糖尿病視網膜病變中周細胞的藥物治療進展

朱傳艷 朱 妍 蔣 沁 姚 進

周細胞是位于微血管外表面的特殊壁細胞，通過物理接觸和旁分泌信號通路與內皮細胞相互作用，共同參與血管形成、維護血管穩定[1]。DR是糖尿病的常見并發癥，是導致患者視力損害和失明的主要原因之一[2]。視網膜周細胞的脫落是DR早期可觀察到的形態學改變。周細胞丟失可導致毛細血管穩定性下降，血管通透性增加，誘導毛細血管閉塞、微動脈瘤形成。DR晚期視網膜缺血、缺氧，病理性新生血管生成，最終導致出血和失明[3]。因此周細胞可能與DR的發生、發展密切相關，探索保護周細胞的藥物，可能在DR的早期控制病變發展，改善患者的預后。

一、周細胞基本概述

1.周細胞的形態及分布：通過透射電子顯微鏡技術，研究者觀察到周細胞的細胞核大而圓，具有不均勻的電子致密區。胞質較小具有很多長突起，可縱向橫跨多個內皮細胞表面，偶爾可連接臨近的毛細血管分支。在毛細血管的分支點通常可見周細胞胞體，而胞質的初級突起沿著血管分支延伸，進一步產生與之相垂直的次級突起，其尖端部位與內皮細胞相連，并環繞毛細血管[3]。周細胞在不同時期呈現不同的形態。在視網膜血管生成過程中，覆蓋未成熟血管的周細胞呈星形，擁有較多的胞質突起。成熟的周細胞胞體細長，胞質突起相對較少，具有較高的血管覆蓋率[4]。周細胞在組織中的分布也存在差異。周細胞與內皮細胞的比例在腦和視網膜組織中為1∶1，在腎臟中為1∶2.5，在皮膚和肝臟中為1∶10，在骨骼肌中比值最低，為1∶100[3]。周細胞在視網膜中的分布比例最高，提示周細胞在視網膜中具有特殊的功能。

2.周細胞的功能：在視網膜中，周細胞與內皮細胞、神經元、神經膠質細胞等一起構成血-視網膜屏障，共同維護組織穩態。視網膜血管發育過程中周細胞覆蓋率降低，會導致視網膜表層和深層嚴重出血、深層血管叢形成中斷和大量炎性細胞浸潤[5]。這表明周細胞覆蓋率減少可導致微血管屏障的破壞，視網膜血管滲透性增加，導致視功能損害。

大量研究發現，內皮細胞與周細胞之間的多種信號通路在血管生成和維護血管穩定方面發揮重要的作用[6]。在血管生成過程中，周細胞表面的血小板源生長因子受體β(platelet-derived growth actor receptor-β，PDGFRβ)可與內皮細胞分泌的PDGFβ相結合，招募周細胞黏附到內皮細胞上，促進血管成熟。周細胞分泌的血管緊張素1，與內皮細胞表面Tie-2受體相結合，維護血管的穩定。另外，周細胞還可表達多種收縮蛋白，在多種血管活性介質和電生理刺激作用下收縮或舒張[3]。但是由于缺乏對周細胞的正確鑒別及研究的微血管的局限性，因此有關周細胞在血管中的功能，仍有待于進一步的探索。

二、DR與周細胞

DR是糖尿病常見微血管病變之一，可嚴重危害患者的視力，影響患者的日常生活。DR早期，周細胞丟失，內皮細胞損傷，基膜增厚，造成毛細血管閉塞，血-視網膜屏障被破壞，隨病情發展最終可導致患者失明。目前DR的治療手段主要包括激光光凝術、玻璃體切除手術及玻璃體腔藥物注射等。但是這些治療方式主要應用于疾病晚期，且存在組織創傷大，易發生眼內出血、視網膜損傷等并發癥，患者經濟負擔重等諸多缺點[7]。另外，DR進展到疾病晚期，患者的視力難以得到有效改善，所以仍然需要積極探索DR中新的治療靶點，在早期延緩病變發展。近年來大量研究表明，DR過程中周細胞的丟失與微血管病變的發展相關，如微動脈瘤形成、毛細血管高滲透性、血-視網膜屏障破壞、病理性新生血管生成等[8]。因此，探索有效作用于周細胞的藥物可能在保護周細胞、控制DR早期病變發展中具有重要意義。

