粘附分子E-選擇素和糖尿病視網膜病變的相關性研究

張偉亮 李雙農

E-選擇素（E-selectin），又稱CD62E，屬于粘附分子選擇素家族，在血管內皮細胞受到刺激后大量表達并且部分從內皮細胞膜上脫落，入血形成可溶性e-選擇素（sE-選擇素），由于E-選擇素僅表達于活化的血管內皮細胞，實驗證明E-選擇素和sE-選擇素分子的mRNA有相同的剪接形式，故血清中sE-選擇素水平間接的反映了體內血管內皮細胞的活化狀態，臨床上可作為人體內內皮細胞損傷的特異性指標〔1〕。高血糖導致細胞內代謝紊亂及血流動力學改變，損傷內皮細胞，導致E-選擇素表達增加，介導白細胞粘附，發生炎癥反應。Elhadd等〔2〕研究發現，sE-選擇素是體內高血糖所致內皮活化的最敏感的指標。目前，E-選擇素作為一種促炎因子,越來越受到臨床醫師的關注。但E-選擇素在糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）的發生、發展中的作用比較復雜，涉及到許多細胞因子的調控和炎性因子的協同，本文對近年來有關E-選擇素與糖尿病視網膜病變的相關性研究作一綜述。

1 E-選擇素的基本功能

E-選擇素通過載體、配體相互作用參與體內多種生理和病理過程。E-選擇素的外結構域中有C型凝集素的功能區作為受體,識別的配體包括多種白細胞、CD4+T細胞亞群等特定的糖鏈結構，主要是一些寡糖基團。目前，發現的配體有sLea、sLex、ESL-1（ E-selectin ligand-1）和 L-選擇素等〔3〕。 其中、sLea和sLex不被白細胞表達，而是某些腫瘤細胞表達，如乳腺癌、結腸癌、黑色素瘤、白血病、淋巴癌等，故臨床中通過檢測血清中sLea和sLex的含量判斷腫瘤是否轉移〔4〕。載體是可以使寡糖分子安置在受體表面的物質，包括：唾液酸化、硫酸化糖蛋白、巖藻糖基化、糖脂和蛋白聚糖等。

E-選擇素主要功能有：介導炎癥過程中白細胞的起始黏附；參與腫瘤轉移過程；在缺血再灌注損傷中起重要作用；參與血栓的形成；促進創傷的修復和愈合；參與細胞內外的信號傳遞；此外，在器官移植排斥中也起重要作用〔5〕。其中，炎癥反應最主要的病理變化是白細胞穿越血管壁進入組織間隙，包括白細胞滾動、激活和粘附移行三步。目前認為，E-選擇素及其配體是參與炎癥反應起始黏附即白細胞滾動階段的重要黏附分子,在炎癥早期階段扮演著重要的角色。通過單克隆抗體技術及特異性底物的分解證明，E-選擇素參與多種白細胞（包括粒細胞、巨噬細胞、單核細胞等）及CD4+記憶性T細胞亞群的粘附、聚集作用。E-選擇素介導的白細胞粘附作用在多種疾病如糖尿病及其血管并發癥、心血管疾病、類風濕性關節炎、狼瘡等的發生發展中占有重要地位。研究發現血漿中sE-選擇素也有生物學活性，利用基因重組技術得到的重組sE-選擇素通過與白細胞上相應配體結合,可以活化中性粒細胞表面CD18分子。由于E-選擇素和配體在炎癥起始白細胞黏附階段具有重要作用，目前它正在作為藥物作用新的靶點被大家廣泛關注〔6〕。

2 DR中，與E-選擇素相關的炎性因子

在高血糖癥、高胰島素血癥、胰島素抵抗、糖耐量異常等疾病中，均會導致細胞間黏附因子 1（intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1）、血管細胞黏附因子 1（vascular cell ad-hesion molecule-1，VCAM-1）和E-選擇素在內皮細胞表面的表達升高。雖然這幾種粘附因子都受血糖濃度的調節，但E-選擇素反應時間短、反應程度高，能更敏感的表示內皮細胞的活躍程度，是反映內皮損害和應激狀態的標志物。當血糖濃度降低時，sE-選擇素濃度也迅速降低。

