細(xì)胞因子與糖尿病視網(wǎng)膜病變的研究進(jìn)展〔1〕

覃彥平，黃紅波

(柳州市紅十字會(huì)醫(yī)院，廣西 柳州 545001)

糖尿病(DM)是一種廣泛存在的全身性代謝性疾病[1]，已成為嚴(yán)重的世界公共衛(wèi)生問(wèn)題。長(zhǎng)期患病會(huì)引起眼睛、心臟、腎臟和神經(jīng)的逐漸損害，而糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)是DM微血管病變中常見(jiàn)的嚴(yán)重并發(fā)癥之一，是一種嚴(yán)重的致盲性眼病，是DM患者失明和視力障礙的主要原因。病程越長(zhǎng)的DM患者，DR的發(fā)病率越高。據(jù)報(bào)道1型糖尿病(T1DM)患者病程在15 年以上的DR患病率為34.8%，病程在20 年以上的則為54.1%[2]。世界衛(wèi)生組織(WHO)的研究數(shù)據(jù)表明：如不進(jìn)行有效干預(yù)，到2045年，全世界因患DM導(dǎo)致失明和視力障礙者預(yù)計(jì)可達(dá)6.29 億[1]。目前，我國(guó)DM患病率不斷上升，DR的患病率也隨之不斷上升，是我國(guó)主要致盲眼病之一。DR的發(fā)生機(jī)制十分復(fù)雜，是一種多因素進(jìn)展性疾病，目前其確切發(fā)病機(jī)制尚不明確，但越來(lái)越多的研究表明[3-5]，細(xì)胞因子與DR的發(fā)生發(fā)展有一定關(guān)聯(lián)性。本文就目前常見(jiàn)的幾種細(xì)胞因子與DR的相關(guān)性及其與DR發(fā)病關(guān)系的研究進(jìn)展做一綜述。

1 DR發(fā)病機(jī)制

DR是一種以慢性視網(wǎng)膜微血管炎癥為特征的DM并發(fā)癥[6]，視網(wǎng)膜微血管病變是DR的基本病理過(guò)程。DR可分為兩類：增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)和非增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(NPDR)，這兩種類型都可對(duì)視功能造成相對(duì)不可逆轉(zhuǎn)的損害。DR的危險(xiǎn)因素包括病程、發(fā)病年齡、高血糖、高血壓、血脂異常和微量白蛋白尿等多種因素。糖尿病可引起炎癥細(xì)胞因子局部和全身表達(dá)增加。DR的整個(gè)發(fā)病過(guò)程中都存在輕度、慢性炎癥，這可能導(dǎo)致周細(xì)胞耗竭，局部周細(xì)胞損失致使毛細(xì)血管壁功能減弱，視網(wǎng)膜微血管功能障礙和變性，視網(wǎng)膜神經(jīng)血管單元(rNVU)破壞，血—視網(wǎng)膜屏障(BRB)受到損害，引起出血、滲漏、視網(wǎng)膜水腫和毛細(xì)血管微動(dòng)脈瘤，視網(wǎng)膜生成新生血管[7]。另外，脂質(zhì)和葡萄糖的代謝失調(diào)還可能導(dǎo)致白細(xì)胞活化。在DR早期，由于輕度、持續(xù)的白細(xì)胞活化，白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞(EC)黏附產(chǎn)生白細(xì)胞增多癥，引起微血管閉塞，導(dǎo)致EC細(xì)胞凋亡，造成BRB破壞及磨損性視網(wǎng)膜缺血[8]。

2 細(xì)胞因子及其在DR中的作用

2.1 血管生長(zhǎng)相關(guān)因子

血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(VEGF)是一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細(xì)胞生長(zhǎng)因子。Chen等[3]發(fā)現(xiàn)PDR玻璃體切割術(shù)后，大多數(shù)患者玻璃體內(nèi)VEGF水平顯著下降，少數(shù)患者VEGF持續(xù)高水平，術(shù)后VEGF水平和術(shù)后/基線VEGF比值隨時(shí)間下降。結(jié)果提示術(shù)后/術(shù)前VEGF比值可作為晚期并發(fā)癥的預(yù)測(cè)指標(biāo)。VEGF家族成員之一的VEGFA被認(rèn)為是PDR治療和診斷的新靶點(diǎn)[9]。

堿性成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子(FGF)具有參與血管生成、傷口愈合等作用。Jin等[10]對(duì)血清FGF21水平與無(wú)糖尿病視網(wǎng)膜病變(NDR)、非危及視力的DR(NSTDR)、輕度或中度非增值性PDR(NPDR)和威脅視力的DR(STDR)患者之間的關(guān)系進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)血清FGF21水平是發(fā)生DR或STDR風(fēng)險(xiǎn)的生物標(biāo)志物。當(dāng)2型糖尿病(T2DM)患者血清FGF21水平>554.69 pg/mL時(shí)，患者發(fā)生STDR的風(fēng)險(xiǎn)增加。

