VEGF和PEDF在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中的研究進(jìn)展

陳小紅，王云鵬，陳梅珠

0 引言

糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病常見(jiàn)的微血管并發(fā)癥之一。在全球，DR影響著大約150萬(wàn)人，世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計(jì)影響人數(shù)在2025年將翻倍［1］。DR 分 非 增 殖 性 DR、增 殖 性 DR(proliferative diabetic retinopathy，PDR)。PDR在美國(guó)是20～74歲人群最主要的新發(fā)致盲病因之一。糖尿病20a后，約50%的1型糖尿病、5% ～10%的非胰島素依賴性2型糖尿病、30%的胰島素依賴性2型糖尿病并發(fā)PDR。在WESDR報(bào)道中，有3.6%的1型糖尿病和1.6%的2型糖尿病患者是盲人［2］。本文就血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)和色素上皮衍生因子(pigment epithelium－derived factor，PEDF)在PDR中的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展綜述如下。

1 VEGF與PDR

VEGF是一種48kDa大小的同型二聚體糖蛋白，系由胎盤(pán)生長(zhǎng)因子(placenta growth factor，PLGF)、VEGF －A，VEGF－B，VEGF－C和 VEGF－D 組成的分子家族［1］。PLGF功能尚未完全明確，但在PDR、脈絡(luò)膜新生血管疾病發(fā)展中起關(guān)鍵作用［3，4］。它在新生血管生成、增加血管通透性方面，與VEGF－A起協(xié)同作用［5］。VEGF－B主要分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖，可誘導(dǎo)冠狀血管生長(zhǎng)和心臟肥大，使心臟免受缺血性損傷［6］。VEGF－C和VEGF－D促進(jìn)淋巴管生成［7］。VEGF－A又稱血管通透性因子，是DR發(fā)生發(fā)展中的關(guān)鍵者［8］。人類VEGF－A基因通過(guò)選擇性剪切至少可產(chǎn)生6種主要異構(gòu)體(VEGF121，145，165，183，189，206)［9］和 8 種小型異構(gòu)體。其中VEGF165的表達(dá)最豐富，是血管生成和通透性增加的主要活化因子［1，7］。

VEGF受體家族(VEGF receptors，VEGFR)包括VEGFR －1(flt－1)，VEGFR －2(flk－1)，VEGFR －3(flt－4)［7］。VEGFR－1分布于血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞;VEGFR－2幾乎僅存于血管內(nèi)皮細(xì)胞，是VEGF發(fā)揮功能的主要受體;VEGFR－3在胚胎時(shí)期表達(dá)于血管和淋巴內(nèi)皮細(xì)胞，在成人僅表達(dá)淋巴細(xì)胞［10］。

VEGF是一種旁分泌和自分泌生長(zhǎng)因子，與受體結(jié)合后產(chǎn)生相應(yīng)生物學(xué)效應(yīng):促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移、增殖;提高血管通透性等［11］。在眼內(nèi)，色素上皮細(xì)胞(retinal pigment epithelium，RPE)、神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞、睫狀上皮細(xì)胞、Müller細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞均有 VEGF表達(dá)［1］。周細(xì)胞缺失、內(nèi)皮細(xì)胞及血流動(dòng)力學(xué)異常是PDR的基本病理改變，造成血管通透性增加、黃斑水腫，進(jìn)一步出現(xiàn)出血、滲出和血管閉塞等一系列變化。缺氧刺激低氧誘導(dǎo)因子(hypoxia inducible factor，HIF)轉(zhuǎn)錄增加，并進(jìn)一步增加 VEGF表達(dá)［3］。VEGF的生物學(xué)效應(yīng)在 PDR發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

2 PEDF與PDR

PEDF于1991年在人類胎兒RPE細(xì)胞的條件培養(yǎng)液中純化分離出來(lái)，系一種分子質(zhì)量為50kDa的分泌型蛋白，是絲氨酸蛋白酶抑制劑家族成員［12，13］。PEDF在人體分布于大腦、眼、脊髓、肝臟、血液、肺臟［13］。在眼內(nèi)PEDF主要由RPE細(xì)胞和Müller膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生［14］，旁分泌至光感受器間質(zhì)，對(duì)視網(wǎng)膜的分化起重要作用。

