崔海月

(延邊大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，吉林 延吉 133002)

長(zhǎng)期慢性高糖血癥是糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)及糖尿病其他并發(fā)癥的發(fā)病基礎(chǔ)，并受全身新陳代謝、內(nèi)分泌及血液因素等影響。目前認(rèn)為，DR的發(fā)病機(jī)制和氧化應(yīng)激、自由基、多元醇途徑、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡等有關(guān)。

1 氧化應(yīng)激和自由基

視網(wǎng)膜有大量的多不飽和脂肪酸，而且攝氧量和葡萄糖氧化作用均高于其他組織。使得視網(wǎng)膜對(duì)于氧化應(yīng)激更加敏感。葡萄糖及其它糖類大分子物質(zhì)發(fā)生蛋白非酶糖化的過(guò)程中，形成脫氧葡萄糖酮醛時(shí)，其中間產(chǎn)物和葡萄糖都經(jīng)歷了自動(dòng)氧化，產(chǎn)生大量的活性氧族(ROS)。ROS可以使細(xì)胞內(nèi)的生物大分子受損，胞膜脂質(zhì)發(fā)生氧化和超氧化，產(chǎn)生交鏈反應(yīng)，使細(xì)胞膜通透性增加，以及攻擊膜蛋白及細(xì)胞內(nèi)酶系統(tǒng)和核酸，使細(xì)胞增殖周期延長(zhǎng)，并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。DM時(shí)高血糖引起的多元醇通路糖代謝和非酶糖基化反應(yīng)的改變，使視網(wǎng)膜內(nèi)自由基增加，氧化基質(zhì)增強(qiáng)，抗氧化作用物質(zhì)的含量都降低，膜蛋白酶和結(jié)構(gòu)遭到破壞，細(xì)胞和血管更容易在氧化應(yīng)激中受損，而發(fā)生DR。DR中氧化應(yīng)激的作用并非獨(dú)立發(fā)生，山梨醇途徑中,還原型輔酶Ⅱ下降引起GSH降低[1]；在AGEs途徑中，同樣可以檢測(cè)到ROS和NF-κB水平升高，細(xì)胞發(fā)生凋亡。

2 多元醇途徑(polyol pathway)-肌醇(Inositol)代謝異常

正常血糖濃度時(shí)，葡萄糖進(jìn)入細(xì)胞后很快被己糖激酶轉(zhuǎn)變?yōu)?-磷酸葡萄糖,而后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，為細(xì)胞代謝提供能量，也可經(jīng)酵解或戊糖旁路代謝。多元醇通路是組織細(xì)胞葡萄糖代謝的途徑之一，由醛糖還原酶(AR)和山梨醇脫氫酶(SDH)共同組成。在高血糖狀態(tài)下,正常糖解過(guò)程受阻，細(xì)胞內(nèi)AR活性增加，過(guò)量的葡萄糖在AR的催化下,以NADPH為輔酶，還原為相應(yīng)的糖醇-山梨醇，后者經(jīng)SDH作用，以氧化型輔酶Ⅰ(NAD)為輔酶,將氧化為果糖。其中AR主要存在于視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞、Mtiller細(xì)胞、血管內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞內(nèi)。由于山梨醇代謝緩慢，并因其極性難于透出細(xì)胞膜，在組織內(nèi)蓄積造成滲透壓升高，親水性強(qiáng)，可致內(nèi)皮細(xì)胞滲透性腫脹引起電解質(zhì)失衡和細(xì)胞內(nèi)環(huán)境及代謝紊亂；同時(shí)山梨醇及果糖在神經(jīng)組織細(xì)胞內(nèi)大量積聚，引起肌醇代謝異常，神經(jīng)細(xì)胞內(nèi)肌醇攝取減少，而肌醇直接參與磷脂酰的合成，最終使周細(xì)胞膜Na+-K+-ATP酶活性下降,DNA合成下降，從而發(fā)生毛細(xì)血管周細(xì)胞選擇性喪失，使毛細(xì)血管收縮能力喪失，毛細(xì)血管的完整性受到破壞，內(nèi)皮細(xì)胞增生失控，發(fā)生血循環(huán)障礙，引起區(qū)域性視網(wǎng)膜血流量調(diào)節(jié)作用的喪失。

AR激活可引起內(nèi)皮源性NO合成減少,使內(nèi)皮依賴性血管舒張功能受損。在SDH的作用下，細(xì)胞內(nèi)的NADH/NAD比值增高，改變細(xì)胞代謝和信號(hào)傳導(dǎo)，從而影響細(xì)胞的功能，有實(shí)驗(yàn)證實(shí),過(guò)量的NADH是細(xì)胞內(nèi)超氧化物類產(chǎn)生的原因之一。山梨醇代謝通路中果糖的代謝產(chǎn)物3-磷酸果糖和3-脫氧果糖，具有很強(qiáng)的糖基化作用，使細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生大量的AGEs。

