IGF-1與糖尿病性視網(wǎng)膜病變的相關(guān)關(guān)系

張曉昀，曹明芳

（1.福建中醫(yī)藥大學(xué)，福建福州350122； 2.福建中醫(yī)藥大學(xué)附屬人民醫(yī)院，福建福州350004）

1 IGF-1信號通路

1957年，Salmon及Daughaday兩位專家最早發(fā)現(xiàn)與胰島素類似的多肽蛋白物質(zhì)，即IGF-1，它由70個氨基酸構(gòu)成，具有內(nèi)分泌、自分泌及旁分泌作用，源于肝臟細(xì)胞的合成和釋放。IGF-1不僅可以抑制細(xì)胞凋亡、促進(jìn)生長和合成代謝，還能促進(jìn)細(xì)胞增殖、分化、成熟，在一定程度上還能降低血糖、調(diào)節(jié)免疫［1］。IGF-1 具有生物活性，需要與細(xì)胞外表面的胰島素樣生長因子-1受體（insulin like growth factor-1 receptor，IGF-1R）相鏈接發(fā)揮其生物學(xué)特性，主要信號因子涉及胰島素受體底物（insulin receptor substrate，IRS）、磷脂酰肌醇 3激酶（phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K）、蛋白激酶 B（protein kinase B，簡稱 PKB 或 Akt）、絲裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）以及c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）、生長因子受體結(jié)合蛋白2（growth factor receptor-bound protein2，Grb2）等［2］。

2 IGF-1與糖尿病性視網(wǎng)膜病變

正常情況下，眼組織內(nèi)存在一定濃度的IGF-1，它是維持眼部正常發(fā)育和功能的重要因子。長期處于高血糖狀態(tài)下的DR患者，可明顯發(fā)現(xiàn)其視網(wǎng)膜損傷是蛋白質(zhì)糖基化及交叉連接作用所致，從而導(dǎo)致血-視網(wǎng)膜屏障遭到不同程度的損害，使眼內(nèi)視網(wǎng)膜中的IGF-1表達(dá)增高。高濃度的IGF-1促進(jìn)眼底視網(wǎng)膜新生血管形成、毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，是 DR 發(fā)生發(fā)展的重要因素［3］。Landi F 等［4］研究觀察GH-IGF軸與血紅蛋白之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)IGF-1參與了細(xì)胞的增殖和分化，能夠促進(jìn)骨髓基質(zhì)細(xì)胞的生成和釋放。同時，一定濃度的IGF-1在眼球玻璃體中能促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的生長，形成新生血管。Chen H S等［5］納入 480名確診2型糖尿病伴視網(wǎng)膜病變患者進(jìn)行前瞻性的觀察，調(diào)查血糖控制情況與血清IGF-1水平差異的關(guān)系，研究證明，在持續(xù)高血糖的情況下，IGF-1水平的升高能增加DR的發(fā)病率及加速DR的發(fā)展進(jìn)程，IGF-1的升高不僅能加強(qiáng)細(xì)胞遷移和增殖，還會加速視網(wǎng)膜膠原酶的生成，進(jìn)一步提高增生性糖尿病性視網(wǎng)膜病變的發(fā)病率。

3 IGF-1在DR發(fā)病機(jī)制中的作用

3.1 抑制視網(wǎng)膜血管周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡

視網(wǎng)膜毛細(xì)血管主要由周細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞構(gòu)成，周細(xì)胞起到調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜毛細(xì)血管局部的血流量和血管通透性的作用，還可通過接觸對內(nèi)皮細(xì)胞的增殖起抑制作用，與內(nèi)皮細(xì)胞之間的緊密連接組成了血-視網(wǎng)膜內(nèi)屏障（breakdown of blood-retinal barrier，BRB）［6］。IGF-1 對正常生理?xiàng)l件下和病理狀態(tài)下的視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞都有重要作用［7］。PI3K/Akt和 MAPK 是 IGF-1 發(fā)揮抗凋亡作用的兩大通路［8］。當(dāng)前，PI3K/Akt信號路徑是IGF-1抑制細(xì)胞凋亡作用的主要經(jīng)典路徑。趙美芝等［9］觀察苯妥英誘導(dǎo)的大鼠給予IGF-1后檢測評估大鼠小腦顆粒神經(jīng)元的存活率，采用PI3K/Akt通路特異性抑制劑 LY294002（50 μmol/L）預(yù)先與小腦顆粒神經(jīng)元孵育30 min，再加1 μmol/L IGF-1和100 μmol/L苯妥英共孵育48 h，觀察IGF-1與PI3K/Akt通路的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IGF-1憑借PI3K/Akt信號通路啟動應(yīng)答反應(yīng)，從而導(dǎo)致大鼠小腦顆粒神經(jīng)元受到抑制。

