細胞因子與糖尿病視網(wǎng)膜病變的研究進展〔1〕

覃彥平，黃紅波

(柳州市紅十字會醫(yī)院，廣西 柳州 545001)

糖尿病(DM)是一種廣泛存在的全身性代謝性疾病[1]，已成為嚴重的世界公共衛(wèi)生問題。長期患病會引起眼睛、心臟、腎臟和神經(jīng)的逐漸損害，而糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)是DM微血管病變中常見的嚴重并發(fā)癥之一，是一種嚴重的致盲性眼病，是DM患者失明和視力障礙的主要原因。病程越長的DM患者，DR的發(fā)病率越高。據(jù)報道1型糖尿病(T1DM)患者病程在15 年以上的DR患病率為34.8%，病程在20 年以上的則為54.1%[2]。世界衛(wèi)生組織(WHO)的研究數(shù)據(jù)表明：如不進行有效干預，到2045年，全世界因患DM導致失明和視力障礙者預計可達6.29 億[1]。目前，我國DM患病率不斷上升，DR的患病率也隨之不斷上升，是我國主要致盲眼病之一。DR的發(fā)生機制十分復雜，是一種多因素進展性疾病，目前其確切發(fā)病機制尚不明確，但越來越多的研究表明[3-5]，細胞因子與DR的發(fā)生發(fā)展有一定關聯(lián)性。本文就目前常見的幾種細胞因子與DR的相關性及其與DR發(fā)病關系的研究進展做一綜述。

1 DR發(fā)病機制

DR是一種以慢性視網(wǎng)膜微血管炎癥為特征的DM并發(fā)癥[6]，視網(wǎng)膜微血管病變是DR的基本病理過程。DR可分為兩類：增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR)和非增生性糖尿病視網(wǎng)膜病變(NPDR)，這兩種類型都可對視功能造成相對不可逆轉的損害。DR的危險因素包括病程、發(fā)病年齡、高血糖、高血壓、血脂異常和微量白蛋白尿等多種因素。糖尿病可引起炎癥細胞因子局部和全身表達增加。DR的整個發(fā)病過程中都存在輕度、慢性炎癥，這可能導致周細胞耗竭，局部周細胞損失致使毛細血管壁功能減弱，視網(wǎng)膜微血管功能障礙和變性，視網(wǎng)膜神經(jīng)血管單元(rNVU)破壞，血—視網(wǎng)膜屏障(BRB)受到損害，引起出血、滲漏、視網(wǎng)膜水腫和毛細血管微動脈瘤，視網(wǎng)膜生成新生血管[7]。另外，脂質(zhì)和葡萄糖的代謝失調(diào)還可能導致白細胞活化。在DR早期，由于輕度、持續(xù)的白細胞活化，白細胞與內(nèi)皮細胞(EC)黏附產(chǎn)生白細胞增多癥，引起微血管閉塞，導致EC細胞凋亡，造成BRB破壞及磨損性視網(wǎng)膜缺血[8]。

2 細胞因子及其在DR中的作用

2.1 血管生長相關因子

血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)是一種高度特異性的促血管內(nèi)皮細胞生長因子。Chen等[3]發(fā)現(xiàn)PDR玻璃體切割術后，大多數(shù)患者玻璃體內(nèi)VEGF水平顯著下降，少數(shù)患者VEGF持續(xù)高水平，術后VEGF水平和術后/基線VEGF比值隨時間下降。結果提示術后/術前VEGF比值可作為晚期并發(fā)癥的預測指標。VEGF家族成員之一的VEGFA被認為是PDR治療和診斷的新靶點[9]。

堿性成纖維細胞生長因子(FGF)具有參與血管生成、傷口愈合等作用。Jin等[10]對血清FGF21水平與無糖尿病視網(wǎng)膜病變(NDR)、非危及視力的DR(NSTDR)、輕度或中度非增值性PDR(NPDR)和威脅視力的DR(STDR)患者之間的關系進行了研究，發(fā)現(xiàn)血清FGF21水平是發(fā)生DR或STDR風險的生物標志物。當2型糖尿病(T2DM)患者血清FGF21水平>554.69 pg/mL時，患者發(fā)生STDR的風險增加。

