细胞因子与糖尿病视网膜病变的研究进展〔1〕

覃彦平，黄红波

(柳州市红十字会医院，广西 柳州 545001)

糖尿病(DM)是一种广泛存在的全身性代谢性疾病[1]，已成为严重的世界公共卫生问题。长期患病会引起眼睛、心脏、肾脏和神经的逐渐损害，而糖尿病视网膜病变(DR)是DM微血管病变中常见的严重并发症之一，是一种严重的致盲性眼病，是DM患者失明和视力障碍的主要原因。病程越长的DM患者，DR的发病率越高。据报道1型糖尿病(T1DM)患者病程在15 年以上的DR患病率为34.8%，病程在20 年以上的则为54.1%[2]。世界卫生组织(WHO)的研究数据表明：如不进行有效干预，到2045年，全世界因患DM导致失明和视力障碍者预计可达6.29 亿[1]。目前，我国DM患病率不断上升，DR的患病率也随之不断上升，是我国主要致盲眼病之一。DR的发生机制十分复杂，是一种多因素进展性疾病，目前其确切发病机制尚不明确，但越来越多的研究表明[3-5]，细胞因子与DR的发生发展有一定关联性。本文就目前常见的几种细胞因子与DR的相关性及其与DR发病关系的研究进展做一综述。

1 DR发病机制

DR是一种以慢性视网膜微血管炎症为特征的DM并发症[6]，视网膜微血管病变是DR的基本病理过程。DR可分为两类：增生性糖尿病视网膜病变(PDR)和非增生性糖尿病视网膜病变(NPDR)，这两种类型都可对视功能造成相对不可逆转的损害。DR的危险因素包括病程、发病年龄、高血糖、高血压、血脂异常和微量白蛋白尿等多种因素。糖尿病可引起炎症细胞因子局部和全身表达增加。DR的整个发病过程中都存在轻度、慢性炎症，这可能导致周细胞耗竭，局部周细胞损失致使毛细血管壁功能减弱，视网膜微血管功能障碍和变性，视网膜神经血管单元(rNVU)破坏，血—视网膜屏障(BRB)受到损害，引起出血、渗漏、视网膜水肿和毛细血管微动脉瘤，视网膜生成新生血管[7]。另外，脂质和葡萄糖的代谢失调还可能导致白细胞活化。在DR早期，由于轻度、持续的白细胞活化，白细胞与内皮细胞(EC)黏附产生白细胞增多症，引起微血管闭塞，导致EC细胞凋亡，造成BRB破坏及磨损性视网膜缺血[8]。

2 细胞因子及其在DR中的作用

2.1 血管生长相关因子

血管内皮生长因子(VEGF)是一种高度特异性的促血管内皮细胞生长因子。Chen等[3]发现PDR玻璃体切割术后，大多数患者玻璃体内VEGF水平显著下降，少数患者VEGF持续高水平，术后VEGF水平和术后/基线VEGF比值随时间下降。结果提示术后/术前VEGF比值可作为晚期并发症的预测指标。VEGF家族成员之一的VEGFA被认为是PDR治疗和诊断的新靶点[9]。

碱性成纤维细胞生长因子(FGF)具有参与血管生成、伤口愈合等作用。Jin等[10]对血清FGF21水平与无糖尿病视网膜病变(NDR)、非危及视力的DR(NSTDR)、轻度或中度非增值性PDR(NPDR)和威胁视力的DR(STDR)患者之间的关系进行了研究，发现血清FGF21水平是发生DR或STDR风险的生物标志物。当2型糖尿病(T2DM)患者血清FGF21水平>554.69 pg/mL时，患者发生STDR的风险增加。

色素上皮衍生因子(PEDF)主要有抑制新生血管、营养神经、抗纤维化、抗氧化等作用。Hu等[4]证实人晶状体上皮细胞中PEDF水平随着DR病情进展升高，有助于虹膜新生血管的形成。另有研究者在对T2DM患者循环中的PEDF进行检测时发现其水平升高，增加了DR发病风险，说明PEDF对DR有保护作用[11]。

基质金属蛋白酶(MMPs)是一类主要降解细胞外基质成分的蛋白酶。Solanki等[12]揭示在生理条件下，MMPs引起视网膜细胞外基质重塑，在病理条件下，MMPs诱导视网膜细胞凋亡。另外MMPs还参与局部蛋白水解，影响特定蛋白结构域介导的信号传导功能，与细胞表面受体相互作用。Opdenakker和Abu El-Asrar[13]研究发现在PDR中，炎症、缺氧诱导的VEGF和氧化应激共同刺激(pro-MMP-9)的产生，激活信号传导功能，导致BRB的破坏及新血管生成。

血小板凝血酶敏感蛋白(TSP)是首个抗血管新生因子，在细胞外基质成分的重塑和重组中发挥重要作用，可影响各种细胞的增殖、迁移和凋亡。人眼睛的玻璃体和房水中含有大量的TSP-1。TSP-1可通过转化生长因子-β(TGF-β)激活促进周细胞分化TSP-1[14]。TSP-1与导致糖尿病并发症的病理过程有关，是纤维化的主要因素[15]。

