韓佩晏，呂紅彬

作者單位：(646000)中國(guó)四川省瀘州市，西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院眼科

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·文獻(xiàn)綜述·

糖尿病視網(wǎng)膜病變與凋亡相關(guān)因子的研究進(jìn)展

韓佩晏，呂紅彬

作者單位：(646000)中國(guó)四川省瀘州市，西南醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院眼科

Citation:Han PY, Lü HB. Research progress of diabetic retinopathy and apoptosis-relating genes.GuojiYankeZazhi(IntEyeSci) 2016;16(5):859-863

摘要

細(xì)胞凋亡是一個(gè)復(fù)雜的多基因調(diào)控過(guò)程，其參與了糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)的發(fā)病機(jī)制，B細(xì)胞淋巴瘤/白血病2(B-cell leukemia/lymphoma-2，Bcl-2)、Fas等都是重要的凋亡調(diào)節(jié)基因。本文就DR與凋亡的關(guān)系及其某些相關(guān)基因的表達(dá)予以綜述。

關(guān)鍵詞：糖尿病視網(wǎng)膜病變；凋亡；B細(xì)胞白血病/淋巴瘤2；細(xì)胞因子

引用：韓佩晏，呂紅彬.糖尿病視網(wǎng)膜病變與凋亡相關(guān)因子的研究進(jìn)展.國(guó)際眼科雜志2016;16(5):859-863

0引言

糖尿病是在全球范圍內(nèi)導(dǎo)致死亡和殘疾的主要原因之一。據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟(International Diabetes Federation，IDF)在2011年的報(bào)道，全球約有3.66億人患有糖尿病，而這一數(shù)據(jù)在2030年將會(huì)達(dá)到5.52億[1]。糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病最常見(jiàn)的并發(fā)癥之一，已成為全球工作年齡人群致盲的首要原因。其臨床特征主要有毛細(xì)血管通透性增加、視網(wǎng)膜水腫以及內(nèi)皮細(xì)胞增生[2]。糖尿病導(dǎo)致DR發(fā)生的機(jī)制非常復(fù)雜，目前尚未完全明確。其發(fā)病機(jī)制的研究主要集中在多元醇通路、非酶糖基化學(xué)說(shuō)、氧化應(yīng)激和蛋白激酶C的活化等，無(wú)論哪一種機(jī)制視網(wǎng)膜細(xì)胞的凋亡是其共同的通路[2]。大多數(shù)的研究更關(guān)注血管的改變，而在視網(wǎng)膜發(fā)生血管病變之前會(huì)出現(xiàn)一些退行性的改變，包括神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡、小膠質(zhì)細(xì)胞激活、谷氨酸代謝改變等[3]。由STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠在糖尿病發(fā)生后很快就會(huì)出現(xiàn)視網(wǎng)膜神經(jīng)和血管細(xì)胞的凋亡[4]。目前視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡已被視作導(dǎo)致視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性改變、血管功能異常、DR、青光眼等不可逆致盲眼病的中心事件[4]。本文就凋亡相關(guān)基因與DR的研究進(jìn)展予以綜述。