三、西藥對DR中周細胞的治療

1.抗血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)藥物：VEGF是調節血管新生和血管通透性的重要因子，可以直接刺激內皮細胞的增殖和遷移，但是它在周細胞生物學中的作用尚不明確。既往研究表明，VEGF可能負性調控周細胞功能，減少新生血管周細胞的覆蓋，從而破壞新生血管的穩定性[9]。另一方面，抗VEGF藥物經玻璃體腔注射、擴散到視網膜血管壁時，它先到達血管外層的周細胞，然后再到達內層的內皮細胞。因此抗VEGF藥物也可能作用于周細胞，在早期減少血管破壞、延緩疾病進展。

Giurdanella等[10]通過 Western blot法檢測發現，高糖培養下原代人視網膜周細胞中磷脂酶A2(phospholipase A2，PLA2)的磷酸化和環氧化酶2(cyclooxygenase-2，COX-2)的表達增加，前列腺素(prostaglandins，PG)的釋放增多，進而促進VEGF的表達。而VEGF表達上調進一步誘導PLA2/COX-2/PG軸的活化，進一步降低周細胞的活力。阿柏西普、貝伐珠單抗和雷珠單抗是常見的3種抗VEGF藥物，它們可能通過抑制PLA2/COX-2/PG軸，預防高糖誘導的周細胞損傷，提高細胞活力。研究者使用鏈脲佐菌素(streptozotocin，STZ)誘導的糖尿病小鼠模型，對實驗組小鼠進行每周1次、連續4周腹腔注射阿柏西普，結果發現，阿柏西普對糖尿病小鼠的血糖水平或者體質量并沒有顯著影響。免疫熒光染色結果顯示，與對照組比較，阿柏西普治療組小鼠的視網膜周細胞的丟失減少，血管的滲漏降低，視網膜無灌注區域面積減小以及周邊的白細胞招募減少[11]。這表明DR早期抗VEGF治療可能是保護周細胞、延緩病變進展的治療策略。

2.抗氧化應激類藥物：DR是一個復雜的病理過程，其病變機制尚未被完全闡明，其中氧化應激已被證明是參與這一過程的關鍵因素。在全身各個器官組織中，視網膜中的不飽和脂肪酸含量最高，并且耗氧量及葡萄糖氧化最多，因此易受到活性氧(reactive oxygen species，ROS)的損害[12]。高糖條件下的周細胞線粒體可產生過多的ROS，caspase-3的活性增加，提示氧化應激在周細胞凋亡過程中的作用。

抗壞血酸是一種較強的抗氧化劑，正常血漿濃度的抗壞血酸可抑制晚期糖基化終末產物受體(receptor for advanced glycation end products，RAGE)的激活，它能夠有效清除氧自由基或超氧化物。研究發現，抗壞血酸可減少高糖誘導的微血管視網膜周細胞凋亡。TUNEL實驗結果顯示，同時給予抗壞血酸和α-生育酚治療可抑制糖尿病大鼠中視網膜周細胞的凋亡[13]。維生素B1，又稱硫胺素，是生物體內參與葡萄糖代謝的重要輔助因子，也可作為一種抗氧化劑減少高糖引起的損傷。研究者在高糖條件下人臍靜脈內皮細胞產生的細胞外基質中培養人視網膜周細胞，發現周細胞的黏附能力下降，凋亡數量增多。硫胺素及其脂溶性衍生物苯磷硫胺可以逆轉這一變化，提示硫胺素類藥物可能在DR過程中減少周細胞從視網膜毛細血管的脫離，是減少DR引起的視網膜損傷的有效藥物[14]。非諾貝特是一種過氧化物酶體增殖激活受體α (peroxisome proliferator-activated receptor α，PPARα) 激動劑類藥物，常用于治療血脂異常，具有抗炎和抗氧化作用。Mazzeo等[15]通過流式細胞術和酶聯免疫吸附實驗發現，非諾貝特可以減少高糖、低氧等糖尿病應激條件下人視網膜周細胞中整合素β1、單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein 1，MCP1)、基質金屬蛋白酶9(matrix metalloproteinase 9，MMP9)的表達。該研究提示，非諾貝特可減輕DR中周細胞的損傷，減少視網膜無細胞毛細血管形成。

