然未能减少尿白蛋白的排泄和减轻肾小球基膜厚度，但能减轻肾小球高滤过状态，减少肾小球体积和肾小球系膜基质增生。

国内研究者也有类似发现，胰岛素联合C肽治疗大鼠早期糖尿病肾病8周后，其尿白蛋白排泄率明显低于单用胰岛素治疗组，病理切片结果显示，C肽联合胰岛素较单纯用胰岛素治疗能显著减少细胞外基质增多[22]。姜永玮等[23]报道与正常组相比，空白对照组的血糖、24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白都明显升高；虽然C肽治疗糖尿病肾病GK(一种自发性 2 型糖尿病大鼠模型)大鼠的血糖没有明显改变，但24 h尿蛋白和 24 h尿白蛋白与空白对照组相比都明显减少；胰岛素治疗组的血糖明显降低，但24 h尿蛋白和24 h尿白蛋白与空白对照组相比没有明显差异。

以上研究结果尽管不尽相同，但均显示C肽对1型糖尿病患者和实验性糖尿病鼠有不同程度的肾保护作用。目前还缺乏大样本的循证医学证据来进一步支持C肽预防和治疗糖尿病肾病。

3 C肽对糖尿病肾保护的作用机制研究

自发现C肽具有生物学功能以来，对其作用机制的研究一直未间断，有学者提出C肽可能是通过作用其受体发挥作用，但至今仍未发现其受体的存在。Nordquist等[24]的研究发现,C肽可减轻糖尿病鼠肾的高滤过状态的机制是通过减轻扩张肾小球出球动脉和抑制肾小管对钠的重吸收。而孙蔚等[25]通过病理切片发现，单用C肽治疗后糖尿病小鼠的肾小球基膜与正常组无区别，而对照组糖尿病小鼠的基膜有明显的增厚，提示C肽可以改善糖尿病引起的肾小球基膜增厚及系膜的增生。林玉玲等[26]的细胞实验研究显示,C肽可抑制高糖诱导的大鼠肾小球系膜细胞HBZY-1(一种大鼠肾小球系膜细胞系的名称)的增殖，且呈时间、剂量依赖效应，对糖尿病肾病的防治起到有益的作用。李普爽等[27]在Wistar大鼠链脲佐菌素诱发成糖尿病模型后，随机分为3组:糖尿病组、胰岛素组和C肽组，干预8周，结果显示糖尿病组24 h尿白蛋白排泄率明显增加，C肽组显著低于糖尿病组和胰岛素组，差异有统计学意义；大鼠肾脏超微结构变化：糖尿病组大鼠肾小球截面积、肾小球平均体积、细胞外基质/肾小球截面积比值、细胞外基质截面积、肾小球基膜厚度显著升高，C肽组较胰岛素组和糖尿病组显著下降，差异有统计学意义。得出结论：C肽治疗降低24 h尿白蛋白排泄率是通过改善糖尿病大鼠肾脏超微结构病变发挥作用的。姜永玮等[23]在研究C肽对GK大鼠糖尿病肾病影响的病理学检查显示，与空白对照组相比，C肽治疗组大鼠的肾小球硬化、肾小球系膜增生、基膜厚度和足细胞的形态都明显改善，而胰岛素治疗不具有类似的作用。实时定量聚合酶链反应、蛋白质印迹法和免疫组织化学结果显示，C肽能够显著下调高级糖基化终末产物受体和蛋白激酶C-β在糖尿病肾病大鼠肾小球的表达，并显著上调蛋白激酶A的表达；而胰岛素仅能明显下调高级糖基化终末产物受体，对蛋白激酶C、蛋白激酶A的表达没有明显调节作用。因此认为，C肽可能通过下调肾小球毛细血管高级糖基化终末产物受体、蛋白激酶C-β的表达和上调蛋白激酶A的表达而改善GK大鼠的糖尿病肾病。

肾小管上皮细胞纤维化被认为是糖尿病肾病慢性肾功能不全和终末期肾病的关键病理变化，Hills等[28]在细胞实验中的研究显示，生理浓度C肽能逆转高糖刺激下转移生长因子β诱导的肾小管细胞的纤维化作用。

4 结 语

C肽不仅仅是用于评价胰岛β细胞功能的经典指标，而且是具有生物学功能的肽，能激活细胞内多种信号途径。通过调节肾小球出、入球动脉和调节细胞内信号，C肽能减少糖尿病实验动物和1型糖尿病患者的尿白蛋白排泄，抑制肾小球高滤过状态、肾小球系膜基质增生和基膜增厚，在糖尿病肾病的防治中将会发挥重要作用。

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