色素上皮衍生因子(PEDF)主要有抑制新生血管、營養(yǎng)神經(jīng)、抗纖維化、抗氧化等作用。Hu等[4]證實人晶狀體上皮細胞中PEDF水平隨著DR病情進展升高，有助于虹膜新生血管的形成。另有研究者在對T2DM患者循環(huán)中的PEDF進行檢測時發(fā)現(xiàn)其水平升高，增加了DR發(fā)病風險，說明PEDF對DR有保護作用[11]。

基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一類主要降解細胞外基質(zhì)成分的蛋白酶。Solanki等[12]揭示在生理條件下，MMPs引起視網(wǎng)膜細胞外基質(zhì)重塑，在病理條件下，MMPs誘導視網(wǎng)膜細胞凋亡。另外MMPs還參與局部蛋白水解，影響特定蛋白結構域介導的信號傳導功能，與細胞表面受體相互作用。Opdenakker和Abu El-Asrar[13]研究發(fā)現(xiàn)在PDR中，炎癥、缺氧誘導的VEGF和氧化應激共同刺激(pro-MMP-9)的產(chǎn)生，激活信號傳導功能，導致BRB的破壞及新血管生成。

血小板凝血酶敏感蛋白(TSP)是首個抗血管新生因子，在細胞外基質(zhì)成分的重塑和重組中發(fā)揮重要作用，可影響各種細胞的增殖、遷移和凋亡。人眼睛的玻璃體和房水中含有大量的TSP-1。TSP-1可通過轉化生長因子-β(TGF-β)激活促進周細胞分化TSP-1[14]。TSP-1與導致糖尿病并發(fā)癥的病理過程有關，是纖維化的主要因素[15]。

2.2 趨化因子

趨化因子具有誘導附近反應細胞定向趨化的能力，分為四個主要亞家族：CXC，CC，CX3C和XC。趨化因子CXCL12又稱基質(zhì)細胞衍生因子-1(SDF-1)，其受體是CXCR4。Deng等[5]發(fā)現(xiàn)在DR小鼠視網(wǎng)膜中SDF-1和CXCR4的表達明顯低于正常健康小鼠。高糖處理降低了人視網(wǎng)膜色素上皮ARPE-19細胞中SDF-1和CXCR4的mRNA和蛋白表達。CXCR4-siRNAs的轉染降低，而CXCR4表達載體的轉染提高了高糖處理下細胞的存活率，揭示SDF-1/CXCR4通路可能通過提高細胞活性來改善DR。Capozzi等[16]發(fā)現(xiàn)原代人Müller細胞(HMC)中過氧化物酶體增生物激活受體(PPARβ/δ)被激活后，可產(chǎn)生促血管生成和炎性細胞因子，這些細胞因子可能構成EC和其他視網(wǎng)膜細胞與DR相關的上游旁分泌炎性信號。在下游，EC將這些信號轉導，增加CCL8和CXCL10等的合成和釋放，這些趨化因子具有調(diào)節(jié)DR中的白細胞黏附及其他與血管炎癥相關的細胞活動。

2.3 腫瘤壞死因子

腫瘤壞死因子(TNF)是由多核巨細胞產(chǎn)生的一類單核細胞因子，在慢性眼部炎癥的病理過程中起局部強化信號的作用，分為TNF-α和TNF-β兩種。一項對NPDR患者淚液總蛋白(TPC)和TNF-α的濃度進行研究時發(fā)現(xiàn)，隨著NPDR嚴重程度的增加，TPC和TNF-α濃度存在差異[17]。不過Mallmann和Canani[18]在檢測PDR和其他玻璃體視網(wǎng)膜病變患者玻璃體腔內(nèi)參與神經(jīng)變性、炎癥和血管生成的細胞介質(zhì)濃度時，檢測不到PDR患者玻璃體腔內(nèi)TNF-α和TNF-β濃度水平。Bungau等[19]研究結果表明，幾種具有抗氧化和抗炎活性的植物化學物質(zhì)，如多酚和類胡蘿卜素，通過減少活性氧的產(chǎn)生，可抑制TNF-α和VEGF通路，阻止炎癥的產(chǎn)生，對DR等眼病具有顯著的預防和治療作用。

