周細胞聯系糖尿病視網膜病變發病機制研究綜述

張玥

(成都中醫藥大學眼科學院，四川 成都)

0 引言

糖尿病視網膜病變( DR)是糖尿病的常見微血管并發癥之一，是代謝紊亂、內分泌及血液系統損傷在視網膜上的表達。長期慢性高血糖刺激是DR的誘發因素，周細胞的選擇性丟失被認為是DR的最早病理改變，并且被普遍認為是糖尿病性視網膜病變的起始機制[1-2]。

1 DR的病理改變

內皮細胞、基底膜、周細胞三者共同構成了視網膜毛細血管結構。DR 的基本病理特征如下：周細胞選擇性的丟失；基底膜的增厚；微血管瘤的形成；內皮細胞的增生；新生血管的形成。

初始病理形態改變為周細胞選擇性丟失，導致毛細血管壁形成球囊樣空洞，內皮細胞進而過度增生，進一步發展為毛細血管阻塞、小出血和脂質沉積，最終的結局是完全喪失正常的視網膜微血管細胞結構合并毛細血管的無細胞化[3]。

2 周細胞

周細胞(PCs)即血管周圍細胞，它是以細胞周圍血管的特殊解剖結構而被命名的。廣泛分布在全身微血管壁的結構細胞同內皮細胞一起構成了微血管與間質組織之間的屏障。近年來，相關研究表明，周細胞和微血管內皮細胞不僅在解剖位置上密切相關，而且還可以與內皮細胞相互聯系借由細胞和旁分泌信號通路，其作用廣泛體現在調節微循環灌注流量和微血管通透性，血管再生和傷口愈合，微血管張力等的把控上[4]。

2.1 周細胞對微血管的作用

周細胞的重要作用一方面體現在調節微血管生理上，另一方面則是調控病理性血管形成。在微血管系統中，周細胞和毛細血管內皮細胞包繞于相同的基底膜內，二者進行持續且密切的細胞聯絡，并一同調節血管形成、病理性血管形成、血管滲漏、腫瘤形成等等進程[5]。在毛細血管形成的早期，周細胞聚集可以調控新生毛細血管的發生進展。而在晚期血管生成中，周細胞卻抑制內皮細胞增殖，促進內皮細胞分化，并促進血管成熟[6]。

2.2 周細胞作用的相關信號通路學說

2.2.1 氧化應激

線粒體呼吸鏈為機體供應了充足的體內活性氧(ROS)，高糖所致的代謝紊亂可誘導線粒體電子運輸鏈產生過多的ROS，ROS的大量堆積會對機體微循環產生持續性的損害。活性氧過剩導致視網膜代謝異常，而這些代謝異常又源源不斷地產生活性氧，由此形成惡性循環，最終結局是處于長期持續高活性氧壞境下的線粒體DNA損傷，細胞死亡[7]。

2.2.2 多元醇通路激活

正常血糖濃度下，糖酵解是葡萄糖的主要分解途徑，醛糖還原酶是多元醇通路的限速酶，與葡萄糖親和力較低，正常情況下此通路代謝本是極低。但當血糖長期持續不斷升高，醛糖還原酶進而活性增強，多元醇通路活躍，致使大量葡萄糖經該途徑代謝[8]。Miwa K等[9]研究證實，多元醇途徑激活可以降低細胞內抗氧化劑谷胱甘肽，其通過消耗NADPH來實現。抗氧化劑谷胱甘肽的減少合并生成附加的氧化劑共同加劇了氧化應激進程，并且已知氧化應激也是DR的重要機制。

相關研究表明，血糖升高同樣也會促使蛋白激酶C(PKC)活化和終末糖基化產物(AEGs)堆積，激活細胞內相關信號轉導進程，誘發細胞內氧化應激，促使炎癥和血栓出現，同時導致周細胞凋亡。

2.2.3 硫氧還蛋白相互作用蛋白(TXNIP)的表達

TXNIP通過抑制硫氧還蛋白(TRX)的表達來實現調控氧化應激、誘導細胞凋亡、拮抗細胞增殖等等目的[10]。Devi T S等[11]研究將實驗性大鼠視網膜周細胞不同置于葡萄糖濃度下，并給予抗氧化劑N-乙酰基半胱氨酸及TXNIP抑制劑Azas對照，結果表明：處于高糖環境下的視網膜周細胞TXNIP表達大幅增加，內在機制可能為氧化應激的降低和DNA損傷、增加線粒體功能和DNA損傷修復有關。張敏等[12]的最新研究采用高糖誘導體外培養的小鼠視網膜Müller細胞，通過RNA干擾降低TXNIP的表達，免疫熒光、Westernblot和Real-time PCR檢測自噬相關蛋白及絲氨酸/蘇氨酸激酶/雷帕霉素靶蛋白(AKT/m TOR)的表達。結果顯示高糖誘導的Müller細胞中 TXNIP表達顯著增加；而 TXNIP 敲降的Müller細胞中自噬相關特征性蛋白(LC3Ⅱ、P62)的表達則顯著降低。表明TXNIP在高糖誘導的小鼠Müller細胞中可能通過Akt/mTOR信號通路抑制自噬活性，并引起細胞凋亡，再次提示TXNIP與在DR發展中的特殊作用，為DR的治療提供又一新角度。

