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近期研究发现糖尿病(diabetes mellitus)肾小管间质病变很可能为糖尿病肾病(diabetic nephropathy，DN)的早期病变，而且其病变的严重程度与DN的进展及预后密切相关[1,2,3]。我们最近的研究也发现，在糖尿病大鼠模型成功后第8周尿N-乙酰-β-氨基葡萄糖苷酶(NAG)明显升高，第12周病理显示肾小管广泛空泡样变性，肾间质炎细胞浸润，但肾小球仅轻微病变[4]。这提示我们，糖尿病肾小管间质病变在早期DN发生发展中可能占据首要地位，本文就糖尿病早期肾小管间质病变的可能机制及研究进展综述如下。
肾脏病理检查是DN诊断的金标准，与肾小球病变相比，肾小管间质病变在糖尿病患者肾组织病理活检中更为常见。有报道总结了567例糖尿病伴肾脏疾病(其中61%伴微量白蛋白尿)患者的肾活检结果，发现有68%的患者为DN，在这其中有48%存在肾小管间质病变，12.5%为间质性肾炎，39.5%为糖尿病肾小球病变[5]。另一项针对糖尿病伴微量白蛋白尿患者的肾穿刺结果也提示，仅有30%的患者存在典型的糖尿病肾小球病变，而40%的患者肾小球病变轻微但肾小管间质、肾血管病变严重，另外30%的患者肾脏结构基本正常[6]，提示肾小管间质病变在DN早期病变中可能占有重要的地位。
DN早期患者常无明显的临床症状，此时血液、尿液及影像学的相关检查可以为早期防治DN提供更好的帮助。DN早期可出现尿液中NAG、中性粒细胞明胶酶相关脂质运载蛋白(NGAL)、肾损伤分子-1(KIM-1)、胱抑素C等肾小管损伤标志物的异常。研究发现，在1型糖尿病和2型糖尿病患者尿液中尚无微量蛋白尿时均可发现NGAL和KIM-1的升高，并且可随着微量蛋白尿和大量蛋白尿的出现而逐渐增高[7]。另外，低水平的尿KIM-1和NAG与微量蛋白尿的消失有关，即患者尿中KIM-1和NAG水平越低，微量蛋白尿越容易逆转为正常[7]。一项对177例2型糖尿病患者平均随访3.5年的研究发现，尿液中的NGAL和KIM-1的升高与估算的肾小球滤过率(eGFR)的下降密切相关[8]；另一项对237例2型糖尿病患者平均观察29个月的研究同样发现，在eGFR>60 ml·min－1·(1.73 m2)－1的患者中，尿胱抑素C/肌酐与eGFR的下降呈明显的正相关[9]。触珠蛋白(haptoglobin，HP)是一种急性时相反应蛋白，主要由肝脏合成，广泛分布于血清和体液中，有3种基因型：Hp 1-1(二聚体)，Hp 2-1(线性聚合物)和Hp 2-2(环状聚合物)。有研究在对1型糖尿病患者进行18年的随访观察中发现，Hp 2-2基因型与早期肾功能下降和终末期肾病的进展密切相关，但与蛋白尿的发生无关，考虑可能与糖尿病病时肾小管上皮细胞Hp 2-2的清除压力过大，引起肾小管上皮细胞损伤有关[10]。这些研究均提示在糖尿病早期即可出现肾小管损伤标志物的异常，而且这些异常与糖尿病患者肾功能的下降密切相关。可见，肾小管功能紊乱是DN早期病理生理改变的重要组成部分。
以往研究认为糖尿病早期的肾小球内高压力、高灌注、高滤过为DN的始发因素。但近期研究表明，在糖尿病早期，肾小管的过度重吸收较肾小球高滤过更早发生，并且可通过管球反馈介导或加重肾小球的高滤过，最终引发肾实质损害[11]。糖尿病早期肾小管的过度重吸收与SGLT的高表达密切相关。
