趨化因子及其基因與糖尿病視網(wǎng)膜病變關(guān)系研究進展

程 藝 吳曉蓉 胡裕翔 許曉璇

(南昌大學(xué)第一附屬醫(yī)院眼科，江西 南昌 330006)

糖尿病(DM)視網(wǎng)膜病變(DR)是DM極為嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥之一，已成為致盲的主要原因之一。DR的發(fā)生機制十分復(fù)雜，當(dāng)前尚未完全闡明，經(jīng)典機制包括多元醇途徑、氧化應(yīng)激、蛋白激酶C、細(xì)胞因子和細(xì)胞凋亡等多種因素。DR的基本病理改變?yōu)橐暰W(wǎng)膜毛細(xì)血管基底膜增厚、微血管壁周細(xì)胞丟失及形成微血管瘤、微血管堵塞和血-視網(wǎng)膜屏障受損等，上述變化導(dǎo)致視網(wǎng)膜無灌注區(qū)形成，無灌注區(qū)視網(wǎng)膜缺血缺氧產(chǎn)生多種細(xì)胞因子，如趨化因子與血管生長因子(VEGF)等，最終致使視網(wǎng)膜新生血管生成，而功能不完善的新生血管易發(fā)生滲出和出血，引起視網(wǎng)膜血管纖維化，甚至繼發(fā)性視網(wǎng)膜脫離以致失明?？煞譃榉窃鲋称贒R(NPDR)和增殖期DR(PDR)。有研究結(jié)果表明趨化因子與DR的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切〔1〕。本文主要綜述細(xì)胞因子中的趨化因子及其基因與DR的關(guān)系。

1 趨化因子及其基因

1.1趨化因子 趨化因子是指具備吸引白細(xì)胞移行到感染部位的作用的一些低分子量蛋白質(zhì)，在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。趨化因子的相同結(jié)構(gòu)特點有：低分子量，有四個位置保守的半胱氨酸殘基以維持其三級結(jié)構(gòu)，并可形成1～2個內(nèi)部二硫鍵。自從1961年第一個趨化因子人血小板(PF)-4被Deuel等〔2〕發(fā)現(xiàn)后，趨化因子逐漸被人們知曉，目前已有超過50位成員，根據(jù)與氨基端(N端)相鄰的前兩個C間是否插入其他氨基酸可大致分為四類：①CC類：如單核細(xì)胞趨化蛋白(MCP)-1；②CXC類：可分為ELR+和ELR-兩種，ELR+趨化因子包括基質(zhì)細(xì)胞衍生因子(SDF)-1、白細(xì)胞介素(IL)-8等多種因子；ELR-趨化因子包括干擾素誘導(dǎo)蛋白(IP)-10、IL-2等因子；③C類：如淋巴細(xì)胞趨化因子(Lymphotactin)；④CX3C類：如重組人膜結(jié)合型趨化因子Fractalkine(FKN)。隨著研究技術(shù)的發(fā)展，又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了一些新的趨化因子，如白細(xì)胞源性趨化因子。趨化因子需與其受體結(jié)合而發(fā)揮作用，趨化因子受體是趨化因子發(fā)揮作用必備的一類含7次跨膜結(jié)構(gòu)的G蛋白耦聯(lián)受體，其轉(zhuǎn)導(dǎo)信號主要通過G蛋白途徑。而趨化因子受體主要見于中性粒細(xì)胞等介導(dǎo)炎癥發(fā)生的這類細(xì)胞表面。有研究表明〔3〕，趨化因子與其受體并非一一對應(yīng)關(guān)系，一種趨化因子可與幾個不同的趨化因子受體結(jié)合，相反一個趨化因子受體也能與幾種不同的趨化因子結(jié)合，這種趨化因子及其受體的特殊配對關(guān)系使得趨化因子對機體進行精細(xì)調(diào)控成為可能。

1.2趨化因子基因 隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，趨化因子的基因目前研究得較為透徹，大多數(shù)的趨化因子的基因位點已準(zhǔn)確定位〔4〕:①CC類：CCL1～16、18、23位于17號染色體長臂1區(qū)1帶至1區(qū)2帶(17q11-12)；CCL17、22位于16q13；CCL19、21、27位于9號染色體短臂1區(qū)3帶(9p13)；CCL20位于2q36；CCL24、26位于7q11；CCL25位于19p13；CCL28位于5p12。②CXC類位于CXCL1～8位于4q13；CXCL12位于10q11；CXCL9～11、13位于4q21；CXCL14位于5q31。③C類位于1q24。④CX3C類位于16q13。

