瘦素在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的作用

羅云楓，欒潔

(1.東南大學醫(yī)學院，江蘇南京 210009;2.東南大學附屬中大醫(yī)院眼科，江蘇南京 210009)

伴隨著肥胖人群的增加，代謝綜合征(metabolic syndrome，MS)的發(fā)病率也日益提高。代謝綜合征是在多種環(huán)境因素作用下，以多基因遺傳為背景發(fā)生的。胰島素抵抗(IR)是其發(fā)病的中心環(huán)節(jié)和基本的致病基礎[1]，糖脂的代謝紊亂是其基礎病理改變。引起的氧化應激可導致血管炎癥反應以及內(nèi)皮細胞功能紊亂，最終導致各全身性病變。

MS對于視網(wǎng)膜血管的功能和代謝有著深遠的影響[2]，它主要能引起視網(wǎng)膜的糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)，導致雙眼的不可逆性失明[3]。在近年也受到了越來越多的關注。

目前對于DR，在很多時候確診時患者已經(jīng)有發(fā)生新生血管的形成及眼底出血，視力也出現(xiàn)了無可挽回的喪失，這使得DR的早期診斷及預防變得極其重要，也讓我們思索是否有更多其他有意義的指標可以指導我們早期發(fā)現(xiàn) DR[4]。

有研究報道，代謝綜合征的患者體內(nèi)存在瘦素抵抗。瘦素作為最初單純被認為是調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的激素。經(jīng)過10多年的研究，人們對瘦素的認識早已超越了肥胖與消瘦的范疇，它被認為是一種新生血管因子，參與了DR的發(fā)病機制。作者就目前對瘦素與DR病變關系間的研究進展作一綜述。

1 DR中視網(wǎng)膜的氧化損傷

按眼底改變，DR可分為兩大類[5]:(1)非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變;(2)增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)。DR 的發(fā)生發(fā)展一般是沿著亞臨床期→非增殖期→增殖期這一病變規(guī)律。研究證實，其發(fā)生發(fā)展可能與氧化應激水平的提高、蛋白質(zhì)非酶糖基化終末物(advanced giycation end products，AGEs)的生成和堆積、多元醇-肌醇代謝異常、二酰甘油-蛋白激酶 C(diacyigiyceroi-protein kinase-C，DG-PKC)系統(tǒng)活化及多種細胞因子(如血管內(nèi)皮生長因子、表皮細胞生長因子、堿性成纖維細胞生長因子、轉(zhuǎn)化生長因子、腫瘤壞死因子)的參與有關[6]。也就是說，糖尿病視網(wǎng)膜病變是由多因素共同作用導致的，多種發(fā)病機制錯綜復雜、相互協(xié)同、共同參與了DR的發(fā)生及發(fā)展，其中氧化應激是較重要的一個因素。

視網(wǎng)膜組織細胞中含有大量的多不飽和脂肪酸，而且攝氧量和葡萄糖氧化作用均高于其他組織，這使得視網(wǎng)膜對于氧化應激更加敏感。對2型糖尿病患者中氧化應激產(chǎn)物測定發(fā)現(xiàn)，DR患者的氧化應激水平高于無DR糖尿病患者和正常對照[7]，提示氧化應激是DR進展的重要危險因子。Du等[8]研究發(fā)現(xiàn)，超氧陰離子在糖尿病大鼠視網(wǎng)膜、高糖培養(yǎng)的傳代視網(wǎng)膜Müller細胞以及牛視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞中水平都是升高的。所以，目前認為氧化應激在DR的發(fā)病發(fā)展中起著關鍵作用[9]。

2 瘦 素

瘦素(leptin)是由脂肪組織特異性分泌的一種蛋白活性因子，亦稱消脂素。Leptin發(fā)揮生物效應的主要機制為:連接細胞表面的受體后使受體的2個分子相結(jié)合，從而活化酪蛋白激酶/信號轉(zhuǎn)導子和轉(zhuǎn)錄激活子(STAT)信號傳導途徑，在酪蛋白激酶蛋白質(zhì)活化后STAT磷酸化，磷酸化的STAT進入細胞核內(nèi)，結(jié)合在相關活化基因的DNA轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合位置，從而影響蛋白質(zhì)的表達[10]。進而發(fā)揮其生物學作用[11]:引起食欲的降低及機體能量消耗的增加，調(diào)節(jié)細胞炎癥反應、免疫功能、調(diào)節(jié)生長發(fā)育、促進上皮細胞增殖遷移等。

