脂肪細胞因子與眼部新生血管性疾病

李蕓蕓，欒潔

(1.東南大學(xué)醫(yī)學(xué)院，江蘇南京 210009;2.東南大學(xué)附屬中大醫(yī)院眼科，江蘇南京 210009)

缺血、缺氧及炎癥誘導(dǎo)的血管生成因子與抑制因子之間的不平衡是導(dǎo)致眼部新生血管性疾病的主要原因。血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)被認為是眼部最主要的促血管生成因子，有效抑制VEGF的過度分泌可以治療眼部新生血管性疾病。隨著對抗VEGF藥物療效的觀察發(fā)現(xiàn)，仍有許多患者對抗VEGF治療并無強烈的反應(yīng)。這提示或許還有其它的因子參與了新生血管形成過程。以肥胖和胰島素抵抗(insulin resistance，IR)為特征的代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)在全球范圍的患病率逐年上升，已嚴(yán)重威脅人類健康。目前認為與肥胖相關(guān)的IR是MS發(fā)病的中心環(huán)節(jié)。脂肪細胞因子，是近期發(fā)現(xiàn)的一組由脂肪組織分泌的生物活性分子，被證實是肥胖相關(guān)并發(fā)癥的病理生理機制［1］。脂肪細胞因子可直接或者間接地負性調(diào)節(jié)胰島素信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，導(dǎo)致機體出現(xiàn)胰島素抵抗及其相關(guān)疾病。目前已知的脂肪細胞因子有脂聯(lián)素(adiponectin)、瘦素(leptin)、抵抗素(resistin)、游離脂肪酸(FFA)、內(nèi)臟脂肪素(visfatin/pre-B-cell-enhancing factor，PBEF)、視黃醇蛋白-4(retinol-binding protein-4，RBP4)、網(wǎng)膜素(omentin)脂肪酶(adipsin)等，它們在MS、IR及炎癥等過程中［2］扮演了關(guān)鍵性的角色。作者將對新近發(fā)現(xiàn)的脂肪細胞因子與眼部新生血管形成間的研究進展作一綜述。

1 瘦素(leptin)

瘦素是一種由ob基因編碼的分子量為16 kU的肽類激素，主要由白色脂肪細胞及脂肪組織分泌。瘦素具有促血小板聚集、免疫調(diào)節(jié)功能、增加癌癥死亡率、刺激血管內(nèi)皮細胞增殖促進新生血管形成等外周作用。肥胖癥者大多不缺乏瘦素，而存在瘦素抵抗。中樞瘦素抵抗是導(dǎo)致肥胖癥的關(guān)鍵。大量的研究揭示肥胖個體血漿瘦素濃度明顯升高，2型糖尿病(type 2 diabetes metillus，T2DM)患者的肥胖、高血壓、脂質(zhì)紊亂及代謝綜合征都與血漿中瘦素水平的升高有關(guān)［3-4］。

瘦素或許還參與了增生性視網(wǎng)膜病變(proliferate diatebes retinopathy，PDR)的過程。近年研究［5］揭示，瘦素是一種促血管生成因子，與內(nèi)皮細胞上瘦素受體結(jié)合后發(fā)揮其作用。其機制為:瘦素產(chǎn)生酪氨酸激酶依賴的細胞內(nèi)信號傳導(dǎo)通路生長信號，活化內(nèi)皮細胞上瘦素受體(Ob-R)，啟動血管形成過程。Suganami等［1］實驗發(fā)現(xiàn)鼠視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞及豬原代視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞均表達有活性的瘦素受體。當(dāng)瘦素與其受體Ob-R結(jié)合后可以激活(STAT)3轉(zhuǎn)錄的傳感器信號，上調(diào)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞內(nèi)VEGF mRNA表達［1］。瘦素能刺激體外內(nèi)皮細胞的生長和血管樣管道的形成，其可能的機制是通過誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細胞產(chǎn)生大量活性氧(reactive oxygen species，ROS)，上調(diào) VEGF mRNA 的表達，增加血管內(nèi)皮細胞DNA的合成來增加VEGF的生成，從而促進新生血管形成，這是新生血管形成的關(guān)鍵步驟，也可能是引起視網(wǎng)膜相關(guān)新生血管性眼病的機制之一。此外，瘦素還被發(fā)現(xiàn)有促進血管內(nèi)皮細胞有絲分裂活性、增加脂肪組織毛細血管通透性、與成纖維細胞生長因子-2(fibroblast growth factor-2，F(xiàn)GF-2)和VEGF具有協(xié)同刺激血管生成等作用［6］。

瘦素在玻璃體內(nèi)的水平與新生血管性眼病相關(guān)。原發(fā)性孔源性視網(wǎng)膜脫離(rhegmatogenous retinal detachment，RRD)術(shù)后發(fā)生增生性玻璃體視網(wǎng)膜疾病(proliferative vitreo-retinal diseases，PVR)患者的玻璃體內(nèi)瘦素濃度明顯升高。在排除糖尿病(diabetes mellitus，DM)、體重指數(shù)(body mass index，BMI)、黃斑病變(macular disease，MD)、術(shù)前PVR后，瘦素的升高與術(shù)后PVR的發(fā)生之間的關(guān)系則喪失其統(tǒng)計學(xué)意義［7］。Orhan等［8-9］也分別在各自的病例研究中發(fā)現(xiàn)，瘦素在PDR中具有效應(yīng)，并且可能通過作用于靜脈管壁的穩(wěn)態(tài)參與了視網(wǎng)膜靜脈血栓形成的病理過程。