1細(xì)胞凋亡的特征及相關(guān)基因

1.1細(xì)胞凋亡的概況細(xì)胞凋亡(apoptosis)是指生物體為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，細(xì)胞在一定的生理或病理?xiàng)l件下，由基因控制的高度有序的并由一系列酶活動(dòng)參與的細(xì)胞自主的死亡，是生物體為了更好地適應(yīng)生存環(huán)境，遵循自身的程序而主動(dòng)結(jié)束其生命的過(guò)程，又稱為細(xì)胞程序性死亡(programmed cell death，PCD)，它涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控[5]。凋亡的細(xì)胞有細(xì)胞質(zhì)出泡和細(xì)胞核出泡的現(xiàn)象。伴隨著出泡現(xiàn)象的發(fā)生，細(xì)胞核發(fā)生了改變，染色質(zhì)固縮，附著于核膜上，產(chǎn)生大小不同的被膜包圍的凋亡小體。凋亡小體被周邊有吞噬功能的細(xì)胞吞噬清除，從而避免了炎癥反應(yīng)的發(fā)生。細(xì)胞凋亡是受凋亡相關(guān)基因調(diào)控的，它可自動(dòng)地清除多余的特異性或分化能力和機(jī)體不相適應(yīng)的、以及已經(jīng)完成功能而又不再應(yīng)用的細(xì)胞；清除有潛在危險(xiǎn)的細(xì)胞，如自身反應(yīng)性淋巴細(xì)胞，DNA損傷又得不到修復(fù)的癌化危險(xiǎn)細(xì)胞等。細(xì)胞凋亡可由以下因素來(lái)誘導(dǎo)：(1)理化因素：如射線、高溫、抗癌藥物等；(2)激素和生長(zhǎng)因子失衡；(3)免疫因素；(4)生物因素：細(xì)菌、病毒等病原微生物。大多數(shù)情況下，來(lái)自于細(xì)胞外的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因素作用于細(xì)胞后可轉(zhuǎn)化為細(xì)胞凋亡信號(hào)，并通過(guò)胞內(nèi)不同的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑，最終激活細(xì)胞死亡程序，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。因此，凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)系統(tǒng)是連接凋亡誘導(dǎo)因素與核DNA片段化斷裂及細(xì)胞結(jié)構(gòu)蛋白降解的中間環(huán)節(jié)。當(dāng)調(diào)控凋亡的基因接收到信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑傳來(lái)的死亡信號(hào)后，就按照既定的程序啟動(dòng)，并合成執(zhí)行凋亡所需的各種酶類及相關(guān)物質(zhì)。

1.2細(xì)胞凋亡的基因控制細(xì)胞凋亡是多基因調(diào)控的過(guò)程。根據(jù)對(duì)細(xì)胞凋亡作用的不同，將細(xì)胞凋亡調(diào)控基因分為兩大類：一類為促進(jìn)細(xì)胞凋亡的基因，如線蟲(chóng)的ced-3、ced-4，哺乳動(dòng)物的ICE(IL-1β converting enzyme，ICE)、野生型p53、Fas/Apo-1等；另一類為抑制細(xì)胞凋亡的基因，稱為細(xì)胞死亡抑制基因(cell death suppressor gene)，如線蟲(chóng)的ced-9、哺乳動(dòng)物的Bcl-2[6]。

Bcl-2是B細(xì)胞淋巴瘤/白血病2(B cell lymphoma/leukemia，Bcl-2)的縮寫(xiě)形式，它是第一個(gè)被確認(rèn)有抑制凋亡作用的基因，是研究最早且與凋亡有關(guān)的、位于t(14，18)染色體異位斷點(diǎn)的原癌基因，是人類濾泡型淋巴瘤的細(xì)胞遺傳標(biāo)志物，具有阻斷程序化細(xì)胞死亡的作用。Bcl-2蛋白主要分布在線粒體內(nèi)膜、細(xì)胞膜內(nèi)表面、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、核膜等處。廣泛存在于造血細(xì)胞、上皮細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、神經(jīng)細(xì)胞及多種瘤細(xì)胞。Bcl-2的高表達(dá)能抑制多種凋亡誘導(dǎo)因素(如射線和化學(xué)藥物等)所引發(fā)的細(xì)胞凋亡，如依賴神經(jīng)生長(zhǎng)因子的神經(jīng)細(xì)胞，當(dāng)撤除神經(jīng)生長(zhǎng)因子后，細(xì)胞會(huì)迅速發(fā)生凋亡，如果將表達(dá)Bcl-2的基因質(zhì)粒注入細(xì)胞中，則可防止神經(jīng)細(xì)胞凋亡。目前認(rèn)為該家族可細(xì)分成兩大類：抗凋亡成員，如Bcl-2、Bcl-XL、Bcl-W、髓細(xì)胞白血病因子-1(MCL-1)、Bcl-2相關(guān)蛋白A1、Bcl-B等，它們能使細(xì)胞免受凋亡；促凋亡成員，如Bax、Bik、Bak、BH3-only死亡蛋白。