糖尿病時(shí)，機(jī)體處于氧化應(yīng)激，高血糖所致一系列糖代謝異常使視網(wǎng)膜內(nèi)活性氧增加，同時(shí)抗氧化劑水平降低，加重內(nèi)皮細(xì)胞核周細(xì)胞損傷;體內(nèi)活性氧增加，亦可誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。PEDF作為眼內(nèi)保護(hù)因子之一，在PDR中不僅能抗新生血管，更有對(duì)神經(jīng)的營(yíng)養(yǎng)和保護(hù)功能［14，15］。PEDF通過(guò)啟動(dòng)的Fas－FasL所介導(dǎo)的凋亡作用與誘導(dǎo)劑所產(chǎn)生的生存信號(hào)之間的強(qiáng)弱，決定其是增殖形成新血管還是發(fā)生凋亡。PEDF通過(guò)Fas－FasL受體區(qū)別新生血管的內(nèi)皮細(xì)胞和正常血管內(nèi)皮細(xì)胞，使其在抑制新生血管形成的同時(shí)，不對(duì)已構(gòu)建的視網(wǎng)膜血管產(chǎn)生明顯的損害。同時(shí)PEDF能削弱VEGF的表達(dá)，從根源上阻斷新生血管生成［15］。此外，在PDR體內(nèi)發(fā)生氧化應(yīng)激損害時(shí)，PEDF能通過(guò)上調(diào) Bcl－2，阻止神經(jīng)元細(xì)胞凋亡，從而保護(hù)神經(jīng)［15，16］。

3 VEGF抑制劑

多項(xiàng)研究證實(shí)，VEGF是促進(jìn)新生血管生成和滲漏的重要因素，因此抑制VEGF成為抗新生血管的治療熱點(diǎn)。Pegaptanib(Macugen)系一種抗VEGF165適體，于2004－12成為第一個(gè)獲得FDA批準(zhǔn)的治療老年性黃斑變性(age－related macular degeneration，AMD)的 VEGF抑制劑。它能特異性與VEGF165結(jié)合，抑制其生物活性，阻礙其與受體結(jié)合，從而抑制新生血管形成，在治療DR引起的黃斑水腫有一定的療效［17］。

Bevacizumab(Avastin)是由Genentech公司開(kāi)發(fā)的一種單克隆抗體，美國(guó)FDA于2004－02批準(zhǔn)其治療轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌藥品、非小細(xì)胞型肺癌［18，19］。目前未批準(zhǔn)用于眼內(nèi)注射治療［16］。Avastin可以定向?qū)筕EGF－A所有亞型，間接阻斷VEGF－A和其受體的結(jié)合，從而抑制新生血管形成［1，19］。與 Pegaptanib 相比，它可結(jié)合所有 VEGF－A亞型，而非僅僅是VEGF165。

Ranibizumab(Lucentis)是2006年美國(guó)FDA批準(zhǔn)的、用來(lái)結(jié)合和抑制VEGF－A異構(gòu)體及其活性降解產(chǎn)物的人源化抗原結(jié)合片段［18，20，21］。它與 VEGF － A 亞型(即VEGF－110，VEGF －121，VEGF65)有較高親和力，通過(guò)抑制VEGF－A與其受體 VEGFR－1和VEGFR－2的結(jié)合，阻止新生血管形成。Bakri等［22］和 Gaudreault等［23］報(bào)道，Ranibizumab在兔子房水中的半衰期分別是2.84d和3.0d，玻璃體腔中半衰期是2.88d和2.9d。Gaudreault等［24］報(bào)道，在猴子體內(nèi)，其房水中半衰期是2.54d，在玻璃體腔中半衰期是2.63d。

Aflibercept(眼用制劑VEGF Trap－Eye)分別于2011－11及2012－09被美國(guó)FDA批準(zhǔn)用于濕性年齡相關(guān)性黃斑變性和視網(wǎng)膜中央靜脈阻塞后視網(wǎng)膜水腫治療。它系一種高親和力的人源化的 VEGF受體融合蛋白，由VEGFR－1和VEGFR－2細(xì)胞外段與人IgG1Fc段融合蛋白［7］。它與 VEGF －A，VEGF－B，PLGF 結(jié)合，阻斷信號(hào)通路，抑制新生血管生成，降低血管通透性［25，26］。通過(guò)建立數(shù)學(xué)模型計(jì)算VEGF Trap－Eye在人眼內(nèi)半衰期為7.1d［4］，而 Ranibizumab 和 Bevacizumab 的半衰期分別為3.2d 和5.6d［27］。與其他抗VEGF 藥物相比，VEGF Trap －Eye半衰期較長(zhǎng)，有望減少注射頻次，減少不良反應(yīng)。

