吸烟与年龄相关性黄斑变性关联性的研究进展

安　娜(综述),庄曾渊，梁丽娜(审校)

(中国中医科学院眼科医院实验室，北京 100040)

吸烟与年龄相关性黄斑变性关联性的研究进展

安娜△(综述),庄曾渊※，梁丽娜(审校)

(中国中医科学院眼科医院实验室，北京 100040)

摘要：年龄相关性黄斑变性(AMD)是一种黄斑区的老年性退行性病变，随着我国人口老龄化的日益加重，本病已成为致盲的主要眼病之一。受环境与遗传基因的综合影响，其中吸烟是最重要的环境因素，也是唯一可控的因素。吸烟导致AMD发生的可能作用机制包括氧化应激，抗氧化剂消耗，补体活化和血管改变，引起视网膜色素上皮细胞的正常生理结构破坏、功能损伤和数量减少，形成干性(又称萎缩性)AMD，而目前尚无有效治疗方法。

关键词：年龄相关性黄斑变性；吸烟；氧化应激；机制；抗氧化剂

年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration,AMD)是一种危及50岁以上中老年人并导致中心视力损害的主要眼病，是西方国家老年人低视力和致盲的首要原因[1]。我国随着经济发展和人口老龄化，由AMD造成的视力损害也逐渐凸显，严重影响了生活质量。调查发现，AMD的发病随年龄增长而增多，在60～69、70～79、80岁以上各年龄段人群中，AMD的检出率分别为6.23%、14.98%和29.91%[2]。2002年对上海市静安区曹家渡街道进行AMD发病率普查时发现，50岁以上人群中AMD的发病率高达15.5%，其中干性AMD占88.1%[3]。2007年对北京市西长安街社区进行AMD发病率调查时发现，50岁以上人群中早期AMD患病率为2.98%，而晚期AMD仅为0.30%[4]，说明干性或早期AMD的患病率更高。AMD的病因及发病机制被认为是环境与遗传基因相互作用的复杂结果[5-6]，其中吸烟是最重要的环境影响因素[7-8]。进一步探究由香烟烟雾暴露影响的AMD的生物过程将更好地了解其发病机制。现对吸烟与AMD之间的关联性进行综述。

1流行病学调查

来自多机构的流行病学调查显示，吸烟可使患AMD风险平均增加2～4倍，且影响其进展[9-10]。通过前瞻性试验研究、病例对照研究和横断面研究后发现与不吸烟者相比吸烟者发生AMD的危险性增高，三种不同研究方法其OR(95%CI)分别为1.86 (1.27～2.73)，1.78 (1.52～2.09)，3.58(2.68～4.79)[10-14]，另外，吸烟与AMD之间存在明显的剂量依赖性，吸烟超过40年者与从未吸烟者相比，OR(95%CI)为2.75(1.22～6.20)，烟龄<20年者即使戒烟后其患病率仍高于未吸烟者[15]。

2发病机制

视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)是眼胚胎学上来自神经外胚叶而分化成的具有分泌功能的上皮细胞，具有抗氧化、维持血-视网膜屏障以及吞噬感光细胞外节段和细胞外基质等重要生理功能，在维持正常眼底结构和视功能方面至关重要。蓝山眼科研究计划研究结果显示吸烟增加了RPE形态异常化的程度，年龄相关性眼病研究团队通过研究得出结论:吸烟与干性AMD相关，干性AMD以RPE进行性萎缩和RPE细胞凋亡为特征[16]。Fujihara等[17]发现在动物模型中，慢性吸烟损伤造成了包括RPE细胞膜折叠、细胞内空泡和Bruch膜增厚等超微细胞结构改变，以及RPE细胞凋亡的早期AMD特征病理改变。吸烟引起的RPE细胞内的改变与AMD发病之间的联系尚无定论。