另外一種關(guān)鍵信號途徑是IGF-1利用絲裂原激活的蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase，MAPK）信號途徑發(fā)揮抗凋亡作用。有研究說明IGF-1與IGF-1R結(jié)合后激活胰島素受體底物（insulin receptor substrate-1，IRS-1）、核蛋白 Ras，在一系列酶及重要功能分子的結(jié)合、催化、調(diào)節(jié)的作用下完成MAPK磷酸化，通過信號傳遞及酶的作用激活MAPK通路，再將信號一步步轉(zhuǎn)下去，最后轉(zhuǎn)到細(xì)胞核調(diào)控基因轉(zhuǎn)錄系統(tǒng)，從而發(fā)揮抑制細(xì)胞凋亡的作用［10］。Sakagami K 等［11］從大鼠視網(wǎng)膜分離出新鮮微血管，觀察分析離子電流的活性，認(rèn)為IGF-1受體是由視網(wǎng)膜微血管中周細(xì)胞分泌表達(dá)，IGF-1配體與其受體相結(jié)合后，伴隨著動作電位的產(chǎn)生，周細(xì)胞去極化，通過影響細(xì)胞受體結(jié)合及電位的變化，激活鈣通透性非選擇性陽離子通道、鈣通道開放，血清中鈣離子持續(xù)涌入，過多的鈣蓄積于視網(wǎng)膜周細(xì)胞，導(dǎo)致周細(xì)胞的死亡，減弱抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖的作用，促進(jìn)新生血管形成。

3.2 促進(jìn)細(xì)胞分化、增殖

糖尿病患者的胰島素水平低下，導(dǎo)致血糖升高從而抑制了肝臟合成IGF-1，IGF-1合成減少，加快細(xì)胞的增殖和分化，使得視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞過分增殖，促進(jìn)毛細(xì)血管的不斷新生。陳瑤等［12］應(yīng)用不同濃度的IGF-1作用于培養(yǎng)箱中的血管內(nèi)皮細(xì)胞，研究發(fā)現(xiàn)IGF-1在低濃度時對內(nèi)皮細(xì)胞的增殖有推動作用及量效關(guān)系，40 ng/mL作用明顯，IGF-1在高濃度（160 ng/mL）時卻能抑制細(xì)胞的增殖。實(shí)驗(yàn)組 VEGF 平均檢測值為（130.44 ±9.13）pg/mL，對照組 VEGF 平均測得值為（47.68 ±12.70）pg/mL，兩組比較差異有統(tǒng)計學(xué)意義（P＜0.05），說明IGF-1可以促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞分泌血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF），從中可以得出結(jié)論IGF-1與VEGF參與了糖尿病性視網(wǎng)膜病變的形成和發(fā)展。Saukkonen T等［13］進(jìn)一步研究觀察15例1型糖尿病患者，發(fā)現(xiàn)IGF-1與IGFBP-3組合可以調(diào)節(jié)糖的代謝，可以看出IGF-1發(fā)揮的作用與生長激素相似，促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞的增殖、分泌蛋白酶，故IGF-1受到內(nèi)環(huán)境細(xì)胞間相互作用的影響，啟動細(xì)胞內(nèi)的一系列生化反應(yīng)，引起細(xì)胞增生和分化，推動了新生血管的形成。

3.3 促使VEGF表達(dá)