p53作為一種抑癌基因，在促進(jìn)腫瘤細(xì)胞發(fā)生凋亡中有重要的作用。野生型的p53基因編碼的p53蛋白是一種DNA結(jié)合蛋白，該蛋白在細(xì)胞周期的G期發(fā)揮調(diào)控點(diǎn)的作用，負(fù)責(zé)檢查染色體DNA是否損傷，一旦發(fā)現(xiàn)有缺陷DNA，它啟動(dòng)DNA修復(fù)機(jī)制。如果修復(fù)失敗，則活化誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡基因(如bax)的轉(zhuǎn)錄，促使損傷的細(xì)胞凋亡，避免細(xì)胞的癌變。若p53突變，則此功能喪失，且促進(jìn)細(xì)胞增殖。

Myc是常見(jiàn)的一種原癌基因，其基因家族主要含有三個(gè)成員：c-myc基因、N-myc基因、L-myc基因，c-myc既具有轉(zhuǎn)錄的功能又能抑制轉(zhuǎn)錄；既能誘導(dǎo)細(xì)胞周期的進(jìn)程又有產(chǎn)生程序細(xì)胞死亡的作用。這主要是因?yàn)閏-myc基因可以產(chǎn)生兩種翻譯產(chǎn)物，c-myc1和c-myc2，其作用是不同的，甚至可以說(shuō)是相反的?？梢哉J(rèn)為c-Myc2與細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化和增殖與腫瘤的發(fā)生有關(guān)；c-Myc1有抑制c-Myc2的作用，但在不同時(shí)期、不同位點(diǎn)表現(xiàn)出不同的功能，同時(shí)還受本身質(zhì)和量的影響，也受細(xì)胞所處微環(huán)境的影響。總之，c-myc基因及其表達(dá)蛋白產(chǎn)物c-Myc12在細(xì)胞的生長(zhǎng)、分化過(guò)程中起重要作用，弄清它們的結(jié)構(gòu)及作用機(jī)制，對(duì)于疾病的診治具有重要的意義。

Fas是腫瘤壞死因子受體和神經(jīng)生長(zhǎng)因子受體家族的細(xì)胞表面分子，F(xiàn)as配體(fas ligand，F(xiàn)asL)是腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor, TNF)家族的細(xì)胞表面分子。FasL與其受體Fas結(jié)合導(dǎo)致攜帶Fas的細(xì)胞凋亡，故稱之為死亡受體。人的Fas包含325個(gè)氨基酸。氨基端有信息順序(signal sequence)，分子中都有跨膜區(qū)，屬I類膜蛋白，分子量為45kD。結(jié)構(gòu)分析證實(shí)Fas屬于TNF和NGF受體家族。研究表明多種哺乳細(xì)胞表達(dá)Fas，而FasL僅表達(dá)于活化的T細(xì)胞?？笷as抗體、表達(dá)FasL的細(xì)胞和可溶性的FasL與Fas交聯(lián)均產(chǎn)生細(xì)胞凋亡信息。經(jīng)Fas誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)細(xì)胞漿及細(xì)胞核出現(xiàn)固縮及片段形成；(2)凋亡并不要求有細(xì)胞核存在；(3)不依賴于細(xì)胞外鈣離子及細(xì)胞內(nèi)大分子合成；(4)Bcl-2過(guò)度表達(dá)或Bcl-2與結(jié)合蛋白BAG-1的共表達(dá)(coexpression)能抑制Fas致凋亡作用。

