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是糖尿病患者致死性及致盲性的根源，然而其具体机制尚不十分清楚。推测免疫和炎症反应可能涉及其病程及病理进展，尤其对于增殖性视网膜病变，因而有人提出DRP是一种炎症性疾病。本文就炎症反应最具代表性的细胞因子之一――肿瘤坏死因子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

AbstractSystemicmicrovasculardiseaseanddiabeticretinopathyarecurrentlytheprincipalcausesofmorbidityandmortalityinpatientswithdiabetesmellitus，yetthemechanismbehindithasnotbeenfullyunderstood.Ithasbeendemonstratedthatimmunephenomenaandinflammatoryreactionsmightbeinvolvedinthepathogenesisandprogression，especiallyinproliferativeDRP.ThereforeithasbeenindicatingthatDRPisaninflammatorydisease.Thepresentpaperreviewsoneofthemostrepresentativecellfactors，tumornecrosisfactoranditsfunctionsinDRP.

－KEYWORDS：diabeticretinopathy;tumornecrosisfactor

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。现有观点认为，糖尿病视网膜病变机制中包括了慢性长程炎症反应，炎症与免疫反应贯穿糖尿病视网膜病变的全过程。有人提出DRP是一种炎症性疾病。肿瘤坏死因子就是炎症反应中最具代表性的细胞因子之一。

细胞因子是指由多种细胞，非凡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，是细胞间相互交流的多肽，是各种炎症和自身免疫性疾病病理过程中的异常产物。Doganay等认为TNF-α、白细胞介素-1β、可溶性白细胞介素2受体、IL-IL-8等潜在性炎症性细胞因子可能共同作用于糖尿病视网膜病变的病程，使之进展。

TNF是Garswell等在1975年发现的一种细胞因子，他们将卡介苗注射给荷瘤小鼠，2wk后再注射脂多糖，结果发现在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。

根据来源和结构，可将TNF分为TNF-α和TNF-β两种：前者主要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，但实验发现许多组织具有合成，分泌TNF-α的潜能，包括脂肪组织、肌间组织等；后者主要由抗原或有丝分裂原激活的T细胞和自然杀伤细胞产生，又称淋巴毒素。TNF-α和TNF-β生物学活性基本相同，它们除具杀瘤作用外，还有抗感染、免疫调节和致炎作用。

3TNF在糖尿病患者及糖尿病模型中含量的变化

3.1血清水平Tanaka等导非胰岛素依靠型大鼠模型血清中TNF-α活性呈慢性上升。Doganay等测得的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、尚未出现视网膜病变的糖尿病患者和正常对照者，并认为血清高水平表达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表明，有糖尿病早期并发症者其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出现，TNF-α等细胞因子的血浆浓度逐渐增高。

3.2眼内表达由于人体的非凡性，人眼内TNF-α含量的观察对象一般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水平的变化，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。

4.1单核-巨噬细胞系统及淋巴细胞TNF是具有广泛生物活性的多肽细胞因子，包括TNF-α和TNF-β两种。前者主要由单核巨噬细胞系统产生的蛋白质细胞因子，是重要的免疫调节因子；后者则来源于T、B淋巴细胞及NK细胞，与免疫调节和免疫炎症有关。

4.2小胶质细胞作为中枢神经系统的一部分，神经视网膜是一种活跃的细胞集群，不断接受信息、分析信息、感知信息、并作出决定，最终导致视觉的产生。视网膜内九层主要由排列有序的神经元及围绕其四周的胶质细胞组成。视网膜神经胶质细胞又分为大胶质细胞和小胶质细胞，小胶质细胞在结构、特性和细胞谱系等方面有其非凡性，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认为，无论是在疾病条件下还是在培养体系中，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，和免疫调节性细胞因子如IL-IL-18的主要来源。

