3-硝基酪氨酸与糖尿病血管病变关系的研究进展

赵若涵 王立新 田风胜 白海龙

[摘要] 血管病变为糖尿病的慢性并发症之一，基本涉及到心脏、肾、外周血管、眼等器官。随着病情的发展，氧化应激反应加剧，促使蛋白质酪氨酸残基硝基化形成3-硝基酪氨酸，同样，3-硝基酪氨酸的增加也加剧了糖尿病血管病变的发生发展，并引起越来越多人的重视。近年来，国内外关于3-硝基酪氨酸的研究越来越多，本文就近年来3-硝基酪氨酸和糖尿病血管病变关系的研究作一综述，为有效防止糖尿病血管病变提供可能。

[关键词] 3-硝基酪氨酸;糖尿病;血管病变;研究进展

[中图分类号] R58          [文献标识码] A          [文章编号] 1673-7210（2020）09（a）-0045-04

[Abstract] Vascular disease is one of the chronic complications of diabetes， basically involves the heart， the kidney， the peripheral blood vessel， the eye and so on. As the disease progresses， oxidative stress reaction aggravates， and promote the conversion of protein tyrosine residues to 3-nitrotyrosine. The increase of 3-nitrotyrosine exacerbates occurrence and development of diabetic vascular disease as well， and attracted more and more people′s attention. For the past few years， there are more and more studies on 3-nitrotyrosine in Chinese and Westerm medicine. This article reviews the recent advances in the study of relationship between 3-nitrotyrosine and diabetic vascular disease. It provides a possibility for the effective prevention and treatment of diabetic vascular disease.

[Key words] 3-nitrotyrosine; Diabetes; Vascular disease; Research progress

血管病變是糖尿病患者常见慢性并发症之一，合并心血管疾病是导致患者死亡的主要原因，其最主要表现是动脉硬化、斑块形成，以及管腔狭窄、闭塞。蛋白质硝基化普遍存在于糖尿病及其并发症的发生和发展阶段，高糖状态下，氧化应激反应增加，血管病变的病理过程中，体内产生的高浓度NO与超氧阴离子（O-2）生成过氧化亚硝酸阴离子（ONOO-），病变组织内产生大量活性氧，使蛋白质酪氨酸残基硝基化生成3-硝基酪氨酸（3-nitrotyrosine，3-NT）。由此可见，3-NT和糖尿病血管病变有密切联系。因此，本文对3-NT和糖尿病血管病变的关系进行简要综述，为后续的深入研究和临床应用提供理论依据。

1 概述

3-NT是ONOO-与游离的酪氨酸或蛋白质结构中的酪氨酸发生硝基化产生的，低浓度的ONOO-具有扩张血管、抑制血小板的黏附聚集和白细胞趋化激活等作用，而在高浓度的情况下，可以通过对氨基酸的硝化作用导致蛋白质结构破坏引起过氧化损伤产生强烈的细胞毒性作用，诱导酶活性的丧失、细胞的死亡和凋亡。3-NT可减弱胰岛素分泌、加重胰岛素抵抗，使胰岛素降糖效能下降、血糖控制欠佳，形成恶性循环[1]。研究[2]证实，血管病变组织中存在蛋白质硝基化，病理过程中，体内高浓度NO与O-2生成ONOO-，在病变组织中发挥损伤作用，组织内产生的大量活性氧，使蛋白质酪氨酸残基硝基化生成3-NT。

糖尿病血管病变包括大血管及微血管病变[3]，其最主要的病理表现为动脉粥样硬化。糖尿病血管病变的发病机制是：①氧化应激。高糖通过自身氧化、葡萄糖代谢等多种途径导致体内氧化稳态失衡，促使组织内活性氧和自由基升高，引起细胞损伤，增加血管通透性，诱导血管功能紊乱，导致血管病变的发生、发展[4]。②多元醇通路。多元醇通路是机体正常糖代谢途径之一，高糖状态下，过剩的葡萄糖进入多元醇通路，催化细胞内葡萄糖转化为山梨醇，进而转化为果糖并大量聚集，使细胞水肿、缺氧，导致血管内皮细胞结构和功能发生障碍[5]。③己糖胺通路。通过己糖胺途径产生的过量的二磷酸尿嘧啶-N-乙酰葡萄糖胺改变血管内皮细胞中一些生长因子的基因表达水平，改变血管内皮细胞的渗透压，从而影响血管重构的调节功能，导致动脉粥样硬化[6]。④蛋白激酶C（PKC）通路。PKC的激活是糖尿病血管损伤的共同通路，激活的PKC抑制内皮细胞内皮型一氧化氮合酶活性，使一氧化氮生成减少，引起血管舒张功能障碍[7]。⑤糖基化终末产物的堆积。大量活性氧通过增加糖酵解中间产物促进糖基化终末产物的生成，上调内皮素、血管内皮生长因子等基因表达，使血管内环境紊乱，血管通透性改变，基底膜增厚，引起糖尿病血管病变[8]。⑥炎症反应。糖尿病状态下，常伴有炎症因子浓度升高，使细胞黏附因子异常，血管通透性降低，导致内皮细胞功能紊乱，促进糖尿病血管病变的发生发展。

