TNF与糖尿病视网膜病变.docx

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TNF与糖尿病视网膜病变

TNF与糖尿病视网膜病变

【摘要】　　系统性微血管病变和糖尿病视网膜病变（diabeticretinopathy，DRP）是糖尿病患者致死性及致盲性的本源，但是其具体机制尚不十分清楚。

推测免疫和炎症反映可能涉及其病程及病理进展，尤其关于增殖性视网膜病变（perliferativediabeticretinopathy,PDR），因此有人提出DRP是一种炎症性疾病。

本文就炎症反映最具代表性的细胞因子之一——肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）及其在糖尿病视网膜病变中的可能作用加以综述。

【关键词】糖尿病视网膜病变　肿瘤坏死因子

　　Tumornecrosisfactoranddiabeticretinopathy

AbstractSystemicmicrovasculardiseaseanddiabeticretinopathy（DRP）arecurrentlytheprincipalcausesofmorbidityandmortalityinpatientswithdiabetesmellitus,yetthemechanismbehindithasnotbeenfullyunderstood.Ithasbeendemonstratedthatimmunephenomenaandinflammatoryreactionsmightbeinvolvedinthepathogenesisandprogression,especiallyinproliferativeDRP.ThereforeithasbeenindicatingthatDRPisaninflammatorydisease.Thepresentpaperreviewsoneofthemostrepresentativecellfactors,tumornecrosisfactor（TNF）anditsfunctionsinDRP.

·KEYWORDS:

diabeticretinopathy;tumornecrosisfactor

　　0引言

糖尿病视网膜病变发病机制复杂，目前从糖尿病动物模型上对其发病机制在代谢方面、神经元及神经胶质细胞、血液流变学和血管生长因子方面均有所研究。

现有观点以为[1]，糖尿病视网膜病变机制中包括了慢性长程炎症反映，炎症与免疫反映贯穿糖尿病视网膜病变的全进程。

有人提出DRP是一种炎症性疾病[2]。

肿瘤坏死因子（tumornecrosisfactor,TNF）确实是炎症反映中最具代表性的细胞因子之一。

1概述

细胞因子（cytokines,CK）是指由多种细胞，专门是免疫细胞产生的一类具有多种生物学活性的小分子多肽或糖蛋白，是细胞间彼此交流的多肽，是各类炎症和自身免疫性疾病病理进程中的异样产物[3]。

Doganay等[4]以为TNF-α、白细胞介素（interleukin，IL）-1β、可溶性白细胞介素2受体（solubleinterleukin-2receptor，sIL-2R）、IL-六、IL-8等潜在性炎症性细胞因子可能一起作用于糖尿病视网膜病变的病程，使之进展。

TNF是Garswell等在1975年发觉的一种细胞因子，他们将卡介苗注射给荷瘤小鼠，2wk后再注射脂多糖，结果发此刻小鼠血清中存在一种能使肿瘤细胞发生出血坏死的物质，将其称之为肿瘤坏死因子。

2TNF分类

依照来源和结构，可将TNF分为TNF-α和TNF-β两种：

前者（TNF-α）要紧由脂多糖或卡介苗活化的单核/巨噬细胞产生，亦称恶液质素，但实验发觉许多组织具有合成，分泌TNF-α的潜能，包括脂肪组织、肌间组织等；后者（TNF-β）要紧由抗原或有丝割裂原激活的T细胞和自然杀伤细胞（naturalkillercell,NK）产生，又称淋巴毒素。

TNF-α和TNF-β生物学活性大体相同，它们除具杀瘤作用外，还有抗感染、免疫调剂和致炎作用。

3TNF在糖尿病患者及糖尿病模型中含量的转变

血清水平Tanaka等[5]报导非胰岛素依托型大鼠模型血清中TNF-α活性呈慢性上升。

Doganay等[4]测得的PDR患者血清中TNF-α水平显著高于背景期糖尿病视网膜病变、尚未显现视网膜病变的糖尿病患者和正常对照者，并以为血清高水平表达TNF-α表示糖尿病视网膜病变患者免疫系统亢进，可能是疾病进程中的病理生理表现，国内还有许多研究资料说明，有糖尿病初期并发症者（如糖尿病视网膜病变、糖尿病肾病）其TNF-α等细胞因子的血浆浓度均显著高于正常组；随着DM病理进展，免疫功能紊乱程度加重及并发症的显现，TNF-α等细胞因子的血浆浓度慢慢增高。

