C肽与糖尿病肾病的研究进展

王海燕 综述，魏倩萍 审校

(重庆医科大学附属第一医院老年科，重庆 400016)

近年来，糖尿病越来越成为一种常见慢性疾病。糖尿病患者早期死亡率显著增加，且大多数与慢性微血管和大血管病变相关。糖尿病肾病(DN)是糖尿病众多血管并发症中的一种。在各种终末期肾脏病病因中DN占40%[1]。

C肽为31个氨基酸构成的多肽结构，其主要作用为协助胰岛素在内质网完成正确组装、折叠和加工，大部分经肾脏分解消除。C肽释放入血后约30 min血清中将有一半被清除，而胰岛素入血后3～4 min达到半衰期，因此，过去许多年，C肽仅用于评估胰岛β细胞功能。随着研究的深入，人们逐渐发现，C肽具有潜在生物活性，能减轻高糖对器官、组织的损害，甚至逆转早期慢性血管并发症，包括DN[2]。2012年KIM等[3]对韩国1 410例2型糖尿病患者进行了横断面研究，结果显示，C肽水平越高，越不易患糖尿病微血管并发症。2015年CHUNG等[4]在对2 062例2型糖尿病患者进行的研究中也得出，空腹C肽水平能延缓糖尿病微血管病变。那么，C肽是怎样调控细胞内信号通路的呢？相关基础研究表明，C肽可能通过某特定受体与内皮细胞、胰腺细胞、肾小管细胞等细胞膜结合，进而调控细胞内信号通路，如调节内皮细胞一氧化氮合酶(eNOS)活性，激活Na+、K+-ATP酶，抗炎、抗凋亡及纤维化等。因此，对C肽展开研究具有重要意义。现将C肽及其对DN的保护作用作综述如下。

1 C肽的结构及功能

C肽可能通过特定的活性部位“C端五肽”与细胞膜结合，已在许多研究中得以证实。用百日咳毒素预处理细胞后可消除C肽与细胞膜的联络，其他无序C肽、胰岛素等均不竞争与细胞膜结合。一些基础研究也提示，C肽调控细胞内信号通路与G蛋白偶联受体激活有关[5]。在生理水平持续补充C肽可观察到DN大鼠尿蛋白的改善，显微镜下也发现肾小球硬化和基底膜厚度减轻。近年来，一些临床研究也表明，C肽具有延缓糖尿病微血管病变的作用[5-7]。因此，C肽可能通过改善肾小球肥厚、系膜扩张、肾小管间质炎症、小管的重吸收及肾小球滤过等减少蛋白尿，改善肾脏功能，在DN肾脏保护中具有不可或缺的作用。

2 DN流行病学

当今世界，慢性病在危害人类健康方面具有主导作用。糖尿病作为一种慢性高血糖疾病，在全球范围内急剧增加。据可靠数据显示，到2030年全球糖尿病患病数将增加至2010年的1.5倍，达到4.39亿[8]，并发症数量也将大幅度增加。高糖环境可促使肾脏小动脉、肾脏上皮细胞、足细胞等损伤，出现大量蛋白尿，导致肾脏细胞坏死及凋亡，进而导致纤维组织增生，肾脏结构硬化，最终致肾功能衰竭。

在日本和西方国家DN是终末期肾脏病的主要原因，在日本DN占新引起血液透析患者的44%[9]。我国人口众多，自改革开放以来，人们逐渐步入小康社会，生活方式有了极大改变，糖尿病患病数随之大幅度增加。以往许多研究表明，20%～30%的1型糖尿病患者15年后开始出现微量蛋白尿，其中大约一半的患者发展为大量蛋白尿，最终进展为终末期肾脏病。现今有许多针对DN的治疗手段，但大多数只能延长肾脏损害进展时间，并未明显减少其发病和死亡。

新兴研究对DN的分子机制进行了探索，但至今仍未完全明确。可能的机制为多元醇通路、肾素-血管紧张素-醛固酮系统的激活，晚期糖基化产物增加，活性氧(ROS)的产生等。找到一种有效的能延缓甚至减弱DN肾脏损害的方式成为亟待解决的问题。

3 C肽对DN的作用

3.1C肽通过调节一氧化氮合酶(NOS)活性改善DN DN原因之一可能为高糖抑制内皮型一氧化氮合酶(eNOS)活性所致。一氧化氮是由NOS在四氢生物喋呤辅助下氧化精氨酸合成，在维持DN的内皮功能中具有关键作用。在诱发慢性肾病的大鼠中阻断一氧化氮的产生可增加微血管病变。当体内NOS与四氢生物喋呤解偶联时过氧化物亚硝酸盐和ROS生成增加，引起蛋白质、脂类、DNA氧化损伤及硝化等，从而导致细胞损伤。早有研究发现，蛋白尿程度较轻的DN患者肾脏传入小动脉和肾小球内皮细胞可检测到大量表达的eNOS[10]。在1型糖尿病肾病的人和动物模型中均可同时检测到增加的eNOS和C肽[11]。当肺和主动脉细胞同时暴露于C肽环境中均可观察到eNOS mRNA及eNOS蛋白表达增加[12]。生理浓度下的C肽也可增加Ca2+流入内皮细胞，激活eNOS，从而舒张血管。这些观察结果支持了C肽可能由于eNOS的激活而导致血管平滑肌松弛和各种组织血流量增加，从而减少高糖对肾脏细胞及微循环的损害，减少肾脏的纤维化及硬化的假设。与eNOS不同，人体内同样存在诱导型一氧化氮合酶(iNOS)。iNOS在高糖环境下极易受到有害诱导，导致肾脏细胞损伤，肾小球硬化和小管间质纤维化。当暴露于C肽环境中也可发现iNOS表达明显减少。因此，推断C肽也可能通过抑制iNOS的表达减轻糖尿病肾损伤。