2 趨化因子及其基因與DR的關(guān)系

2.1趨化因子與DR的關(guān)系 目前研究證實趨化因子對DR的作用機制主要有趨化炎癥細(xì)胞、增加細(xì)胞間黏附因子的表達(dá)、破壞細(xì)胞間緊密連接蛋白、某些趨化因子可直接募集內(nèi)皮祖細(xì)胞(EPCs)，促進血管新生、甚至可與其他細(xì)胞因子如VEGF相互作用等〔5〕。在DR的病程中，各種機制相輔相成，調(diào)控疾病的發(fā)展，而各類趨化因子與DR的關(guān)系亦各不相同。

CC類：以MCP-1為例，其受體為CCR2，Nawaz等〔6〕研究了MCP-1在DR中的作用，與NPDR組和DM組患者相比，PDR組患者玻璃體內(nèi)MCP-1含量增高，提示MCP-1與DR的發(fā)生發(fā)展相關(guān)。在DR中升高的MCP-1與其受體相結(jié)合對單核細(xì)胞具有趨化活性，調(diào)節(jié)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的遷移并激活〔7〕，使其胞質(zhì)內(nèi)Ca2+濃度升高，大量氧自由基釋放，損害血管內(nèi)皮細(xì)胞，同時上調(diào)細(xì)胞間黏附分子的表達(dá)和細(xì)胞因子IL-1、IL-6的產(chǎn)生，更易發(fā)生細(xì)胞淤積，導(dǎo)致血管閉塞、血栓形成，造成血管損傷；同時單核細(xì)胞與巨噬細(xì)胞還可產(chǎn)生腫瘤壞死因子(TNF)-α、轉(zhuǎn)化生長因子(TGF)-β，使視網(wǎng)膜毛細(xì)血管通透性增加，促使血管內(nèi)皮細(xì)胞增生，導(dǎo)致新生血管的生成等。另外，Reddy等〔8〕研究了在年輕型的2型DM(T2DM)患者中，DR與無DR的患者中血清中MCP-1和cathepsin-D的含量。實驗分為正常糖耐量組、無視網(wǎng)膜病變的T2DM、NPDR組與PDR組，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，T2DM組、NPDR組、PDR組患者的MCP-1和cathepsin-D含量比正常糖耐量組增高，而且與T2DM組相比，PDR組的MCP-1和cathepsin-D更高，推測這二者可能有助于預(yù)測T2DM的視網(wǎng)膜病變進展。

CXC類：CXC類趨化因子分為ELR+和ELR-兩種，絕大多數(shù)的ELR+趨化因子可促進新生血管的生成，ELR-趨化因子則可抑制新生血管的生成〔9〕，病程初期，二者均呈現(xiàn)反應(yīng)性升高，隨著病程的進展，ELR+趨化因子的作用逐漸大于ELR-趨化因子，二者平衡被打破，出現(xiàn)進一步的白細(xì)胞大量募集，推動DR尤其是PDR的病程發(fā)展。分別以SDF-1和IL-2為例，SDF-1屬于ELR+趨化因子，其受體為CXCR4，研究表明〔10〕DR患者玻璃體中SDF-1和VEGF含量高于正常人，在DR中SDF-1可直接誘導(dǎo)視網(wǎng)膜新生血管的形成。SDF-1主要通過誘導(dǎo)EPCs和炎癥細(xì)胞增殖、遷移、歸巢并抑制EPCs的凋亡，Dai等〔11〕研究證實SDF-1可調(diào)節(jié)EPCs，使其更易于存活。在體外實驗中，向玻璃體內(nèi)注射外源性SDF-1可促進VEGF的分泌，證實了SDF-1間接促血管作用。另外，Tonade等〔12〕研究發(fā)現(xiàn)在DM小鼠模型里，感光細(xì)胞會分泌大量的炎癥因子，包括IL-6、MCP-1等趨化因子，直接促進視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的滲漏。據(jù)此，SDF-1可通過直接與間接作用共同促進視網(wǎng)膜新生血管的生成，加速PDR的發(fā)生發(fā)展。IL-2屬于ELR-趨化因子，主要由活化的CD4+T細(xì)胞和CD8+T細(xì)胞產(chǎn)生并介導(dǎo)細(xì)胞免疫，與DM密切相關(guān)，Cao等〔13〕研究了輔助性T細(xì)胞分泌的細(xì)胞因子在DR中的作用，發(fā)現(xiàn)DR組和無DR的T2DM組患者血清中IL-2和TNF-α含量比健康組明顯升高，且DR組高于無DR的T2DM組。IL-2通過與受體結(jié)合，抑制視網(wǎng)膜新生血管的形成，減緩病程的發(fā)展，但是隨著時間的推移，ELR+趨化因子的作用增強，包括IL-2在內(nèi)的ELR-趨化因子漸漸難以與之抗衡，導(dǎo)致新生血管形成。而這或許可以成為DR治療的一個切入點。

