妊娠期糖尿病患者非对称性二甲基精氨酸与血管内皮功能障碍关系的研究

孟冉　徐俊松　许娟

[摘要] 妊娠糖期尿病（gestational diabetes mellitus，GDM）是妊娠妇女较常见的围产期并发症，可导致各种孕妇、胎儿近期和远期并发症，从而影响母婴健康，其发病机理是多因素的。非对称性二甲基精氨酸（asymmetry dimethylarginine，ADMA）是一种内源性一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）抑制物，是内皮功能障碍的一个重要预测因子。研究表明，GDM母体、胎盘均存在着血管内皮功能障碍，ADMA与GDM患者内皮功能障碍有关，但具体的作用机制尚不明确，研究两者之间的关系，将为GDM的预防及诊治带来新的契机。

[关键词] 妊娠期糖尿病；非对称性二甲基精氨酸；一氧化碳合酶；一氧化碳；内皮功能障碍

[中图分类号] R714.25 [文献标识码] A [文章编号] 1673-9701（2017）18-0161-04

Study on the relationship between asymmetric dimethylarginine and vascular endothelial dysfunction in gestational diabetes mellitus patients

MENG Ran XU Junsong XU Juan

Department of Cadre Ward， No.117 Military Hospital of PLA， Hangzhou 310013， China

[Abstract] Gestational diabetes mellitus （GDM） is a common perinatal complication in pregnant women， which can lead to the short-term and long-term complications of pregnant women and fetuses， thus affecting the health of mother and child. And its pathogenesis is multifactorial. The asymmetric dimethylarginine（ADMA） is an inhibitor of endogenous nitric oxide synthase（NOS）， which is an important predictor of endothelial dysfunction. Studies have shown that vascular endothelial dysfunction is existed in GDM maternal and placenta， and ADMA is associated with endothelial dysfunction in GDM patients， but the specific mechanism of action is not clear. The study of the relationship between the two will bring new opportunity for prevention and treatment of GDM.

[Key words] Gestational diabetes mellitus； Asymmetric dimethylarginine； Carbon monoxide synthase； Carbon monoxide； Endothelial dysfunction

非对称性二甲基精氨酸（asymmetry dimethylarginine，ADMA）是内源性一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）抑制剂的一种，其作用机制为抑制NOS活性减少一氧化氮（nitric oxide，NO）生成，导致血管内皮功能障碍。有研究表明，GDM患者存在血管内皮功能障碍，且与血浆ADMA浓度升高具有密切关系[1]。但ADMA导致GDM患者血管内皮功能障碍的具体机制尚不明确。截至目前，研究发现，ADMA可通过抑制NOS诱导氧化应激、致炎、促平滑肌凋亡、促血栓形成等机制进一步导致血管内皮功能障碍，而氧化应激、慢性炎症等又是GDM的发病机制。因此，ADMA与GDM患者内皮功能障碍有关。本文对相关内容进行了综述分析，现报道如下。

1 妊娠期糖尿病的概述

美國糖尿病协会的相关规定指出：GDM是妊娠期间首次发现或发生的糖代谢异常，在全部妊娠中占7%。研究表明，GDM患者在产后5～16年内患2型糖尿病的几率为60%[2]。Bellamy L等[3]指出GDM患者患2型糖尿病的风险是血糖正常孕妇的7.5倍。

GDM与妊娠合并DM一样，对孕妇、胎儿和新生儿产生严重的影响，母体的高血糖水平可造成机体发生缺血、缺氧病变，影响胎盘的生长，从而导致胎儿生长发育各方面受到限制，出现心脏等各器官解剖结构和功能的变化。中晚孕期GDM患者的胎儿心脏解剖结构及功能均发生改变，血糖控制欠佳者，这种改变更早、更显著。对GDM胎儿出生后的心功能随访研究显示，出生2～3个月后，新生儿的心脏结构与功能会出现改善，但不能达到正常[4]。GDM一方面会造成羊水过多、巨大儿、胎儿受限、胎儿宫内窘迫、死胎等不良影响，另一方面也会导致新生儿出现代谢性疾病。GDM确切的发病机制还不十分清楚，但据目前研究所示，可能是遗传易感性、胰岛素抵抗、慢性炎症、氧化应激等多方面共同作用而引起的。

