蛋白质酪氨酸硝基化与糖尿病关系的研究进展

蛋白质酪氨酸硝基化与糖尿病关系的研究进展马邵。

叶青（山东大学医学院，山东济南２５００１２）［关键词］糖尿病；过氧化亚硝酸阴离子；蛋白质硝基化［中图分类号］Ｒ５８７．１［文献标识码］Ａ［文章编号］１００２－２６６Ｘ（２００９）０７－０１１５－０３目前，糖尿病发病机制仍未完全阐明。

近年来大量研究认为氧化应激或硝化应激时产生的蛋白质酪氨酸硝基化损伤与胰岛Ｂ细胞功能损伤、胰岛素结构的改变和功能障碍之间存在密切关系。

近年来，关于蛋白质酪氨酸硝基化与糖尿病发病关系的研究进展迅速，现综述如下。

１蛋白质酪氨酸硝基化的产生和影响机体在遭受有害刺激时，体内自由基包括过氧化亚硝酸阴离子（ＯＮＯＯ一）、过氧化氢、羟自由基、一氧化氮等大量增加，使体内氧化能力超过抗氧化能力，引起生物膜脂质过氧化、细胞内蛋白质硝基化及酶变性、ＤＮＡ损害，最后导致细胞死亡、凋亡和疾病的发生…。

活性氧簇（ＲＯＳ）和活性氮簇（ＲＮＳ）是引起氧化应激和硝化应激的主要原因。

ＲＮＳ的形成离不开ＲＯＳ，氧化应激伴随着硝化应激，ＲＮＳ／ＲＯＳ水平的升高将导致蛋白质酪氨酸的硝基化，生成３－硝基酪氨酸。

在这些活性分子中。

ＯＮＯＯ一既是一种强氧化剂又是一种强硝化剂，性质很活泼，能够迅速与周周物质发生反应，是引起蛋白质酪氨酸硝基化损伤的主要因素。

体内ＯＮＯＯ一半衰期很短，而硝基酪氨酸则可作为蛋白质被ＯＮＯＯ一等攻击后留下“分子指纹（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｆｉｎｇｅｒｐｒｉｎｔ）”。

蛋白质中的酪氨酸硝基化与酪氨酸磷酸化有所不同，磷酸化发生在羟基上的４位，而硝化发生在３位。

酪氨酸硝基化时，羟基的ｐＫａ值降低２—３个单位。

在生理ｐＨ条件下，负电荷会在含硝基酪氨酸的蛋白质上聚积，空间位阻增加，从而改变周围的化学环境，使蛋白质结构发生变化，如新的抗原表位生成、酶催化活性改变，代谢方式调整及影响酪氨酸磷酸化等¨】。

游离的硝基酪氨酸通过诱导Ｈ：Ｏ：的产生介导ＤＮＡ损伤，影响蛋白质的转录合成，损害细胞功能。

在细胞信号转导中酪氨酸磷酸化具有蘑要的细胞信号转导作用，而酪氨酸硝基化后抑制了其磷酸化，导致信号转导过程的失控。

动物模型研究显示，在氧化或硝化应激过程中，线粒体内有些重要的蛋白质酶类，如Ｍｎ－ＳＯＤ、细胞色素ｃ、电压依赖的阴离子通道、ＡＴＰ酶和琥Ｉｆｊ酰ＣｏＡ等发生酪氨酸硝基化，结果导致呼吸链传递障碍，使线粒体的ＡＴＰ合成减少，导致细胞内能量耗竭，出现细胞凋ｒ＝和坏死’３１。

有学者发现，糖尿病动物模型线粒体蛋白质中的硝基酪氨酸水平明显增高，且与电镜观察的线粒体超微结构病理变化相吻合，即线粒体蛋白质硝基化导致了线粒体的病理损伤卜Ｊ。

２蛋白质酪氨酸硝基化与糖尿病的关系２．１蛋白质酪氨酸硝基化与胰岛Ｂ细胞功能障碍有学者在糖尿病动物模型试验中采用单克隆抗体免疫酶标染色发现胰岛中硝基酪氨酸细胞。

阳性率为糖尿病ＮＯＤ小鼠２２％，正常血糖ＮＯＤ小鼠７％，对照ＢＡＬＢ／ｃ小鼠２％。

经进一步鉴别，发现这些胰岛硝基酪氨酸阳性细胞是Ｂ细胞或巨噬细胞。

从糖尿病ＮＯＤ．小鼠胰岛分离的绝大部分Ｂ细胞硝基酪氨酸检测阳性，对照的ＢＡＬＢ／ｃ小鼠胰岛内几乎没有硝基酪氨酸阳性Ｂ细胞。

通过加入自由基清除剂或ＯＮＯＯ一抑制剂，减少胰岛中硝基酪氨酸阳性细胞，可以阻滞糖尿病的发生发展【ｌＪ。

有学者从脏器捐助者（８例非糖尿病患者和５例２型糖尿病患者）的胰腺中分离出胰岛，经纯化和活性鉴定后进行培养，结果２型糖尿病胰岛比非糖尿病胰岛培养基中分泌的胰岛素水平明显减低，而硝基酪氨酸水平显著增高。

在２型糖尿病胰岛培养基中加入自由基清除剂（ＩＡＣ）后，硝基酪氨酸水平显著下降，糖诱导胰岛素分泌情况明显改善；非糖尿病胰岛培养基中加入ＩＡＣ后胰岛素分泌情况没有变化瞪】。