Bagg等〔7〕研究發現，在 DR 中 E-選擇素及 IL-6 mRNA在DR中的表達水平明顯升高，E-選擇素及IL-6可作為炎癥反應的標志物；武圣潔等〔8〕報道，糖尿病視網膜病變患者血漿同型半胱氨酸（Hcy）水平明顯增高，經相關分析證明血漿Hcy水平增高的程度與糖尿病視網膜病變的程度呈明顯正相關。Welch等〔9〕研究表明，Hcy可能通過損害血管內皮功能、促血小板激活、誘導平滑肌細胞增殖等途徑誘導微血管病變的發生，而E-選擇素介導白細胞與內皮細胞的黏附可誘導急性期蛋白的產生，激活淋巴細胞，也可以促進平滑肌細胞增殖和血小板釋放〔10〕。因此推測Hcy與E-選擇素在誘導微血管病變的發生上有相關性。楊大春等〔11〕在動脈粥樣硬化疾病的實驗中證明，在一定濃度范圍內，Hcy可顯著促進人臍靜脈內皮細胞E-選擇素、IL-6的合成和分泌，兩者呈劑量依賴關系。在同一濃度作用下，臍靜脈內皮細胞E-選擇素、IL-6的分泌呈時間依賴關系。這些研究提示Hcy是E-選擇素正向刺激因子，在微血管病變中均有促進發生的作用。Wang等〔1 2〕通過蛋氨酸負荷實驗證實了輕、中度Hcy血癥血漿中E-選擇素、P-選擇素、VCAM-1明顯升高，同時Hcy可刺激血管平滑肌細胞表達和釋放單核細胞趨化因子-1及IL-6〔13〕。

眾所周知，VEGF在DR的發生發展中起著重要的作用。牛曉燕等〔14〕選用 VEGF作為 E-選擇素的參考指標，在 DM患者中發現，VEGF、sE-選擇素均顯著高于正常對照組，隨著DR嚴重程度的增加而增加，血漿VEGF與血漿sE-選擇素的變化趨勢一致；并且研究中發現，在體外或活體的視網膜血管組織中，VEGF可增加毛細血管內皮E-選擇素的表達，進一步說明E-選擇素在DR發病機制中的作用。 此外，郭靈〔15〕對糖尿病患者血清 IL-10、IL-18水平與 E-選擇素水平進行相關性分析，結果表明，無論患者有無DR，IL-10與E-選擇素呈正相關（r=0.508 4，P＜0.01），IL-18 也如此（r=0.613 7，P＜0.01）。但是，Boulbou等報道稱，粘附分子在發病或具有直接影響DR的進展中尚未得到確切的理論支持，盡管他們發現這些分子水平的提高。故有學者提出，全身血液循環中E-選擇素的水平不能代表DR嚴重程度，進一步的研究應該是通過PCR在組織水平評估粘附分子和信使RNA對E-選擇素的表達。

3 DR中，E-選擇素對視網膜血管的損傷機制

Olson 等〔16〕和 Blann 等〔17〕曾 對 DR 患 者 血漿 中 sE-選擇素水平進行研究，結果表明：DR患者中，高血糖可增加E-選擇素的表達，sE-選擇素與血糖改變顯著相關，E-選擇素介導的白細胞與血管內皮細胞的黏附過程在毛細血管內皮損傷、毛細血管閉塞及新生血管形成的三個階段中均起重要作用。有研究表明sE-選擇素水平與HbA1c具有相關性〔18〕，因此，sE-選擇素可用于監測降糖治療后早期血管內皮損傷的預后。

3.1 E-選擇素的生成及表達

靜息時，內皮細胞上的E-選擇素含量非常低，高血糖癥、高胰島素血癥、高血脂、高糖化血紅蛋白血癥導致糖尿病醛糖與蛋白質廣泛接觸，糖基化終產物（AGEs）產生增加，氧化應激途經誘導內皮細胞E-選擇素的表達〔19〕，同時刺激大量炎性細胞因子生成，進而加速誘導E-選擇素的表達〔20〕。進一步的研究發現〔21〕，高血糖誘導的氧化應激，通過 p47phox（一個增加膜轉細胞氧化酶激活的關鍵步驟）激活NAD（P）H氧化酶，NAD（P）H氧化酶衍生的活性氧（ROS）參與 T2 DR血清誘導的內皮細胞E-選擇素的表達。實驗證明，在apocynin或DPI抑制NAD與（P）H氧化酶組裝NAD（P）H氧化酶后，ROS的生成繼而減少，內皮細胞E-選擇素的表達也明顯減少，說明DR中，NAD（P）H氧化酶對內皮細胞E-選擇素的表達有促進作用。多數學者認為高血糖誘導的氧化應激是通過激活核因子 κB（nuclear factor-B，NF-κB）促使內皮細胞與中性粒細胞粘附性增強，刺激 E-選擇素的快速表達〔22〕，Bevilacqua等〔23〕通過基因定位檢測，確定了E-選擇素的表達增加是在分子轉錄水平上誘導的。但Essani等〔24〕發現E-選擇素表達的調控是多因素、多環節的：NF-κB與E-選擇素基因啟動子結合后，還要求NF-κB復合物與白細胞黏附分子-1及白細胞黏附分子-2結合才能啟動E-選擇素的表達。之后內皮細胞E-選擇素的特異性碳水化合物基團被白細胞識別、粘附而發揮生物學作用〔25〕。

