·文献综述·

　　林锟 鄞国书 林少达

　　作者单位：515041广东，汕头大学医学院第一附属医院内分泌科

　　通讯作者：林少达，E-mail：linshaoda@126.com

　　【提要】高血糖使醛糖还原酶过度激活，引起组织中山梨醇积聚，与高血糖等因素共同促进糖尿病并发症的发生发展。研究显示醛糖还原酶抑制剂可抑制山梨醇途径，通过抗氧化应激和炎症、抑制细胞凋亡、改善微循环障碍和能量代谢等延缓和治疗糖尿病并发症。醛糖还原酶抑制剂依帕司他在糖尿病微血管病变如周围神经病变、自主神经病变、肾脏疾病和视网膜病变研究中有良好作用，尤其在糖尿病周围神经病变、视网膜病变治疗中有循证医学证据，为美国糖尿病学会和中国糖尿病神经病变诊治规范的推荐药物。醛糖还原酶抑制剂新药开发给糖尿病慢性并发症防治带来新希望。

　　【关键词】醛糖还原酶抑制剂;糖尿病;并发症

　　doi:10.3969/j.issn.1006-6187.2011.10.021

　　Aldose reductase inhibitors and chronic diabetic complication

　　LIN Kun，YIN Guo-shu， LIN Shao-da.Department of Endocrinology, the First Affiliated Hospital of Shantou University Medical College，

　　Guangdong Shantou 515041, China

　　Corresponding author: LIN Shao-da, E-mail: linshaoda@126.com

　　【Summary】Over activation of aldose reductase which leads to accumulation of sorbitol in the tissues is considered to play an important role in the genesis and development of chronic diabetic complications along with hyperglycemia. Aldose reductase inhibitor (ARI) can inhibit sorbitol pathway by decreasing unsuitable activation of oxidative stress，inflammation and apoptosis and improving microcirculation functions and energy metabolic in vivo and vitro experiments. Epalrestat, a constant ARI, provided a clinical role of preventing and treating diabetic micro-vessel complications such as perineuropathy, neuropathy and retinopathy from evident-based medicine. ARIs are recommended as treatment for perineuropathy by American Diabetes Association and by "Diabetic Neuropathy Diagnosis and Treatment Guideline in China". ARIs will play important roles for prevention and cure of chronic diabetic complications in the future.

　　【Key words】Aldose reductase inhibitors; Diabetes; Complication

        空腹血糖、餐后血糖、HbA1c升高及血糖波动与糖尿病微血管及大血管病变密切相关，循证医学研究如DCCT、EDIC、UKPDS及ADVANCE等表明强化降糖治疗可减少糖尿病微血管及大血管并发症发生，但其获益有限。STENO-2等多个危险因素的强化干预研究也仅能一定程度延缓糖尿病慢性并发症(DCC)的发生和发展。高血糖状态直接引起多元醇途径异常是DCC的重要原因，近年来多元醇途径的关键酶即醛糖还原酶(AR)及其抑制剂(ARI)备受关注，本文就AR在DCC中的发病机制以及ARI在DCC防治中的研究进展进行综述。

　　一、AR与DCC

　　生理状态下，葡萄糖大部分被己糖激酶磷酸化，通过糖酵解和三羧酸循环为人体提供能量，仅约3%非磷酸化葡萄糖进入多元醇代谢通路。AR是多元醇通路的限速酶，能将葡萄糖转化为山梨醇，后者在山梨醇脱氢酶的催化下氧化为果糖。由于葡萄糖不是AR的最适底物，血糖正常时AR保持低活性状态;高血糖状态下，AR则被过度激活，促使体内约30%的葡萄糖转化成山梨醇。然而山梨醇脱氢酶的活性并未相应增强，造成各组织细胞内山梨醇和果糖聚积[1-2]。AR活性不适当增强及山梨醇聚积可通过以下途径，与高血糖等因素共同促进DCC的发生发展。

　　1.氧化应激、炎症与凋亡

　　研究显示，糖尿病大鼠视网膜局部的氧化应激产物如硝基酪氨酸显著增加，并促进白内障的发生和进展。使用ARI干预后，硝基酪氨酸水平下降，白内障发生率下降[3]。糖尿病大鼠坐骨神经还原型谷胱甘肽减少，8-异前列腺素阳性细胞增加[4]。高糖可介导内皮细胞间黏附分子-1 (ICAM-1)、P选择蛋白、E-选择素等内皮黏附分子表达增加。ARI能抑制上述局部氧化应激标记物和炎症因子水平升高。AR也与凋亡相关，如暴露于高浓度葡萄糖的牛视网膜微血管周细胞和内皮细胞中凋亡的TUNEL阳性细胞核是非暴露组的4倍，并且随暴露时间延长而有更明显的增加趋势[3]。在高表达人AR基因的转基因糖尿病大鼠中，胫神经的神经纤维出现凋亡，而凋亡程度较野生型糖尿病大鼠严重。应用ARI进行干预后，神经纤维细胞凋亡数目显著下降。推测氧化应激、炎症反应和细胞凋亡可能与AR激活有关。

