促甲狀腺激素與視網(wǎng)膜新生血管形成*

孫譯遙 鄔 宏楊光燃，#

促甲狀腺激素(Thyroid Stimulating Hormone, TSH)主要通過與促甲狀腺激素受體(Thyroid Stimulating Hormone Receptor, TSHR)結(jié)合，作用于甲狀腺濾泡細(xì)胞以調(diào)節(jié)甲狀腺細(xì)胞的增殖，以及甲狀腺激素的合成與分泌。越來越多的研究發(fā)現(xiàn)甲狀腺外組織及細(xì)胞可表達(dá)TSHR[1-3]。TSH通過與其結(jié)合后可能發(fā)揮不同的作用。視網(wǎng)膜新生血管形成主要見于糖尿病視網(wǎng)膜病變(Diabetic Retinopathy, DR)、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病(Retinopathy of Prematurity, ROP)及視網(wǎng)膜中央靜脈阻塞(Central Retinal Vein Occlusion, CRVO)等[4,5]，是視網(wǎng)膜病變的主要致盲原因，高水平TSH與DR的相關(guān)性[6]及高TSH水平對(duì)ROP的影響[7]均提示TSH與視網(wǎng)膜新生血管形成有關(guān)。本文綜述TSH對(duì)甲狀腺外組織——視網(wǎng)膜血管新生作用的相關(guān)研究。

1 TSH的作用

TSH是腺垂體嗜堿細(xì)胞合成的一種糖蛋白激素，分子量約28kD，由α亞單位(92肽單鏈)和β亞單位(112肽單鏈)組成[8]。血液循環(huán)中TSH水平接受下丘腦分泌的促甲狀腺激素釋放激素及甲狀腺分泌的甲狀腺激素反饋調(diào)節(jié)。TSH主要通過與甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞上的TSHR結(jié)合調(diào)節(jié)甲狀腺細(xì)胞的增殖、甲狀腺血液供應(yīng)以及甲狀腺激素的合成和分泌，對(duì)維持正常甲狀腺功能尤為重要。TSHR屬于嘌呤核苷酸調(diào)節(jié)蛋白(G蛋白)耦聯(lián)受體[8]，以往認(rèn)為TSHR僅分布于甲狀腺濾泡上皮細(xì)胞膜；后續(xù)研究發(fā)現(xiàn)，TSHR還廣泛存在于大腦、睪丸、腎臟、心肌、骨骼、脂肪組織、纖維母細(xì)胞、肝臟和微血管內(nèi)皮細(xì)胞等多種甲狀腺外組織和細(xì)胞[1-3]。TSH通過與甲狀腺外的TSHR結(jié)合，促進(jìn)脂肪分解，介導(dǎo)骨再塑、促進(jìn)骨形成，參與肝功能調(diào)節(jié)，促進(jìn)膽固醇合成[2]，對(duì)機(jī)體生長(zhǎng)發(fā)育有積極作用。

2 TSH與視網(wǎng)膜新生血管

血管生成分為血管發(fā)生和血管新生兩個(gè)主要過程。血管新生過程較為復(fù)雜，首先是血管擴(kuò)張、血管通透性增加，繼而血管內(nèi)皮細(xì)胞發(fā)生增殖、遷移，形成血管腔，在各種細(xì)胞及大量細(xì)胞因子參與下，最終形成新生血管。在這個(gè)過程中，血管內(nèi)皮細(xì)胞起著重要作用，內(nèi)皮細(xì)胞的增殖是整個(gè)過程的中心環(huán)節(jié)[9]。TSH與最常見的引起視網(wǎng)膜新生血管形成的三種疾病(DR、ROP及CRVO)可能有直接聯(lián)系。

2.1 TSH與DR

國(guó)外研究表明，甲狀腺功能異常在普通人群中的發(fā)生率為5%-8%，而在糖尿病(Diabetes Mellitus, DM)患者中發(fā)病率為13%—32%[10-12]，是前者的2-4倍。DM患者的甲狀腺功能異常又以亞臨床甲狀腺功能減退(Subclinical Hypothyroidism, SCH)最常見，占全部甲狀腺功能異常的40%以上[13, 14]。且隨著年齡增加，病情遷延，DM患者SCH發(fā)生率逐年增高，還有臨床研究發(fā)現(xiàn)DR患者的SCH發(fā)生率明顯高于對(duì)照組[15, 16]，其中女性患者TSH升高率約為男性患者的2.7倍[17]。