色素上皮衍生因子(PEDF)主要有抑制新生血管、營(yíng)養(yǎng)神經(jīng)、抗纖維化、抗氧化等作用。Hu等[4]證實(shí)人晶狀體上皮細(xì)胞中PEDF水平隨著DR病情進(jìn)展升高，有助于虹膜新生血管的形成。另有研究者在對(duì)T2DM患者循環(huán)中的PEDF進(jìn)行檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)其水平升高，增加了DR發(fā)病風(fēng)險(xiǎn)，說(shuō)明PEDF對(duì)DR有保護(hù)作用[11]。

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類主要降解細(xì)胞外基質(zhì)成分的蛋白酶。Solanki等[12]揭示在生理?xiàng)l件下，MMPs引起視網(wǎng)膜細(xì)胞外基質(zhì)重塑，在病理?xiàng)l件下，MMPs誘導(dǎo)視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡。另外MMPs還參與局部蛋白水解，影響特定蛋白結(jié)構(gòu)域介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)功能，與細(xì)胞表面受體相互作用。Opdenakker和Abu El-Asrar[13]研究發(fā)現(xiàn)在PDR中，炎癥、缺氧誘導(dǎo)的VEGF和氧化應(yīng)激共同刺激(pro-MMP-9)的產(chǎn)生，激活信號(hào)傳導(dǎo)功能，導(dǎo)致BRB的破壞及新血管生成。

血小板凝血酶敏感蛋白(TSP)是首個(gè)抗血管新生因子，在細(xì)胞外基質(zhì)成分的重塑和重組中發(fā)揮重要作用，可影響各種細(xì)胞的增殖、遷移和凋亡。人眼睛的玻璃體和房水中含有大量的TSP-1。TSP-1可通過(guò)轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)激活促進(jìn)周細(xì)胞分化TSP-1[14]。TSP-1與導(dǎo)致糖尿病并發(fā)癥的病理過(guò)程有關(guān)，是纖維化的主要因素[15]。

2.2 趨化因子

趨化因子具有誘導(dǎo)附近反應(yīng)細(xì)胞定向趨化的能力，分為四個(gè)主要亞家族：CXC，CC，CX3C和XC。趨化因子CXCL12又稱基質(zhì)細(xì)胞衍生因子-1(SDF-1)，其受體是CXCR4。Deng等[5]發(fā)現(xiàn)在DR小鼠視網(wǎng)膜中SDF-1和CXCR4的表達(dá)明顯低于正常健康小鼠。高糖處理降低了人視網(wǎng)膜色素上皮ARPE-19細(xì)胞中SDF-1和CXCR4的mRNA和蛋白表達(dá)。CXCR4-siRNAs的轉(zhuǎn)染降低，而CXCR4表達(dá)載體的轉(zhuǎn)染提高了高糖處理下細(xì)胞的存活率，揭示SDF-1/CXCR4通路可能通過(guò)提高細(xì)胞活性來(lái)改善DR。Capozzi等[16]發(fā)現(xiàn)原代人Müller細(xì)胞(HMC)中過(guò)氧化物酶體增生物激活受體(PPARβ/δ)被激活后，可產(chǎn)生促血管生成和炎性細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子可能構(gòu)成EC和其他視網(wǎng)膜細(xì)胞與DR相關(guān)的上游旁分泌炎性信號(hào)。在下游，EC將這些信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，增加CCL8和CXCL10等的合成和釋放，這些趨化因子具有調(diào)節(jié)DR中的白細(xì)胞黏附及其他與血管炎癥相關(guān)的細(xì)胞活動(dòng)。

2.3 腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子(TNF)是由多核巨細(xì)胞產(chǎn)生的一類單核細(xì)胞因子，在慢性眼部炎癥的病理過(guò)程中起局部強(qiáng)化信號(hào)的作用，分為TNF-α和TNF-β兩種。一項(xiàng)對(duì)NPDR患者淚液總蛋白(TPC)和TNF-α的濃度進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，隨著NPDR嚴(yán)重程度的增加，TPC和TNF-α濃度存在差異[17]。不過(guò)Mallmann和Canani[18]在檢測(cè)PDR和其他玻璃體視網(wǎng)膜病變患者玻璃體腔內(nèi)參與神經(jīng)變性、炎癥和血管生成的細(xì)胞介質(zhì)濃度時(shí)，檢測(cè)不到PDR患者玻璃體腔內(nèi)TNF-α和TNF-β濃度水平。Bungau等[19]研究結(jié)果表明，幾種具有抗氧化和抗炎活性的植物化學(xué)物質(zhì)，如多酚和類胡蘿卜素，通過(guò)減少活性氧的產(chǎn)生，可抑制TNF-α和VEGF通路，阻止炎癥的產(chǎn)生，對(duì)DR等眼病具有顯著的預(yù)防和治療作用。