C類：以Lymphotactin為例，它是由Th1細(xì)胞產(chǎn)生，其受體為XCR1。Lymphotactin可促進CD8+細(xì)胞的增殖并增強其作用〔14〕，而CD8+細(xì)胞的細(xì)胞毒作用無疑是DR進程的一個重要推手。有研究表明〔15〕Lymphotactin也可通過影響其他細(xì)胞因子綜合發(fā)揮作用。

CX3C類：以FKN為例，它于1997年被發(fā)現(xiàn)，含有膜結(jié)合型和分泌型兩種形式。它的唯一受體是CX3CR1。Mendiola等〔16〕研究證實在DR患者中FKN通過影響神經(jīng)小膠質(zhì)細(xì)胞而發(fā)揮作用。

2.2趨化因子基因與DR的關(guān)系 既然DR與趨化因子的關(guān)系十分密切，那控制趨化因子的基因可能影響DR的發(fā)生發(fā)展，目前對CC類與CXC類研究較為透徹。

CC類：以MCP-1為例，其基因為MCP-1-2518(A/G)〔17〕，有3種基因型：AA、AG、GG。Jiang等〔18〕研究了無視網(wǎng)膜病變的DM(DWR)、NPDR和PDR 3組患者MCP-1的含量和基因型，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與DWR組相比，NPDR和PDR組MCP-1含量顯著增高并且GG基因型出現(xiàn)的頻率也增加，根據(jù)基因型將PDR組的患者再分為3組，發(fā)現(xiàn)GG型患者MCP-1含量比另外兩組更高，據(jù)此推測MCP-1的GG基因型與PDR的發(fā)生發(fā)展有關(guān)。另外，有學(xué)者研究〔19〕DM黃斑水腫(DME)與DR的MCP-1基因型，研究發(fā)現(xiàn)高風(fēng)險PDR患者的G等位基因出現(xiàn)率比A等位基因更高，而DME與MCP-1的基因型無關(guān)聯(lián)?？梢奃R與MCP-1的基因具有密切關(guān)系。

CXC類：以IL-8和IP-10為例，IL-8的基因為IL-8-251T/A〔20〕,3種基因型：TT、TA、AA。IP-10的基因為IP-10-1596C/T〔21〕，3種基因型：CC、CT、TT。Dong等〔22〕研究了T2DM和IL-8與IP-10基因的關(guān)系，實驗中將患者分為DR與無DR的DM組，發(fā)現(xiàn)IL-8的AA基因型與DR尤其是高風(fēng)險的PDR相關(guān)，相反，IP-10的T等位基因可降低DR的風(fēng)險，因此，從實驗中可知，IL-8的AA基因型屬于危險因子，而IP-10的T等位基因?qū)儆诒Ｗo因子。

綜上，趨化因子及其基因在DR的發(fā)病機制中發(fā)揮著不可或缺的作用，隨著醫(yī)學(xué)的快速發(fā)展，趨化因子及其基因與DR的關(guān)系將會研究的更為透徹，其研究進展亦會為DR尤其是PDR的治療注入新的希望：從趨化因子入手，對促進DR進展的趨化因子使用其拮抗劑有可能阻止疾病的進展，對抑制DR進展的趨化因子可增強其在體內(nèi)的抗血管生成的作用以阻止疾病的發(fā)展，且可減少因手術(shù)帶來的風(fēng)險；另外，亦可從基因入手，調(diào)節(jié)趨化因子的表達(dá)。