2 脂聯(lián)素(adiponectin)

在治療肥胖相關(guān)疾病方面，脂聯(lián)素被認為是最有潛力的因子，其在肥胖相關(guān)的DM及心血管疾病中具有直接的保護作用［10］。脂聯(lián)素主要由成熟脂肪細胞表達，皮下脂肪中的表達要高于內(nèi)臟脂肪。肥胖，尤其在發(fā)生IR的T2DM患者及心血管疾病患者中，脂聯(lián)素呈低水平［11］。脂聯(lián)素具有改善IR、抗炎、抗動脈粥樣硬化、抑制新生血管、抗氧化應(yīng)激及調(diào)節(jié)能量代謝等心血管保護作用［12］。而其抗炎、抗細胞增殖、抑制新生血管及抗氧化應(yīng)激作用與眼部新生血管性疾病有關(guān)。

Ricker等［7］發(fā)現(xiàn)，在排除 DM、BMI、MD、術(shù)前 PVR后，RRD患者視網(wǎng)膜復(fù)位術(shù)后將來發(fā)生PVR的患者玻璃體內(nèi)脂聯(lián)素明顯升高。在所有的脂肪細胞因子中，各種邏輯回歸分析顯示脂聯(lián)素是鞏膜環(huán)扎術(shù)后PVR發(fā)生發(fā)展的獨立預(yù)示因子。Mao等［13］也發(fā)現(xiàn)，PDR患者房水中脂聯(lián)素濃度明顯要高于非DM患者，提示房水中高的脂聯(lián)素濃度或許與PDR相關(guān)。

脂聯(lián)素通過抑制內(nèi)皮細胞的增殖和遷移，激活內(nèi)皮細胞caspases-8、-9和-3級聯(lián)反應(yīng)誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞凋亡從而抑制新生血管生成［14］。脂聯(lián)素的這一作用，也使得它在抗腫瘤方面也扮演了一定的角色。Adya等［15］卻提出新的看法，認為脂聯(lián)素對人微血管內(nèi)皮細胞具有保護作用:脂聯(lián)素通過其AdipoR1受體和絲裂原活化蛋白激酶-絲氨酸/蘇氨酸激酶(mitogen activated protein kinase-serine/threonine kinase，MAPK-Akt)通路使微血管內(nèi)皮細胞遷移、增生及VEGF水平增加，從而使新生血管形成;在AdipoR2介導(dǎo)下可以顯著地使微血管內(nèi)皮細胞增殖，并且能通過AdipoR1和AdipoR2共同作用明顯增加基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloprotei nases，MMPs)-2、MMP-9 的表達。

3 抵抗素(resistin)

抵抗素是富含半胱氨酸的多肽，分子量為12.5 kU，屬抵抗素樣分子家族。Di Simone等［16］認為，抵抗素參與了新生血管形成的過程，并證實抵抗素能誘導(dǎo)人臍靜脈內(nèi)皮細胞(human umbilical vein endothelial cells，HUVEC)產(chǎn)生VEGF增多;且能刺激內(nèi)皮細胞基底膜，使其上有明顯血管樣管道形成。抵抗素能刺激MMPs mRNA及蛋白質(zhì)的表達，進一步促進新生血管的形成。此外，抵抗素還能使內(nèi)皮細胞ERK1/2和p38通路出現(xiàn)短暫的磷酸化作用。這些證據(jù)都提示，抵抗素可以通過促進內(nèi)皮細胞增殖和遷移，促進毛細血管樣管道形成，上調(diào)VEGF受體和MMPs以及激活ERK1/2、p38通路來促進新生血管形成。

4 內(nèi)臟脂肪素(visfatin)

內(nèi)臟脂肪素曾被稱為前B細胞集落刺激因子(Pre-B-cell colony-enhancing factor，PBEF)，首先從人周圍血淋巴細胞中發(fā)現(xiàn)，具有煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶(Nampt)的特點。2004年 Fukuhara等［17］分離出一種新的脂肪細胞因子:visfatin，并發(fā)現(xiàn)在人與小鼠內(nèi)臟脂肪內(nèi)visfatin呈高濃度，故命名為“內(nèi)臟脂肪素”。內(nèi)臟脂肪素分子量為52 kU，具有與胰島素相似的功能。