3.β腎上腺素能受體(β-adrenergic receptor，β-AR)激動劑：β-AR激動劑是一類擬交感神經藥物，具有激活多種細胞的生存和增殖能力的作用。Yun等[16]通過MTT實驗發現，β-AR激動劑如異丙腎上腺素、沙丁胺醇和多巴酚丁胺可顯著提高胎盤組織源的原代周細胞活力。進一步研究發現，其均可激活磷酸肌醇3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)信號通路和絲裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinases，MAPK)/細胞外信號調節激酶1/2(extracellular signal-regulated kinase 1/2，ERK1/2)信號通路，促進正常條件和高糖條件下周細胞的增殖和生存能力。另外還有研究發現，與β1-AR激動劑多巴酚丁胺比較，β2-AR激動劑沙丁胺醇能更有效地保護周細胞，增加周細胞的生存和增殖能力，這可能與高糖作用下周細胞β1-AR的表達降低相關。滲透性檢測實驗和免疫熒光染色實驗結果顯示，沙丁胺醇可減少STZ誘導糖尿病小鼠視網膜血管滲漏和周細胞的丟失。這些結果提示β-AR激動劑，尤其是β2-AR激動劑在預防DR早期周細胞的損傷方面的潛在治療作用。

4.其他：Hu等[17]研究發現，可溶性環氧化物酶(soluble epoxide hydrolase，sEH)在糖尿病小鼠和糖尿病患者的視網膜和玻璃體中表達增多，并隨著病變的加重而增加。視網膜消化血管實驗結果顯示，sEH抑制劑t-AUCB可以減少糖尿病小鼠視網膜中無細胞血管數量以及血管外的周細胞數量。視網膜外植體實驗結果也進一步發現，sEH降解產物加速了周細胞向血管外的遷移，導致周細胞丟失，加重血管損傷。Lin等[18]通過免疫熒光染色和Western blot法檢測到周細胞中胰高血糖素樣肽-1受體(glucagon-like peptide-1 receptor，GLP-1R)的表達。GLP-1類似物利拉魯肽可發揮GLP-1R拮抗劑作用，抑制晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products，AGEs)誘導的原代胎牛視網膜周細胞遷移，維護血-視網膜屏障的穩定性，從而可能在早期延緩DR的進展。周細胞向血管外的遷移可能是周細胞丟失的一種潛在機制，這些研究為預防早期糖尿病血管病變的進展提供了新的治療思路。

利魯唑是治療肌萎縮性側索硬化癥的有效藥物。研究發現，它可通過對蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)的直接抑制作用減少STZ誘導的糖尿病小鼠視網膜周細胞的損傷[19]。維甲酸是維生素A的代謝產物之一，以 9-順式維甲酸、13-順式維甲酸等異構體的形式存在。研究發現，9-順式維甲酸通過維甲酸X受體α(retinoic X receptor α，RXRα)，下調周細胞中Src同源2結構域蛋白酪氨酸磷酸酶1(Src homology 2 domain-containing phosphatase 1，SHP1)的表達發揮抑制周細胞的凋亡的作用，提高周細胞對PDGF-BB的敏感度[20]。肝細胞生長因子(hepatocyte growth factor，HGF)在DR患者的血清和玻璃體液中增多，它可通過PI3K/AKT信號通路調節人胎盤源周細胞的生存，從而預防DR過程中周細胞的丟失[21]。當細胞內質網功能被破壞，未折疊或錯誤折疊的蛋白質積聚在細胞器內，這種情況被稱為內質網應激。長期的血糖波動易引起視網膜周細胞發生內質網應激，這可能與DR早期的周細胞的損傷相關。熊去氧膽酸可顯著減輕內質網應激，減少STZ誘導的小鼠視網膜中周細胞的丟失，可能在DR的早期防治過程中發揮潛在作用[22]。

