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晚期糖化终产物的临床检测与应用进展

2020-12-07 来源:个人技术集锦
生堡医堂蓥壶!Q!!生垒旦堑旦筮!!鲞筮!§塑盟墼!丛塑』g!i塑:垒E照!堑:!Q!!:!!!:!!:塑!:!鱼・1149・.综述.晚期糖化终产物的临床检测与应用进展金新东韩春茂胡行还原糖如葡萄糖的羰基与蛋白质、核酸或含胺的脂质等生物大分子通过非酶糖基化作用形成可逆产物Schiff碱和Amadori产物,后者苒经过一系列分子重排形成不可逆的聚合物,该反应过程称为Mailland反应,所产生的系列聚合物被称为晚期糖化终产物(advancedglycationendproducts,AGEs)。该类聚合物呈棕黄色,具有难降解、易发生交联反应等特征,部分还具有荧光特性。已有研究发现AGEs在糖尿病及其并发症、肾脏疾病、心血管疾病等慢性疾病的病理机制中有重要的作用…。因此,检测体内AGEs含量对多种疾病的预测、诊断及治疗均具有重要的意义。然而,由于AGEs的结构复杂多样,目前仍缺乏标准的检测方法。近年来检测AGEs的各种新手段被不断应用于临床多种疾病的研究之中,现就AGEs的临床检测与应用进展综述如下。一、AGEs的检测技术检测AGEs的方法有多种,如放射免疫分析法、放射受体分析法、高效液相色谱法、质谱分析法、荧光光谱法等。放射免疫分析法是通过与同位素标记抗原竞争结合特异抗体而达到检测样品中某种特殊AGEs含量。此外,由于AGEs受体存在于单核巨噬细胞、淋巴样细胞、肾小球系膜细胞、内皮细胞和平滑肌细胞等许多细胞表面,还可通过放射受体分析法来检测AGEs水平。以上两种方法的特异性和灵敏度均较高,但由于存在同位素放射衰减问题,其结果差异性较大,稳定性和重复性差,难于推广应用。高效液相色谱分析法是利用已知的AGEs的特定电荷、理化性质、相对分子质量等,将其与其他物质分离并进行定量分析。近来,随着质谱分析技术的应用,色谱与质谱联合分析技术逐渐成为检测AGEs的一种重要方法,如气相色谱质谱法、高效液相色谱质谱法以及基质辅助激光解吸飞行时间质谱法。高效液相色谱-质谱分析法具有高灵敏度、高分辨率的特点,但操作复杂、费用较大、可重复性不佳,临床应用受到限制。此外,还可以运用生化方法和免疫化学方法检测AGEs,如免疫组织化学法、竞争性酶联免疫吸附法。前者首先要获得组织标本,操作过程繁杂且只能做定性检测,而后者由于AGEs作为抗原可以在体内产生自身抗体并形成免疫复合物,可能影响竞争性酶联免疫吸附法对循环中AGEs的检测结果。特定的AGEs如戊糖苷素,当激发波长在370nm时,会DOI:10.3760/ema.j.i鲫L0376-2491.2011.16.020作者单位:310006杭州,浙江大学医学院附属第二医院烧伤科(金新东现在浙江省皮肤病防治研究所)通信作者:韩春茂,Email:hanchunmaol@126.corn万方数据反射一种波长为440nnl的特征性荧光。利用AGEs的自体荧光特性检测AGEs的方法就是荧光光谱法。1997年,Jager首先用显微镜观察到糖尿病患者皮肤荧光度增强,特别是在那些有并发症的糖尿病患者尤为明显,由此引导了“自体荧光显示仪”的发明。随后,荷兰的DiagnopticsTechnologies公司将该仪器改进,制作出AGEs显示仪,于2006年投入实际应用。该装置利用人皮肤中AGEs受激产生的荧光强度的不同,在常温环境下,使用300—420nm波长的光源严密照射皮肤表面,探测自皮肤发射的光谱,并且对接收到的荧光强度进行分析,检测皮肤自体荧光(sAF),进而推断组织中AGEs的含量。2007年出现了另一种名叫“SCOUT”的皮肤AGEs检测仪,Maynard等心1在利用该检测仪对351位受访者筛查中观察到该仪器在对发现糖耐量异常的潜在糖尿病患者方面性能超过了空腹血糖测试和糖化血红蛋白测试,它不仅能够进行快速、无创性的检查,还可用于早期糖尿病和2型糖尿病的筛查。虽然不是所有的AGEs都具有荧光性,但Meerwaldt等H1的研究表明荧光性AGEs与非荧光性AGEs也具有相关性,同时还观察到用简便的AGEs显示仪无创性检测的sAF反映了组织AGEs蓄积程度,他还推断皮肤中AGEs的蓄积还可以反映身体其他部位AGEs的蓄积。因此,sAF目前被广泛用于测量体内AGEs的蓄积程度。二、AGEs临床检测的应用研究AGEs,特别是在能积蓄在皮肤胶原等长生命周期组织中的AGEs,已经被英国前瞻性糖尿病研究(UKPDS)等多个大型研究认为是一种长期糖化和氧化应激“代谢记忆”的载体14j。在AGEs形成后,易与其他蛋白等生物大分子物质发生交联而沉积在组织内。