在血糖正常的情况下，90%的葡萄糖都被近端小管近端刷状缘上的SGLT2重吸收，管腔中剩余的葡萄糖则被近端小管远端刷状缘上的SLGT1吸收[12]。高血糖可引起SGLT1和SGLT2的表达增加。糖尿病肥胖大鼠SGLT1和SGLT2的mRNA表达是对照组的1.6倍和4.8倍[13]。在2型糖尿病患者的尿液中提取肾小管上皮细胞并进行培养后发现，其SGLT2的mRNA水平和蛋白水平均增加，而SGLT2的表达增加可引起血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)受体1(AT1)的活化[14]，通过转化生长因子β1(TGF-β1)途径，引发肾小管间质的病变，最终导致间质纤维化的发生。
抑制SGLT的表达可减少肾小管对葡萄糖的重吸收，增加尿糖排泄来降低血糖，最重要的是它可以阻断肾小管肥大和肾小球高滤过并且可恢复肾小管功能[15]，从而在糖尿病早期即可减少肾脏损害。由于SGLT1抑制剂可导致严重的腹泻等不良反应而限制了其在临床上的应用，所以SGLT2抑制剂为目前研究的热点。研究发现，对SGLT2的短期和长期阻断可引起远端小管钠和糖的含量增加，通过管球反馈，可分别使高滤过状态下的eGFR水平降低约20%和15%[16]。另一项针对链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠的研究也发现，SGLT2基因敲除的大鼠较野生型大鼠血糖明显降低，并且阻止了肾小球高滤过现象的发生[17]。而Vallon等[18]针对1型糖尿病Akita小鼠的研究发现，与对照组相比，Akita小鼠的SGLT2表达增加，应用SGLT2抑制剂Akita小鼠血糖可以降低60%，并降低了肾小球高滤过(255比397 μl/min)，研究者还发现SGLT2抑制剂可延缓肾脏体积的增大和蛋白尿的发生，并且可降低核转录因子κB(NF-κB)，趋化因子配体2(CCL2)和白细胞介素6(IL-6)等肾脏炎症反应相关因子mRNA的表达。
SGLT2抑制剂目前已在国外上市，在一项包括全球19个国家157个中心对1 450例二甲双胍控制血糖不佳的2型糖尿病患者观察52周的随机对照试验(RCT)中发现，加用SGLT2抑制剂可以较好地控制糖化血红蛋白水平，与加用格列美脲组比较，SGLT2抑制剂还可以轻微降低eGFR和尿蛋白的水平[19]。另一项针对252例慢性肾脏病(CKD)3期且血糖控制不佳的2型糖尿病患者观察104周的随机、双盲、对照研究发现，SGLT2抑制剂组在随访第1周的平均eGFR有所降低但在之后的104周保持平稳，但安慰剂对照组的平均eGFR一直缓慢减低，同时发现SGLT2抑制剂组的蛋白尿更容易逆转，提示SGLT2抑制剂具有早期肾脏保护作用[20,21]，这种早期肾保护作用的产生可能与其抑制糖尿病早期肾小管的过度重吸收相关。
炎症反应在DN早期占有重要地位。糖尿病患者肾小球早期呈现高滤过状态，可导致肾小管内滤过液流速增快从而产生流体剪切力(fluid shear stress, FFS)，FFS引起肾小管上皮细胞的损伤，分泌多种趋化因子，导致巨噬细胞浸润，引起肾小管间质的炎症反应。有报道指出，人肾小管上皮细胞(HK-2)经历FFS由0 Pa增加到0.01 Pa，维持5 h，即可引起KIM-1和NGAL的mRNA和蛋白水平明显升高，而且FFS的增加可影响HK-2细胞CCL2和基质金属蛋白酶9(MMP-9)的变化，可导致巨噬细胞的活化，使其分化为促炎性的巨噬细胞的比例增加，从而导致局部炎症反应的发生[22]。另外，近端小管上皮细胞在暴露于高糖培养基6 h后，可分泌促炎因子CCL2和IL-6，转化生长因子-β(TGF-β)，血管内皮生长因子(VEGF)，提示高糖可促使肾小管上皮细胞周边发生炎症反应或出现纤维化改变[23]。