3.2C肽通过调节核因子κB(NF-κB)保护DN NF-κB是一种DNA结合蛋白转录因子，各种细胞因子及炎症介质均通过调节不同NF-κB通路在糖尿病及其血管并发症扮演着重要角色。NF-κB在近端小管、肾小球内皮细胞和足细胞中高表达。高糖刺激时NF-κB磷酸化，激活促炎基因和炎症因子，如单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)、白细胞介素-6(IL-6)等，损伤肾脏细胞。NF-κB还可激活细胞黏附分子如细胞间黏附分子(ICAM)、血管细胞黏附分子(VCAM)等，导致系膜细胞纤维化[13]。MEZZANO等[14]对11例2型糖尿病合并明显肾病患者的活检标本进行原位检测，结果显示，MCP-1和趋化因子明显上调，其表达与同一细胞NF-κB激活有关。2018年LI等[15]进行的基础研究表明，C肽可通过抑制NF-κB的活动拮抗DN。AL-RASHEED等[16]也发现，C肽通过调节NF-κB抑制肾脏细胞凋亡。提示C肽通过调控NF-κB通路可能减少炎症因子对DN的影响，降低DN发生率。NF-κB可能作为C肽保护DN的一种极其重要的途径。

3.3C肽通过激活Na+、K+-ATP酶保护DN C肽改善DN的另一机制可能为激活Na+、K+-ATP酶。Na+、K+-ATP酶水解ATP释放能量，调控Na+、K+跨膜转运及许多重要细胞功能，如红细胞体积、膜电位等。高糖可抑制Na+、K+-ATP酶，影响离子的跨膜运输，导致细胞内Ca2+水平及血管张力增加，出现血管并发症。OHTOMO等[17]研究表明，C肽可增加糖尿病大鼠肾小管细胞的Na+、K+-ATP酶活性。MEYER等[18]研究表明，C肽通过激活Na+、K+-ATP酶恢复红细胞变形能力，增加ATP合成，改善血管张力。Na+、K+-ATP酶水解ATP释放的能量也可促进血小板和内皮细胞产生一氧化氮，舒张肾血管，改善肾脏循环功能障碍，减少自由基、活性氧、炎症因子等，减弱高糖对DN的损害。也有研究表明，C肽通过Ca2+水平升高激活Ca2+依赖性蛋白激酶C，从而磷酸化Na+、K+-ATP酶的α亚基，激活Na+、K+-ATP。这些均支持C肽通过与特定G蛋白偶联受体结合，激活Na+、K+-ATP活性，减少糖尿病微血管并发症这一假设。

3.4C肽通过抗炎作用保护DN 炎性反应也在DN中具有重要作用。已知数据表明，IL-1β、IL-6、IL-8、MCP-1、肿瘤坏死因子α、ICAM-1、VCAM-1、E-选择素、内皮选择性黏附分子等与DN密切相关[19]。肾脏细胞可表达并释放这些炎症因子，导致肾脏损伤。MCP-1由肾脏足突、系膜细胞等产生，其释放增加可促进单核和巨噬细胞活化，与细胞及炎症因子共同促成肾小球损伤[20]。有学者提出，C肽可抑制内皮和单核细胞，下调P-选择素、ICAM-1、VCAM-1等黏附分子，减少白细胞募集，降低全身或局部炎性反应[21]。SCALIA等[22]发现，C肽通过减少MCP-1、VCAM-1表达，降低白细胞与内皮细胞黏附。C肽也可通过抑制NF-κB，减少炎症介质活动[14]。由此可见，C肽可通过抗炎，减少炎症因子释放而减轻高糖对靶器官的损害，保护肾脏及其他靶器官。

3.5C肽通过抗氧化、凋亡和纤维化保护DN 高糖诱使自由基、活性氧增多，各种并发症随之产生。YARIBEYGI 等[23]喂养链脲佐菌素诱导的DM大鼠模型8周后检测其组织、尿液等发现，糖尿病小鼠体内氮氧化合物及自由基产生增加，显著加重了DM大鼠的蛋白尿程度。C肽具有抗氧化性。一项动物研究表明，C肽可诱导腺苷酸活化蛋白激酶α激活，减少ROS生成，抑制高糖引起的细胞凋亡，改善血管通透性[2]。RAGY等[24]发现，C肽可改善TIDM胰腺组织的氧化应激。ELBASSUONI等[25]通过对T1DM大鼠进行4周的C肽治疗后发现，C肽可减少氧化应激的产生，减轻大鼠肾脏损害，保护肾功能。凋亡和纤维化作为DN的另一潜在机制，在较大程度上促进了DN的发生。受到高糖刺激时活性氧、各种细胞因子及黏附因子活性增强，诱导肾脏细胞凋亡、纤维化[23]。DN严重影响了患者的生活质量，许多专家学者也因此进行了许多研究发现C肽具有抗凋亡及纤维化作用，能延缓DN进展。LI等[26]提出，C肽可降低动物海马组织的细胞凋亡。C肽也通过抑制还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸而保护细胞免受氧化诱导凋亡。表明C肽具有抗凋亡作用，能降低DN发生率。

4 小 结

C肽是胰岛素原裂解后的产物，最初被认为不具有生物活性，直到近年来才逐渐认识到其潜在价值。本文综述了C肽的结构及功能，能特异地与细胞膜结合，调控信号通路，并通过不同的机制及途径保护糖尿病患者肾脏功能，因此C肽可能作为一个新的预防及治疗DN的方法。目前，大量研究为C肽对1型糖尿病相关肾病的研究，在2型糖尿病中的研究目前较少，且仍存在争议，未来仍需更多的临床及动物研究评估C肽在DN中的作用。