与蛋白结合的AGEs的代谢与这些蛋白的半衰期有关;在皮肤胶原蛋白、晶状体等长代谢周期蛋白中,它们能在组织中持续存在,并不断蓄积。更重要的是,长代谢周期蛋白存在的部位正是极易导致糖尿病并发症发生的部位(如肾小球基底膜、晶状体)。因此,与血浆AGEs的检测相比。组织AGEs的检测更为必要”J。1.AGEs检测与心血管疾病:在患有动脉粥样硬化的糖尿病和非糖尿病患者中均观察到AGEs水平的增加,这说明AGEs可能在动脉粥样硬化的发病机制中有重要作用。内膜中层厚度是亚临床心血管疾病的标志,以往的研究观察到内膜中层厚度与血清AGEs含量呈正相关。Lutgers等冲。在无糖尿病无心血管疾病的人群中对颈动脉内膜中层厚度与sAF相关性的横断面研究证实,sAF与内膜中层厚度呈正相关,提示sAF代表了一种亚临床动脉粥样硬化的决定因素,它的增加可能反映了动脉粥样硬化进展中的早期变化。另・1150・主堡医堂盘蠢垫!!生堡旦堑旦筮!!鲞筮!垒塑塑型丛鲤』垦!i塑:垒P亘!堑:垫!!:!生:21:塑生!鱼外,对AGEs与冠状动脉硬化性心脏病(以下简称冠心病)的研究表明患冠心病的2型糖尿病患者血清AGEs水平高于不患冠心病者,并且与冠心病严重程度相关¨】。近年的研究发现非糖尿病稳定性冠心病患者sAF明显升高,并与炎症标志物相关:sAF是急性心肌梗死的一个独立标志物,能预测急性心肌梗死后心脏严重负性事件的发生哺J。AGEs蓄积还被认为与心衰有关,在1型糖尿病患者中已经观察到AGEs水平与左心室等容舒张期相关,而后者是左室舒张功能不良的标志之一;有糖尿病的心衰患者与非糖尿病心衰患者有相似的射血分数,但前者的运动能力比后者更差归J。2.AGEs与慢性肾脏疾病:sAF是慢性肾脏疾病的一种新的风险标志。它可以识别慢性肾脏疾病患者中的主要心血管功能障碍。对慢性肾脏疾病患者透析治疗前患者中sAF与肾功能和心血管疾病的相关性研究发现,sAF所代表的组织AGEs蓄积随肾小球滤过率减少而增加,并且与慢性肾脏疾病患者的心血管疾病病史有关【1o|。一个为期3年的随访调查研究发现,sAF是独立于以往心血管疾病血液透析患者病死率的强烈预测指标…】。另据观察,血液透析患者的sAF与左室舒张功能独立相关,而血浆AGEs却无此相关性‘121。Ueno等¨副在终末期肾病中发现作为动脉硬化标志物的sAF与脉搏波速有强烈而独立的相关性。另外,检测AGEs还被用于对慢性肾脏疾病患者各种治疗手段的疗效观察和预后判断。有研究通过高效液相分析法检测AGEs发现传统肾脏替代疗法对AGEs的清除仅部分有效,且清除程度依赖于每次透析的时间和透析的频率014]。Hartog掣”1认为AGEs蓄积的增加在肾移植术后慢性肾功能不全中也起重要作用,后来他们利用sAF对302例肾移植患者进行平均6.1年的随访观察,发现sAF是肾移植术后慢性肾功能不全和病死率的强烈预测指标¨…。3.AGEs检测与糖尿病:越来越多的研究证实AGEs促进了糖尿病的长期并发症并增加了糖尿病患者的病死率¨7m】。最近,应用UKPDS风险分析软件与应用sAF对2型糖尿病患者心血管风险进行评价的对比研究发现,sAF能识别出了那些有特别高心血管事件风险的患者,这些信息导致相当数量的患者重新归入高风险组¨引。糖尿病控制与并发症试验(DCCT)等大型研究证明了皮肤AGEs蓄积是糖尿病的生物标志物,并与糖尿病并发症高度相关,而且可预测糖尿病视网膜病变和糖尿病肾病的发生¨91。近期有学者在进行sAF与I型糖尿病微血管并发症的相关性研究中也发现了这种相关性,当实验数据根据年龄和病程进行调整之后发现sAF与肾病仍呈显著相关,而与视网膜病变的显著相关性却消失了Ⅲ】。这一结果说明年龄和病程对AGEs蓄积作用很大,很难利用目前的统计学方法进行矫正。还有学者观察到AGEs水平与周围神经病变相关,这种相关性甚至在神经病变临床表现出现之前就已经存在怛“。在皮肤AGEs蓄积与神经性足溃疡的研究中两者也表现出了强烈的相关性。微血管病变会使溃疡加重,而血管内皮功能障碍已经被证实与糖尿病神经病变及足溃疡均有关。最近Noordzij万方数据等陋1的研究还提示sAF的检测有望被用来作为诊断早期糖尿病患者(糖耐量受损)及糖尿病患者筛查的一种新手段。这种手段比快速血糖或者糖化血红蛋白的敏感性更高,因为相对于糖化血红蛋白代表的3个月内短期血糖记忆,sAF代表的是一种糖化和氧化应激的长期记忆。4.AGEs检测在其他疾病中的应用:deLeeuw等哺1在系统性红斑狼疮患者中检测出AGEs明显升高,AGEs蓄积与系统性红斑狼疮病程相关;推测AGEs参与了加速系统性红斑狼疮患者动脉粥样硬化的发生。有学者利用sAF观察血液透析患者中丙型肝炎对AGEs蓄积的作用,发现丙型肝炎病毒抗体阳性患者和阴性患者体内的AGEs蓄积并无显著差异,推测丙型肝炎可能并没有加重所观察的血液透析患者体内的氧化应激反应Ⅲl。