3.2 E-選擇素的作用結果

E-選擇素對白細胞的粘附使得白細胞在血管中幾乎處于停滯狀態，然后黏附、聚積于血管壁，釋放氧自由基、酶等物質與內皮細胞相互作用，損傷血管內皮。其中單核細胞、粒細胞產生彈性蛋白酶和膠原酶損傷內皮細胞；中性粒細胞釋放帶正電荷的溶酶體蛋白，嗜堿性粒細胞、巨噬細胞產生釋放的蛋白水解酶破壞毛細血管基底膜和細胞外基質成分。損傷的內皮細胞極易形成微血栓、阻塞毛細血管，同時增加微血管的通透性，造成組織損傷。成軍等〔26〕通過顯微鏡檢查發現，中、晚期DR血管腔內有大量白細胞粘附、聚集，周細胞、內皮細胞凋亡，基底膜增厚，PAS深染。表現為毛細血管閉塞，小動脈硬化等多種形態學改變。DM患者隨著病程延長血液黏稠度逐漸增高，白細胞粘附集聚現象增加。DR血管內皮細胞損傷又促進了E選擇素等粘附分子高表達〔27〕，造成惡性循環。由此證明：E-選擇素高表達與DR毛細血管損傷嚴重程度及病程長短均有相關性。增殖型糖尿病視網膜病變（PDR）患者sE-選擇素水平較非增殖型糖尿病視網膜病變（NPDR）患者血清中明顯升高。Abe Y〔28〕應用單克隆抗體免疫組化的方法證明，PDR患者的TNF-α、E-選擇素表達顯著增加，提示E-選擇素的局部表達在DR增殖階段起很重要的作用。在小鼠模型中，10 nmol E-選擇素可促使小鼠角膜的血管生長，這與白介素（IL）-8、纖維母細胞生長因子（FGF）、血管內皮生長因子（VEGF）等刺激新生血管生成的劑量幾乎是完全一致的。但sE-選擇素與VEGF的作用機理截然不同。sE-選擇素是通過對內皮細胞的趨化作用，使其發生遷移。此外，E-選擇素粘附、聚集的巨噬細胞、單核細胞可釋放VEGF促進血管內皮增殖，刺激血管生長，且E-選擇素誘發白細胞在毛細血管聚集引起的毛細血管閉塞、血管破壞，導致局部組織缺氧，也是刺激新生血管形成的重要因素。

4 E-選擇素檢測的意義與治療

在DR發展過程中，血漿sE-選擇素水平與VEGF、Hcy、IL-6、IL-10等具有正相關性。因此，在DM的早期，監測sE-選擇素水平，控制E-選擇素高表達及其介導的白細胞與內皮的黏附，可以保護內皮細胞，促使內皮損傷的逆轉，對于DR的防治有一定的意義。目前，對E-選擇素抑制的藥物研究中發現，抗凝因子蛋白-C、糖皮質激素類可以直接抑制NF-κB亞單位的活性〔29〕；體外實驗發現，高密度脂蛋白可以抑制IL-1刺激后人臍靜脈內皮細胞E-選擇素表達的增高。依達拉奉可以使血漿中E-選擇素和L-選擇素的表達顯著下調〔30〕；吡咯烷二硫代氨基甲酸鹽（PDTC）作為一種 NF-kB的抑制劑可以抑制其活化，阻礙kBp65亞基向細胞核轉移，也可以下調E-選擇素的基因表達，同時降低血漿中sE-選擇素〔31〕。一些中藥如西紅花酸、麝香保心丸、葛根素對E-選擇素的生成均有抑制作用。在大鼠的DR模型研究中發現，氨基胍是一種較好的抗DR藥物，其抗DR的機制部分是由于降低了E-選擇素、VCAM-1粘附分子的表達〔32〕。此外，E-選擇素單克隆抗體的應用可阻斷白細胞和內皮細胞的粘附作用，這有望為DR的治療開辟新的途徑。

5 問題與展望

E-選擇素在DR中的作用已經逐步被揭示，血漿中sE-選擇素水平與DR的發生、發展有相關性，但血漿中E-選擇素的含量能否代表DR的嚴重程度尚無確切定論，研究發現血漿中E-選擇素容易受到多種因素干擾，如：血壓、血脂及機體感染等，有學者提出玻璃體腔內E-選擇素的含量在DR發展過程中更具有代表性。那么，在治療DR時，局部用藥可能更具有針對性，也更為有效。對于抑制E-選擇素的藥物研究已取得了一定的成績，但針對治療DR的藥物仍在研究當中，目前，E-選擇素單克隆抗體的研究已經開始，但處于萬里長征的第一步，藥物的有效性、安全性及持續性將是關注的重點，希望能像年齡相關性黃斑變性中雷珠單抗抑制VEGF一樣，在不久的將來，治療DR除了傳統的激光、手術外，E-選擇素單克隆抗體能成為治療DR最有效的方法之一。

總之，E-選擇素的研究可能進一步揭示DR的發病機制，并為診斷、治療該病提供新的理論依據，希望今后能通過有效的藥物控制E-選擇素的表達，從而成為治療DR有效手段之一。

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