眼内表达由于人体的特殊性，人眼内TNF-α含量的观看对象一样是增殖性糖尿病视网膜病变患者。

通过检测PDR患者眼内玻璃体中TNF-α水平的转变，来研究TNF与糖尿病视网膜病变由背景期向增殖期转变的相关性。

4TNF的来源

单核-巨噬细胞系统及淋巴细胞TNF是具有普遍生物活性的多肽细胞因子，包括TNF-α和TNF-β两种。

前者要紧由单核巨噬细胞系统产生的蛋白质细胞因子，是重要的免疫调剂因子；后者那么来源于T、B淋巴细胞及NK细胞，与免疫调剂和免疫炎症有关。

小胶质细胞作为中枢神经系统的一部份，神经视网膜是一种活跃的细胞集群，不断同意信息、分析信息、感知信息、并作出决定，最终致使视觉的产生。

视网膜内九层要紧由排列有序的神经元及围绕其周围的胶质细胞组成。

视网膜神经胶质细胞又分为大胶质细胞（星形胶质细胞，Müller细胞）和小胶质细胞，小胶质细胞在结构、特性和细胞谱系等方面有其特殊性，属于神经系统游走巨噬细胞中单独的一群，其功能相当活跃。

Webster以为[6]，不管是在疾病条件下仍是在培育体系中，是小胶质细胞而不是星形胶质细胞作为关键的炎症前因子如TNF-α、IL-1，和免疫调剂性细胞因子如IL-1二、IL-18的要紧来源。

小胶质细胞在损伤反映初期即被激活，它的激活是神经系统防御、感染、炎症、创伤、缺血和神经变性病的关键因素。

中枢神经系统炎症发生时[7]，小胶质细胞同意损伤信号刺激后，当即向损伤部位迁移，部份小胶质细胞切近损伤的神经细胞，现在细胞处在介于静止和激活之间的一种中间状态，它们会专门快增殖、消化和降解微生物、死亡的细胞及其它组织碎片、增进组织修复。

小胶质细胞能附着于受伤神经元表面，假设神经元受到轻微损害或受损后仍能恢复正常，小胶质细胞就可不能向吞噬型转变；但当损伤严峻，神经元濒临死亡，它就会转变成巨噬细胞并行使其吞噬功能。

小胶质细胞是目前已知的唯一的视网膜抗原递呈细胞，在正常视网膜中，小胶质细胞一样处于静止状态，但易被微小的病理转变所激活，激活状态的小胶质细胞可表达大量与炎症及吞噬作用紧密相关的受体和因子，兼并噬受损神经元、胶质细胞碎片及外来抗原，对机体产生有利的爱惜作用；但在特定条件下也可通过免疫增强致使神经系统的病理的损伤[8]，产生一些潜在的神经毒素如TNF-α、IL-1β、干扰素-γ（interferon-γ,IFN-γ）等，从而致神经元死亡。

糖尿病视网膜病变时，小胶质细胞处于激活状态，在初期数量即增加，参与了发病进程[9，10]。

病程初期，位于神经节细胞层和内丛状层的小胶质细胞激活并释放细胞因子如TNF-α、IL-1β，而这些因子可加重血-视网膜屏障的破坏[11]。

小胶质细胞作为视网膜固有免疫细胞，在诱导炎症方面和感染代谢压力方面始终处于重腹地位。

视网膜周细胞视网膜毛细血管要紧由周细胞和内皮细胞组成，周细胞和内皮细胞的功能完整对维持视网膜毛细血管的稳固性具有十分重要的作用，视网膜毛细血管周细胞与大血管滑腻肌相似，位于毛细血管外周，被内皮细胞基膜包绕。

视网膜微血管周细胞的选择性丧失是糖尿病微血管病变的最初期的病理改变之一。

周细胞的死亡不仅破坏了毛细血管的完整性，还能够使内皮细胞的增生失去操纵。

初期DRP中，周细胞选择性丧失，血管直径和通透性增加，由于周细胞含有与血管滑腻肌细胞相似的收缩成份，故周细胞对血管活性调剂因子的反映可能与初期糖尿病视网膜病变有关[12]。

实验研究说明[13]，在高糖作用下，色素上皮细胞、巨噬细胞及胶质细胞增殖明显，而周细胞条件培育液能抑制上述细胞的增殖活性，且随浓度增加，抑制作用亦越显著，提示在糖尿病视网膜病变时周细胞的缺失将致使色素细胞、巨噬细胞及胶质细胞的增殖。