四、中藥對DR中周細胞的治療

隨著對中醫學研究的不斷深入，越來越多的研究者開始進行中藥的探索，積極尋找保護周細胞、減少周細胞凋亡的有效藥物。與西藥比較，中藥具有多靶點、經濟等優勢，可為DR的防治提供新的方向。

1.中藥組方：KIOM-79是由厚樸、葛根、甘草、大戟這4種中草藥萃取制成，研究顯示它可以阻斷核因子κB(nuclear factor kappa-B，NF-κB)的激活，減少AGEs誘導的原代胎牛視網膜周細胞凋亡。視網膜消化血管和TUNEL法檢測結果顯示，KIOM-79可減少糖尿病大鼠視網膜周細胞的凋亡，從而改善視網膜微血管功能障礙[23]。周潔等[24]研究發現，活血化瘀方(黃芪、地黃、枸杞子、決明子、蒲黃、水蛭)在一定濃度范圍內可明顯抑制高糖培養條件下的大鼠視網膜周細胞凋亡。主要外膜蛋白(major outer membrane proteins，MOMP)/B細胞淋巴瘤-2(B-cell lymphoma-2，Bcl-2)信號通路可能是該組方抑制周細胞凋亡的途徑之一。研究者通過網絡藥理學分析預測和篩選雙丹明目膠囊(主要成分包括女貞子、墨旱蓮等)在DR中的潛在靶標。流式細胞術和Western blot法檢測結果顯示，它可激活內源性抗氧化酶，清除過量的ROS，下調核糖聚合酶[poly (ADP-ribose) polymerase，PARP]的表達，促進抗凋亡基因Bcl-2和甘油醛3-磷酸脫氫酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase，GAPDH)的表達，從而減少氧化應激誘導的人視網膜微血管周細胞凋亡[25]。

2.中藥單體及活性成分：知母根莖是中藥組方中的常見成分，對于預防糖尿病及其并發癥具有較好的療效。其中芒果苷和新芒果苷是知母根莖提取物的主要活性成分，它們能夠有效逆轉高糖誘導的原代胎牛視網膜周細胞增殖能力降低[26]。黃芪是一種常見的中草藥，其有效成分具有促進血管修復、改善微循環等作用，被廣泛應用于DR的治療。謝儷君等[27]研究發現，黃芪注射液可以保護高糖培養條件下的大鼠視網膜周細胞，其有效成分可能在促進周細胞生長的同時，還調控PDGFβ對周細胞的促生長作用。

中藥組方、中藥單體及活性成分對周細胞的作用具有較好的應用前景，但是由于面臨多成分、多途徑等難題，仍缺乏具體的分子調控機制研究。綜上所述，中藥對于周細胞方面的研究仍需不斷探索，進一步尋找高效、特異性強的藥物。

五、展 望

綜上所述，作為一種特殊的血管壁細胞，周細胞在血管形成及維護血管穩定方面發揮了至關重要的作用。大量研究表明周細胞的丟失發生在DR早期，與疾病的發展相關。但一直以來，對于DR的研究主要聚焦于內皮細胞，對周細胞的研究尚不充分。近年來有研究發現，多種西藥及中藥皆能調節周細胞功能，減少視網膜毛細血管壁周細胞的損傷，可能在DR病變的早期控制疾病的發展。然而，周細胞相關藥物治療的應用仍有許多的問題亟待解決。由于目前研究的藥物對周細胞的作用效果有限，且無法特異性作用于周細胞。此外，藥物的作用機制、用法、用量等皆不明確，仍需開展進一步探索。