　　2.微循环功能障碍

　　AR过度激活可导致体液调节功能障碍，尤其是微循环障碍。糖尿病大鼠肠系膜微血管对如缓激肽、组胺、血小板活化因子等生物活性物质的反应性降低，主动脉对去氧肾上腺素反应性下降，血管内皮细胞对乙酰胆碱的舒血管效应减弱[5]。应用ARI干预可以改善微血管对缓激肽、组胺、血小板活化因子等的反应性，显著增强主动脉对去氧肾上腺素作用导致的最大收缩反应，恢复乙酰胆碱依赖的内皮舒血管效应。上述效应可能是一氧化氮合酶依赖性的过程。

　　3.能量代谢障碍，Na+-K+ ATP酶活性下降

　　AR的过度激活，将加重糖尿病患者组织的能量代谢障碍。高表达人AR基因的转基因糖尿病大鼠和野生型糖尿病大鼠进行比较，两种大鼠的Na+-K+ATP活性均下降，而酶活性相当;但转基因大鼠胫神经运动神经传导速度减慢更严重。应用ARI干预糖尿病大鼠，其肠系膜微血管对缓激肽、组胺、血小板活化因子等生物活性物质的反应性恢复;但如果在ARI干预的同时使用K+通道阻滞剂，则ARI的作用失效。AR的过度激活可能使细胞膜Na+-K+ATP酶活性下降，影响了细胞功能;ARI可恢复Na+-K+-ATP酶活性，使细胞处于超极化状态，细胞功能得到恢复。

　　4.神经组织的直接损伤

　　AR的过度激活，神经组织的损伤显著，除上述假说外，还有3个主要途径导致神经组织的直接损伤：(1)神经组织局部血供减少。通过微电极测定显示糖尿病大鼠的神经内膜血流量明显减少，后者导致神经营养和能量供给减少，影响神经组织正常生理功能。(2)神经营养因子减少。糖尿病大鼠的膀胱神经生长因子浓度较对照组下降53%，神经营养因子和神经营养因子受体p75基因的表达也显著下降[6]。ARI干预后，膀胱神经营养因子浓度、神经生长因子和神经营养因子受体p75基因的表达均有不同程度的升高。神经生长因子及其受体表达的异常，影响神经纤维正常结构和功能的维持。(3)神经组织变性。STZ介导的糖尿病大鼠中，存在髓鞘神经纤维畸形，轴突和髓磷脂区域出现明显萎缩;给予ARI治疗可显著降低神经局部山梨醇水平，逆转神经纤维的形态学变化[7]。

　　另外，基础研究还初步揭示AR过度激活后导致组织损害的相关细胞信号转导通路被激活。采用PKC激活剂作用于内皮细胞，可产生与高糖刺激产生的细胞黏附因子表达增加相类似的效应，并减弱ARI的干预效应。提示PKC信号转导通路激活与AR导致组织损伤有关。多元醇积聚也可通过JNK的磷酸化引起组织损伤，ARI可抑制神经元的JNK磷酸化[8]。提示JNK-MAPK信号转导通路的激活也是AR的重要细胞信号通路。

　　二、ARI药物研究进展

　　上述机制提示ARI在DCC的防治中有一定作用。ARI研发起始于20世纪60年代。

　　人体AR的活性部位位于β折叠结构的末端，呈三维口袋结构，分为极性区域和非极性区域。ARI主要是利用与AR三维口袋之间的极性与非极性作用来寻找与酶最佳结合位点，产生AR抑制活性。目前ARI按结构可分为羧酸类和海因类，在体外它们对AR抑制活性相似;而在体内羧酸类pKa值较海因类低，正常生理pH环境下全部电离，不易透过细胞膜，所以羧酸类ARI的活性(3~15 mg/kg)一般比海因类ARI活性(0.1~0.5 mg/kg)弱。

　　目前临床应用比较广泛的是依帕司他(Epalrestat)，它是羧酸类的代表药物。构效关系表明依帕司他属非竞争性抑制剂类型，SAR和晶体衍射表明ARI 在游离状态下都与AR的正电荷活性位点相结合，所以负电荷的羧基是此类具有抑制活性化合物的必需官能团，AR的极性区域由4个氨基酸残基和带正电荷的烟酞胺环构成，刚好吸引依帕司他负电荷的羧基。

　　另外，尚有众多的ARI仍处于动物实验和Ⅲ期临床试验阶段。如新型海因类ARI ranirestat含有1个琥珀酰亚胺环结构，在生理pH状态下其结构环呈开放的R构型，与S构型比较其AR亲和力更强，作用持续时间更长，被期待广泛用于糖尿病神经病变、白内障、视网膜及肾脏疾病等治疗。

　　三、ARI的临床研究

　　1.糖尿病周围神经病变(DPN)

　　依帕司他治疗DPN有丰富的循证医学证据。Hotta等[9-10]将DPN患者603例，随机分为依帕司他组和对照组，以非优势臂正中神经运动神经传导速度改变为主要终点事件，平均随访3年。结果依帕司他组改善主观症状同时，减轻了正中神经的运动神经传导速度、运动神经F波最短潜伏期和振动感觉阀值的进一步恶化。Maladkar等[11]比较了依帕司他和甲基钴胺素在