此外,Ohnuki等f25J首次将sAF应用到对脑梗死患者的研究中,观察AGEs蓄积所代表的氧化应激对这些患者的影响;结果显示AGEs的形成增加不仅是糖尿病和肾衰的氧化应激水平的指标,也是慢性脑梗死的氧化应激指标。此外,在最近对皮肤抗老化问题的研究中,有学者利用AGEs显示仪评价某种含有AGEs抑制剂的外用化观察结果并未发现使用前后皮肤AGEs有显著下降,但是对于AGEs检测应用领域的拓展提供了很好的启示。关于健康人群sAF检测值参考标准的研究发现,sAF检测值在70岁以前(非吸烟健康人群)以每年大约0.023任意单位(ArbitraryUnits,AU)的速度随年龄呈线性增长,而吸烟者的sAF检测值有0.16AU的绝对增加,但这种增加与年龄在吸烟者中,女性比男性sAF检测值高0.2AU,这种现象与年龄无关mJ。另有研究发现,如果在一项研究中食物摄入未被严格控制,sAF在一天内的波动在5%左右四1。因此,在实验设计中应考虑以上因素的影响。由于sAF的检测原理是通过收集皮肤受激发后的荧光测结果产生严重影响。以往的研究大多集中于白色人种,包括黄色人种在内的有色人种中sAF检测的应用报道较少。前述Ueno等¨划的研究是在120例患有终末期肾病的日本显示仪后开展了561名健康中国人的sAF正常检测值参考范围的研究,发现年龄和吸烟是影响健康中国人sAF的主要因素,基于该研究结果,中国健康人群中sAF的推算公式为:已被DiabeticMedicine杂志接受,即将发表)。利用这一算三、小结与展望AGEs能反映机体高血糖、高脂血症、氧化应激和肾功能妆品对女性2型糖尿病患者皮肤外观的改善作用惮j,虽然并无显著相关性;非吸烟对象中性别对sAF无明显影响,而来判断组织AGEs的含量,所以肤色不可避免地将对sAF检人与llO名健康对照组之问进行,表明sAF对于有色人种也有潜在的应用价值。我们在2008年在国内率先引进AGEssAF=I.230+O.012×年龄(岁)。同时,我们也给出了不同年龄层次健康人群sAF值的参考范围(该研究结果的论文法并参考相应年龄层次的健康人群sAF值,可以有效避免肤色对sAF的影响,大大增加sAF的应用范围。不全等造成的蓄积性损害。作为蛋白质损伤的标记,AGEs史望医堂苤圭垫!!堡垒旦堑旦箜!!鲞星!!翅盟塑!丝趟』坠i翌:△四!;!:!!!!:!!!:21:丛!:!鱼测量可作为机体器官受损的一种风险指标。目前,在AGEs的各种检测手段中,通过取得组织标本直接检测AGEs含量的高效液相色谱法以及色谱质谱分析法由于其结果的可靠性,常被用于与其他检测手段进行对比。而运用生化或免疫化学法检测血浆中AGEs含量的方法已经逐渐被荧光光谱法所取代。综合考虑AGEs的各种检测方法,sAF以其简单的装置、便利的操作和无创的检测被越来越多地应用于临床与实验中。另外,目前国内外关于AGEs的研究较多停留在观察性横断面研究当中,大样本前瞻性队列研究将是今后研究的重点方向。参考文献[1]韩春茂,岳晓洁,StigBengmark.晚期糖化终产物与慢性疾病.中华医学杂志,2008。88:284-287.[2]MaynardJD,RohrscheibM,WayJF,eta1.Noninvasivetype2diabetesscreening:superiorsensitivitytofastingplasmaglucoseandAIC.DiabetesCare,2007,30:1120一1124.[3]MeerwaldtR,GraaffR,OomenPH。eta1.Simplenon—invasiveassessmentofadvancedglyeationendproductaccumulation.Diabetologia,2004,47:1324—1330.[4]HolmanRR,PaulSK,BethelMA,eta1.10-yearfollow—up0fintensiveglucoseeontrolintype2diabetes.NEnslJMed,2008。359:1577・1589.[5]MeerwaldtR。LinksT,ZeebregtsC。eta1.11leclinicalrelevanceofassessingadvancedglycationendproduetsaccumulationindiabetes.CardiovascDiabet01.2008.7:125.131.[6]LutgetsHL,GraaffR,deVriesR,etaLCarotidarteryintimamediathicknessassociateswithskinautonuoresenceinnon.diabeticsubjectswithoutclinicallymanifestcardiovasculardisease.EurJClinInvest。