周細(xì)胞聯(lián)系糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)病機(jī)制研究綜述

張玥

(成都中醫(yī)藥大學(xué)眼科學(xué)院，四川 成都)

0 引言

糖尿病視網(wǎng)膜病變( DR)是糖尿病的常見微血管并發(fā)癥之一，是代謝紊亂、內(nèi)分泌及血液系統(tǒng)損傷在視網(wǎng)膜上的表達(dá)。長(zhǎng)期慢性高血糖刺激是DR的誘發(fā)因素，周細(xì)胞的選擇性丟失被認(rèn)為是DR的最早病理改變，并且被普遍認(rèn)為是糖尿病性視網(wǎng)膜病變的起始機(jī)制[1-2]。

1 DR的病理改變

內(nèi)皮細(xì)胞、基底膜、周細(xì)胞三者共同構(gòu)成了視網(wǎng)膜毛細(xì)血管結(jié)構(gòu)。DR 的基本病理特征如下：周細(xì)胞選擇性的丟失；基底膜的增厚；微血管瘤的形成；內(nèi)皮細(xì)胞的增生；新生血管的形成。

初始病理形態(tài)改變?yōu)橹芗?xì)胞選擇性丟失，導(dǎo)致毛細(xì)血管壁形成球囊樣空洞，內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)而過度增生，進(jìn)一步發(fā)展為毛細(xì)血管阻塞、小出血和脂質(zhì)沉積，最終的結(jié)局是完全喪失正常的視網(wǎng)膜微血管細(xì)胞結(jié)構(gòu)合并毛細(xì)血管的無細(xì)胞化[3]。

2 周細(xì)胞

周細(xì)胞(PCs)即血管周圍細(xì)胞，它是以細(xì)胞周圍血管的特殊解剖結(jié)構(gòu)而被命名的。廣泛分布在全身微血管壁的結(jié)構(gòu)細(xì)胞同內(nèi)皮細(xì)胞一起構(gòu)成了微血管與間質(zhì)組織之間的屏障。近年來，相關(guān)研究表明，周細(xì)胞和微血管內(nèi)皮細(xì)胞不僅在解剖位置上密切相關(guān)，而且還可以與內(nèi)皮細(xì)胞相互聯(lián)系借由細(xì)胞和旁分泌信號(hào)通路，其作用廣泛體現(xiàn)在調(diào)節(jié)微循環(huán)灌注流量和微血管通透性，血管再生和傷口愈合，微血管張力等的把控上[4]。

2.1 周細(xì)胞對(duì)微血管的作用

周細(xì)胞的重要作用一方面體現(xiàn)在調(diào)節(jié)微血管生理上，另一方面則是調(diào)控病理性血管形成。在微血管系統(tǒng)中，周細(xì)胞和毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞包繞于相同的基底膜內(nèi)，二者進(jìn)行持續(xù)且密切的細(xì)胞聯(lián)絡(luò)，并一同調(diào)節(jié)血管形成、病理性血管形成、血管滲漏、腫瘤形成等等進(jìn)程[5]。在毛細(xì)血管形成的早期，周細(xì)胞聚集可以調(diào)控新生毛細(xì)血管的發(fā)生進(jìn)展。而在晚期血管生成中，周細(xì)胞卻抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分化，并促進(jìn)血管成熟[6]。

2.2 周細(xì)胞作用的相關(guān)信號(hào)通路學(xué)說

2.2.1 氧化應(yīng)激

線粒體呼吸鏈為機(jī)體供應(yīng)了充足的體內(nèi)活性氧(ROS)，高糖所致的代謝紊亂可誘導(dǎo)線粒體電子運(yùn)輸鏈產(chǎn)生過多的ROS，ROS的大量堆積會(huì)對(duì)機(jī)體微循環(huán)產(chǎn)生持續(xù)性的損害。活性氧過剩導(dǎo)致視網(wǎng)膜代謝異常，而這些代謝異常又源源不斷地產(chǎn)生活性氧，由此形成惡性循環(huán)，最終結(jié)局是處于長(zhǎng)期持續(xù)高活性氧壞境下的線粒體DNA損傷，細(xì)胞死亡[7]。