2型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus, T2DM)患者中20%-40%可能出現(xiàn)DR，其中8.9%的患者喪失視力[18]。對(duì)于DR引起的較高致盲率，目前公認(rèn)其風(fēng)險(xiǎn)與DM病程長(zhǎng)、血糖的控制水平差、高血壓及高血脂有關(guān)；而面對(duì)DR患者中相對(duì)高的SCH患病率提示對(duì)于較高水平TSH是否也是DR的獨(dú)立危險(xiǎn)因素,多個(gè)臨床研究報(bào)道了SCH較高TSH與DR存在相關(guān)性。郭丹[19]對(duì)162例T2DM患者進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)SCH組DR發(fā)生率顯著高于單純DM組(32.5% vs 14.5%，P<0.05)，在校正年齡、性別、病程、糖化血紅蛋白等變量后，SCH仍是DR的危險(xiǎn)因素(OR=2.747，95%CI: 1.556-4.005)，即TSH高水平與DR發(fā)生呈正性相關(guān)。另有研究按照DR國(guó)際臨床分類法的分期，觀察了各期DR與SCH患病率的相關(guān)性。Kim等[20]選取了489例韓國(guó)DM患者，檢測(cè)血糖、甲狀腺功能的同時(shí)進(jìn)行的DR篩查，結(jié)果表明SCH組較甲狀腺功能正常組的嚴(yán)重視網(wǎng)膜病變(包括嚴(yán)重增殖性和非增殖性DR)的發(fā)生率增加(32.8% vs 19.6 %，P<0.05)；Yang等[16]的研究顯示，嚴(yán)重DR，尤其是威脅視力的DR(Sight Threatening Diabeteic Retinopathy，STDR)的發(fā)病趨勢(shì)在SCH組中更高(OR=4.15, 95% CI=2.17-7.96,P<0.01)；而對(duì)于甲狀腺功能正常，TSH水平在2.0-4.0uIU/ml的T2DM患者，其STDR的發(fā)病率較TSH水平在0.4-2.0uIU/ml患者高，同樣提示TSH水平與STDR有正性關(guān)系；袁娟等[21]對(duì)157例T2DM患者的病例對(duì)照研究也得到了相似結(jié)果。還有Wu等[6]在SCH與DR相關(guān)性Meta分析中，納入了2007-2012年間8個(gè)病例對(duì)照研究進(jìn)行Meta分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SCH可使DM患者DR風(fēng)險(xiǎn)增加2.13倍(OR=2.13, 95% CI=1.41-3.23,P<0.01)。但SCH(較高TSH)與DR二者的相關(guān)性也存在不一樣結(jié)果。如陳吉海等[22]對(duì)400 例年齡大于65歲的老年T2DM患者進(jìn)行DR篩查時(shí)發(fā)現(xiàn)，SCH與其DR的發(fā)生無明確相關(guān)性，Chen等[14]對(duì)臺(tái)灣地區(qū)DM患者的研究也得到相似結(jié)果。綜合分析這些報(bào)道出現(xiàn)與上不同結(jié)論的原因可能大多由于樣本量不足，入選人群和條件各異，排除標(biāo)準(zhǔn)和所用統(tǒng)計(jì)學(xué)方法不同等所致，用此否定SCH與DR的正相關(guān)性并不可取。