Romeo等[14]以为，周细胞在糖尿病诱发下也会释放炎症前因子，如TNF-α，IL-1β。

血小板和巨核细胞胰岛素依托性糖尿病微血管病变并发症与血小板异样有很强的联系，增殖期糖尿病视网膜病变是胰岛素依托性糖尿病的一个常见的并发症，以视网膜新生血管和玻璃体视网膜介面新生血管膜形成为特点。

PDR初期组织病理学特点是微血管阻塞和视网膜缺血，现在血小板粘附和积聚起到重要作用。

基于这些，Limb等[15]调查胰岛素依托性糖尿病微血管病变患者并发PDR、不并发PDR及正常人中血小板表达这些分子的情形，观看到胰岛素依托性糖尿病患者归并活跃PDR的体内被TNF-α着色的血小板数量较无微血管并发症者（静止性PDR或健康人）显著增多。

同时，有活跃性PDR的患者其血小板表达TNF-RI（tumornecrosisfactor-receptorI，肿瘤坏死因子受体I）及TNF-RII（tumornecrosisfactor-receptorII，肿瘤坏死因子受体II）的比例较正常对照或静止性PDR患者高。

血小板表达的TNF-α和TNF-R之间在PDR患者中有直接关联，说明TNF-α标记的血小板可能将TNF-α绑定到其受体上。

研究已证明[16,17]血小板制造出细胞因子，这些细胞因子致使细胞溢出，新生血管形成和纤维化。

血小板及与之相连的TNF-α通过TNF-α的介导可增加纤维血管和纤维细胞的功能，可能致使了IDDM、微血管并发症的发生。

另外，人巨核细胞样细胞株HV3也可表达TNF-α，IL-1β，IL-6等细胞因子[16]。

5TNF-α的作用及其在糖尿病视网膜病变中的作用机制

TNF-α是一种具有普遍生物学活性的细胞因子，参与机体多种反映，具有极强的生物学效应。

这种细胞多肽调剂因子以自分泌、旁分泌和外分泌的方式作用于靶细胞、靶器官，与相应的特异性受体结合，产生特有的生物学效应，细胞因子与相应受体结合能力很高，极微量即可产生明显的生物学效应，而TNF-α分泌水平的转变与糖尿病视网膜病变紧密相关。

血-视网膜屏障（bloodretinalbarrier,BRB）受损在高血糖的环境下，代谢发生异样，破坏了视网膜毛细血管的结构和功能，造成视网膜的损害，使视网膜处于缺血缺氧状态。

这种缺氧刺激打破了视网膜血管生长因子和抑制因子间的平稳，促使血管生成因子TNF-α增加，TNF-α普遍散布于DRP血管内皮细胞表面，通过打开视网膜血管内皮细胞和色素上皮细胞的紧密连结而致BRB破坏[17-19]。

BRB的破坏伴随进行性血管渗透性增加是使DRP从非增殖性状态向形成视网膜新生血管转变的重要因素。

BRB破坏后，玻璃体中细胞因子水平增高，也因此致使DRP病变的进展。

引发视网膜血管病变TNF-α含量增加可致使视网膜血管通透性增高，刺激血管外基质过量产生和血管内皮细胞的增殖，致使眼内新生血管形成；血管通透性增高，使血清蛋白持续向血管外渗漏，致使玻璃体血清蛋白含量增高[20]。

TNF-α存在于PDR患者纤维血管膜浸润细胞、视网膜血管内皮细胞及细胞外基质中，提示其在PDR新生血管形成进程中起重要作用[21]。

全身和视网膜血管血流受累，最终致使异样血管渗漏。

现已说明[4]视网膜血流增加和进展性非增殖性视网膜病变伴随静脉扩张致使视网膜血管不能自我修复，通过激活促凝血酶原，抑制抗凝蛋白C旁路及合成纤溶激活剂抑制物等作用，刺激血小板和内皮细胞释放血小板源生长因子样有丝割裂原，乃至血小板源生长因子，这些效应最终会刺激血管外基质过量产生和血管内皮细胞的增殖，致使眼内新生血管形成，增进PDR的发生[22]。

直接杀伤细胞TNF通过与TNF-R连接后，促发凋亡作用，诱导神经元死亡及通过生长因子如胰岛素生长因子-1（Insulin-likeGrowthFactor-1,IGF-1）和胰岛素受体直接侵入细胞内底物[23]。