TLRs是一类重要的跨膜蛋白质分子，可通过激活NF-κB介导炎症反应，目前发现人类有11种TLRs，其中TLR2和4在肾小管上皮细胞中高表达，并通过与内源性配体高迁移率族蛋白1(HMGB1)结合发挥作用。肾活检发现，DN患者肾小管TLR4的表达较糖尿病无肾脏病患者和健康者显著增高，并伴HMGB1的高表达，与肾小管间质的巨噬细胞浸润呈正相关，与eGFR呈负相关[24]。体外实验表明，暴露于高糖培养基72 h后，HK-2细胞分泌TLR2、TLR4增加，HMGB1表达增加，NF-κB活化，导致CCL2和IL-6的表达增加，引起巨噬细胞的浸润[24,25]。应用TLR4中和抗体或应用小RNA干扰TLR4可抑制上述反应[24]。我们的研究也发现糖尿病大鼠肾小管TLR4的表达较正常大鼠明显升高，且与间质巨噬细胞的浸润情况一致[4]。由此可见TLR4在DN早期炎症反应中起重要作用，TLR4有可能成为DN患者新的治疗靶点。
糖尿病早期阶段即可导致肾小管上皮细胞增殖。有研究报道，高糖培养24 h即可诱导小鼠的肾小管上皮细胞表达内源性肾素-血管紧张素(RAS)，引起AngⅡ表达增加，同时可激活JAK/STAT信号通路，引起鸟苷酸脱羧酶(ODC)表达增加，而ODC是近端肾小管上皮细胞增生和肥大必要酶[26]。研究表明，糖尿病大鼠成模后24 h肾组织内的多胺浓度即达峰值，3 d后即可检测到体内近端肾小管上皮细胞的增殖，但免疫组化显示ODC仅在远端肾小管表达增加，这表明在远端肾小管合成的多胺可能通过旁分泌的方式作用于近端肾小管，引起DN早期的近端肾小管增殖[27]。应用ODC抑制剂二氟甲基鸟氨酸(DFMO)可减轻糖尿病大鼠肾脏的增长和肾小球的高滤过，降低糖尿病大鼠的肾小管重吸收，并且与eGFR降低水平一致[28,29]。这些研究提示，糖尿病早期肾小管的增殖同样可导致肾小管的过度重吸收，从而引起肾小球高滤过，导致糖尿病肾损害的发生。
TGF-β1在DN进程中发挥重要作用，它可以引起糖尿病肾脏早期肾小管增殖反应，参与后期的炎症纤维化反应，最终导致肾功能恶化。有研究发现，高糖可诱导近端小管上皮细胞表达TGF-β1基因[30]。前文已述，高糖培养24 h即可诱导近端小管上皮细胞AngⅡ的表达增加，引起局部的RAS活化，AngⅡ的表达增加同样可诱导TGF-β1的产生，引起肾损害发生，而应用TGF-β1抑制剂可延缓DN的进展[31]。另有研究表明，TGF-β1是调节Smad信号通路的重要因子，TGF-β1的表达增加可诱导胞质Smad3合成，从而引起细胞核内miRNA-192的表达增加，引起肾损害[32]。高糖引起的多种因素的变化均可引起TGF-β1的表达上调，可见TGF-β1为DN发生发展的中心环节，在未来，TGF-β1有可能成为糖尿病患者防治肾损害的治疗靶点，尤其针对其肾小管损害方面。
DN已经成为严重的公共卫生问题，目前对DN的防治主要依靠严格控制血糖、严格控制血压、降低尿蛋白、保护和延缓肾功能进展，主要研究和治疗药物均集中于控制肾小球病变，但治疗效果有限，DN仍是终末期肾病的最主要病因。但综述近期研究发现，糖尿病肾小管间质病变可能比肾小球病变发生得更早，并很可能是肾小管损伤后介导了肾小球病变。针对糖尿病肾小管间质病变的机制及肾小管损伤标志物的研究可为DN的早期防治提供新的思路。