腫瘤壞死因子(TNF)是一種具有多種生物學(xué)效應(yīng)的細(xì)胞因子，包括促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡及炎癥誘發(fā)等。大多數(shù)正常細(xì)胞能抵抗TNF的細(xì)胞凋亡作用，被認(rèn)為是由于在TNF與受體結(jié)合后細(xì)胞內(nèi)缺乏某種令細(xì)胞裂解的信號(hào)；或由于TNF作用后細(xì)胞產(chǎn)生了保護(hù)性蛋白，使其免受TNF的細(xì)胞毒作用。研究發(fā)現(xiàn)，TNF能誘導(dǎo)某些正常細(xì)胞凋亡，并提示當(dāng)機(jī)體處于某病理狀態(tài)時(shí)，這些作用具有一定的病理生理學(xué)意義。TNF誘導(dǎo)人或動(dòng)物血管內(nèi)皮細(xì)胞、心肌細(xì)胞、肝細(xì)胞、造血干細(xì)胞、腎小球系膜細(xì)胞等細(xì)胞凋亡。TNF-α對(duì)DR的發(fā)生發(fā)展起著重要的作用，表現(xiàn)在TNF-α參與視網(wǎng)膜血管屏障的破壞、血管通透性增加、視網(wǎng)膜局部缺氧等病理改變[7]。

目前在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中已發(fā)現(xiàn)14種ICE/Ced-3蛋白酶家族成員，稱為天冬氨酸特異的半胱氨酸蛋白酶(cysteinyl aspartate specific proteinase，caspase)，又稱為“半胱天冬酶”。它們具有相似的氨基酸序列、結(jié)構(gòu)和底物特異性。其家族成員的命名按發(fā)現(xiàn)的先后時(shí)間，在“caspase”后以阿拉伯?dāng)?shù)字表示，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)的caspase有caspas-1～14。根據(jù)caspase的功能，可將其分為兩大家族，一是caspase-1大家族，該亞家族成員主要參與炎癥反應(yīng)；另一caspase-3亞家族包括caspase-3、6～10等，它們介導(dǎo)細(xì)胞凋亡。細(xì)胞凋亡激活的生化途徑包括細(xì)胞內(nèi)、細(xì)胞外和caspase依賴型、非caspase依賴型[8]。啟動(dòng)型凋亡蛋白包括caspase-8、-9，一旦激活，這些蛋白便裂解并激活下游的效應(yīng)凋亡蛋白，包括caspase-3、-6、-7，以執(zhí)行凋亡[9]。Oshitari等[10]通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明表達(dá)上調(diào)的caspase-3、-9和Bax與DR節(jié)細(xì)胞層的神經(jīng)退行性改變密切相關(guān)。

2 DR與細(xì)胞凋亡

2.1 DR的病理變化DR中首先出現(xiàn)的病理改變是覆蓋視網(wǎng)膜毛細(xì)血管的周細(xì)胞減少。毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡是由以下一些原因引起：如糖代謝異常、蛋白激酶C的激活、AGE的形成、ROS的增多、Müller細(xì)胞促炎癥因子的釋放、視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞或黏附于毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的白細(xì)胞、由血小板衍化生長(zhǎng)因子激發(fā)的生存信號(hào)丟失、抑制血管生成信號(hào)或一些其他因子的上調(diào)[11]。再灌注損傷和視網(wǎng)膜缺血能引起促新生血管因子的上調(diào)，如VEGF、促紅細(xì)胞生成素以及其他血管生成因子。這些因子能促進(jìn)增生性DR的發(fā)生，并且引起血管滲漏。視力損害可繼發(fā)于視網(wǎng)膜前血管形成后所致的玻璃體出血或黃斑前膜。細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)的改變以及血管生理的改變能引起一些血管并發(fā)癥，能影響所有血管細(xì)胞的主要功能。血管通透性的增加以及周細(xì)胞的凋亡是DR的顯著特征[12]。