盡管正常人體內(nèi)的瘦素有引起食欲降低及機體能量消耗增加的作用，但代謝綜合征患者的肥胖并不是一種缺乏瘦素的狀態(tài)，相反，在他們體內(nèi)，血清瘦素的集中反映了脂肪的數(shù)量。因此，瘦素抵抗被認為是肥胖的致病基礎。這些患者體內(nèi)存在瘦素抵抗，雖然患者外周血液瘦素水平升高，但是機體對瘦素的反應性卻很低，導致瘦素不能發(fā)揮其降低體重的作用。

瘦素抵抗的機制大致如下[12]:(1)通過血腦屏障的瘦素轉(zhuǎn)運被損壞以及神經(jīng)傳導的阻滯，其中高甘油三酯可妨礙瘦素轉(zhuǎn)運而引起瘦素抵抗[13]。這也是代謝綜合征患者的高甘油三酯血癥會引起瘦素抵抗的機制之一。(2)瘦素受體信號的缺陷。有研究顯示敲除細胞因子信號抑制子(SOCS)基因后，動物對于外周瘦素的敏感性增加，即使是高脂喂養(yǎng)，其胰島素水平、脂肪利用、糖耐量也都有顯著改善，這表明瘦素的抵抗狀態(tài)與SOCS功能的增強緊密關系[14-15]。另有報道PI-3K介導的瘦素活化機制缺陷可能是導致瘦素抵抗的機制之一[16]。(3)衰老相關的瘦素抵抗。瘦素的下游分子STAT3的活性會隨著衰老而逐漸減弱，最終導致瘦素敏感性逐漸降低[17]。

機體對瘦素的抵抗可對能量物質(zhì)的代謝產(chǎn)生一些不利影響[18]:首先，高胰島素血癥的發(fā)生，這是由瘦素失去對胰島素分泌的控制而引起的，這會促進外周血管、肝臟以及骨骼肌IR的發(fā)展以及胰島B細胞凋亡;其次，高脂血癥的發(fā)生，這是由于瘦素抵抗減弱機體對于攝食與脂肪代謝的調(diào)控，從而增加攝食、降低脂肪氧化分解，進而導致高脂血癥，而高脂血癥又可在外周器官影響胰島素的功能，促進IR，與此同時，過多的脂肪會分泌更多的瘦素，加劇瘦素抵抗;第三，對瘦素諸多功能，機體呈現(xiàn)選擇性的抵抗。

相關分析表明，血清瘦素濃度與BMI呈顯著正相關。眾所周知，體重增加是2型糖尿病發(fā)病的重要危險因素。血清瘦素濃度亦存在著性別差異[19]，無論是對照組或糖尿病組，女性血清中瘦素濃度均顯著高于男性，此性別差異可能與性激素和皮下脂肪分布有關。有研究[20]表明，缺乏瘦素或瘦素受體表達的小鼠可表現(xiàn)出高血糖、胰島素抵抗和病理性肥胖。另外，在一部分糖尿病患者和受試動物中，血清胰島素水平與瘦素水平成正相關，一些2型糖尿病患者的血清瘦素是升高的，在其病程和治療過程中產(chǎn)生了瘦素抵抗。

以上這些研究結(jié)論均表明，瘦素作為人體內(nèi)正常存在的一種激素，它的濃度變化與代謝綜合征中的糖脂代謝均有密切聯(lián)系，與胰島素抵抗的發(fā)生發(fā)展也密切相關。

除了上述這些作用之外，近年來研究發(fā)現(xiàn)，作為一種新生血管因子，leptin有促進血管生成的作用。

3 瘦素在DR發(fā)病機制中的作用

瘦素在DR發(fā)病機制中的作用日益受到重視。有證據(jù)顯示，瘦素是一種新生血管因子，其在玻璃體中的水平與新生血管性眼病相關[21]。有研究[22]表明，伴隨著糖尿病病程的延長以及眼部病情的加重，房水中l(wèi)eptin的含量增高，這提示leptin與DR的發(fā)生、發(fā)展密切相關。瘦素可以刺激視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞STAT3，從而增加STAT3磷酸化，增加血管內(nèi)皮上的VEGFmRNA的表達，這可能是其誘導視網(wǎng)膜新生血管形成的分子機制[23]。

目前考慮瘦素引起PDR的原因主要有以下三點[11]:

3.1 瘦素引起內(nèi)皮功能紊亂以及新生血管形成

在糖尿病患者的視網(wǎng)膜外，纖維血管組織中存在瘦素和瘦素受體[18]。Kimura 等[24]的研究表明，血中瘦素水平的升高會導致血液中NO濃度的升高，從而引起內(nèi)皮功能障礙。瘦素可以通過促進內(nèi)皮素分泌以及有絲分裂，引起內(nèi)皮細胞的增生。體外實驗[25]表明，瘦素可導致內(nèi)皮細胞的內(nèi)皮素-1(ET-1)產(chǎn)生的增加。El-1是體內(nèi)強大的血管收縮因子和有絲分裂因子，在糖尿病微血管病變的發(fā)病過程中起重要作用。有研究[26]證實，瘦素有促進內(nèi)皮細胞增生的功能。

Park 等[27]認為，瘦素可通過上調(diào) MMPs、TIMPs的表達以及促進血管內(nèi)皮細胞的有絲分裂來調(diào)節(jié)血管基質(zhì)的重組，從而參與新生血管的形成。Bouloumie等[28]認為，瘦素可引發(fā)促有絲分裂蛋白激酶Erk-1和Erk-2酪氨酸的磷酸化，從而激活最大量細胞的增殖，形成毛細血管樣管道，這提示其參與形成新生血管。Goetze等[29]研究發(fā)現(xiàn)，通過激活AKT和ERK可以促進瘦素信號的轉(zhuǎn)導，從而引起內(nèi)皮細胞移行，導致新生血管形成。Kang等[30]發(fā)現(xiàn)，人體主動脈粥樣硬化的新生血管的內(nèi)皮細胞內(nèi)襯以及巨噬細胞或泡沫細胞中的瘦素受體、VEGF及MMP都顯著增加，這提示了瘦素參與新生血管的形成。

以上這些研究結(jié)果均表明，瘦素可引起內(nèi)皮功能紊亂以及新生血管的形成，這可能也是其參與DR病變的機制之一。

3.2 瘦素促進血小板凝集以及4型膠原的合成

人類血小板表達長型瘦素受體(Lep Rb)使酪氨酸殘基磷酸化，進而增強二磷酸腺苷(ADP)誘導的血小板聚集，從而發(fā)揮濃度依賴性促進血小板凝集的作用。Nakata等研究發(fā)現(xiàn)，當給予濃度為100 ng·ml－1的 leptin 5 min 后，濃度為 1 μmol·L－1的 ADP 就可引起血小板的凝集，這說明瘦素可促進ADP對血小板的凝集作用。而血小板凝集可引起轉(zhuǎn)化生長因子-β(TGF-β)釋放。有研究表明，TGF-β在非胰島素依賴性2型糖尿病患者血清中濃度顯著升高，其升高水平與DR相關。故而血小板的凝集也間接引起了DR的發(fā)病。

4型膠原是基底膜的主要成分，它的合成和降解異常與糖尿病微血管病變的發(fā)生發(fā)展密切相關。糖尿病微血管病變患者的血清4型膠原濃度增高，其機制與高血糖的刺激有關。動物實驗證明，瘦素可促進4型膠原的合成。有研究[31]顯示，隨著DR的進展，血清瘦素及4型膠原濃度同步增高。因此，認為瘦素亦為DR血清4型膠原濃度增高的機制之一，其通過促進4型膠原的合成而使DR由非增殖性向增殖性轉(zhuǎn)化。

3.3 瘦素促進增殖性視網(wǎng)膜病變

免疫組化研究發(fā)現(xiàn)，在糖尿病患者的視網(wǎng)膜外纖維血管組織中存在著瘦素和瘦素受體，在PDR患者的視網(wǎng)膜前膜組織中檢測出了瘦素效應受體(長型受體)的表達[11]，而對正常人的視網(wǎng)膜組織進行相同的檢測卻并未檢測到它的表達。同時還有研究發(fā)現(xiàn)，在PDR患者的玻璃體液中瘦素濃度顯著高于正常人，即使把體重指數(shù)對瘦素水平的影響去除后結(jié)果也如此。體外實驗[11]已證明，瘦素在PDR患者玻璃體液中的平均濃度已能夠有效地促進新生血管的形成。這些都提示，瘦素是促進PDR的發(fā)生發(fā)展的直接因素之一。