　　DPN患者中的疗效、安全性和耐受性，该研究入选242例

　　DPN患者，随机接受依帕司他或甲基钴胺素治疗，随访12周，结果显示无论疗效、药物安全性和耐受性，依帕司他均优于甲基钴胺素。ARI在周围神经病变治疗中的疗效确切，是目前国际上公认的DPN两个病因学治疗的药物之一。

　　Ranirestat也有一项多中心随机双盲研究，549例T2DM多发性周围神经病变患者，随机分为安慰剂组和ranirestat 10、20、40 mg，每日1次，3个不同剂量治疗组，随访52周。结果显示ranirestat对感觉神经传导速度无显著改善，但20mg和40mg剂量组12周时对糖尿病患者运动神经传导速度有显著改善;治疗过程中患者对ranirestat耐受性良好，未出现明显不良反应[12]。另一个海因类fidarestat的临床研究也显示出良好的疗效和耐受性。Hotta等[13]报道279例DPN患者，随机分为安慰剂组和fidarestat 1 mg，每日1次治疗组，随访52周，通过神经电生理检查观察正中神经和胫神经运动神经传导速度等8项指标进行疗效评估。结果显示fidarestat治疗组8项神经电生理检查中5项明显改善，3项基本保持原来水平;但安慰剂组有1项指标严重恶化，其他指标无进展或改善;治疗组的足部感觉异常、麻木感、自发性疼痛等自主感觉均显著改善。

　　2.糖尿病自主神经病变

　　ARI对糖尿病自主神经病变有一定疗效。22例糖尿病合并心血管自主神经病变的患者接受依帕司他治疗，以43例在年龄上相匹配的糖尿病患者进行对照，经3年随访显示依帕司他组心脏R-R间期变化系数明显高于对照组[14]。Hiroshi等[15]研究显示糖尿病胃轻瘫患者胃部蠕动电活动消失，依帕司他150 mg/d用药3个月可恢复这种电活动，呈现恒定频率。依帕司他对糖尿病患者胃食管反流也有疗效，依帕司他150 mg/d用药3个月后，食管括约肌张力增强，DeMeester酸值评分、持续反酸时间及5 min反酸事件等食管反酸指标均明显下降[16]。

　　3.糖尿病心脏病变

　　Brian等[17]将T2DM合并神经病变且心脏舒张最大充盈率下降或心脏射血分数下降的患者随机分为唑泊司他治疗组和安慰剂组，随访1年显示治疗组静息状态下左室射血分数、心输出量、左室每搏输出量及运动状态下左室射血分数均明显改善，且疗效独立于血压、胰岛素使用及基线状态下的异常心率变异性;运动状态下安慰剂组的心输出量、每搏输出量和舒张末期容积均下降。提示ARI抑制甚至部分逆转了T2DM心脏功能的恶化。

　　4.糖尿病性肾脏疾病

　　Iso等[18]对T2DM合并微量白蛋白尿患者进行年龄和BMI配对，分为依帕司他治疗组和对照组，随访5年。结果显示对照组UAlb/Cr增加了2.67倍，而依帕司他150 mg/d治疗组UAlb/Cr基本不变;酶标法测定两组相应的肌酐倒数均明显降低，但依帕司他组减少程度显著小于对照组。提示ARI应用于早期糖尿病性肾脏疾病患者可一定程度上抑制肾脏疾病的进展。

　　5.糖尿病视网膜病变和眼部并发症

　　Fujishima等[19]对14例糖尿病合并晶状体病变患者进行干预，予口服ONO-2235 (150 mg/d) 3个月后，通过自身对照显示角膜感觉明显改善，同时孟加拉玫瑰红染色和荧光染色评分也相应增加，泪膜破裂时间、泪液分泌状况也相应改善。提示ARI可治疗角膜感觉及泪液分泌异常，改善糖尿病引起的角膜上皮细胞病变。

　　经典理论糖尿病学认为高血糖使AR过度激活，引起组织山梨醇、果糖积聚;近年来国内外学术热点主要集中在山梨醇途径与氧化应激、炎症、细胞凋亡、微循环障碍、能量代谢障碍等密切相关，是引起糖尿病并发症的重要原因之一，为ARI延缓和治疗糖尿病并发症提供依据。ARI受到国内外研发机构的青睐，ARI依帕司他在糖尿病微血管病变如周围神经病变、自主神经病变、肾脏疾病和视网膜病变基础研究和临床研究有良好作用，尤其在糖尿病周围神经病变、视网膜病变治疗中有临床试验循证医学证据，并作为美国糖尿病学会和中国糖尿病神经病变诊治规范(征求意见稿)推荐的药物。随着ARI新家族的不断开发和新药临床研究，将给糖尿病慢性并发症防治带来新的希望。

　　参考文献略。详请见《中国糖尿病杂志》2011年第19卷第10期。