五、NADPH氧化酶

NADPH氧化酶（NADPH oxidase, Nox）功能异常是非线粒体来源的活性氧主要原因。Nox特异地存在于细胞质膜上，由5个亚基组成。NADPH氧化酶Nox家族共有7个成员，包括Nox1-Nox5和双氧化酶Duox1、Duox2，它们的活化机制和组织分布不同。Nox蛋白家族在肾脏中广泛表达。Nox1、Nox2、Nox4和Nox5主要表达于肾小球内皮细胞、肾小管间质细胞、系膜细胞和肾小球上皮细胞等肾脏固有细胞。各种同源特异性机制调控着Nox家族的活性，包括一系列复杂蛋白质/蛋白质的相互作用、亚基的磷酸化和易位，以及Rac的激活。多种刺激基因和激动剂，如TGF-β、血管紧张素Ⅱ、高血糖、氧化低密度脂蛋白、IGF-1、VEGF和醛固酮，它们均能上调NADPH氧化酶的活性和/或表达，从而导致活性氧过度生成，包括即时产生的超氧化物及之后产生的过氧化氢。NADPH氧化酶源性的活性氧在肾脏中的作用主要是调节肾血流，改变细胞命运及调节基因表达。超氧化物可与一氧化氮反应，限制一氧化氮的释放从而影响入球小动脉，此外，当过氧化氢参与酪氨酸激酶、磷脂酶、苏氨酸/苏氨酸激酶等蛋白的激活时，使上皮间充质转化（epithelial-to-mesenchymal transition, EMT）增强，从而促进了足细胞凋亡和细胞肥大，此时超氧化物还可介导炎症反应。越来越多的证据表明，NADPH氧化酶诱导的氧化应激在糖尿病肾病的发生和发展中起关键作用。抑制NADPH氧化酶来源的活性氧生成可有效缓解高糖诱导的足细胞数量减少，尿白蛋白排泄率增加，肾小球肥大和系膜基质的扩张。

体外研究表明高糖可使足细胞中NADPH氧化酶表达上调，活性增强，最终诱导足细胞凋亡。此外，在体外高糖培养的足细胞中AMP活化蛋白激酶（AMP-activated protein kinase, AMPK）失活可导致Nox4表达增加，继而调控p53依赖性和PUMA依赖性细胞凋亡通路以促进足细胞凋亡。糖尿病的肾组织中和体外高糖培养的系膜细胞中，Nox4和p22phox表达上调，导致系膜细胞增生，纤维连接蛋白表达增多。研究表明Nox4和p22phox可能形成了一种复合物，该复合物介导了高糖诱导的氧化应激反应和纤维化进程。此外，在糖尿病肾病中，血管紧张素Ⅱ、TGF-β等其他刺激因素，也可调控NADPH氧化酶诱导活性氧生成。在血管紧张素Ⅱ的刺激下，系膜细胞内Nox4表达增加，Nox4介导活性氧生成，使下游信号通路激活，例如，细胞外信号调节激酶 -1/2（extracellular signal-regulated kinase-1/2，ERK1/2）、AKT/蛋白激酶B（akt/protein kinase B, AKT/PKB）和富含脯氨酸的酪氨酸激酶-2（prolinerich tyrosine kinase-2，Pyk-2）/src/3-磷酸肌醇依赖性蛋白激酶 -1（3-phosphoinositide-dependent protein kinase-1，PDK-1），最终导致细胞肥大和纤维连接蛋白表达增加。TGF-β可通过调控足细胞Sma和Mad同源物（sma and mad homologue, Smad）2/3通路上调足细胞线粒体内Nox4的表达，导致活性氧生成增多，线粒体功能障碍，最终导致足细胞凋亡。