2010.40:812-817.【7]KiuehiK。Nejimaj,TakanoT,eta1.Increasedserumconcentrationsofadvancedglyeationendproducts:amarkerofcoronaryarterydiseaseactivityintype2diabeticpatients.Heart,200l,85:87.91.[8]MulderDJ,vanHaelstPL,GrossS,etabSkinantefluoreacenceiselevatedinpatientswithstablecoronaryarterydiseaseandisassociatedwithserumlevelsofneopterinandthesolublereceptorforadvancedglyeationendproducts.Athereacleresis,2008,197:217-223.[9]WillemsenS,HartogJW,HummelYM。eta1.Tissueadvancedglycationendproducts81"eassociatedwithdiastolicfunctionandaerobicexercisecapacityindiabeticheartfailurepatients.EurJHeartFail,201l,13:76.82.[10]TanakaK,TaniY,AsaiJ,eta1.Skinautofluorescenceisassociatedwithrenalfunctionandcardiovasculardiseasesinpre—dialysischronickidneydiseasepatients.NephrolDialTransplant,20“。26:214-220.[11]MeetwaldtR,HartogJW,GraaffR,etaLSkinautofluoreacenee,ameasulmofcumulativemetabolicstressandadvancedglycationendproducts.predictsmortalityinhemodialysispatients.JAmSecNephrol,2005。16:3687-3693.[12]HartogJW,HummelYM,VoorsAA,eta1.Skin-autofluorescence.ameasureoftissueadvancedglycationend.products(AGEs),isrelatedtodiastolicfunctionindialysispatients.JCardFail.2008,14:596・602.[13]UenoH。KoyamaH,TanakaS,eta1.Skinautofluoreacenee,amarkerforadvancedglycationendproductaccumulation.isassociatedwitharterialstiffnessinpatientswithend.stagerenal万方数据disease.Metabolism,2008.57:1452・1457.[14]FloridiA,AntoliniF,GalliF,eta1.Dailyhaemodialysisimprovesindicesofproteinglycation.NephrolDialTransplant,2002,17:871-878.[15]HartogJW,SmitAJ,vanSonWJ,etaLAdvancedglycationendproductsinkidneytransplantpatients:aputativeroleinthedevelopmentofchronicrenaltransplantdysfunction.AmJKidneyDis.2004,43:966-975.[16]HartogJW,GrossS,OterdoomLit,eta1.Skin-autofluorescenceis811independentpredictorofgraftlossinrenaltransplantrecipients.Transplantation。2009,87:1069-1077.[17]KilhovdBK,JuutilainenA,LehtoS,eta1.Increasedsenlmlevehofadvanceddycationendpreductspredicttotal,cardiovascularandcorenarymortalityinwomenwithtype2diabetes:apopulation—based18yearfoflow—upstudy.Diabetologia,2007,50:1409—1417.