1、糖尿病視網膜病變發病機制中VEGF與PEDF的研究進展【摘要】糖尿病視網膜病變diabEiretinpathy,DR是糖尿病最常見和最嚴重微血管并發癥之一，其根本病理改變是血視網膜屏障(bldretinalbarrier,BRB)破壞，新生血管形成。后期新生血管膜收縮牽拉視網膜脫離。DR的發病機制非常復雜，至今尚未完全說明。任何病理改變在本質上均是體內動態平衡的失調，新生血管的形成亦然，血管刺激因素增強和或抑制因素減少使兩者平衡失調即所謂的“血管生成開關。血管內皮生長因子vasuarendthelialgrthfatr,VEGF和色素上皮衍生因子pigentepitheliu-derivedf

2、atr,PEDF作為血管生成因子與血管抑制因子的一對典型代表，在糖尿病視網膜病變中的作用已逐漸被人們認識。本文就二者在糖尿病視網膜病變中作用的研究進展做一綜述。并為DR的相關藥物治療提供思路。【關鍵詞】糖尿病視網膜病變；VEGF；PEDFPerspetivesnVEGFandPEDFinthepathgenesisfdiabetiretinpathyAbstratDiabetiretinpathyisnefthestfrequentlyandthestsevereirangiupliatinsfdiabetesellitus,thefundaentalpathlgyharateristifDR

3、isbreakdnfthebld-retinalbarrierandnevasularizatin.InthelaterstagefDR,thefratinftheepiretinalebrane,hihaytratatestheretinaandprduedetahentftheretina,resultsinprgressivedeteriratinfvisin.Thepathgenesisisveryplexandhasntbeeneluidatedpletely.Retinalnevasularizatinresultsfrbthinreasingfvasularstiulatingf

4、atrandreduingfvasularinhibitingfatr.Asthelassirepresentsfvasularstiulatingandinhibitingfatr,thefuntinfvasularendthelialgrthfatr(VEGF)andpigentepitheliu-derivedfatr(PEDF)inpathgenesisfDRhasbeenregnizedgradually.ThisartilesuarizedthefuntinfbthVEGFandPEDFandprvidedideasfrediinetherapeutitDR.KEYRDS:diab

5、etiretinpathy;VEGF;PEDF0引言糖尿病視網膜病變diabetiretinpathy,DR是糖尿病最常見和最嚴重微血管并發癥之一，它已成為大多數興旺國家工作年齡人群致盲的首要原因。在中國，目前有超過5000萬糖尿病患者，并以每年10%的速度增加，因DR而致盲者已達7萬多人。DR的患病率隨糖尿病病程的延長而增加，5a內DR患病率為44.4%，7a后為56%1，世界范圍內糖尿病患者人數的增加提示糖尿病視網膜病變將來仍然是視力喪失和視功能損害的主要原因。近年來，隨著細胞生物學和分子生物學技術的深化研究，細胞因子在DR中的作用已被學者們廣泛關注和研究。血管內皮生長因子vasulare

6、ndthelialgrthfatr,VEGF及色素上皮衍生因子pigentepitheliuderivedfatr,PEDF作為與DR聯絡最為嚴密的細胞因子之一，逐漸為人們所重視，現將此方面研究成果綜述如下。1VEGF的生物學特性及其與糖尿病視網膜病變的關系1.1VEGF的生物學特性VEGF是血管內皮細胞特異的促有絲分裂素，對視網膜色素上皮細胞也有促有絲分裂作用。但是與其他內皮細胞促有絲分裂素如成纖維細胞生長因子fibrblastgrthfatr,FGF不同的是，VEGF可以增加血管浸透性。1983年，研究腫瘤生長微環境時，研究者發現了一種腫瘤血管浸透因子turvasularpereabili

7、tyfatr,VPF2。1989年，Ferrara和Henze從牛垂體濾泡細胞培養液中別離出一種內皮細胞特異的促有絲分裂素，把它命名為VEGF3，此后用逆轉錄脫氧核糖核酸(pleentarydexyribnuleiaid,DNA)克隆技術證明，VPF和VEGF是同一種物質。在生理性血管生成過程中VEGF代表了一個關鍵的限速步驟，在過去的數十年里，VEGF在調節血管形成中的作用成為研究的目的，并獲得了重大進展。VEGF基因位于6b21.3，有8個外顯子和7個內含子構成，由于單基因剪切的位置不同，VEGF有4種亞型：121，165，189，206。VEGF165是主要亞型。VEGF的生物學效應是通