Mizutani等[13]曾采用TUNEL法檢測(cè)經(jīng)胰蛋白酶消化過(guò)的人體及動(dòng)物的視網(wǎng)膜血管的凋亡，結(jié)果顯示相較于沒(méi)有糖尿病的志愿者，在平均有9±4a糖尿病史的志愿者的離體視網(wǎng)膜標(biāo)本中檢測(cè)出少量但很顯著的血管細(xì)胞凋亡。在采用STZ誘導(dǎo)31wk后的糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜中同樣能得出這樣的結(jié)果[14]。還有一些其他研究同樣證明了在糖尿病視網(wǎng)膜[15]和db/db小鼠[16]視網(wǎng)膜中的血管凋亡明顯增多。Podest等[17]用TUNEL標(biāo)記人體的視網(wǎng)膜周細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)在糖尿病患者中的陽(yáng)性率是增高的，并且Bax的局部免疫反應(yīng)性是增加的。對(duì)離體人視網(wǎng)膜進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)顯示，一些血管雖然沒(méi)有周細(xì)胞但仍有完整的內(nèi)皮細(xì)胞，并且有微動(dòng)脈瘤的血管通常沒(méi)有周細(xì)胞，這說(shuō)明周細(xì)胞的缺失使內(nèi)皮細(xì)胞的增長(zhǎng)不受控制[18]。先采用胰蛋白酶使血管細(xì)胞從視網(wǎng)膜中分離再行病理檢查，STZ誘導(dǎo)的糖尿病大鼠視網(wǎng)膜及離體人視網(wǎng)膜的組織切片用TUNEL標(biāo)記，結(jié)果顯示糖尿病能增加神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，特別是在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞所在的內(nèi)層視網(wǎng)膜[19]。當(dāng)TUNEL標(biāo)記應(yīng)用于全視網(wǎng)膜時(shí)，凋亡細(xì)胞的數(shù)量就能夠量化，且大概是經(jīng)胰蛋白酶消化的視網(wǎng)膜的10倍，這意味著在糖尿病中非血管細(xì)胞同樣在發(fā)生凋亡[20]。這些發(fā)現(xiàn)預(yù)示著神經(jīng)細(xì)胞凋亡較血管細(xì)胞早，并且神經(jīng)細(xì)胞凋亡的比例在糖尿病的病程中較為恒定。其他研究者采用同樣的方法也得出同樣的結(jié)果[21]。以上實(shí)驗(yàn)都證明了糖尿病能引起視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞和血管細(xì)胞的凋亡，并且神經(jīng)細(xì)胞的凋亡發(fā)生更早、持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)。

2.2 Bcl-2在DR中的表達(dá)Bcl-2家族被分為抗凋亡和促凋亡蛋白?？沟蛲鯞cl-2蛋白能通過(guò)結(jié)合或抑制促凋亡蛋白以促生存及保持線粒體外膜的完整性；促凋亡蛋白能促進(jìn)死亡和中和抗凋亡Bcl-2蛋白，并且能激活線粒體外膜的透化作用(MOMP)[22]。抗凋亡Bcl-2蛋白最初的功能是對(duì)抗促凋亡Bcl-2蛋白，從而抑制MOMP，并且阻斷線粒體凋亡通路。在早期糖尿病大鼠視網(wǎng)膜血管和神經(jīng)細(xì)胞中，凋亡相關(guān)基因Bcl-2和Bax的表達(dá)隨病程的進(jìn)展而增強(qiáng)，二者在糖尿病視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡中起重要作用。研究發(fā)現(xiàn)，將視網(wǎng)膜毛細(xì)血管周細(xì)胞置于高濃度的葡萄糖溶液中體外培養(yǎng)，觀察到毛細(xì)血管周細(xì)胞的大量凋亡，并且細(xì)胞中Bcl-2/Bax的比率降低，由此認(rèn)為Bax基因表達(dá)增強(qiáng)與Bcl-2基因表達(dá)減少可能加速了周細(xì)胞的凋亡，對(duì)周細(xì)胞的凋亡起到了調(diào)控作用。Bcl-2作為一個(gè)抗凋亡因子，能夠抑制細(xì)胞色素C的釋放以及促凋亡因子的活動(dòng)。Li等[23]通過(guò)STZ誘導(dǎo)糖尿病小鼠模型，并采用免疫組織化學(xué)、Western blot等對(duì)Bcl-2、Bax進(jìn)行檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)其在神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層(GCL)及內(nèi)顆粒層(INL)的表達(dá)呈陽(yáng)性，糖尿病組相較于正常組Bax的表達(dá)顯著升高，Bcl-2的表達(dá)相對(duì)減少，Bcl-2/Bax值明顯減低的。在糖尿病患者視網(wǎng)膜中同樣能發(fā)現(xiàn)神經(jīng)細(xì)胞的凋亡，這一點(diǎn)與動(dòng)物實(shí)驗(yàn)相同。有數(shù)據(jù)表明在糖尿病視網(wǎng)膜中能發(fā)現(xiàn)血管及神經(jīng)的凋亡[24]。