2.2 TSH與ROP

ROP是發(fā)生于早產(chǎn)和低體重兒的一種致盲性視網(wǎng)膜病變，其病理特征為視網(wǎng)膜血管異常增生。ROP的發(fā)展可分為兩個(gè)時(shí)期，即血管閉塞期和新生血管形成期。血管閉塞期血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(Vascular Endothelial Growth Factor, VEGF)、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1(Insulin-like Growth Factors-1, IGF-1)等與血管生成相關(guān)因子表達(dá)顯著降低，而新生血管形成期新生血管相關(guān)因子表達(dá)顯著增加。ROP的主要發(fā)病機(jī)制是新生血管過度形成[23]。正確分析ROP的發(fā)病機(jī)制，首先要明確視網(wǎng)膜血管發(fā)生與新生血管過度形成是結(jié)局完全不同的兩個(gè)過程，前者是形成正常視網(wǎng)膜血管結(jié)構(gòu)所需，而后者是糖尿病增殖性視網(wǎng)膜病變、 ROP、 CRVO等視網(wǎng)膜病變的主要致盲原因[5,24]。TSH等甲狀腺功能指標(biāo)與ROP的關(guān)系也是相關(guān)研究關(guān)注的重要內(nèi)容。在基礎(chǔ)研究方面，Martina等[25]在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中觀察到甲巰咪唑(Methimazole, MMI)對(duì)新生大鼠ROP有影響，當(dāng)給予母鼠含0.1%MMI飼料喂養(yǎng)，并母乳喂養(yǎng)新生大鼠10日時(shí)發(fā)現(xiàn)，MMI組新生大鼠血清甲狀腺素(Thyroxine, T4)水平明顯低于正常對(duì)照組(P<0.01)，同時(shí)對(duì)新生大鼠行視網(wǎng)膜鋪片、腺苷二磷酸酶染色，觀察到MMI組新生血管形成為31%，對(duì)照組為0%。提示MMI在降低血清T4水平的同時(shí)，可引起病理性新生血管過度形成。在Mutapcic等人[7]的研究中對(duì)1日齡新生SD大鼠腹腔注射T4(1.0μg/g)3天或7天后進(jìn)行視網(wǎng)膜分離、腺苷二磷酸酶染色后評(píng)估視網(wǎng)膜新生血管密度，同時(shí)檢測(cè)血清T4、TSH及IGF-1水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)無論藥物干預(yù)3天或7天，血清T4水平均升高，TSH水平均降低，新生血管密度均較對(duì)照組減少，注射3天組與對(duì)照組比較為：16.8 ±1.4 (支/mm) vs 18.3±1.3(支/mm),P<0.05；注射7天組與對(duì)照組比較為：14.4±1.3(支/mm) vs 16.8±1.1(支/mm),P<0.01；而血清IGF-1水平兩組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。提示T4干預(yù)可降低TSH水平和減少視網(wǎng)膜血管密度，增加了無血管區(qū)面積，進(jìn)而導(dǎo)致局部缺氧，于新生血管形成期VEGF表達(dá)增高，ROP發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)也隨之上升[26]。

臨床上對(duì)此研究較少，已有報(bào)道結(jié)果與上述動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果并不一致。Korkmaz等[23]對(duì)56例存在ROP風(fēng)險(xiǎn)的早產(chǎn)新生兒(對(duì)照組)及63例嚴(yán)重視網(wǎng)膜新生血管形成的患兒(觀察組)進(jìn)行了回顧性分析，借以了解TSH和游離甲狀腺素(Free Thyroxine, FT4)與視網(wǎng)膜新生血管形成的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩組間TSH和FT4水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，即TSH等與新生血管形成無關(guān)。但對(duì)此結(jié)果，不宜茍同，因其為回顧性病例對(duì)照研究，文中有的對(duì)照組入選了無ROP的早產(chǎn)低體重新生兒以及已有輕度視網(wǎng)膜新生血管形成的患兒，而且并非所有研究對(duì)象都同時(shí)進(jìn)行TSH和FT4檢測(cè)，而是根據(jù)這些早產(chǎn)兒的出生時(shí)間來確定檢測(cè)時(shí)間，如果患兒27周前出生，在胎齡32周時(shí)或更早測(cè)定，如果30周以后出生的患兒則在胎齡34周時(shí)測(cè)定，另外也不清楚TSH和FT4檢測(cè)是否與視網(wǎng)膜檢查時(shí)間同步。因此還需要大樣本、前瞻性臨床研究以進(jìn)一步客觀驗(yàn)證TSH與ROP的相關(guān)性。

2.3 TSH與CRVO

CRVO是常見的高致盲率視網(wǎng)膜血管病之一, 常因新生血管形成等并發(fā)癥而使視力下降[27],推測(cè)其可能由于視網(wǎng)膜缺血缺氧影響了血管增殖平衡，視網(wǎng)膜細(xì)胞分泌 VEGF等增加，繼而促進(jìn)了新生血管形成[28]。但目前在萬方數(shù)據(jù)庫(kù)、CNKI及Pubmed數(shù)據(jù)庫(kù)尚未檢索到關(guān)于TSH 與CRVO的相關(guān)性研究報(bào)道。