2.2.2 多元醇通路激活

正常血糖濃度下，糖酵解是葡萄糖的主要分解途徑，醛糖還原酶是多元醇通路的限速酶，與葡萄糖親和力較低，正常情況下此通路代謝本是極低。但當(dāng)血糖長(zhǎng)期持續(xù)不斷升高，醛糖還原酶進(jìn)而活性增強(qiáng)，多元醇通路活躍，致使大量葡萄糖經(jīng)該途徑代謝[8]。Miwa K等[9]研究證實(shí)，多元醇途徑激活可以降低細(xì)胞內(nèi)抗氧化劑谷胱甘肽，其通過消耗NADPH來實(shí)現(xiàn)。抗氧化劑谷胱甘肽的減少合并生成附加的氧化劑共同加劇了氧化應(yīng)激進(jìn)程，并且已知氧化應(yīng)激也是DR的重要機(jī)制。

相關(guān)研究表明，血糖升高同樣也會(huì)促使蛋白激酶C(PKC)活化和終末糖基化產(chǎn)物(AEGs)堆積，激活細(xì)胞內(nèi)相關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)進(jìn)程，誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)氧化應(yīng)激，促使炎癥和血栓出現(xiàn)，同時(shí)導(dǎo)致周細(xì)胞凋亡。

2.2.3 硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)的表達(dá)

TXNIP通過抑制硫氧還蛋白(TRX)的表達(dá)來實(shí)現(xiàn)調(diào)控氧化應(yīng)激、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡、拮抗細(xì)胞增殖等等目的[10]。Devi T S等[11]研究將實(shí)驗(yàn)性大鼠視網(wǎng)膜周細(xì)胞不同置于葡萄糖濃度下，并給予抗氧化劑N-乙酰基半胱氨酸及TXNIP抑制劑Azas對(duì)照，結(jié)果表明：處于高糖環(huán)境下的視網(wǎng)膜周細(xì)胞TXNIP表達(dá)大幅增加，內(nèi)在機(jī)制可能為氧化應(yīng)激的降低和DNA損傷、增加線粒體功能和DNA損傷修復(fù)有關(guān)。張敏等[12]的最新研究采用高糖誘導(dǎo)體外培養(yǎng)的小鼠視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞，通過RNA干擾降低TXNIP的表達(dá)，免疫熒光、Westernblot和Real-time PCR檢測(cè)自噬相關(guān)蛋白及絲氨酸/蘇氨酸激酶/雷帕霉素靶蛋白(AKT/m TOR)的表達(dá)。結(jié)果顯示高糖誘導(dǎo)的Müller細(xì)胞中 TXNIP表達(dá)顯著增加；而 TXNIP 敲降的Müller細(xì)胞中自噬相關(guān)特征性蛋白(LC3Ⅱ、P62)的表達(dá)則顯著降低。表明TXNIP在高糖誘導(dǎo)的小鼠Müller細(xì)胞中可能通過Akt/mTOR信號(hào)通路抑制自噬活性，并引起細(xì)胞凋亡，再次提示TXNIP與在DR發(fā)展中的特殊作用，為DR的治療提供又一新角度。

2.2.4 STAT1 信號(hào)通路調(diào)控的 Bim 蛋白表達(dá)

Bim 蛋白屬于 Bcl-2 家族促凋亡蛋白，由轉(zhuǎn)錄激活因子1(STAT1)調(diào)控其表達(dá)。ES Shin等[13]實(shí)驗(yàn)通過測(cè)量不同葡萄糖濃度培養(yǎng)下的視網(wǎng)膜周細(xì)胞中的STAT1總量，結(jié)果高糖條件下培養(yǎng)的視網(wǎng)膜周細(xì)胞中STAT1磷酸化水平顯著提高，實(shí)驗(yàn)表明視網(wǎng)膜PCs暴露于高糖環(huán)境下導(dǎo)致Bim表達(dá)和氧化應(yīng)激增加，STAT1的激活是調(diào)節(jié)PCs功能的重要途徑。因此著眼于Bim的表達(dá)或調(diào)控可能提供一個(gè)更行之有效的DR治療方法。

2.2.5 促凋亡轉(zhuǎn)錄因子

促凋亡轉(zhuǎn)錄因子(FoxO1)是叉形頭轉(zhuǎn)錄因子的O亞型，目前已發(fā)現(xiàn)FoxO1、FoxO3a、FoxO4、FoxO6等4個(gè)FoxO亞族成員[14]。Mani A等[15]通過體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)，使用腫瘤壞死因子-a或羥甲基賴氨酸刺激視網(wǎng)膜PCs中的促凋亡轉(zhuǎn)錄因子FoxO1，能使DNA結(jié)合活性顯著增加，PCs活性卻明顯降低，我們因此大膽設(shè)想能否利用siRNA干擾操作，抑制FoxO1表達(dá)，從而達(dá)到抑制或減緩PCs凋亡的目的。