2.3 Fas/FasL在DR中的表達(dá)當(dāng)內(nèi)皮細(xì)胞受損和血-視網(wǎng)膜屏障被破壞后，血小板聚集在受損血管處，這在一定程度上可修補(bǔ)被破壞的血-視網(wǎng)膜屏障。在糖尿病患者及大鼠的視網(wǎng)膜中都能發(fā)現(xiàn)血小板微血栓，并且在空間上與內(nèi)皮細(xì)胞凋亡有關(guān)[25]。血小板的聚集與DR中Fas/FasL的表達(dá)一致。在糖尿病中白細(xì)胞表達(dá)的FasL與內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡密切相關(guān)。有實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在體內(nèi)阻斷FasL的表達(dá)可以抑制內(nèi)皮細(xì)胞的損傷、血管滲漏、血小板聚集，意味著Fas/FasL系統(tǒng)是內(nèi)皮細(xì)胞受損與血小板聚集的原因[26]。雖然視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡是DR的主要標(biāo)志，但是糖尿病如何導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞受損及凋亡的機(jī)制卻不甚清楚，可能與FasL、IL-1β等增多有關(guān)。

2.4 caspase在DR中的表達(dá)caspase家族包含14種半胱氨酸蛋白酶，與凋亡密切相關(guān)[27]。caspase可根據(jù)同源的序列分為3個(gè)亞族：caspase-1(前體ICE家族)、caspase-2(ICE同源物ICH-1)家族、caspase-3(半胱氨酸蛋白32即CPP-32)。不同的caspase家族成員參與至少1～2個(gè)不同的信號(hào)通路，如促炎癥因子的激活和促細(xì)胞的凋亡。其他如caspase-2，-6，-7，-8，-10是促進(jìn)和執(zhí)行凋亡的因子。有研究證明caspase在糖尿病、半乳糖喂養(yǎng)的大鼠和糖尿病患者的視網(wǎng)膜中均可檢測(cè)到。通過(guò)免疫組織化學(xué)檢測(cè)出糖尿病患者的視網(wǎng)膜節(jié)細(xì)胞層中有caspase-3，caspase-9，Bax，Bad和Fas[9,27-29]。Li等[30]發(fā)現(xiàn)用STZ誘導(dǎo)糖尿病大鼠后2wk即可發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜中caspase-3的含量有所增加，在節(jié)細(xì)胞、神經(jīng)纖維層、外光感受器層的含量最高。

2.5 DR與細(xì)胞凋亡信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo)當(dāng)來(lái)自于細(xì)胞外的細(xì)胞凋亡誘導(dǎo)因素作用于細(xì)胞后轉(zhuǎn)化為細(xì)胞凋亡信號(hào)，通過(guò)胞膜相關(guān)受體將凋亡信號(hào)傳導(dǎo)入胞內(nèi)，再通過(guò)級(jí)聯(lián)反應(yīng)激活胞內(nèi)凋亡信號(hào)通路，誘導(dǎo)視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡。目前為止，較為明確引發(fā)DR凋亡的機(jī)制主要與三條通路相關(guān)：死亡受體通路、線粒體通路和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)通路。