2 ADMA与内皮功能不全

ADMA广泛存在于机体的细胞和组织中，是NOS竞争性抑制剂的一种。人体内80%的ADMA由其限速水解酶-二甲基精氨酸二甲胺水解酶（DDAH）代谢灭活[5]。在机体内，一或两个甲基团可使精氨酸残基上蛋白质精氨酸甲基转移酶（PRMTs）被催化生成ADMA。研究发现，两种活性形式的PRMTs中，对多种蛋白质起作用，且分布较为广泛，可以催化生成NG-单甲基-L-精氨酸（L-NMMA）和ADMA的被称为Ⅰ型PRMT；而另一种活性形式底物只有髓磷脂碱性蛋白（myelin basic protein），L-NMMA和对称性二甲基精氨酸（SDMA）是其催化产物的被称为Ⅱ型PRMT。阳离子氨基酸转运体（Y+）存在于细胞膜上，它可被L-精氨酸和L-NMMA、ADMA、SDMA同时竞争，因此会使细胞内L-精氨酸的摄取减少。在血浆中，SDMA对NOS并没有抑制效应，但是亦有研究表明，通过对一氧化氮合酶的解偶联以及增加内皮细胞氧化应激，SDMA也可以影响一氧化氮的生成[6]。最近研究[7]表明，α-酮基-δ-二甲基鸟嘌呤戊酸可由ADMA通过肾脏的AGXT2（二甲基精氨酸丙酮转移酶）代谢生成，NO合成受到AGXT2的影响（AGXT2抑制ADMA）。

在正常状态下，环磷鸟苷依赖的血管舒张作用是由NO（内皮细胞合成）擴散到血管平滑肌的底层细胞引起的[8]。由此可知，ADMA为一种使动因子。ADMA可以抑制NOs的活性、导致氧化应激的发生、炎症反应的发生、加速血栓形成以及平滑肌的凋亡，最终导致血管内皮细胞功能的紊乱[9]。由此可知，ADMA对内皮的损伤发生机制较想象中更为复杂。

2.1 ADMA抑制NOS的活性、诱导氧化应激的作用

至今研究表明，ADMA在动脉粥样硬化等多种心血管疾病的病理生理过程中扮演着重要角色，但具体的发病机制尚未充分明确。Boger RH等[10]研究表明，血管内皮细胞进行体外培养时，超氧阴离子生长速度表现为浓度依赖性增加，推测这种现象与ADMA诱导的NOS失偶联存在一定的相关性。但也有研究指出，将小鼠的股薄肌与人脐静脉内皮细胞均在ADMA中培育，结果显示超氧化物生成明显增多[11]。增高的ADMA可以通过NOS失偶联产生更多的自由基，而自由基增多发生的氧化应激又可以使体内ADMA水平增高，这样就导致恶性循环的发生，进一步导致内皮功能的损伤与相关疾病发生及发展速度的加快。有研究发现氧化应激时，ADMA在PRMT上调以及DDAH下调情况下可以不断聚集于细胞内。鼠或人类内皮细胞在进行体外培养时，氧化应激使PRMT的活性增强、DDAH的活性降低，出现ADMA聚集现象。ADMA水平增高的原因可能是活性氧族ROS产物的增加[12]。氧化应激与ADMA相互影响导致内皮功能异常[13]。除此之外，L-精氨酸的活性降低、L-NMMA与LDL（低密度脂蛋白）水平升高的条件下，超氧阴离子自由基生成也会增多。

2.2 ADMA致炎作用

在疾病发生的早期就已经存在慢性炎症反应，各类炎症因子在炎症反应的全过程充分发挥媒介作用，造成疾病的发展和转归不断发生变化。单核细胞和巨噬细胞黏附到受损害的血管内皮是早期炎症状态的始动环节。新近研究发现，NO生成或释放减少可能与血管内皮炎症密切相关。临床研究指出，传统炎症因子（TNF-α、IL-6、CRP等）与ADMA的水平之间存在着密切联系。研究表明，在糖尿病患者体内，表达水平增高的TNF-α通过自分泌与旁分泌，加重炎症反应与氧化损伤，导致胰岛功能下降，最终使机体出现胰岛素抵抗、血糖水平升高等临床症状[14]。高血糖状态可以诱导血管内皮细胞释放TNF-α，而被释放出的TNF-α能够抑制DDAH的活性，使ADMA不断聚集，最终加重患者内皮功能的损伤程度；DDAH活性逆转促炎细胞因子TNF-α诱发的ADMA增加可聚集胰岛素或者脂联素[15]。早些年的研究发现，在体外培养的内皮细胞中，ADMA可活化NF-κB，升高MCP-1的血浆水平，从而促进单核细胞与血管内皮细胞的黏附，而给予MCP-1抗体可以逆转ADMA的促炎作用[16]。高脂血症的患者血浆中ADMA水平升高会导致单核细胞对内皮细胞的黏附性不断增加[17]。已有报道指出，GDM患者的血浆中h-CRP水平较血糖水平正常的孕妇显著增高[18]。既往研究均表明ADMA可作为一种全新的炎症因子参与机体“炎症因子瀑布”反应，但截至目前，ADMA致炎的具体机制以及信号传导途径尚未明了。