IGF-1與胰島素具有相似的結(jié)構(gòu)，具有多種功能，可以促進(jìn)細(xì)胞的增殖、生長和分化。視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞、視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞、Müller細(xì)胞、周細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞能產(chǎn)生和分泌VEGF，IGF-1通過與IGF-1受體結(jié)合激活VEGF，VEGF可促進(jìn)血管內(nèi)皮細(xì)胞的生長和分化，在信號傳導(dǎo)及細(xì)胞因子的作用下，MAPK通路被激活，誘導(dǎo)血管新生［14］。Poulaki V等［15］研究證明抑制PI3K/Akt傳導(dǎo)通路，關(guān)鍵在于有效地激活A(yù)kt的活性，誘導(dǎo)在體外培養(yǎng)的RPE細(xì)胞VEGF的表達(dá)，并通過PI3K的抑制作用抑制體內(nèi)視網(wǎng)膜VEGF水平。DR的病理發(fā)生發(fā)展過程與IGF-1具有直接相關(guān)關(guān)系，VEGF的表達(dá)增強(qiáng)在DR早期過程中起到重要作用。

4 IGF-1在DR發(fā)病中的臨床研究

在生理情況下，血IGF-1水平是均衡穩(wěn)定的，IGF-1可由體內(nèi)大多數(shù)組織產(chǎn)生，在細(xì)胞生長、分化和變形中起重要的作用。抽取PDR患者玻璃體及血清檢測發(fā)現(xiàn)兩者IGF-l濃度均較正常顯著升高［16］。劉波等［17］將 60 例患者分成 2 型糖尿病各組（包括NDR組、BDR組、PDR組）與正常對照組，檢測血糖、血脂及糖化血紅蛋白、膽固醇水平，結(jié)果表明2型糖尿病各組中的VEGF含量均高于正常對照組，BDR組明顯高于NDR組，但PDR組VEGF含量下降，而各組IGF-1含量呈NDR組＜BDR組＜PDR組的趨勢，表明隨著糖尿病性視網(wǎng)膜病變程度的進(jìn)展，血清IGF-1含量逐漸增高。同時，IGF-1可通過多種信號通路激活VEGF，誘導(dǎo)視網(wǎng)膜新生血管形成，在參與DR的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重大作用。

5 中醫(yī)藥對于IGF-1表達(dá)的臨床研究

近年來，隨著DR基礎(chǔ)及臨床研究的深入，中醫(yī)藥在治療DR的過程中取得豐富的收獲，顯示了中醫(yī)藥治療的優(yōu)勢。楊麗等［18］通過將90只健康雄性大鼠隨機(jī)分為對照組、糖尿病模型組、葛根素給藥組（不同劑量），檢測大鼠視網(wǎng)膜病理組織中IGF-1蛋白量，研究提示糖尿病模型組IGF-1蛋白表達(dá)水平的強(qiáng)度明顯下降，證實(shí)葛根素能夠通過提高IGF-1的濃度釋放從而保護(hù)視網(wǎng)膜的功能。劉光輝等［19］通過鏈脲佐菌素誘導(dǎo)糖尿病大鼠模型，將DM大鼠分為治療組（給予加味補(bǔ)陽還五湯，生黃芪 15 g，山藥 15 g，蒼術(shù) 9 g，桃仁 5 g，紅花 5 g，當(dāng)歸 9 g，川芎 6 g，赤芍 10 g，茯苓 15 g，生地15 g，玄參 15 g，10.71 g/kg）、對照組（羥本硫酸鈣120 mg/kg）、空白組（生理鹽水 3 mL/d），并設(shè)立正常組，觀察視網(wǎng)膜毛細(xì)血管周細(xì)胞的凋亡，結(jié)果提示加味補(bǔ)陽還五湯對糖尿病大鼠周細(xì)胞的凋亡具有抑制作用。積極減少病變對視網(wǎng)膜毛細(xì)血管的侵害，進(jìn)而預(yù)防和治療糖尿病性視網(wǎng)膜病變造成的眼底出血、滲出等不同程度的眼部危害，保護(hù)視力，提高患者生活質(zhì)量。

6 小 結(jié)

隨著IGF-1與DR相關(guān)基礎(chǔ)及臨床研究的深入，IGF-1的生理作用成為DR發(fā)生發(fā)展及治療中的關(guān)鍵因素，IGF-1在DR的治療應(yīng)用中將擁有廣闊的遠(yuǎn)景。目前兩者間相互影響的作用十分復(fù)雜，仍需要進(jìn)一步的探索闡明。