诱发炎症反映TNF-α属炎症前细胞因子。

炎症起始时期，在促炎细胞因子TNF-α、IL-一、IL-6和其他炎性介质如C3a/C4a/C5a作用下，血管内皮细胞表达E-选择素和膜型IL-8等与粘附有关的膜分子。

TNF等可改变血管粘附分子的表达，从而使淋巴细胞和巨噬细胞抵达靶部位。

而此刻的研究说明[23]，糖尿病视网膜病变机制中包括了慢性长程炎症反映。

增多的细胞因子使小胶质细胞活化，从而刺激炎症循环而使白细胞增加，以致血管破坏，直接通过释放细胞毒性物质诱导细胞死亡。

作用于血小板TNF-α可诱导血小板释放血管活性分子[24]，促使其粘附于血管内皮[25]，并表达细胞间粘附分子1（intercellularadhesionmolecule-1,ICAM-1），可刺激血小板和内皮细胞释放血小板活性生长因子样有丝割裂原，乃至血小板源性生长因子。

已有报导[15]，PDR患者的血清中TNF-α含量在血小板表达增加。

并以为，胰岛素依托型患者血小板表达TNF-α、TNF-R及ICAM-1水平升高能够作为糖尿病微血管并发症病程进展中血小板（血凝细胞）异样的重要标志。

激活小胶质细胞有许多证听说明细胞因子在对小胶质细胞的活化中起作用，细胞因子如TNF、IL-1B、IL-6等都有直接激活小胶质细胞的作用。

TNF可降低小胶质细胞中cAMP水平，诱发出更具破坏性的显型。

而激活的小胶质细胞释放可溶性受体，这些受体可直接或间接引发神经元细胞的损害；同时也释放细胞因子[23]。

糖尿病视网膜病变时，活化的小胶质细胞可能参与了血-视网膜屏障的破坏[11]。

小胶质细胞也作为抗原呈递细胞在视网膜和临近组织的炎症反映中发挥作用[10]。

诱导细胞调亡细胞凋亡通路包括死亡受体介导的凋亡信号途径和细胞内在的线粒体凋亡信号途径。

在必然条件下，TNF-α通过与其受体结合，激活死亡受体通路而诱导细胞凋亡[26,27]。

正常状态下，TNF-α在激活凋亡通路的同时又激活肿瘤坏死相关因子2-NF-κB介导的抗凋亡通路。

在死亡受体介导的凋亡信号通路中，第一是死亡配体与相应的死亡受体结合，引发胞液中含死亡结构域结合位点的Caspase8酶原召募，进而被裂解成为有活性的Caspase8，激活Caspase3，6，7，活化的Caspase3，6，7裂解相应底物而致使细胞凋亡。

其中，PARP是活化Caspase3的底物，在此凋亡信号通路中，Caspase8裂解活化是必需的环节，Caspase8裂解活化及PARP的降解表示凋亡信号通路的激活及细胞凋亡。

TNF-α诱导细胞凋亡需要NF-κB被抑制[28~30]。

NF-κB是由Rel蛋白家族P50、P5二、P65（RelA）、RelB、c-Rel中任意两种蛋白组成的同源或异源异二聚体，NF-κB的活性由其抑制蛋白iκB家族操纵，iκB家族包括iκBα、iκBβ、iκBε3种分子。

生理情形下，核转录因子NF-κB与抑制蛋白iκBα结合成异二聚体存在于细胞浆而无活性；当细胞受到刺激，如TNF-α的作用，通过一系列信号作用，iκBα磷酸化、构型改变并降解，NF-κB从NF-vB-iκBα复合物中释放并转移至细胞核从而活化[29-32]。

其他TNF-α还能引发细胞割裂及成纤维细胞的增殖，刺激胶原的产生，提高靶细胞对其它生长因子的反映性；低浓度的TNF-α是视网膜色素上皮培育中最有力的有丝割裂原之一；在色素上皮细胞的生长、分化进程中起重要作用。

DoganayS等[4]以为，血清TNF-α水平与DRP品级相关，但无法区分究竟其增加是DRP病变进程的缘故仍是结果。

6展望

TNF是一种具有普遍生物学活性的细胞因子，它的作用越普遍，参与反映的机制就越复杂。

TNF在糖尿病视网膜病变中的作用机制仍需进一步的研究，但其作为炎症前因子所致使的视网膜血管、屏障受损机制，为如何医治糖尿病视网膜病变提供了新的思路。

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