死亡受體介導(dǎo)的凋亡通路又稱為外凋亡通路。所謂的死亡受體，即細(xì)胞膜表面的某些蛋白質(zhì)，它們能與攜帶凋亡信號(hào)的專一性配體結(jié)合，并迅速將凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)至細(xì)胞內(nèi)而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。目前，已發(fā)現(xiàn)20多個(gè)成員被認(rèn)定為死亡受體，主要有腫瘤壞死因子受體1(TNFR1)、Fas分子(cD95/AP01)、死亡受體3(DR3，WSL-l，TRAMP，LARD)、DR4和DR5(AP02，TRAIL-R2，TRICK，KILLER)。Fas分子的配體為FasL，TNFR1的配體為TNFα，DR3的配體為AP03L。這些蛋白和細(xì)胞表面死亡受體如Fas，TNFR，DR3-5結(jié)合，使受體三聚化并活化，三聚化的死亡受體通過(guò)死亡域(death domain，DD)募集銜接蛋白如TRADD和(或)FADD。銜接蛋白通過(guò)死亡效應(yīng)域(death effecter domain，DED)與procaspase-8形成死亡誘導(dǎo)信號(hào)復(fù)合物。Procaspase-8具有弱的催化活性，可發(fā)生自我剪接并活化，然后釋放到胞漿并啟動(dòng)caspase-8的級(jí)聯(lián)反應(yīng)，激活下游的效應(yīng)caspase如caspase-3、6和7，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡；活化的caspase-8同時(shí)能激活Bcl-2家族的促凋亡因子Bid(binding interface database)，形成一種截短的Bid(truncated Bid，tBid)，后者轉(zhuǎn)移到線粒體，破壞線粒體膜的通透性，從而誘導(dǎo)細(xì)胞色素C(Cyto-C)釋放進(jìn)入胞漿，進(jìn)而激活死亡受體通路和線粒體通路，有效地?cái)U(kuò)大了凋亡信號(hào)。Crosby-Nwaobi等[31]通過(guò)對(duì)380例DR患者的血樣分析發(fā)現(xiàn)，TNF-α在PDR患者中明顯升高，許多研究同樣能證明這個(gè)觀點(diǎn)[32]。在高糖或氧化應(yīng)激環(huán)境下，TNF-α與死亡受體結(jié)合后激活胞內(nèi)Fas相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白和TNFR1相關(guān)死亡結(jié)構(gòu)域蛋白，激活caspase-8和c-Jun氨基末端激酶，從而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[33-34]。此外，Huang等[35]對(duì)基因敲除TNF-α的小鼠研究發(fā)現(xiàn)，TNF-α在血-視網(wǎng)膜屏障的最后一道屏障中起著至關(guān)重要的作用。也有越來(lái)越多的研究表明死亡受體通路在DR中的重要作用。Wang等[36]研究證明Fas/FasL能導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡，且隨著糖基化終末產(chǎn)物的堆積，F(xiàn)as-FasL信號(hào)通路可以誘導(dǎo)caspase-8的產(chǎn)生，促進(jìn)細(xì)胞色素C的釋放，進(jìn)一步誘導(dǎo)caspase-3的產(chǎn)生，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。Valverde等[37]研究發(fā)現(xiàn)，抑制Fas/FasL死亡受體信號(hào)通路可能會(huì)成為對(duì)抗DR的新興治療方案。