瘦素可能通過長型受體直接介導血管生長效應，短型受體介導視網(wǎng)膜周圍組織的改變，導致DR患者從非增殖性向增殖性病變發(fā)展。DR患者的血清及玻璃體中瘦素濃度均高于非糖尿病且無新生血管形成的其他眼病患者，PDR患者的玻璃體瘦素濃度升高更為明顯。Maberley等[22]研究結(jié)果顯示，PDR患者的玻璃體液內(nèi)瘦素平均水平為37.4 ng·ml－1，而正常人的小于1.0 ng·ml－1，因此認為瘦素在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中起著重要作用。Gariano等[32]研究發(fā)現(xiàn)，不患糖尿病的人群中，血清瘦素水平為(11.1±1.2)ng·ml－1，1型糖尿病組的血清瘦素水平為(20.1±4.9)ng·ml－1，2型糖尿病組的為(25.6±9.5)ng·ml－1，PR患者組的血清瘦素水平為(25.2 ±6.9)ng·ml－1，NPDR 組的為(14.6 ±4.1)ng·ml－1，NPR 組的為(12.1 ±1.3)ng·ml－1，其中僅有4例血清瘦素濃度高于60 μg·L－1的糖尿病患者均為PR組的，因此認為瘦索參與了PR的發(fā)生。

綜上所述，目前大量關于瘦素參與DR發(fā)病機制方面的研究證實，瘦素作為一種新生血管因子參與了DR的增殖期也就是PDR的發(fā)生，但對于瘦素是否對糖尿病視網(wǎng)膜病變中的氧化應激有影響的報道目前較缺乏，也就是瘦素是否參與DR病變早期，即亞臨床期和非增殖期的發(fā)生發(fā)展，以及在DR早期患者體內(nèi)瘦素水平是否有具有臨床意義的改變?nèi)孕枰M一步的研究來解答。

4 總結(jié)及展望

在生活水平不斷提高的今天，瘦素作為調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的激素受到了越來越廣泛的重視。其生物學功能正不斷被深入闡明。對瘦素功能的研究和相應治療方案的探索也給包括糖尿病視網(wǎng)膜病變在內(nèi)的很多相關疾病帶來新的希望。

有研究證實，在玻璃體液中存在瘦素，并且其在玻璃體液中的濃度與在血漿中的濃度是相對應的。通過血漿內(nèi)leptin濃度的改變可以反映玻璃體液中l(wèi)eptin濃度的變化，那么，究竟其濃度的變化對于診斷糖尿病視網(wǎng)膜病變，特別是早期糖尿病視網(wǎng)膜病變是否有臨床意義?在治療方面，以瘦素作為治療新靶點又是否能打開治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的新思路?目前的研究還未能就此給出一個完美的答案，還需要大量深入的研究來揭開瘦素與糖尿病視網(wǎng)膜病變的聯(lián)系，為尋找有效的診斷及治療方法提供理論依據(jù)和思路，也為保護DM患者視功能、維護及提高其生活質(zhì)量做出有益的探索。

[1]RANGANATH M，MICHAEL Q.Insulin action and insulin re-sistance in vascular endothelium[J].Curr Opin Clin Nutr Metab Care，2007，10:523-530.

[2]THANH T，NGUYEN，TIEN Y W.Retinal vascular manifestations of metabolic disorders[J].Trends Endocrinol Metab，2006，17(7):262-268.

[3]JIAO J，LI Y.C-peptide and diabetic retinopathy[J].Int J Ophthalmol(Guoji Yanke Zazhi)，2008，8(7):1441-1443.

[4]欒潔，安藤文隆，廣瀨浩士，等.玻璃體切除治療增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變[J].東南大學學報:醫(yī)學版，2003，22(5):326-327.

[5]XUEBIN L，MARIE G，MAMEZA，et al.Suppressors of cytokine-signaling proteins induce insulin resistance in the retinal and promote survival of retinal cells[J].Diabetes，2008，57:1651-1658.

[6]史慶成，周衍文.瘦素在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中作用的研究[J].醫(yī)學信息，2007，20(8):1408-1411.

[7]PAN H，ZHANG H，CHANG D，et a1.The change of oxidative stress products in diabetes mellitus and diabetic retinopathy[J].Brl Ophthalmol，2008，92(4):548-551.

[8]DU Y，KERN T.Hyperglycemia increases mitochondrial superoxide in retina and retinal cells[J].Free Radical Biol Med，2003，35(11):1491-1499.

[9]馬艷萍，朱承華.骨橋蛋白與VEGF在增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變玻璃體液中的表達[J].東南大學學報:醫(yī)學版，2010，29(3):329-332.

[10]趙軍，劉方毅，陳永生.2型糖尿病患者房水中VEGF、IL-6、Leptin水平測定的臨床意義[J].眼科新進展，2008，28(4):287-289.