康柏西普(Conbercept)是于2013－12獲國(guó)家食品藥品監(jiān)督管理總局批準(zhǔn)的一種眼用注射液，系一種VEGF受體與人免疫球蛋白Fc段基因重組的融合蛋白，與VEGF有很高的親和力，競(jìng)爭(zhēng)性抑制 VEGF與受體結(jié)合，抑制血管新生形成［25］。與 VEGF Trap－Eye結(jié)構(gòu)相似，包含人IgG1Fc片段、VEGFR －1 和 VEGFR －2［28］。同時(shí)與 VEGF－A高親和力，也能結(jié)合 VEGF－B和 PLGF［29］。研究顯示玻璃體腔注射康柏西普是安全有效的［25］。目前數(shù)據(jù)有限，有必要在更大規(guī)模人群中通過(guò)更長(zhǎng)時(shí)期隨訪進(jìn)一步評(píng)估該藥的安全性。

4 VEGF和PEDF與PDR的相關(guān)性

4.1 PDR患者中VEGF和PEDF水平 PDR患者體內(nèi)VEGF表達(dá)水平高，而PEDF表達(dá)水平報(bào)道存在差異性。2002年 Ogata等［30］報(bào)道 PEDF在 PDR眼內(nèi)是低表達(dá);2009年Matsuyama等［18］報(bào)道了DR患者玻璃體腔中PEDF是低水平。2012年Mohan等［31］報(bào)道PDR患者(56眼)玻璃體 PEDF顯著低于非糖尿病(49眼)。而 2010年Matsuyama等［20］發(fā)現(xiàn) 11例11眼 PDR血清 PEDF含量(7.2μg/mL)高于對(duì)照組(30 例非糖尿病，3.9μg/mL)。Ogata等［32］和 Matsuyama等［33］同樣報(bào)道:糖尿病患者血清PEDF水平顯著高于對(duì)照組，合并有PDR的患者PEDF水平尤其高。PDR患者在血清高表達(dá)PEDF可能與肥胖有關(guān)［12］。

4.2 VEGF與 PEDF的相關(guān)性 2003年 Ohno－Matsui等［34］提出VEGF通過(guò)與VEGFR－1相結(jié)合，以自分泌的方式上調(diào)PEDF的表達(dá)，從而維持兩者間平衡。2006年有學(xué)者［35］反對(duì)Ohno－Matsui等的觀點(diǎn)，同時(shí)提出在PDR中VEGF能下調(diào)PEDF表達(dá)。

4.3 抗VEGF與VEGF和PEDF 玻璃體腔注射抗VEGF藥物，眼球局部和全身 VEGF 表達(dá)均有下調(diào)［18，20，21，36］。關(guān)于PEDF，Matsuyama等領(lǐng)導(dǎo)的研究小組報(bào)道了Bevacizumab玻璃體腔注射治療 PDR，房水(10例11眼)［18］、血清(11 例 11 眼)［20］中 PEDF 表達(dá)差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義;2013年國(guó)內(nèi)有報(bào)道［37］PDR患者(13眼)玻璃體腔注射Avastin，視網(wǎng)膜增生膜中PEDF的表達(dá)率無(wú)明顯變化。而Ahn等［21］在濕性 AMD患者(17例)玻璃體腔注射Ranibizumab，房水PEDF水平呈下降趨勢(shì);2010年報(bào)道了PDR患者(7例7眼)玻璃體腔注射 Bevacizumab，房水PEDF 呈上升趨勢(shì)［36］;Chan 等［38］報(bào)道了 AMD 患者(34眼)玻璃體腔注射Bevacizumab，房水PEDF表達(dá)上升。

5 展望

糖尿病病程漫長(zhǎng)，治療費(fèi)用高額，其并發(fā)癥嚴(yán)重影響患者生活質(zhì)量，其中PDR已成為一種嚴(yán)重影響人類健康的疾病，故而降低其致殘率、改善患者生活質(zhì)量仍是當(dāng)前醫(yī)學(xué)界亟待攻破的難題之一?，F(xiàn)有臨床試驗(yàn)治療表明，VEGF和PEDF是PDR發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵性因子。但目前有限的數(shù)據(jù)并未完全闡明其相關(guān)病理生理作用機(jī)制，因此進(jìn)一步明確DR與細(xì)胞因子間的相關(guān)聯(lián)系，對(duì)指導(dǎo)臨床有效的治療有重大意義。

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