線粒體通路又稱為內(nèi)凋亡通路，是眾多細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑中最重要的途徑之一。此通路與線粒體膜通透性改變有密切關(guān)系，主要由死亡受體非依賴的凋亡誘導(dǎo)信號(hào)(如射線、化療藥、微生物、細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子缺乏等)啟動(dòng)。一般認(rèn)為氧化應(yīng)激所致的損傷可作用于線粒體通透性轉(zhuǎn)換孔，導(dǎo)致線粒體膜的通透性增高，促使線粒體釋放凋亡啟動(dòng)因子，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。而在此過(guò)程中，起主要調(diào)節(jié)作用的是Bcl-2家族，由于研究證明當(dāng)線粒體功能紊亂時(shí)Bcl-2和Bcl-XL的含量均會(huì)降低，而促凋亡的Bax含量會(huì)增加，Bcl-2與Bax的相對(duì)含量決定了細(xì)胞凋亡的啟動(dòng)[38]。在高血糖狀態(tài)下，Bax含量增加、線粒體膜通透性增高，caspase-9的前體及細(xì)胞色素C從線粒體中釋放，它們所構(gòu)成的凋亡酶激活因子1能夠促進(jìn)caspase-9及caspase-3的激活。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是除原核細(xì)胞及成熟的紅細(xì)胞外，普遍存在于所有真核細(xì)胞，其分布也并非僅僅局限于內(nèi)胞質(zhì)區(qū)域，還常常擴(kuò)展到靠近細(xì)胞膜的外胞質(zhì)區(qū)域。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是細(xì)胞內(nèi)生物大分子物質(zhì)如脂類、蛋白質(zhì)等合成的場(chǎng)所。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)可以介導(dǎo)凋亡通路，當(dāng)各種應(yīng)激因素導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)穩(wěn)態(tài)被打破，使過(guò)多的未折疊或錯(cuò)誤折疊蛋白在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蓄積時(shí)，將引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(ERS)。為減輕應(yīng)激，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)將啟動(dòng)一個(gè)在進(jìn)化上保守的信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)即未折疊蛋白反應(yīng)(UPR)。UPR通過(guò)減少蛋白翻譯、上調(diào)分子伴侶表達(dá)和降解未折疊蛋白，以調(diào)節(jié)、恢復(fù)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能。如果過(guò)度的應(yīng)激使內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能嚴(yán)重受損，則細(xì)胞常發(fā)生凋亡。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中過(guò)多蛋白的積累或鈣平衡的破壞，可以引起內(nèi)質(zhì)網(wǎng)壓力增高導(dǎo)致細(xì)胞凋亡。有研究通過(guò)檢測(cè)STZ誘導(dǎo)的早期糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中不同的氧化應(yīng)激生物標(biāo)記的含量，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)狀應(yīng)激蛋白CHOP增多，CHOP是ERS時(shí)促凋亡的重要信號(hào)分子，并證明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是DR發(fā)病早期的重要機(jī)制[39]。

大量的證據(jù)都證明，細(xì)胞凋亡參與到DR的神經(jīng)細(xì)胞的損傷，然而高血糖和相關(guān)的氧化應(yīng)激下的具體病理機(jī)制卻是未知的。在視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)這些促凋亡因子存在，暗示了這些物質(zhì)在糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性疾病中起著關(guān)鍵作用，這促使了在對(duì)視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞凋亡的進(jìn)一步研究中尋找并確定關(guān)鍵因子，為打破視網(wǎng)膜神經(jīng)萎縮的級(jí)聯(lián)病理反應(yīng)提供可能性。糖尿病所致的視力損害成為一個(gè)日趨嚴(yán)重的世界問(wèn)題，隨著對(duì)DR中細(xì)胞凋亡及其相關(guān)基因的進(jìn)一步深入研究，可能為DR的臨床藥物治療提供新的治療靶點(diǎn)或思路。

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Research progress of diabetic retinopathy and apoptosis-relating genes

Pei-Yan Han，Hong-Bin Lü

Department of Ophthalmology,the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China

Correspondence to:Hong-Bin Lü. Department of Ophthalmology, the Affiliated Hospital of Southwest Medical University, Luzhou 646000, Sichuan Province, China. oculistlvhongbin@163.com

Received：2016-01-12Accepted：2016-04-06

Abstract
?Researches have shown that cell apoptosis participates pathogenesis of diabetic retinopathy, which is a process of polygenes regulation. The B-cell leukemia/lymphoma-2(Bcl-2) family and Fas are all important genes that can regulate apoptosis. This article reviews the relation between diabetic retinopathy and apoptosis as well as expression of some related genes.

KEYWORDS:?diabetic retinopathy;apoptosis;B-cell leukemia/lymphoma-2;cytoine

DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2016.5.17

收稿日期：2016-01-12 修回日期： 2016-04-06

通訊作者：呂紅彬，博士，主任醫(yī)師，教授，研究方向：玻璃體視網(wǎng)膜疾病.oculistlvhongbin@163.com

作者簡(jiǎn)介：韓佩晏，在讀碩士研究生，研究方向：玻璃體視網(wǎng)膜疾病。