研究[1]表明，應(yīng)用醛糖還原酶抑制劑(ARI)可部分逆轉(zhuǎn)細(xì)胞對(duì)肌醇的攝取障礙，使細(xì)胞內(nèi)肌醇磷脂的濃度得到恢復(fù),從而對(duì)處于高糖條件下的周細(xì)胞起保護(hù)作用。ARI可以對(duì)抗DM患者視網(wǎng)膜中蛋白質(zhì)和DNA的氧化損傷;可以很有效地阻止DM大鼠模型DR的微血管和視網(wǎng)膜細(xì)胞損害，在早期人DR的治療中，可以阻止神經(jīng)元細(xì)胞，神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞和微血管的病變。多元醇通路代謝異常還與蛋白質(zhì)非酶促糖化、自由基的形成與清除失調(diào)、PKC信號(hào)傳導(dǎo)通路障礙密切相關(guān)。

3 炎癥反應(yīng)

近年來(lái)，對(duì)DM視網(wǎng)膜檢查發(fā)現(xiàn)其分子和細(xì)胞方面的異常，如白細(xì)胞黏附于內(nèi)皮，補(bǔ)體積聚和微神經(jīng)膠質(zhì)激活，白細(xì)胞積聚導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞損傷外，還可致周細(xì)胞損傷，血管壁的緊密連接破壞，釋放通透性的細(xì)胞因子進(jìn)一步破壞視網(wǎng)膜的內(nèi)屏障。這些都支持DR是一種慢性的微量的炎癥反應(yīng)。

在DM早期白細(xì)胞停滯引起視網(wǎng)膜毛細(xì)血管無(wú)灌注，使視網(wǎng)膜缺血，是促炎癥反應(yīng)的重要因素，加重DR。高血糖引起血管內(nèi)皮細(xì)胞表達(dá)ICAM-1異常增加,可以和中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞表面的CD18相結(jié)合，促進(jìn)白細(xì)胞停滯的發(fā)生,這是白細(xì)胞停滯的重要條件。NF-κB是一種重要的促炎癥基因轉(zhuǎn)錄的調(diào)節(jié)因子，在DR中周細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞中表達(dá)增加，促進(jìn)炎癥的發(fā)生，上調(diào)細(xì)胞內(nèi)iNOS[2],引起細(xì)胞內(nèi)的ROS增多，使細(xì)胞內(nèi)環(huán)氧化酶(COX)水平增加，特別是COX-2可引起前列腺素和VEGF增加，血管通透性增加和白細(xì)胞停滯，內(nèi)皮細(xì)胞死亡以及TNF-α水平增高。TNF-α又通過(guò)激活NF-κB抑制因子激酶(IKK)，KB抑制因子(IKB)磷酸化而激活NF-κB，促進(jìn)炎癥發(fā)展，這就是TNF-α與NF-κB之間的正反饋模式[3]。

4 細(xì)胞凋亡(apoptosis)

細(xì)胞凋亡又稱“程序性細(xì)胞死亡”,是一種特殊類型的死亡。張燕等[4]發(fā)現(xiàn)DM大鼠視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和內(nèi)核層凋亡細(xì)胞增多，凋亡抑制基因bcl-2表達(dá)降低而促凋亡基因bax、WTp53表達(dá)增加，bcl-2/bax比值下降，并且細(xì)胞凋亡的發(fā)生部位與促凋亡基因的表達(dá)部位一致。Caspase是近年來(lái)發(fā)現(xiàn)的一組存在于胞質(zhì)溶膠中的結(jié)構(gòu)上相關(guān)的半胱氨酸蛋白酶,是細(xì)胞凋亡的必經(jīng)之路。Caspase-3又被稱為“細(xì)胞死亡執(zhí)行者”。于曉等[5]發(fā)現(xiàn)早期DM視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和內(nèi)核層凋亡細(xì)胞增多,Caspases-3的表達(dá)明顯上調(diào)。

5 小結(jié)

DR的發(fā)病是一個(gè)非常復(fù)雜的病理過(guò)程，其發(fā)病機(jī)制受多種途徑、多種因素影響。雖然DR的發(fā)病機(jī)制至今已取得了較大的成績(jī)，但其具體機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜，有待于進(jìn)一步深入研究。

[1]Takamura Y,Tomomatsu T,Kubo E,et al.Role of the polyol pathway in high glucose-induced apoptosis of retinal pericytes and proliferation of endothelial cells[J].Investigative Ophthalmology & Visual Science,2008,49(7):3216-3223.

[2]Zheng L,Du Y,Miller C,et al.Critical role of inducible nitric oxide synthase in degeneration of retinal capillaries in mice with streptozotocin-induced diabetes[J].Diabetologia,2007,50(9):1987-1996.

[3]路青,施彩虹.VEGF家族及其受體與糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)病的關(guān)系[J].國(guó)際眼科雜志,2007,7(5):1400-1402.

[4]張燕,牛膺筠,趙巖松,等.促紅細(xì)胞生成素對(duì)糖尿病大鼠視網(wǎng)膜bcl-2、bax和WTp53表達(dá)的影響[J].眼科研究,2008,26(9):680-684.

[5]于曉,牛膺筠,王穎立,等.EPO對(duì)糖尿病大鼠視網(wǎng)膜caspases-3、NF-κB和TNF-α表達(dá)的影響[J].眼科研究,2008,26(10):743-746.