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编号:10214785
转化生长因子β与增殖性糖尿病视网膜病变
http://www.100md.com 《第二军医大学学报》 2000年第12期
     作者:姚宜 韩丽荣

    单位:第二军医大学长海医院眼科,上海 200433

    关键词:转化生长因子β;糖尿病视网膜病;视网膜新生血管形成

    第二军医大学学报001205 [摘要] 增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)是糖尿病 患者致盲的主要原因,新生血管及纤维组织增殖是PDR的主要病变。近几年的研究表明,转 化生长因子β(TGF-β)是具有同源双链的活性多肽,广泛存在于动物体多种组织和细胞内 ,是细胞的多功能调节因子。它既可促进细胞的增殖,也可抑制细胞的增殖,调节细胞外基 质形成,同时对巨噬细胞有较强的趋化性,在新生血管形成及纤维组织增殖过程中发挥重要 作用。本文对TGF-β的上述主要生物学效应以及它在PDR中的作用进行概述。

    [中图分类号] R 774.102 [文献标识码] A
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    [文章编号] 0258-879X(2000)12-1113-03

    随着人民生活水平的不断提高和人类平均寿命的延长,增殖性糖尿病视网膜病变(prol iferative diabetic retinopathy, PDR)作为糖尿病严重并发症之一已成为糖尿病患者致 盲的首位原因。据统计,在我国的糖尿病患者中,糖尿病视网膜病变(diabetic retinopat hy, DR)的发生率达38%~90%,其中有5%~8%因PDR而致盲。DR的病理改变在早期表现为毛 细血管周细胞的丧失,毛细血管基底膜增厚,微血管瘤形成和内皮细胞增殖等,这些病变进 一步发展,导致血管闭塞,视网膜严重缺血缺氧,刺激新生血管形成,发展成为PDR,由 此产生严重的并发症,如眼内积血、牵拉性视网膜脱离、新生血管性青光眼等,最终导致视 功能的丧失。

    引起DR血管病变的原因很多,其中有关细胞生长因子参与DR病理变化的观点日益受到人 们的重视。20世纪80年代以来已证实,与DR血管病变有关的细胞生长因子有血管内皮细胞生 长因子(VEGF),成纤维细胞生长因子(FGF),胰岛素样生长因子(IGF)等。由于转化生长因子 β(TGF-β)具有多种生物学效应,在促使PDR发生发展方面作用较复杂,因而是近年来国内 外报道的热点。本文就TGF-β与糖尿病视网膜微循环障碍关系的研究进展作一综述。
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    1 TGF-β概述

    TGF-β的相对分子质量为25 000,由两条相同的多肽链氨基酸(112个)经二硫键相连的 二聚体组成。在人体中只存在TGF-β1,TGF-β2和TGF-β3 3种异构体,其氨基酸 有64%~82%的同源性。在一般情况下,细胞产生的TGF-β多数是无生物学活性的,称为潜 活状态的TGF-β(latent TGF-β)。潜活状态的TGF-β在体外经酸、尿素及蛋白酶等处理 后产生活性,在体内可能是通过血浆酶和组织蛋白酶的激活而发挥其生物活性,其性质相对 稳定,经酸处理后,加热不易变性。

    TGF-β是一类具有双向调节功能的生长因子,它有多种生物学效应。(1)促进间充质细 胞和成纤维细胞增殖;(2)具有抑制包括上皮、内皮、淋巴来源的多种类型细胞增殖的能力 ;(3)可刺激细胞外基质蛋白(extracellular matrix,ECM)合成,促使ECM沉积,胶原蛋白 、蛋白多糖、层粘连蛋白、纤维连接蛋白等ECM组分在TGF-β刺激下合成增多,增加ECM的作 用是TGF-β所特异的;(4)在细胞的趋化和粘附中起一定的调节作用,可激活单核细胞和巨 噬细胞的一些功能,是单核细胞的强趋化剂。
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    近年来,由于TGF-β的cDNA的克隆成功,明确了其基因定位。Hidenobu等[1]用P CR技术 及特异性引物探针在培养的人视网膜色素上皮细胞中表达出了TGF-β1和TGF-β2,以 TGF-β2为主。 Gerard等[2]用免疫组化的方法发现在视网膜中的Müller细胞 、神经胶质细胞及视网膜、脉络膜毛细血管周细胞中TGF-β染色呈强阳性。

    2 TGF-β的检测技术

    TGF-β活性测定方法分为生物学和免疫学两类。生物学测定法是通过TGF-β刺激或抑制 敏感细胞株增殖,调节细胞基质形成和抗原表达程度来确定其活性和含量。由于细胞增殖测 定法测定结果不稳定,目前已少用。而MV-1-Lu水貂肺上皮细胞(ATCC/CCL-64)是最适合 于抑制法测定TGF-β活性的一个细胞株。生物学方法能直接表现TGF-β的生物功能,但不 能区分TGF-β的各亚型。
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    免疫测定法多采用Dasch等[3]建立的用单抗检测TGF-β1和TGF-β2的夹心EL ISA法,目前检测试剂和抗体均为商业化产品,为测定DR患者玻璃体中TGF-β的含量提供了 条 件。另外,TGF-β1或TGF-β2特异性抗体的获得,为采用免疫组化的方法研究视网膜 、视网膜前膜、增殖膜中TGF-β的分布及各亚型提供了可能。免疫测定法操作简便,专一 性强,稳定性好,能区别不同的TGF-β亚型,目前已广泛应用于各领域的研究。