2.1吸烟引发氧化损伤

2.1.1氧化应激吸烟直接激发氧化应激，使RPE细胞中高活性分子活性氧类(reactive oxygen species，ROS)的产生过多，发生氧化系统和抗氧化系统失衡，从而导致细胞损伤。ROS能损伤细胞的所有组分，包括蛋白质、脂类、DNA，也包括细胞内信号通路。RPE层特殊的解剖特点和生理特点使其对氧化应激损伤更为敏感，成为产生ROS的理想场所，引发细胞损伤变性，潜在导致RPE细胞凋亡。一方面，RPE层位于视网膜和脉络膜毛细血管之间，处于极高的氧分压环境中；另一方面，RPE细胞吞噬并消化富含不饱和脂肪酸的感光细胞外节，而不饱和脂肪酸极易氧化并激活一连串的氧化级联反应，在细胞内产生大量的ROS[18]，同时，RPE细胞的吞噬过程本身也是一个促进内源性的H2O2和ROS产生的氧化应激过程。RPE对氧化因素的易患性促进了ROS在视网膜的堆积，随着产生的ROS不断增多，氧化应激水平升高，对AMD的影响日益突出。Evans[19]发现吸烟能增加罹患AMD的风险，但饮食中摄入大量抗氧化剂(如叶黄素、玉米黄素及维生素C等)可以降低AMD患病风险，提示吸烟通过氧化应激的方式作用于视网膜黄斑区。氧化损伤可以存在多种表现方式，包括细胞内的细胞器退化，中断细胞信号的转导途径，线粒体DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)的改变等。mtDNA的修复功能缺陷,直接影响线粒体的氧化磷酸化功能，使呼吸链中断，ATP产生减少，ROS生成增多，而ROS反过来又加重mtDNA的损伤，形成恶性循环，最终导致整个细胞功能瓦解。Mao等[20]通过研究发现,RPE细胞的线粒体氧化应激导致了局限性的视网膜变性。Feher等[21]和Karunadharma等[22]通过尸检发现,AMD患者的视网膜中明确存在mtDNA的异常，异常程度与AMD病理改变呈高度相关性，提示mtDNA损伤在AMD的发生和发展中起着重要作用。

香烟中的大量氧化物质可以通过肺泡壁进入全身循环。除了产生短暂的活性氧，香烟烟雾中还含有大量的稳定复合物也能产生氧化损伤，主要有丙烯醛、氢醌和金属镉，且均已被证明是与RPE细胞损伤的体外或体内模型[23-25]。其中丙烯醛为一种不饱和醛，可诱导糖基化终末产物前体和脂质化终末产物前体的蛋白修饰，增强其结构[26]；氢醌是一种促氧化剂，本身可以被氧化，通过与DNA共价结合的方式与谷胱甘肽相结合，形成强烈的线粒体毒素或诱导mtDNA损伤；金属镉通过在视网膜和脉络膜累积产生氧化损伤[23]。

2.1.2抗氧化剂的消耗正常情况下，人体内存在两类抗氧化系统,一类是酶抗氧化系统,包括超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶等，这些酶可以清除ROS；另一类是非酶抗氧化系统,包括维生素C、维生素E、β-胡萝卜素、谷胱甘肽等，这些营养物质能抑制过氧化物的生成，干扰氧化反应的进行。抗氧化酶的表达受相应的细胞因子调控，其中转录因子NF-E2 相关因子是重要的调节者,在氧化应激状态下通过与抗氧化反应元件相互作用，调节抗氧化蛋白和Ⅱ相代谢酶的表达,引起抗氧化反应[27-28]。在病理状态下，这些保护机制被抑制。与不吸烟者相比，吸烟者血浆中维生素C和胡萝卜素水平显著下降,可能与吸烟引起的氧化应激有关[29]，而在体外试验中证实补充维生素C可抑制氧化损伤[30]。

2.2补体活化炎症很早即被发现在AMD的发生、发展中起作用。受损的细胞或碎片在RPE细胞和Bruch膜之间积累，成为慢性炎症反应的刺激物，在眼底形成一种炎症前期微环境，刺激RPE细胞或Bruch膜表达炎症介质，从而促进炎症反应发生和AMD形成[31]。补体是存在于血清和组织液中的一组可溶性蛋白，通过经典途径、旁路途径或甘露聚糖结合凝集素途径活化后发挥抗感染和免疫防御作用，参与免疫病理反应。在补体活化过程中，补体因子H(complement factor H，CFH)作为抑制性调节蛋白，在旁路激活途径中与C3b结合，抑制C3转化酶形成，从而调节补体活化程度和降低补体的促炎性效应[32]。同时，CFH可水解C3b，调控补体激活反应的进程。近期研究表明CFH基因多态性与AMD有密切关系，补体抑制物变异后可引起外层视网膜表面CFH与C反应蛋白或肝素结合蛋白的改变，从而影响视网膜炎症反应水平，使补体过度活化，破坏Bruch膜完整性，导致AMD的发生和发展[33]。