2.4 白細(xì)胞介素

白細(xì)胞介素(IL)是指在白細(xì)胞或免疫細(xì)胞間相互作用的淋巴因子。IL在傳遞信息、激活與調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞、介導(dǎo)T細(xì)胞和B細(xì)胞活化、增殖與分化及炎癥反應(yīng)中起重要作用。Wang等[20]發(fā)現(xiàn)PDR患者血清、玻璃體液和外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMCs)中IL-26表達(dá)增加，提示IL-26可能與PDR的發(fā)病有關(guān)。Abu El-Asrar等[21]在對(duì)PDR中IL-11及其受體IL-11Rα的表達(dá)及CD163+M2巨噬細(xì)胞密度的變化進(jìn)行研究后，認(rèn)為IL-11/IL-11Rα信號(hào)可能參與PDR血管生成。Zeng等[22]為解決蛋白質(zhì)類藥物注射后易被多種蛋白酶降解問(wèn)題，研究開(kāi)發(fā)了IL-12負(fù)載型聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)納米粒(IL-12-PNP)，證實(shí)了IL-12-PNP是一種有效的DR給藥平臺(tái)，它可以恢復(fù)視網(wǎng)膜的厚度，減少視網(wǎng)膜新生血管的形成。

2.5 黏附分子

黏附分子(CAM)是介導(dǎo)細(xì)胞間或細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)間相互接觸和結(jié)合分子的統(tǒng)稱。可分為免疫球蛋白超家族(Ig-SF)、整合素家族、選擇素家族、黏蛋白樣血管地址素、鈣黏蛋白家族及一些尚未歸類的黏附分子。黏附分子位于白細(xì)胞和EC上，在白細(xì)胞邊緣化、緩慢滾動(dòng)和遷移中發(fā)揮作用。高血糖或輕度炎癥直接或間接影響EC功能，通過(guò)增加黏附分子、生長(zhǎng)因子、炎癥因子及趨化因子等的表達(dá)，誘導(dǎo)氧化應(yīng)激，使白細(xì)胞增多，加強(qiáng)了白細(xì)胞與EC的相互作用[23]。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白是EC細(xì)胞間黏附連接的組成部分，具有調(diào)節(jié)血管通透性的作用，而EC通透性調(diào)節(jié)受損可導(dǎo)致包括DR在內(nèi)的多種疾病。

2.6 其他細(xì)胞因子

脂聯(lián)素(APN)是脂肪細(xì)胞分泌的一種內(nèi)源性生物活性多肽或蛋白質(zhì)，在體外對(duì)內(nèi)皮細(xì)胞的血管生成有相反的影響作用。Li等[24]以恒河猴脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞(RF/6A)為研究模型，發(fā)現(xiàn)APN可通過(guò)抑制自噬作用來(lái)抑制高糖誘導(dǎo)的RF/6A細(xì)胞血管生成。Liao等[25]研究了血漿APN水平和APN相關(guān)基因的變化與DR的關(guān)系，認(rèn)為血漿APN水平及APN受體基因變異與DR有關(guān)。Palanisamy等[26]發(fā)現(xiàn)在患有微血管病患者的房水和玻璃體中APN濃度增加，提示在PDR等眼病的晚期APN可能有調(diào)節(jié)血管纖維化的作用，并促進(jìn)纖維血管膜的形成。缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)是一種重要的轉(zhuǎn)錄因子，包括HIF-1α和HIF-1β兩個(gè)亞單位。Li等[27]證實(shí)，在缺氧條件下，穩(wěn)定VEGF的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄激活因子是HIF-1α。芽生血管生成的調(diào)控可能與腺嘌呤核糖核苷核AMP活化蛋白激酶(AMPK)有關(guān)，激活A(yù)MPK介導(dǎo)應(yīng)激反應(yīng)，促進(jìn)自噬，穩(wěn)定HIF-1α，導(dǎo)致VEGF表達(dá)增加。

綜上所述，由于DR患者在慢性高血糖、高血壓、高血脂等危險(xiǎn)因素的刺激下，機(jī)體產(chǎn)生免疫炎癥反應(yīng)，細(xì)胞因子被激活，打破平衡狀態(tài)，造成BRB受到損害，最終導(dǎo)致患者視力喪失。因此研究DR中更多的細(xì)胞因子活性的代謝通路，尋找阻斷其活性的藥物，可能成為DR新的診斷標(biāo)志物、新的治療靶點(diǎn)，為DR的治療提供新的途徑。