2 3-NT与糖尿病血管病变的关系

2.1 3-NT对糖化血红蛋白的影响

糖尿病患者组织中蛋白质硝基化程度增高。陈璐等[9]通过观察2型糖尿病合并阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征患者血清3-NT水平的变化，并与糖化血红蛋白比较，发现3-NT与糖化血红蛋白呈正相关，提示3-NT水平与血糖控制水平相关，即血糖控制越差，3-NT水平越高。高丽君等[10]通过比较糖尿病组、糖尿病并发症组和健康人组的3-NT、糖化血红蛋白等指标，发现糖尿病组及糖尿病并发症组患者的3-NT、糖化血红蛋白水平明显高于正常组，且3-NT可弥补糖化血红蛋白在糖尿病并发症诊断中的不足，联合检测可更好地指导临床治疗。马邵等[11]通过临床试验研究3-NT在糖尿病患者血清中的水平与糖化血红蛋白的关系，同样发现二者呈正相关。Wang等[12]通过回归分析也发现3-NT与糖化血红蛋白有密切联系。以上均提示3-NT与糖化血红蛋白有密切联系，从而影响患者血糖控制情况，增加糖尿病血管病变的风险。

2.2 3-NT与糖尿病大血管病变的关系

随着生活条件的改善、生活方式的转变和年龄的增长，糖尿病大血管病变的患病率逐渐上升，成为造成患者死亡、残疾的重要原因。心脑血管系统是糖尿病慢性并发症主要累及的系统之一，蛋白质硝基化普遍存在于心脑血管的发生和发展阶段，动脉硬化组织中由硝化应激所产生的硝化产物的含量是正常组织的6倍，并且动脉硬化患者细胞中ONOO-含量是正常人细胞含量的90倍[13]。近年来的研究中，3-NT与糖尿病大血管病变的关系主要涉及以下两个方面：

2.2.1 氧化/硝化应激  氧化应激是糖尿病血管病变主要发生机制之一，Turko等[14]的动物实验中，糖尿病高血压小鼠主动脉中3-NT蛋白的表达明显高于正常血压糖尿病小鼠。Sakul等[15]的研究结果显示糖尿病大鼠主动脉中4-HNE和3-NT的含量有统计学意义，加剧了氧化应激，导致糖尿病大鼠主动脉的病变。Yan等[16]进一步研究发现，成纤维细胞生长因子21（FGF21）缺失加剧了3-NT的积累，从而加剧了主动脉氧化应激，引起糖尿病小鼠主动脉重构和细胞死亡。韦金儒等[17]研究发现，糖尿病大鼠心肌细胞中3-NT含量与心肌细胞的凋亡指数呈正相关，推测3-NT通过诱导氧化应激诱导心肌细胞变性坏死、凋亡，破坏血管内皮细胞。这些研究充分证明了3-NT通过氧化应激诱导糖尿病心血管病变，同样3-NT对脑血管也有影响，韩峰[18]研究发现Keap1蛋白发生胞浆-胞核转移改变及Nrf2/Keap1稳态失衡归因于ONOO-介导的Keap1酪氨酸残基（Y473）硝基化修饰，提示硝化应激分子事件介导脑血管内皮细胞损伤的病理性意义。张光银等[19]通过研究补肾抗衰片对家兔动脉粥样硬化病变后血管组织蛋白质硝基化修饰的影响，发现补肾抗衰片能降低动脉硬化兔血清3-NT水平，升高NO水平，降低p38MAPK mRNA和脉诱导型一氧化氮合酶mRNA表达，说明该药具有抗硝基化作用，通过对抗硝基化反应稳定动脉硬化斑块。王宽宇等[20]研究证实，降低3-NT水平对于减少双下肢血管病变的发生具有一定意义，早期降低3-NT含量，减轻氧化应激损伤，有助于促进伤口愈合。赵晶等[21]研究结果显示，糖尿病合并下肢血管病变患者的同型半胱氨酸、3-NT水平明顯高于无下肢血管病变患者，提示在未发生下肢血管病变前，应尽早改善氧化应激水平，延缓下肢血管病变的发生。以上研究均证明3-NT通过氧化/硝化应激反应损伤心脑等大血管，促使糖尿病大血管病变的发生发展。