8、過與其特異性受體結合而發揮作用的。VEGF受體主要有fs-樣酪氨酸激酶fs-liketyrsinekinase,Flt-1和含激酶插入區受體kinaseinsertdainntainingreeptr,KDR。它們與細胞外表相應受體,VEGFR-1Flt-1,VEGFR-2KDR/Flt-1和VEGFR-3Flt-4結合后，受體被激活接著引發靶細胞的細胞內信號轉導，細胞增殖、遷移或改變基因表達。VEGF廣泛分布于人和動物體內的腦、腎、肝、眼等多種組織，正常情況下。在眼部視網膜的周細胞、視網膜色素上皮細胞和內皮細胞均可產生較低程度VEGF，生理狀態下，VEGF在眼部呈低表達狀態，這對維持眼部血管

9、的完好是必要的。然而過度表達將促進血管的增殖。1.2VEGF與糖尿病視網膜病變的關系糖尿病最終導致DR確實切病理機制尚未完全明了，造成視網膜血管滲漏和新生血管生成的始動因素是缺氧，而缺氧通過多途徑、多步驟引起VEGFRNA表達增強，臨床及動物實驗均已證實DR個體眼內特別是視網膜部分存在高程度的VEGF。DR動物模型顯示視網膜部分組織末端糖基化產物advanedglyatinendprduts,AGE堆積，腎素-血管緊張素系統renin-angitensinsyste,RAs系統活化、蛋白激酶prteinkinase,PK激活。而其導致DR發生、開展均是通過VEGF-VEGFR系統實現的4-6。

10、AGE可增加牛視網膜內皮細胞bvineretinalendthelialell,BREs中的PK活性和VEGF基因啟動子與核因子BnulearfatrkappaB,NF-B的連接活性，既而VEGF表達增加4。血管緊張素angitesin,A刺激周細胞分泌VEGF，上調內皮細胞VEGFR2的表達從而促進血管內皮細胞的增殖7-8。視網膜部分高程度的VEGF作為一種內皮細胞特異的血管生成與滲漏因子。首先，它參與了糖尿病視網膜病變中視網膜微血管浸透性的改變，造成血視網膜屏障(bldretinalbarrier,BRB)的破壞，引起視網膜滲出、出血，及水腫糖尿病性黃斑水腫9，血管內大分子物質如纖維蛋白進

11、入細胞外基質中形成纖維蛋白凝膠，允許和支持新生血管和基質細胞的內向生長。它對血管的這種浸透增強作用的完成是通過一種所謂的內皮微小松弛因子的作用而產生的。在研究VEGF引發微血管滲漏的機制中，PK途徑逐漸明朗，玻璃體腔內注射VEGF可使PKPKPK亞型發生膜轉位，造成視網膜血管滲漏，而PK抑制劑可減弱此作用10。再者，VEGF作為血管內皮細胞特異的促有絲分裂素，與細胞外表相應受體結合后，激活細胞內的一系列信號轉導途徑，造成內皮細胞增殖、遷移、最終形成新生血管腔。Funatsu等用酶聯免疫吸附試驗enzyelinkediunsrbentassay,ELISA方法檢測出增殖性糖尿病視網膜病變prli

12、ferativediabetiretinpathy,PDR穩定與惡化的患者玻璃體液中VEGF差異有統計學意義，而兩者血清中的差異無統計學意義，玻璃體中VEGF程度與視網膜新生血管密度顯著相關11。提示VEGF是與PDR新生血管形成關系最為嚴密的一個因子。其次，VEGF上調視網膜部分細胞間黏附分子-1interellaradhesinleule-1,IA1的基因表達增加視網膜血管IA-1的RNA和蛋白質程度，從而造成視網膜白細胞的淤滯和BRB破壞，VEGF的同構體中VEGF164(165)誘導IA-1表達升高的潛能至少是VEGF120的兩倍。VEGF抑制劑抑制視網膜IA-1的表達、白細胞淤滯和B