[11]李慶雨，劉丹.瘦素和腫瘤壞死因子α在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的作用[J].遼寧醫(yī)學雜志，2007，21(6):383-385.

[12]李文琪，薛麗香.瘦素及瘦素抵抗在糖尿病發(fā)病中的作用[J].Chin J Diabetes，2007，15(1):58-59.

[13]WILLIAM B，ALAN C，SANDRA R，et al.Triglycerides induce leptin resistance at the blood-brain barrier[J].Diabetes，2004，53:1253-1260.

[14]HOWARD J K，CAVE B J，OKSANEN L J，et al.Enhanced leptin sensitivity and attenuation of diet-induced obesity in mice with haploinsufficiency of Socs3[J].Nature Medicine，2004，10:734-738.

[15]MORI H，HANADA R，HANADA T，et al.Socs3 deficiency in the brain elevates leptin sensitivity and confers resistance to diet-induced obesity[J].Nature Medicine，2004，10:739-743.

[16]WAN H，NIKOLAS D，BANKIM B，et al.Impaired activation of phosphatidylinositol 3-kinase by leptin is a novel mechanism of hepatic leptin resistance in diet-induced obesity[J].J Biol Chem，2004，279:21695-21700.

[17]SCARPACE P，MATHENY M，TURNER N.Hypothalamic leptin resistance is associated with impaired leptin signal transduction in aged obese rats[J].Neuroscience，2001，104:1111-1117.

[18]李文琪，薛麗香.瘦素及瘦素抵抗在糖尿病發(fā)病中的作用[J].中國糖尿病雜志，2007，15(1):58-59.

[19]殷峻，陳名道，陳家倫.瘦素、肥胖與胰島素抵抗[J].國外醫(yī)學:內(nèi)分泌分冊，1999，19:213.

[20]YOSHIHIRO O，HIROAKI M.Increased glucose metabolism and insulin sensitivity in transgenic skinny mice overexpressing leptin[J].Diabetes，1999，48:1822-1829.

[21]RAY F，GARIAN O，ANJALI K，et al.Elevation of vitreous leptin in diabetic retinopathy and retinal detachment[J].Invest Opbthalm ol Vis Sci，2000，41:3576-3581.

[22]MABERLEY D，CUI J Z，MATSUBARA J A.Vitreous leptin levels in retinal disease[J].Eye，2006，20(7):801.

[23]SUGANAMI E，TAKAGI H，OHASHI H.Leptin stimulates ischemia-induced retinal neovascularization:possible role of vascular endothelial growth factor expressed in retinal endothelial cells[J].Diabetes，2004，53(9):2443.

[24]KIMURA K，TSUDA K，BABA A，et al.Involvement of nitric oxide in endothelium-dependent arterial relaxation by leptin[J].Biochem Biophys Res Common，2000，273:745-749.

[25]QUEHENBERGER P，EXNER M，SUNDER-PLASSMANN R，et a1.Leptin induces endothelin-l in endothelial cells in vitro[J].Cite Res，2002，90:711.

[26]MISZTAL D B，STEPIEN H，KOMOROWSKI J.Effect of leptin on proliferative activity and vascular endothelial growth factor(VEGF)secretion from cultured endothelial cells HECa10 in vitro[J].Endocr Requl，2004，38(4):161.

[27]PARK H Y，KWON H M，LIM H J，et a1.Potential role of leptin in angiogenesis:leptin induces endothelial cell proliferation and expression of matrix metalloproteinases in vivo and in vitro[J].Yonsei Med J，2000，41:68.

[28]BOULOUMIE A，DREXLER H C，LAFONTAN M，et a1.Leptin，the product of Ob gene，promotes angiogenesis[J].Cite Res，1998，83:1059.

[29]GOETZE S，BUNGTENSTOCK A，CZUPALLA C，et al.Leptin induces endothelial cell migration through akt，which is inhibited by PPAR-ligands[J].Hypertension，2002，40(5):748.

[30]KANG S M，KWON H M，HONG B K，et al.Expression of leptin receptor(OB-R)in human atherosclerotic lesion:potential role in intimal neovascularizalion[J].Yonsei Med J，2000，41:68.

[31]于景.曹慧玲，時巖，等.糖尿病視網(wǎng)膜病變患者瘦素水平的變化[J].放射免疫學雜志，2003，16:28.

[32]GARIANO R F，NATH A K，AMICO D J，et al.Elevation of vitreous leptin in diabetic retinopathy and retinal detachment[J].Invest Ophthalmol Vis Sci，2000，41:3576.