在过去的二十年里,氧化应激已从一种外周生化现象发展成为2型糖尿病及其并发症的核心机制[1]、[2]、[3]。现代模型不再将2型糖尿病的进展仅仅归因于高血糖和胰岛素抵抗,而是认为这是一个多系统过程,在这个过程中,葡萄糖毒性、脂质毒性、线粒体损伤、炎症和氧化还原失衡共同导致代谢恶化和组织损伤[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、[7]、[8]、[9]。现在人们认识到,活性氧的过量直接参与了胰岛素信号传导的受损、β细胞的脆弱性、内皮功能障碍以及微血管和大血管疾病的发展[1]、[2]、[3]、[4]、[6]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]。
在2型糖尿病中,活性氧的增多反映了线粒体功能障碍、NADPH氧化酶(NOX)的激活以及AGE-RAGE介导的炎症信号传导,同时伴随着抗氧化反应的减弱[2]、[3]、[4]、[5]、[6]、[7]、[9]、[13]、[14]。线粒体超氧化物的过量产生与多醇(polyols)、己糖胺(hexosamines)、蛋白激酶C(protein kinase C)和晚期糖基化终产物(Advanced Glycation End-products,AGE)途径的下游激活有关[2]、[6]、[15],而AGE受体(RAGE)的信号传导和巨噬细胞的氧化还原激活进一步加剧了炎症与代谢之间的相互作用[13]、[14]。因此,氧化损伤的DNA、脂质和蛋白质产物被认为是将代谢应激与血管损伤联系起来的可量化中间产物[16]、[17]、[18]、[19]、[20]。
临床上的问题不在于氧化应激是否存在于2型糖尿病中,而在于是否能够可靠地测量氧化应激生物标志物,并将其与并发症风险或治疗反应有意义地关联起来。尽管多种生物标志物与代谢状态和血管损伤相关[21]、[22],但由于分析方法的异质性、基质效应以及缺乏参考范围和临床阈值,这些标志物在常规糖尿病护理中的应用仍受到限制[16]、[20]。这些转化应用方面的障碍反映了生物标志物科学领域普遍存在的问题,即在心脏代谢医学中,只有那些能够超越现有临床模型的额外预测性能才能被临床采纳[23]、[24]、[25]。
本综述通过以下方面优先考虑临床相关性:(i)从机制到并发症的视角;(ii)对生物标志物性能、检测方法的稳健性和可解释性的批判性评估;(iii)在当前糖尿病治疗背景下的转化应用成熟度。
全面的综述已经阐明了2型糖尿病中氧化应激的分子基础,包括线粒体功能障碍、AGE-RAGE信号传导、NADPH氧化酶的激活以及氧化还原敏感的转录调控[1]、[2]、[4]、[5]、[6]、[7]、[13]、[14]、[26]。最近的高影响力综述,包括对循环中氧化应激生物标志物的系统评估[21]、[22]、将氧化应激与炎症和靶器官损伤联系起来的综合分析[27],以及转化医学框架[28],扩展了相关的机制和关联证据。
然而,以往的综述主要侧重于生物学上的合理性或跨横断面的关联研究,而没有系统地评估分析方法的有效性、研究的纵向独立性以及这些标志物在超越现有临床风险模型方面的额外预后贡献[23]、[24]、[25]。
本综述采用了一个预先定义的转化应用成熟度评估框架,该框架整合了检测方法的稳健性、人类证据的层次结构、正式的预后评估指标(如ΔC统计量、净重新分类改善率(Net Reclassification Improvement,NRI)、综合鉴别能力改善率(Integrated Discrimination Improvement,IDI)等,并批判性地评估了生物标志物的调节作用是反映了因果关系还是仅仅是伴随现象。通过明确区分关联一致性和经过验证的预测效用,本综述超越了描述性的总结,将氧化应激生物标志物的研究置于一个结构化的证据框架之中,以满足临床决策的需求。
虽然这里使用的证据要素(前瞻性验证、多变量调整、增量鉴别能力)在生物标志物科学中已经是公认的标准[23]、[24]、[25],但将这些要素整合到一个统一的2型糖尿病氧化应激生物标志物转化应用评估框架中尚未实现。通过在一个统一的评估框架内规范这些要素,该框架旨在具有可重复性、可转移性,并能适用于其他具有机制意义但临床应用尚不成熟的生物标志物领域。