2.4 白細胞介素

白細胞介素(IL)是指在白細胞或免疫細胞間相互作用的淋巴因子。IL在傳遞信息、激活與調(diào)節(jié)免疫細胞、介導T細胞和B細胞活化、增殖與分化及炎癥反應中起重要作用。Wang等[20]發(fā)現(xiàn)PDR患者血清、玻璃體液和外周血單個核細胞(PBMCs)中IL-26表達增加，提示IL-26可能與PDR的發(fā)病有關。Abu El-Asrar等[21]在對PDR中IL-11及其受體IL-11Rα的表達及CD163+M2巨噬細胞密度的變化進行研究后，認為IL-11/IL-11Rα信號可能參與PDR血管生成。Zeng等[22]為解決蛋白質(zhì)類藥物注射后易被多種蛋白酶降解問題，研究開發(fā)了IL-12負載型聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)納米粒(IL-12-PNP)，證實了IL-12-PNP是一種有效的DR給藥平臺，它可以恢復視網(wǎng)膜的厚度，減少視網(wǎng)膜新生血管的形成。

2.5 黏附分子

黏附分子(CAM)是介導細胞間或細胞與細胞外基質(zhì)間相互接觸和結合分子的統(tǒng)稱?？煞譃槊庖咔虻鞍壮易?Ig-SF)、整合素家族、選擇素家族、黏蛋白樣血管地址素、鈣黏蛋白家族及一些尚未歸類的黏附分子。黏附分子位于白細胞和EC上，在白細胞邊緣化、緩慢滾動和遷移中發(fā)揮作用。高血糖或輕度炎癥直接或間接影響EC功能，通過增加黏附分子、生長因子、炎癥因子及趨化因子等的表達，誘導氧化應激，使白細胞增多，加強了白細胞與EC的相互作用[23]。血管內(nèi)皮鈣黏蛋白是EC細胞間黏附連接的組成部分，具有調(diào)節(jié)血管通透性的作用，而EC通透性調(diào)節(jié)受損可導致包括DR在內(nèi)的多種疾病。

2.6 其他細胞因子

脂聯(lián)素(APN)是脂肪細胞分泌的一種內(nèi)源性生物活性多肽或蛋白質(zhì)，在體外對內(nèi)皮細胞的血管生成有相反的影響作用。Li等[24]以恒河猴脈絡膜視網(wǎng)膜內(nèi)皮細胞(RF/6A)為研究模型，發(fā)現(xiàn)APN可通過抑制自噬作用來抑制高糖誘導的RF/6A細胞血管生成。Liao等[25]研究了血漿APN水平和APN相關基因的變化與DR的關系，認為血漿APN水平及APN受體基因變異與DR有關。Palanisamy等[26]發(fā)現(xiàn)在患有微血管病患者的房水和玻璃體中APN濃度增加，提示在PDR等眼病的晚期APN可能有調(diào)節(jié)血管纖維化的作用，并促進纖維血管膜的形成。缺氧誘導因子-1(HIF-1)是一種重要的轉錄因子，包括HIF-1α和HIF-1β兩個亞單位。Li等[27]證實，在缺氧條件下，穩(wěn)定VEGF的關鍵轉錄激活因子是HIF-1α。芽生血管生成的調(diào)控可能與腺嘌呤核糖核苷核AMP活化蛋白激酶(AMPK)有關，激活AMPK介導應激反應，促進自噬，穩(wěn)定HIF-1α，導致VEGF表達增加。

綜上所述，由于DR患者在慢性高血糖、高血壓、高血脂等危險因素的刺激下，機體產(chǎn)生免疫炎癥反應，細胞因子被激活，打破平衡狀態(tài)，造成BRB受到損害，最終導致患者視力喪失。因此研究DR中更多的細胞因子活性的代謝通路，尋找阻斷其活性的藥物，可能成為DR新的診斷標志物、新的治療靶點，為DR的治療提供新的途徑。