3 TSH與視網(wǎng)膜新生血管形成的可能機(jī)制研究

Hoffmann等[29]在細(xì)胞水平研究了TSH對(duì)VEGF分泌的影響，并初探了TSH引起甲狀腺細(xì)胞增殖的相關(guān)信號(hào)通路。該研究選擇了3種細(xì)胞株——甲狀腺未分化癌細(xì)胞(Human Undifferentiated Thyroid Cancer Cell Line, HTC)，該細(xì)胞缺乏內(nèi)源性TSHR而不表達(dá)TSHR，HTC-TSHR是HTC經(jīng)攜帶TSHR 環(huán)狀脫氧核糖核酸(Deoxyribonucleic Acid, DNA)病毒轉(zhuǎn)染后的重組細(xì)胞，該細(xì)胞穩(wěn)定表達(dá)功能性TSHR，Hurthle甲狀腺癌細(xì)胞株是高分化甲狀腺腫瘤細(xì)胞，可通過環(huán)磷酸腺苷(Cyclic Adenosine Monophosphate, cAMP)途徑高表達(dá)TSHR。研究中分別給予三種細(xì)胞不同濃度TSH(0.1mU/ml、1mU/ml、10mU/ml、100mU/ml)，并對(duì)VEGF基因、蛋白及相關(guān)通路因子水平進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HTC細(xì)胞因不表達(dá)TSHR ，藥物干預(yù)后的VEGF水平無明顯變化；使用TSH加cAMP拮抗劑干預(yù)則使三種細(xì)胞的VEGF平均水平下調(diào)15%；使用TSH加蛋白激酶C(Protein Kinase C, PKC)作用于三種細(xì)胞，其VEGF水平上升，當(dāng)使用PKC抑制劑干預(yù)三種細(xì)胞后，75%細(xì)胞的VEGF水平明顯下降。表明TSH與TSHR結(jié)合通過cAMP/PKC通路使甲狀腺腫瘤細(xì)胞的VEGF上調(diào)，更進(jìn)一步通過在細(xì)胞水平、信號(hào)通路驗(yàn)證了TSH-TSHR-VEGF-細(xì)胞增殖的作用。

TSHR也存在于其它甲狀腺外組織，且TSH對(duì)于甲狀腺外組織的作用已引起較多關(guān)注。Balzan等[30]研究了TSH對(duì)人早期真皮微血管內(nèi)皮細(xì)胞(Human Dermal Microvascular Endothelial Cell Line, HMEC-L) 及人心微血管內(nèi)皮細(xì)胞(Human Primary Cardiac Microvascular Endothelial Cells, HMVEC)的作用，他們通過RT-PCR、Western-Blotting及免疫熒光技術(shù)檢測(cè)TSHR的表達(dá)，在顯微鏡下觀察毛細(xì)血管網(wǎng)的形成狀態(tài)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩種細(xì)胞膜上均存在TSHR表達(dá)；當(dāng)使用1mIU/ml的TSH干預(yù)細(xì)胞，可以促進(jìn)兩種細(xì)胞形成毛細(xì)血管網(wǎng)，而在培養(yǎng)皿中分別加入TSHR抗體(2μg/ml)及VEGF抗體(2μg/ml)可抵消TSH的作用。這項(xiàng)研究以磷酸化核糖體p70S6K1，即雷帕霉素靶蛋白(Mammalian Target of Rapamycin, mTOR)的下游靶點(diǎn)為檢測(cè)抗體，發(fā)現(xiàn)在TSH干預(yù)HMEC-L后1.5h， p70S6K1磷酸化水平提高近2倍(P<0.05)，但使用TSHR抗體后p70S6K1磷酸化明顯受抑。另外，TSH干預(yù)后，三種細(xì)胞的蛋白激酶B(Protein Kinase B, PKB)及細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(Extracellular Regulated Protein Kinases, ERK)磷酸化水平也輕度升高，進(jìn)一步證實(shí)TSH干預(yù)后細(xì)胞增殖增加。因而認(rèn)為TSH在甲狀腺外組織——HMEC-L和HMVEC膜上與TSHR結(jié)合后通過cAMP-mTOR信號(hào)通路發(fā)揮促血管生成作用。

4 小結(jié)與展望

大量臨床橫斷面研究發(fā)現(xiàn)罹患SCH的DM患者更容易發(fā)生DR，尤其是增殖性視網(wǎng)膜病變，提示較高TSH水平可能與視網(wǎng)膜新生血管形成有關(guān)。細(xì)胞和分子水平研究表明TSH促血管增殖作用通過TSH-TSHR-VEGF通路實(shí)現(xiàn)，TSH對(duì)甲狀腺外組織的作用與cAMP-TOR信號(hào)通路激活有關(guān)。TSH與CRVO視網(wǎng)膜新生血管的相關(guān)性有可能通過基因敲除及基因過表達(dá)技術(shù)以及大量動(dòng)物實(shí)驗(yàn)及基因、蛋白水平的檢測(cè)獲取結(jié)果。期待對(duì)TSH與視網(wǎng)膜新生血管形成關(guān)系進(jìn)行全面深入的研究，為SCH機(jī)制相關(guān)疾病防治做出新貢獻(xiàn)。