[18]LutgenHL,GerritsEG,GraeffR,etaLSkirtautofluotm,cenceprovidesadditionalinformationtotheUKProspectiveDiabetesStudy(UKPDS)riskacorefortheestimationofcardiovascularprognosisintype2diabetesmellitus.Diabetologia,2009,52:789-797.[19]ClearyPA。OrchardTJ,GenuthS,eta1.1heeffectofintensiveglycemietreatmentoncoronaryarterycalcificationintypeldiabeticparticipantsoftheDiabetesControlandComplicationsTrial/EpidemiologyofDiabetesInterventionsandComplications(DCCT/EDIC)Study.Diabetes,2006,55:3556-3565.[20]ChabreuxS,Canoul'-PoitrineF,ReffetS,etaLAdvancedglycationendproductsassessedbyskinautofluoreacenceintypeldiabeticsareassociatedwithnephropathy,butnotretinopathy.DiabetesMetab,2010,36:152—157.[21]MeerwaldtR,LinksTP,GraaffR,etaLIncreasedaccumulationofskinadvancedglycationend-productsprecedesandcorrelateswithclinicalmanifestationofdiabeticneuropathy.Diabetologia,2005。48:1637—1644.[22]NoordzijMJ,LefrandtJD,GraeffR。eta1.Skinautofluorescenceandglycemicvariability.DiabetesTechnolTher,2010,12:581—585.[23]deleeuwK,GraaffR,deVriesR,eta1.AccumulationofadvancedglycationendpreductsinpatientswitlIsystemiclupuserythematesus.Rheuumtology(Oxford)。2007,46:1551・1556.[24]舡ovS,GraaffR。MorariuAM.ela1.DoeshepatitisCincreasetheaccumulationofadvancedglycationendproductsinhaemodialysispatients?NephrolDialTransplant,2010,25:885・891.[25]OhnukiY,NaganoR,TakizawaS,etaLAdvancedglycationendproductsinpatientswithcerebralinfarction.IntemMed,2009,48:587-591.[26]DraciesZD,YatskayerM,RaabS,et8LAnevaluationoftheeffectofatopicalproductcontainingC—xylesideandblueberryextractontheappearanceoftypeIIdiabeticskirtJCesmetDermatol,2009,8:147—151.[27]KoetsierM,Lu睁月HL,deJongeC,el:a1.Referencevaluesofskinautofluorescence.DiabetesTechnolThes,2010,12:399・403.[28]MulderDJ,Water'IV,LutgersHL,etaLSkinautofluoresoence,anovelmarkerforglycemicandoxidativestress-derivedadvancedglycationendpreducts:anoverviewofcurrentclinicalstudies,evidence。andlimitations.Dia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