13、RB的破壞，從而減少視網膜微血管滲漏12-14。臨床試驗更加證實，糖尿病視網膜病變患者特別是PDR患者視網膜組織、及眼內液中VEGF程度增高。活動期DR病例VEGF程度高于靜止期DR病例15-17。由此可見，VEGF是DR發生開展過程中一個關鍵性的調節因子，它的作用涉及DR發病的多步驟、多途徑，人們廣泛認為，抑制VEGF表達，VEGF與受體結合，及VEGF下游信號途徑如PK抑制劑，均可作為治療DR的靶方向。VEGF發揮其生物學作用是通過與細胞外表VEGFR結合而實現的，高糖條件下分別培養視網膜血管內皮細胞和大腦來源的血管內皮細胞，結果顯示，二者表達一樣程度及類型的VEGF，而視網膜血管內皮細胞

14、外表VEGFR的表達卻明顯高于大腦來源的血管內皮細胞，說明視網膜微循環對VEGF更加敏感18。推測這與視網膜特殊的微環境有關。Knpatskaya等19新近動物實驗說明，VEGF基來由于不同的剪接羧基末端的氨基酸順序不同而表現出兩種類型：促血管生成家族VEGFxxx和抗血管生成家族EGFXXXb。促血管生成家族可促成眼內新生血管生成。抗血管生成家族在糖尿病視網膜病變患者體內下調，其中第一個被別離出來的成員就是VEGF165b，而且證明眼內注射重組人VEGF165b可顯著減少動物模型的視網膜前新生血管，但不影響生理性血管的形成。由此推測，維持VEGF此種亞型的平衡可以作為糖尿病視網膜病變的一種新

15、策略。但DR患者眼部分VEGF這兩種亞型的表達及分布尚需進一步的研究。2PEDF的生物學特性及其與糖尿病視網膜病變的關系2.1PEDF的生物學特性PEDF是含418個氨基酸，分子量約為50kDa的糖蛋白，位于染色體17p13，它屬于絲氨酸蛋白酶抑制劑超家族，但無抑制蛋白水解酶的活性作用20。PEDF最早由Tbran-Tink等從人胎兒視網膜色素上皮細胞培養調理液中純化別離出來，能誘導培養Y79視網膜母細胞瘤細胞的神經元分化，具有神經營養作用。PEDF由視網膜色素上皮細胞(retinalpigentepitheliu,RPE)旁分泌至視網膜感光細胞間基質，對視網膜的分化起重要作用。胎兒和年輕人的

16、RPE有較高的PEDF基因表達，而衰老的RPE細胞中PEDF基因表達下調。在視網膜內核層、神經節細胞層、脈絡膜、睫狀體、角膜內皮細胞和上皮細胞及光感受器均有PEDF存在。Dasn等21,221999年首次發現PEDF還具有很強的抑制血管作用，正常人的房水、玻璃體腔中有較高濃度的PEDF，可能是維持角膜玻璃體等眼內組織無血管構造的主要原因。認為PEDF是一種雙重作用的因子，不僅具有神經營養作用，還具有抗血管生成的作用。2.2PEDF與糖尿病視網膜病變的關系隨著DR發病機理的多方向及深化研究，血管抑制因子的作用已被研究者所重視。PEDF被認為是最有效的天然血管抑制因子，近年來人們對其進展了較為廣泛

17、的研究，并且一致認為，在DR中PEDF是一個保護性因子。抽掉玻璃體中的PEDF，抗血管生成的活性消失，表現出刺激血管生成的活性增強。DR的最早病理改變為視網膜微血管周細胞喪失及功能障礙，細胞培養證明，AGEs損傷培養的周細胞，PEDF可保護周細胞免受AGEs的損傷，這一過程是通過PEDF的抗氧化特性來實現的。AGEs或活性氧族reativexygenspeies,RS可抑制視網膜周細胞內PEDFRNA的表達，造成PEDF程度下降，而PEDF程度的下降可使氧化應激誘導的周細胞凋亡及功能障礙進一步加劇23,從而促使DR的進展，微血管瘤形成，血管滲漏，內皮細胞增殖、移行、新生血管形成。也有研究顯示，

18、PEDF參與了調節PDR患者視網膜前新生血管膜的形成24，這說明，PEDF的作用貫穿與DR病程的全過程。大量臨床實驗說明DR患者房水及玻璃體中PEDF程度低于正常對照組，PDR患者的這種趨勢更加明顯15,16,25。造成DR患者眼部分PEDF程度下降的原因尚未完全明確：體外細胞培養提示，高葡萄糖可直接下調RPE細胞的PEDF表達。學者們對PEDF抑制血管生成的機制進展了大量的研究，動物實驗說明，靜脈注射PEDF可抑制AGE介導的VEGF所引發的血管滲漏26，全身及玻璃體腔注射人重組PEDF可明顯抑制高濃度氧或缺血誘導的視網膜新生血管形成。細胞培養亦證明，PEDF可抑制VEGF誘導的血管內皮細胞