2.2 趋化因子

趋化因子具有诱导附近反应细胞定向趋化的能力，分为四个主要亚家族：CXC，CC，CX3C和XC。趋化因子CXCL12又称基质细胞衍生因子-1(SDF-1)，其受体是CXCR4。Deng等[5]发现在DR小鼠视网膜中SDF-1和CXCR4的表达明显低于正常健康小鼠。高糖处理降低了人视网膜色素上皮ARPE-19细胞中SDF-1和CXCR4的mRNA和蛋白表达。CXCR4-siRNAs的转染降低，而CXCR4表达载体的转染提高了高糖处理下细胞的存活率，揭示SDF-1/CXCR4通路可能通过提高细胞活性来改善DR。Capozzi等[16]发现原代人Müller细胞(HMC)中过氧化物酶体增生物激活受体(PPARβ/δ)被激活后，可产生促血管生成和炎性细胞因子，这些细胞因子可能构成EC和其他视网膜细胞与DR相关的上游旁分泌炎性信号。在下游，EC将这些信号转导，增加CCL8和CXCL10等的合成和释放，这些趋化因子具有调节DR中的白细胞黏附及其他与血管炎症相关的细胞活动。

2.3 肿瘤坏死因子

肿瘤坏死因子(TNF)是由多核巨细胞产生的一类单核细胞因子，在慢性眼部炎症的病理过程中起局部强化信号的作用，分为TNF-α和TNF-β两种。一项对NPDR患者泪液总蛋白(TPC)和TNF-α的浓度进行研究时发现，随着NPDR严重程度的增加，TPC和TNF-α浓度存在差异[17]。不过Mallmann和Canani[18]在检测PDR和其他玻璃体视网膜病变患者玻璃体腔内参与神经变性、炎症和血管生成的细胞介质浓度时，检测不到PDR患者玻璃体腔内TNF-α和TNF-β浓度水平。Bungau等[19]研究结果表明，几种具有抗氧化和抗炎活性的植物化学物质，如多酚和类胡萝卜素，通过减少活性氧的产生，可抑制TNF-α和VEGF通路，阻止炎症的产生，对DR等眼病具有显著的预防和治疗作用。

2.4 白细胞介素

白细胞介素(IL)是指在白细胞或免疫细胞间相互作用的淋巴因子。IL在传递信息、激活与调节免疫细胞、介导T细胞和B细胞活化、增殖与分化及炎症反应中起重要作用。Wang等[20]发现PDR患者血清、玻璃体液和外周血单个核细胞(PBMCs)中IL-26表达增加，提示IL-26可能与PDR的发病有关。Abu El-Asrar等[21]在对PDR中IL-11及其受体IL-11Rα的表达及CD163+M2巨噬细胞密度的变化进行研究后，认为IL-11/IL-11Rα信号可能参与PDR血管生成。Zeng等[22]为解决蛋白质类药物注射后易被多种蛋白酶降解问题，研究开发了IL-12负载型聚乳酸-羟基乙酸(PLGA)纳米粒(IL-12-PNP)，证实了IL-12-PNP是一种有效的DR给药平台，它可以恢复视网膜的厚度，减少视网膜新生血管的形成。

2.5 黏附分子

黏附分子(CAM)是介导细胞间或细胞与细胞外基质间相互接触和结合分子的统称。可分为免疫球蛋白超家族(Ig-SF)、整合素家族、选择素家族、黏蛋白样血管地址素、钙黏蛋白家族及一些尚未归类的黏附分子。黏附分子位于白细胞和EC上，在白细胞边缘化、缓慢滚动和迁移中发挥作用。高血糖或轻度炎症直接或间接影响EC功能，通过增加黏附分子、生长因子、炎症因子及趋化因子等的表达，诱导氧化应激，使白细胞增多，加强了白细胞与EC的相互作用[23]。血管内皮钙黏蛋白是EC细胞间黏附连接的组成部分，具有调节血管通透性的作用，而EC通透性调节受损可导致包括DR在内的多种疾病。

2.6 其他细胞因子

脂联素(APN)是脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性多肽或蛋白质，在体外对内皮细胞的血管生成有相反的影响作用。Li等[24]以恒河猴脉络膜视网膜内皮细胞(RF/6A)为研究模型，发现APN可通过抑制自噬作用来抑制高糖诱导的RF/6A细胞血管生成。Liao等[25]研究了血浆APN水平和APN相关基因的变化与DR的关系，认为血浆APN水平及APN受体基因变异与DR有关。Palanisamy等[26]发现在患有微血管病患者的房水和玻璃体中APN浓度增加，提示在PDR等眼病的晚期APN可能有调节血管纤维化的作用，并促进纤维血管膜的形成。缺氧诱导因子-1(HIF-1)是一种重要的转录因子，包括HIF-1α和HIF-1β两个亚单位。Li等[27]证实，在缺氧条件下，稳定VEGF的关键转录激活因子是HIF-1α。芽生血管生成的调控可能与腺嘌呤核糖核苷核AMP活化蛋白激酶(AMPK)有关，激活AMPK介导应激反应，促进自噬，稳定HIF-1α，导致VEGF表达增加。

综上所述，由于DR患者在慢性高血糖、高血压、高血脂等危险因素的刺激下，机体产生免疫炎症反应，细胞因子被激活，打破平衡状态，造成BRB受到损害，最终导致患者视力丧失。因此研究DR中更多的细胞因子活性的代谢通路，寻找阻断其活性的药物，可能成为DR新的诊断标志物、新的治疗靶点，为DR的治疗提供新的途径。