证实２型糖尿病患者胰岛分泌胰岛素功能与硝基酪氨酸水平关系密切。

另外有人对１３例非糖尿病患者和１３例２型糖尿病患者尸体的胰岛进行培养和功能研究，发现２型糖尿病胰岛的胰岛素分泌水平明显下降，硝基酪氨酸水平明显增高；然而当２型糖尿病胰岛暴露于谷胱甘肽（还原作用）２４ｈ后，糖诱导胰岛素释放水平显著改善，且硝基酪氨酸水平明显下降，胰岛素ｍＲＮＡ表达亦有恢复。

证实胰岛中蛋白质酪氨酸硝基化与胰岛素水平下降有关；这种胰岛功能性缺陷是可逆的，通过减少胰岛中硝基酪氨酸水平可得到部分恢复怕Ｊ。

２．２蛋白质酪氨酸硝基化与胰岛结构和功能障碍蛋白质酪氨酸硝基化不仪能引起胰岛Ｂ细胞损伤，还可引起胰岛素空问结构变化而影响其功能。

胰岛素有４个酪氨酸残基，其位置处于胰岛素受体结合部位。

在氧化或硝化应激状态下，这４个酪氨酸残基可能成为ＯＮＯＯ一作用的靶点。

有人研究了ＯＮ００一对猪胰岛素的作用，发现ＯＮＯＯ一可使胰岛素硝基化而牛成单硝化和多硝化产物，并且反应具有选择性。

分离出的单硝化胰岛素其受体结合能力为正常胰岛素的６９％，１１５万方数据且活性有一定程度的降低。

硝基化胰岛素的二级结构也发生了变化，位螺旋的含量明显降低¨】。

另一项研究通过体外合成的ＯＮＯＯ”使猪胰岛素硝摹化，硝基化后的胰岛素与受体的结合能力下降¨Ｊ。

汪铁林等体外证明ＯＮＯＯ一可以使胰岛索的酪氨酸硝基化而引起结构的变化，某些抗氧化剂可以抑制该硝基化作用归Ｊ。

２．３蛋白质酪氨酸硝基化与糖尿病及其并发症糖尿病患者体内硝基酪氨酸水平与血压升高或糖化血红蛋白水平有一定关系。

有研究表明ｌ型糖尿病患者硝基酪氨酸水平明显高于正常对照组，硝基酪氨酸增高的糖尿病患者血压增高，硝基酪氨酸水平与血压呈正相关¨…。

有人对４０例无高血压及蛋白尿的２型糖尿病患者观察６０ｄ，定期检测糖化血红蛋白和硝基酪氨酸。

结果发现，糖化血红蛋白和血浆硝基酩氨酸在任何时段均呈正相关性…Ｊ。

有人检测了５５例２型糖尿病患者硝基酪氨酸水平，发现其血清硝基酪氨酸含量均显著高于对照组，且与空腹血糖值呈正相关，表明高血糖可诱导体内硝基酪氨酸水平增高。

为消除年龄、性别、体质量指数、腰臀比、血压、空腹血糖、糖化血红蛋白、三酰甘油对硝基酪氨酸的影响，有人以年龄、性别、体质量指数、收缩压等因素为协变量进行统计学分析，结果显示２型糖尿病组硝基酪氨酸水平显著高于正常对照组，进一步证实硝基酪氨酸在２型糖尿病的发病过程中具有重要作用¨“。

心血管病变、视网膜病变和肾脏病变是糖尿病的常见并发症，血管病变是其重要原因。

血管内皮功能失调是导致糖尿病动脉粥样硬化的关键因素。

为证明高胰岛素水平和糖尿病状态的同时存在是否会引起血管内皮细胞功能障碍，有人用含胰岛素的培养基对糖尿病大鼠的主动脉环进行体外培养，结果发现，主动脉环对乙酰胆碱的反应能力明显减弱，培养基内的过氧化和硝基化产物大大增加，硝基酪氨酸和硝基化的肌浆网钙泵（ｓａｒｃｏｐｌａｓｍｉｃｒｅｔｉｃｕｌｕｍＣａ２＋－ＡＴＰａｓｅ，ＳＥＲＣＡ２ａ）明显增加。

ＳＥＲＣＡ２ａ的硝基化后功能失活，引起血管内皮细胞松弛障碍¨３。

有人对糖尿病患者心脏活检发现硝基化酪氨酸阳性的内皮细胞、心肌细胞和成纤维细胞均有明显的细胞凋亡¨“。

在链脲酶素诱导的糖尿病大鼠模型中发现主动脉平滑肌硝基酪氨酸显著增加。

研究表明糖尿病模型中ＯＮＯＯ．的升高导致主动脉平滑肌酪氨酸硝基化，使血管平滑肌ＳＥＲＣＡ２ａ功能紊乱¨“。

另一项研究表明，链脲酶素诱导的糖尿病大鼠模型与对照组相比较硝基酪氨酸显著增加。

前列环素合成酶的酪氨酸硝基化影响了前列环素水平，从而影响了血管的收缩活性¨“。

在糖尿病神经病变研究方面的动物实验显示，高血糖可刺激超氧阴离子生成ＯＮＯＯ．，导致内皮和神经髓鞘的损伤。

坐骨神经和本体感觉神经的传导减慢【１“。

另一个糖尿病实验动物模型的研究发现，视网膜内皮细胞中酪氨酸硝基化是导致血液．视网膜屏障被破坏的重要原因之一【１７’；糖球病患者视网膜病变发生率随着糖化血红蛋白升高而升高¨“。

综上所述，蛋白质酪氨酸硝基化在糖尿病及其并发症的发生、发展过程中起重要作用；减少蛋白质酪氨酸硝基化可阻止或延缓糖尿病及其并发症的发生发展。

深入研究蛋白１１６质酪氨酸硝基化与糖尿病之间的相互关系，不仅有助于了解糖尿病及其并发症的发病机制，且可为糖尿病及其并发症的治疗提供重要依据。

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