19、增殖與遷移27,28。這些研究明確了在DR的早、中、晚期PEDF的保護性作用持續存在，糖尿病視網膜部分PEDF程度的減少削弱了這種保護性作用，為DR發生創造條件或促使DR發生、開展及惡化。PEDF不僅可以抑制新生血管的形成，還可逆轉已經形成的新生血管。ri等29用VEGF轉基因鼠模型及激光損傷所致的NV模型進展實驗，2k后玻璃體內或視網膜下注射腺病毒載體介導的PEDFAdPEDF對照組用(AdNull),結果顯示，PEDF組新生血管顯著退行，內皮細胞顯著凋亡。更有意義的是PEDF的這種抑制血管生成的作用是具有選擇性的，它可以抑制生成病理性新生血管，但不影響生理性血管的形成。基因轉染的鼠模型說明

20、，高于生理濃度3.5倍的內源性PEDF對新生鼠視網膜血管形成和分化不會造成明顯或持久的影響30。因此，PEDF治療視網膜新生血管性疾病有廣闊前景。3VEGF與PEDF在DR中的互相作用及影響血管的發生是由血管刺激因子和血管抑制因子的平衡所控制，正常組織中，血管抑制因子影響占據優勢，因此不會發生新生血管，病理狀態下如：PDR，腫瘤發生時，血管刺激因子增強或/和抑制因子減弱，導致新生血管產生。Zhang等31的實驗證明，作為主要血管刺激因子的VEGF和潛在的血管抑制因子PEDF之間的平衡對調節血管滲漏與新生血管的形成是至關重要的。現已證明，VEGF與PEDF之間存在一種互逆的調節，PEDF可以大大

21、下調視網膜血管內皮細胞和ller細胞VEGF的表達,在ller細胞中，用siRNA使PEDF基因漂浮，可以造成VEGF在RNA程度及蛋白質程度明顯升高，說明PEDF是一種內源性的VEGF的負性調節劑。更進一步的研究說明，缺氧不僅可誘導VEGF啟動子活性增加，還可誘導缺氧誘導因子hypxiainduingfatr,HIF核轉位及促分裂原活化蛋白激酶APK磷酸化，而以上過程可被PEDF抑制。這說明PEDF抑制VEGF發生在轉錄程度。又有體外實驗說明，PEDF可與VEGF競爭VEGFR-2，這顯示出了PEDF的又一作用機制。另一方面，VEGF明顯下調PEDF的表達。并由此推測，糖尿病患者視網膜部分V

22、EGF表達增加至少部分歸因與PEDF程度的減少，既而造成血管滲漏和新生血管形成。所以，恢復血管刺激因子與血管抑制因子的平衡狀態，是治療DR的關鍵所在。總之，DR的發生是一個很復雜的病理過程，它是多因素，多階段作用的結果。在引起DR的多方面因素中，根本的原因是機體糖代謝紊亂與微循環障礙，視網膜部分血管刺激因素與血管抑制因素之間的網絡平衡破壞是引發血視網膜屏障破壞、新生血管生成的直接原因。在臨床上，有效的視網膜激光光凝及玻璃體手術已成為PDR常規治療手段。但這些方法對眼部分均具有不同程度的損傷性。目前，研究的熱點逐漸從血管生成因子轉移到血管生成因子與抑制因子的網絡調控上。在DR的藥物干預方面，旨在

23、尋求調節關鍵生長因子的藥物性治療，抑制VEGF的表達，VEGF受體拮抗劑，VEGF的細胞內信號轉導以及重塑VEGF與PEDF之間的動態平衡成為研究的靶方向，同時，PEDF具有抑制病理性新生血管和神經營養雙重生物功能可以在治療疾病的同時保護視功能，但是，DR有關VEGF和PEDF藥物治療的研究還處于早期階段，還需要大量根底及藥理研究來證明其臨床有效性和平安性。【參考文獻】1alneJI,rrisnAD,PavanP.Prevaleneandsignifianefretinpathyinsubjetsith1diabetesflessthan5yearsduratinsreenedfrthedia

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