2.2.6 嘌呤受體P2X7

P2X7作為一種細(xì)胞凋亡受體，可以在低濃度ATP和其他激動(dòng)劑的刺激下觸發(fā)選擇性陽離子通道的開放，從而實(shí)現(xiàn)鉀，鈉，鈣和其他陽離子通過膜流動(dòng)，同時(shí)顯示出對(duì)二價(jià)陽離子相對(duì)較強(qiáng)的選擇性。在低二價(jià)陽離子上長(zhǎng)時(shí)間刺激其在通道中形成裂孔，這可以使得大的有機(jī)分子順利通過，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡[16]。左煒等[17]實(shí)驗(yàn)采用P2X7激動(dòng)劑BzATP和拮抗劑OxATP測(cè)定體外培育的正常視網(wǎng)膜周細(xì)胞和糖尿病大鼠視網(wǎng)膜周細(xì)胞的不同存活比率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明P2X7受體激動(dòng)可誘導(dǎo)周細(xì)胞凋亡，且與濃度成正比，而拮抗劑OxATP卻可以顯著降低BzATP對(duì)視網(wǎng)膜周細(xì)胞的毒理作用，提升細(xì)胞生存率。基本證實(shí)P2X7受體活性對(duì)視網(wǎng)膜周細(xì)胞凋亡有相當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)效果。但實(shí)驗(yàn)僅證明P2X7在體外培養(yǎng)周細(xì)胞凋亡的作用及其調(diào)控機(jī)制，在人體內(nèi)調(diào)控過程和體外是否有一致性，還需進(jìn)一步探究。

2.2.7 硒蛋白S1(SEPS1)

SEPS1屬于硒蛋白，廣泛分布于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)及細(xì)胞膜上，參與各種器官和細(xì)胞的生物作用[18]。SEPS1可參與降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、拮抗氧化應(yīng)激、調(diào)控炎癥和糖脂代謝等等進(jìn)程[19]。王廣玲等[20]實(shí)驗(yàn)采用體外分離糖尿病大鼠視網(wǎng)膜外周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞，采用慢病毒轉(zhuǎn)染技術(shù)在上述內(nèi)皮細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞中成功過表達(dá)SEPS1，以此檢測(cè)細(xì)胞的增殖率和侵襲性，并檢測(cè)細(xì)胞中SEPS1、P-Akt和VEGF的表達(dá)水平。結(jié)果表現(xiàn)為糖尿病大鼠視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和外周細(xì)胞中SEPS1基因和蛋白水平均低于正常大鼠。結(jié)果初步表明，SEPS1在糖尿病視網(wǎng)膜病變大鼠中較低表達(dá)，而后進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)增加SEPS1表達(dá)后發(fā)現(xiàn)竟能大幅下調(diào)糖尿病性視網(wǎng)膜病變大鼠內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞增殖性，實(shí)驗(yàn)充分說明SEPS1在周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞間低表達(dá)與DR的發(fā)生發(fā)展有相當(dāng)密切的內(nèi)在聯(lián)系，其機(jī)制可能是VEGF/PI3K/Akt通路的激活。

3 小結(jié)與展望

綜上所述，視網(wǎng)膜周細(xì)胞凋亡與氧化應(yīng)激、多元醇通路激活、相關(guān)信號(hào)通路如細(xì)胞因子、受體、基因等都有一定關(guān)聯(lián)，借此來研究DR 的早期防治，從不同角度與靶點(diǎn)為研制治療DR新藥提供了新穎且廣闊的思路與空間。但目前大多數(shù)研究仍局限于體外實(shí)驗(yàn)，人體內(nèi)調(diào)控機(jī)制是否一致尚未確定，直接支持的證據(jù)暫不充分，具體作用機(jī)制仍不確切，且實(shí)驗(yàn)樣本數(shù)量比較小，缺乏可信性和一致性。所以仍需研究者們進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)不斷探究，以期打開新藥研制光明的前景，為DR患者早日帶來曙光！