2.2.4 STAT1 信號通路調控的 Bim 蛋白表達

Bim 蛋白屬于 Bcl-2 家族促凋亡蛋白，由轉錄激活因子1(STAT1)調控其表達。ES Shin等[13]實驗通過測量不同葡萄糖濃度培養下的視網膜周細胞中的STAT1總量，結果高糖條件下培養的視網膜周細胞中STAT1磷酸化水平顯著提高，實驗表明視網膜PCs暴露于高糖環境下導致Bim表達和氧化應激增加，STAT1的激活是調節PCs功能的重要途徑。因此著眼于Bim的表達或調控可能提供一個更行之有效的DR治療方法。

2.2.5 促凋亡轉錄因子

促凋亡轉錄因子(FoxO1)是叉形頭轉錄因子的O亞型，目前已發現FoxO1、FoxO3a、FoxO4、FoxO6等4個FoxO亞族成員[14]。Mani A等[15]通過體外實驗證實，使用腫瘤壞死因子-a或羥甲基賴氨酸刺激視網膜PCs中的促凋亡轉錄因子FoxO1，能使DNA結合活性顯著增加，PCs活性卻明顯降低，我們因此大膽設想能否利用siRNA干擾操作，抑制FoxO1表達，從而達到抑制或減緩PCs凋亡的目的。

2.2.6 嘌呤受體P2X7

P2X7作為一種細胞凋亡受體，可以在低濃度ATP和其他激動劑的刺激下觸發選擇性陽離子通道的開放，從而實現鉀，鈉，鈣和其他陽離子通過膜流動，同時顯示出對二價陽離子相對較強的選擇性。在低二價陽離子上長時間刺激其在通道中形成裂孔，這可以使得大的有機分子順利通過，從而導致細胞凋亡[16]。左煒等[17]實驗采用P2X7激動劑BzATP和拮抗劑OxATP測定體外培育的正常視網膜周細胞和糖尿病大鼠視網膜周細胞的不同存活比率。實驗結果表明P2X7受體激動可誘導周細胞凋亡，且與濃度成正比，而拮抗劑OxATP卻可以顯著降低BzATP對視網膜周細胞的毒理作用，提升細胞生存率。基本證實P2X7受體活性對視網膜周細胞凋亡有相當的調節效果。但實驗僅證明P2X7在體外培養周細胞凋亡的作用及其調控機制，在人體內調控過程和體外是否有一致性，還需進一步探究。

2.2.7 硒蛋白S1(SEPS1)

SEPS1屬于硒蛋白，廣泛分布于內質網及細胞膜上，參與各種器官和細胞的生物作用[18]。SEPS1可參與降低內質網應激、拮抗氧化應激、調控炎癥和糖脂代謝等等進程[19]。王廣玲等[20]實驗采用體外分離糖尿病大鼠視網膜外周細胞和內皮細胞，采用慢病毒轉染技術在上述內皮細胞和內皮細胞中成功過表達SEPS1，以此檢測細胞的增殖率和侵襲性，并檢測細胞中SEPS1、P-Akt和VEGF的表達水平。結果表現為糖尿病大鼠視網膜內皮細胞和外周細胞中SEPS1基因和蛋白水平均低于正常大鼠。結果初步表明，SEPS1在糖尿病視網膜病變大鼠中較低表達，而后進一步實驗增加SEPS1表達后發現竟能大幅下調糖尿病性視網膜病變大鼠內皮細胞和周細胞增殖性，實驗充分說明SEPS1在周細胞和內皮細胞間低表達與DR的發生發展有相當密切的內在聯系，其機制可能是VEGF/PI3K/Akt通路的激活。

3 小結與展望

綜上所述，視網膜周細胞凋亡與氧化應激、多元醇通路激活、相關信號通路如細胞因子、受體、基因等都有一定關聯，借此來研究DR 的早期防治，從不同角度與靶點為研制治療DR新藥提供了新穎且廣闊的思路與空間。但目前大多數研究仍局限于體外實驗，人體內調控機制是否一致尚未確定，直接支持的證據暫不充分，具體作用機制仍不確切，且實驗樣本數量比較小，缺乏可信性和一致性。所以仍需研究者們進一步實驗不斷探究，以期打開新藥研制光明的前景，為DR患者早日帶來曙光！