2.2.2 炎症反应  Wu等[22]通过检查急性波动性高血糖对血管内皮的影响，发现3-NT水平显著增加，同时伴有白介素（IL）-6、肿瘤坏死因子-α、细胞间黏附分子-1的含量增加，提示3-NT增加会诱导炎症反应，对心血管系统有害。Chuang等[23]将人冠状动脉内皮细胞暴露于ZnO纳米颗粒后，NO、IL-6、8-Ohd G水平增加，发生炎症反应，致使人冠状动脉内皮细胞存活率下降。所以，3-NT可以通过炎症反应介导糖尿病血管病变，但是，3-NT主要参与氧化应激反应，炎症反应相关方面还需更进一步研究来证实。

2.2.3 3-NT与糖尿病微血管病变的关系  糖尿病微血管病变主要涉及肾脏、视网膜等，相关医学研究证实[24]，3-NT参与的氧化应激过程与糖尿病微血管病变有密切联系。李红瑜等[25]总结了3-NT是糖尿病肾病的主动参与者，通过硝化应激、炎症反应等促使细胞凋亡、改变血管通透性，激活肾脏的氧化应激和炎症反应，加重糖尿病患者血管病变、肾纤维化等病理改变。魏海峰等[26]在糖尿病大鼠肾组织中检测到3-NT含量增高，证明了机体内活性氧和活性氮生成过量ONOO-，进而使蛋白质酪氨酸残基硝基化，增加糖尿病肾病的风险。Luis等[27]也通过动物实验发现糖尿病小鼠肾皮质呈现出过度的3-NT表达，损害血管稳态。许兆忠等[28]观察硝基酪氨酸对糖尿病肾病大鼠的影响，发现硝基酪氨酸可上调糖尿病大鼠肾脏组织核因子κB、单核细胞趋化蛋白1及转化生长因子-β1蛋白及其mRNA的表达，加重炎症反应，促进糖尿病肾病的进展。以上研究结果提示，3-NT过度表达可以加重血管损害，增加糖尿病肾病风险。

3-NT对糖尿病视网膜病变也有影响。研究[29]证实，过量的活性氧、NO会导致糖尿病患者视网膜细胞线粒体功能紊乱，且其产物3-NT的含量也增加。Kowluru等[30]的动物实验中发现3-NT影响糖尿病视网膜病变，并且在控制血糖之后，仍阻止视网膜病的逆转。杨文健等[31]通过临床试验探讨利拉鲁肽对糖尿病视网膜病变的临床疗效及机制，发现3-NT是糖尿病视网膜病变的危险因素，且利拉鲁肽可通过促进抗氧化指标来抑制3-NT等氧化应激指标的表达。Hernandez-Ramirez等[32]研究发现糖尿病视网膜病变中发生了硝化应激，3-NT水平明显升高。Wert等[33]从糖尿病视网膜病变小鼠模型中检验出明显较高的硝酸盐和3-NT氧化应激生物标志物，提示SOD3功能异常，徐丹丹等[34]通过观察西格列汀对高糖条件下大鼠施万细胞增殖、凋亡及3-NT的影响，发现抑制3-NT表达可以有效减轻对施万细胞的损伤，说明通过抑制细胞亚硝基化应激，可以防治糖尿病神经病变。这些研究结果提示3-NT与糖尿病视网膜病变的密切关系，检测3-NT的表达可以有效监测糖尿病视网膜病变，为有效防治糖尿病视网膜病变提供思路。

3 小结与展望

综上所述，3-NT和糖尿病血管病变之间存在密切的关系，目前对于控制3-NT对糖尿病及其血管病变是否有利还需要更多的临床研究证实，尤其是大规模、多中心临床试验的开展，从而得出更有利的循证依据，为糖尿病及其并发症的防止提供理论基础。

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（收稿日期：2020-03-17）