    3 TGF-β在PDR中的作用

    3.1 TGF-β在DR血管病变中的作用 (1)TGF-β对内皮细胞的作用:实验证明, 视网膜色素上皮细胞及视网膜毛细血管周细胞可产生TGF-β。Eisenstein等[4]将 周细胞和内 皮细胞共同培养表明内皮细胞的增殖受到抑制,证实这种抑制是由周细胞分泌的TGF-β活 化后介导的。由此推测,在DR的早期,由于周细胞衰亡、丧失、内皮细胞基底膜断裂,周细 胞减少解除了对内皮细胞的增殖抑制,促进了微血管瘤和内皮细胞的增殖发生,所以可以认 为DR中,内皮细胞的增生与周细胞减少和TGF-β下降有关。(2)TGF-β对血管基底膜的作 用:TGF-β作为“负向”生长因子虽然抑制了毛细血管内皮细胞的生长,但却促进管腔的 形成。有研究表明:TGF-β2可提高α-平滑肌动蛋白的表达,而该蛋白的表达可使成肌 纤维细胞发挥作用[5],并且TGF-β可使Ⅱ型、Ⅳ型、Ⅴ型胶原蛋白、膜蛋白以及 纤维连接 蛋白(FN)的表达增加[6],这样不仅可使DR早期,毛细血管基 底膜增厚,而且为构成新生血管的基底膜创造了条件。
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    3.2 在PDR中促纤维化和促增殖作用 随着视网膜微血管病变的进一步发展,视网 膜缺血、缺氧状态严重,各种促新生血管生长因子的作用日益加强,促使新生血管的形成。 同时伴随着纤维组织的增殖,使DR由非增殖期向增殖期转变。新生血管的生长可以位于视网 膜、视盘表面,也可以沿着玻璃体后界膜进入玻璃体。新生血管由于本身组织结构的不完善 ,易造成血管渗漏,血小板及单核细胞侵入玻璃体与视网膜组织内,血小板凝集及单核细胞 自发活化均可 引起TGF-β释放,从而使TGF-β在视网膜及玻璃体内发挥促进细胞外基质的合成,增进细 胞的分裂、增殖和刺激胶原基质的收缩作用,造成增殖性玻璃体视网膜病变(PVR)。这些 作用可以通过以下实验得到证实:(1)Connor等[7] 发现,PVR患者玻璃体中TGF -β的含量较正常对照组提高了3倍,而且随着PVR严重程度的发展,TGF-β的浓度逐渐升 高,其中84% ~100%的TGF-β的活性可被TGF-β2抗体阻断,10%~21%的活性被TGF-β1抗体阻断 。(2) Raul等[8]发现在PVR患者玻璃体中胶原蛋白的合成要明显高于对照组,PVR 患者的玻璃 体使纤维细胞增殖的增殖率也比对照组高,而这些作用均可被特异性TGF-β抗体所阻断。 (3) Charles等[9]发现,在人表皮成纤维细胞介导的胶原培养基中,只要经过6 h ,TGF-β 2增加胶原收缩达20%,TGF-β1能增加胶原收缩达6%~7%。(4)目前已广泛采用TGF-β 2血清浓缩提取液治疗黄斑裂孔,其封闭裂孔的原理是利用TGF-β2可诱导裂孔部位的 微纤维的形成和收缩,使裂孔处形成纤维组织斑[10]。正是由于TGF-β这种增加 细胞外基 质,促进纤维细胞增殖和胶原收缩的作用使眼内纤维组织增生,形成纤维增殖膜或增殖条索 ,纤维膜牵拉新生血管,导致血管破裂,发生玻璃体积血,纤维收缩还可致视网膜脱离,严 重破坏患眼的视功能。Hirase等[11]用ELISA方法测定了PDR患者玻璃体中TGF-β 2的含量,发现在PDR患者玻璃体中总体TGF-β2的浓度比正常对照组升高了2倍,有活 性的TGF-β2比正常对照组升高了3倍,可见主要是TGF-β2在PDR中发挥着重要作用。
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    3.3 在PDR中与其他生长因子的协调作用 TGF-β对DR的作用不是孤立的,还必 须与其他生长因子相互协调,共同发挥作用,促进新生血管及纤维组织形成。例如,TGF- β可抑制bFGF诱导的牛视网膜内皮细胞的增殖,而FGF是一种很强的血管生成因子,可刺激 内皮细胞和周细胞增殖,而早期DR中TGF-β活性下降,对FGF的抑制减弱, 使FGF成为强效促内皮细胞有丝分裂的因子。TGF-β对吞噬细胞有趋化性,可诱导吞噬细胞 释放VEGF,还可以上调平滑肌细胞和成纤维细胞中VEGF的分泌,促使内皮细胞增殖[12 ]

    综上所述,TGF-β在糖尿病视网膜病变的发展过程中作用复杂,有些机制目前尚未完全 阐明,但由于玻璃体切除手术技术和视网膜各种手术的深入开展,以及各种糖尿病动物模型 的建立,使我们不论从玻璃体还是视网膜组织上对TGF-β的研究成为可能,相信它的作用 机 制将会越来越明确。

    [基金项目] 军队留学归国人员科研启动基金项目(98H017).
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    [作者简介] 姚 宜(1967-),女(汉族),硕士,现在福建省立医 院眼科.

    参考文献

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    [收稿日期] 2000-05-24

    [修回日期] 2000-10-15, 百拇医药