近年發(fā)現(xiàn)內(nèi)脂素通過多種機制在新生血管形成過程中扮演了重要角色［18-19］。DM、癌癥及炎癥性疾病患者中內(nèi)脂素的表達上調(diào)。雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin，mTOR)是調(diào)節(jié)細胞增殖和代謝的關(guān)鍵。mTOR的異常調(diào)節(jié)與腫瘤生長、轉(zhuǎn)移及新生血管形成有關(guān)［20-24］。內(nèi)脂素能通過激活A(yù)kt通路，激活mTOR，上調(diào)其下游的靶點p70S6K，使內(nèi)皮細胞低氧誘導(dǎo)因子-1α(hypoxia-inducible factor 1-α，HIF1-α)及VEGF的表達增加。另一方面，β-鏈蛋白能激活細胞周期D1，促進細胞有絲分裂［25］，從而促進細胞增殖。內(nèi)脂素通過磷酸化作用滅活糖原合酶激酶3β(GSK3β)，導(dǎo)致 β-鏈蛋白發(fā)生遷移，促進血管內(nèi)皮細胞增殖、VEGF的表達及內(nèi)皮細胞上毛細血管樣管道形成。內(nèi)脂素還能調(diào)節(jié)其它促新生血管生成因子的分泌［26］。血栓素合成酶(thromboxane A synthetase，TXAS)過表達與各種血管疾病相關(guān)，內(nèi)脂素能增加血管內(nèi)皮細胞上TXAS蛋白質(zhì)及mRNA的水平，并能刺激其合成血栓素A2(TXA2)。TXA2能介導(dǎo)內(nèi)脂素誘導(dǎo)的內(nèi)皮細胞產(chǎn)生IL-8及新生血管形成［27］。此外，內(nèi)脂素還能通過增加內(nèi)皮細胞上ROS、NO的合成、上調(diào)成纖維細胞生長因子-2(FGF-2)以及增強IL-6、IL-8的表達等作用促進新生血管形成［18-21，28］。

5 視黃醇結(jié)合蛋白-4(retinol-binding protein 4，RBP-4)

2005年Yang等發(fā)現(xiàn)RBP-4不僅是轉(zhuǎn)運維生素A的運載蛋白，還是一種與IR密切相關(guān)的脂肪因子。在臨床試驗中發(fā)現(xiàn)血清RBP4水平與糖、脂代謝，非酒精性肝硬化等疾病都有關(guān)系，但其中具體機制仍然未明確。RBP-4被報道與IR及DM的進展有關(guān)。研究證實循環(huán)RBP-4水平在DM患者體內(nèi)高于非DM患者，且RBP-4的水平不僅與BMI及IR有關(guān)，還與炎癥因子相關(guān)［29］。慢性炎癥狀態(tài)或許是DM發(fā)病機制之一。Li等［30］研究發(fā)現(xiàn)，RBP-4在 PDR 的患者較 NDR 及NPDR患者血清RBP-4的濃度顯著升高，提示或許RBP-4參與了DR的發(fā)生和發(fā)展，并可能成為診斷和治療DR的一個新的靶分子。

6 視網(wǎng)膜色素上皮衍生因子(pigment epitheliumderived factor，PEDF)

PEDF是1989年Tombran-Tink等首先分離純化出來的一種光感受器神經(jīng)營養(yǎng)因子，屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑家族中一員。PEDF是體內(nèi)最高效的天然的血管生成抑制劑。近來有研究指出，PEDF也是新近發(fā)現(xiàn)的一種脂肪細胞因子，且大量的由脂肪細胞分泌，其濃度甚至超過脂聯(lián)素濃度［31］。PEDF很可能與DM患者保護性代謝有關(guān)，當(dāng)患者長期處于高糖血癥狀態(tài)時其PEDF也很可能被損傷［32］。近年來實驗室及臨床研究都發(fā)現(xiàn)，PEDF是代謝綜合征的致病及調(diào)節(jié)因子。體外培養(yǎng)的IR條件下肝細胞分泌PEDF增多，揭示血清PEDF濃度與IR的關(guān)系大于與肥胖的關(guān)系，且PEDF表達量也與IR的程度有關(guān)。PEDF是抑制眼部新生血管形成的主要因子。上述的結(jié)果讓我們產(chǎn)生疑問:若IR患者血清PEDF濃度升高，而IR常常伴隨肥胖、T2DM共同存在，PEDF如何與其他調(diào)控血管的脂肪細胞因子之間相互作用，以及最終對新生血管性眼部疾病的發(fā)生發(fā)展有何影響，這些問題均有待于進一步研究。

7 結(jié) 語

隨著人們生活水平及方式的改變，以及T2DM患者的早期強化胰島素治療的普及，常常可見到MS、T2DM、IR、肥胖等疾病同時出現(xiàn)在一人身上。而各系統(tǒng)與IR相關(guān)的疾病陸續(xù)被發(fā)現(xiàn)，也使得與肥胖相關(guān)的IR作為T2DM與MS的共同發(fā)病機制，越來越受到重視。脂肪細胞因子在肥胖相關(guān)的IR的發(fā)病機制中扮演了中心角色。故探討眼部新生血管性疾病與脂肪細胞因子之間是否存在相關(guān)性將進一步補充眼部新生血管形成的機制，為眼科臨床醫(yī)生提供更多治療思路及策略，也將為內(nèi)分泌醫(yī)生臨床使用胰島素提供參考資料。

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