CFH的循环，作为补体替代途径的抑制剂，在吸烟者中亦降低，提示吸烟通过修饰C3和激活补体替代途径来直接激活补体级联反应。同时，实验发现玻璃膜疣中的补体C3a 和C5可明显刺激血管内皮生长因子的表达，提示补体活化在AMD进展中亦起重要作用[34]。

2.3血管改变吸烟导致的脉络膜血管改变主要有以下三个方面。①慢性烟雾暴露被证明改变了血液凝固动力学和纤维蛋白结构，两者都有助于血栓形成[35]。AMD的血管模型表明，脉络膜血管发生的变化，类似于动脉粥样硬化，负责AMD的进展[36]。②香烟通过激活α-肾上腺素能受体引起血管收缩，同样导致了脉络膜的血流量减少。Friedman[37]提出，脉络膜血流的减少可能会影响RPE碎片的清除，导致其形成在Bruch膜沉积。③吸烟也可能直接诱导脉络膜新生血管生成。研究表明，烟雾暴露可以改变鸡胚绒毛尿囊膜血管增生的分支模式，同时，致成纤维细胞数量增加，细胞外基质的复合物改变，以影响鸡胚绒毛尿囊膜的结构完整性[38]。

3治疗

目前对湿性AMD的治疗主要是玻璃体腔内注射抗血管内皮生长因子药物，但价格昂贵，而对干性AMD的治疗尚缺乏有效手段，唯一获得认可的治疗方法是基于“年龄相关性眼病研究”的多种维生素配方药以抗氧化，但其并不能有效阻止疾病的进展，只能降低患者发展成晚期高危AMD的危险性[39]。其他正在研究中的抗氧化剂包括锌制剂、多聚不饱和脂肪酸,类胡萝卜素、番茄红素和多酚等，因其能延缓AMD的进展被国外很多AMD 患者所接受,但其安全性、有效性等尚需进一步研究验证。需要注意的是，Kalariya等[40]证明类胡萝卜素衍生醛可以诱导人视网膜上皮细胞19死亡，且人视网膜上皮细胞19中的类胡萝卜素衍生醛与ROS的升高呈浓度依赖性，因此补充大剂量的类胡萝卜素，其衍生物对视网膜的毒性作用可能大于保护作用，所以在应用类胡萝卜素尤其是叶黄素和玉米黄素应选择合适的剂量。而Alpha_Tocopherol,Beta_Carotene Cancer Prevention Study(ATBC)和Beta_Carotenoid and Retinol Efficacy Trial (CARET)通过研究和随访发现，补充高剂量β-胡萝卜素反而增加吸烟人群肺癌的危险性[41-42]。因此，抗氧化剂的代谢和作用机制仍需进一步研究，特别是对吸烟者的影响仍属未知领域。

4结语

AMD是常见的致盲性眼病，吸烟对本病的严重危害可见一斑，在目前尚无有效治疗手段的情况下，作为眼科工作者，首先应提倡全民戒烟，其次应积极寻找新的治疗靶点，降低氧化应激损伤，保护RPE 细胞正常生理结构、功能和数量、抑制其凋亡，开发有效的抗氧化手段为AMD治疗提供新的可能。另外，吸烟剂量与AMD发病的流行病学调查及导致AMD发生、发展的更多作用机制等仍需进一步的前瞻性队列研究和大规模长期的临床试验。

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Research Progress of the Correlation between Cigarette Smoking and Age-related Macular DegenerationANNa,ZHUANGZeng-yuan,LIANGLi-na.(LaboratoryofEyeHospital,ChinaAcademyofChineseMedicalSciences,Beijing100040,China)

Abstract：Age-related macular degeneration(AMD) is a kind of senile degenerative disease of macular.Along with the aging population increasing,it has become one of the main blinding diseases.It is influenced by environmental and genetic factors,and cigarette smoking is one of the most important environmental factors and also the only controllable factor.The mechanisms include oxidative stress,antioxidant depletion,complement activation and vascular changes.Cigarette smoking can lead to the damage of retinal pigment epithelium cell′s normal physiological structure,functional damage and the number decrease,forming dry AMD(atrophic AMD) which has no effective treatment so far.

Key words：Age-related macular degeneration; Cigarette smoking; Oxidative stress; Mechanism； Antioxidant

收稿日期：2014-10-27修回日期：2015-02-27编辑：相丹峰

doi：10.3969/j.issn.1006-2084.2015.17.034

中图分类号：R774.5

文献标识码：A

文章编号：1006-2084(2015)17-3163-03