2.3 ADMA促平滑肌凋亡

血管平滑肌细胞（vascular smooth muscle cell，VSMC）生物学活性与ADMA相互影响的报道甚少。有动物实验研究显示，不同剂量的ADMA孵育成功的小牛胸主动脉平滑肌细胞中，DNA的合成与VSMC的增殖均明显表现为时间依赖性的增加[19]，具体机制可能是ADMA抑制NOS减少NO合成，增加氧自由基生成。能够诱导机体出现氧化应激是同型半胱氨酸（homocysteine，Hcy）的特性，其还能改变VSMC、巨噬细胞与内皮细胞（炎症反应的发生时），具有减弱血管内皮的舒张作用，同时还可不断增殖VSMC、使其不断改变表型，甚至凋亡或坏死[20]。

2.4 ADMA促血栓形成

近年来，有关ADMA对血小板影响机制的相关研究较多。研究表明与血小板黏附、聚集相关的血管性血友病因子（von willebrand factor，vWF）和血栓素A2（Thromboxane A2，TXA2）的代谢产物与ADMA水平之间存在密切联系[21]。也有相关报道表明，血小板凝集是因为血小板中L-精氨酸的转运被ADMA抑制，从而使血小板中NO生成减少；ACS患者（急性冠脉综合征）的血浆中ADMA水平显著升高，而且ADMA升高水平与ACS的发生与预后有密切关联[22]。还有研究表明，ADMA可能通过上调组织因子（tissue factors，TF）基因表达来诱导内皮细胞TF活性增加从而启动凝血系统。

3 GDM内皮功能障碍

GDM患者存在血管内皮功能障碍，不仅存在于母体血管，还存在于胎盘血管、胎儿血管中。内皮功能障碍与高血糖状态、缺血缺氧有密切联系。血糖浓度的波动可导致血管内皮依赖性舒张功能障碍，GDM患者生产后即使血糖恢复至正常水平也会发生心血管疾病。Mittermayer F等[23]研究表明在GDM患者产后14～16周时血浆ADMA水平比正常孕妇产后血浆ADMA水平高。然而在此后2.75年的随访研究中显示，血浆ADMA 水平是降低的，但ADMA水平的降低与糖耐量的变化无关[24]。对于内皮功能障碍是发生在妊娠期糖尿病之前还是之后尚未有定论，但Joanna L等[25]的报道指出：GDM患者结束妊娠后即便未再发生血糖升高的现象，高血糖水平对血管功能仍然产生长远的影响，GDM会导致妊娠后发生心血管疾病的机率大大增加，这也表明：GDM是促使母体子宫动脉及全身动脉内皮功能异常的重要因素。

在正常人胎盘静脉和动脉及原代培养的人脐带静脉内皮细胞（HUVECs）中，NO合成是增加的。在GDM患者妊娠过程中，胎儿出现生长发育受限是由人体血中的胎盘素水平发生一系列的变化引起，而造成这种结果的原因是NO的合成、NO的生物利用度出现了变化[25]。胎儿的各个器官出现结构与功能的变化，包括胎儿或胎盘的微血管、大血管的内皮功能异常。即使在没有神经分布的血管内[26]，如胎盘和脐带末段，当NO调节血管舒张反应能力减弱时也会出现内皮功能障碍，因为血管的舒缩反应是由内皮细胞合成和分泌的血管收缩因子和血管舒张因子来调节的。因此，血管床是否正常决定了孕妇和胎儿是否患病。有研究也表明，妊娠糖尿病患者子宫肌层动脉表现出内皮功能损害时，其血糖度为5 mmol/L。

4 小結与展望

ADMA是造成血管内皮功能失衡的一种危险因子，大量研究[5，6]表明其能够作为一个预测内皮功能障碍的重要因子。血清ADMA检测有希望成为诊断GDM并判断病情严重程度的指标。因此，进一步探讨ADMA在GDM患者的致内皮功能失调机制、研制特异性降低或拮抗ADMA的药物并进行大规模临床试验，为GDM的预防及诊治带来新的契机，同时有利于预防GDM产后糖尿病及心血管疾病的发生发展。

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（收稿日期：2017-03-21）