小胶质细胞在损伤反应早期即被激活，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，小胶质细胞接受损伤信号刺激后，立即向损伤部位迁移，部分小胶质细胞贴近损伤的神经细胞，此时细胞处在介于静止和激活之间的一种中间状态，它们会很快增殖、消化和降解微生物、死亡的细胞及其它组织碎片、促进组织修复。小胶质细胞能附着于受伤神经元表面，若神经元受到稍微损害或者受损后仍能恢复正常，小胶质细胞就不会向吞噬型转变；但当损伤严重，神经元濒临死亡，它就会转变为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，小胶质细胞一般处于静止状态，但易被微小的病理变化所激活，激活状态的小胶质细胞可表达大量与炎症及吞噬作用密切相关的受体和因子，并吞噬受损神经元、胶质细胞碎片及外来抗原，对机体产生有益的保护作用；但在特定条件下也可通过免疫增强导致神经系统的病理的损伤，产生一些潜在的神经毒素如TNF-α、IL-1β、干扰素-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，在早期数量即增加，参与了发病过程。病程早期，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。

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要地位。

4.3视网膜周细胞视网膜毛细血管主要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定性具有十分重要的作用，视网膜毛细血管周细胞与大血管平滑肌相似，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早期的病理改变之一。周细胞的死亡不仅破坏了毛细血管的完整性，还可以使内皮细胞的增生失去控制。早期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平滑肌细胞相似的收缩成分，故周细胞对血管活性调节因子的反应可能与早期糖尿病视网膜病变有关。

实验研究表明，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，而周细胞条件培养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导致色素细胞、巨噬细胞及胶质细胞的增殖。Romeo等认为，周细胞在糖尿病诱发下也会释放炎症前因子，如TNF-α，IL-1β。

4.4血小板和巨核细胞胰岛素依靠性糖尿病微血管病变并发症与血小板异常有很强的联系，增殖期糖尿病视网膜病变是胰岛素依靠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征。PDR早期组织病理学特征是微血管阻塞和视网膜缺血，此时血小板粘附和积聚起到重要作用。基于这些，Limb等调查胰岛素依靠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况，观察到胰岛素依靠性糖尿病患者合并活跃PDR的体内被TNF-α着色的血小板数量较无微血管并发症者显著增多。同时，有活跃性PDR的患者其血小板表达TNF-RI及TNF-RII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，表明TNF-α标记的血小板可能将TNF-α绑定到其受体上。研究已证实血小板制造出细胞因子，这些细胞因子导致细胞溢出，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，可能导致了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。

5TNF-α的作用及其在糖尿病视网膜病变中的作用机制

TNF-α是一种具有广泛生物学活性的细胞因子，参与机体多种反应，具有极强的生物学效应。这种细胞多肽调节因子以自分泌、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分泌水平的变化与糖尿病视网膜病变密切相关。

5.1血-视网膜屏障受损在高血糖的环境下，代谢发生异常，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衡，促使血管生成因子TNF-α增加，TNF-α广泛分布于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。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，也因此导致DRP病变的进展。

5.2引起视网膜血管病变TNF-α含量增加可导致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，导致眼内新生血管形成；血管通透性增高，使血清蛋白持续向血管外渗漏，导致玻璃体血清蛋白含量增高。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新生血管形成过程中起重要作用。全身以及视网膜血管血流受累，最终导致异常血管渗漏。现已阐明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导致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分裂原，甚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，导致眼内新生血管形成，促进PDR的发生。

5.3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和胰岛素受体直接侵入细胞内底物。

5.4诱发炎症反应TNF-α属炎症前细胞因子。炎症起始阶段，在促炎细胞因子TNF-α、IL-1、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到达靶部位。而现在的研究表明，糖尿病视网膜病变机制中包括了慢性长程炎症反应。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。

5.5作用于血小板TNF-α可诱导血小板释放血管活性分子，促使其粘附于血管内皮，并表达细胞间粘附分子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分裂原，甚至血小板源性生长因子。已有道，PDR患者的血清中TNF-α含量在血小板表达增加。并认为，胰岛素依靠型患者血小板表达TNF-α、TNF-R及ICAM-1水平升高可以作为糖尿病微血管并发症病程发展中血小板异常的重要标志。

5.6激活小胶质细胞有许多证据表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起神经元细胞的损害；同时也释放细胞因子。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。小胶质细胞也作为抗原呈递细胞在视网膜和邻近组织的炎症反应中发挥作用。

5.7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以及细胞内在的线粒体凋亡信号途径。在一定条件下，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。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，首先是死亡配体与相应的死亡受体结合，引起胞液中含死亡结构域结合位点的Caspase8酶原募集，进而被裂解成为有活性的Caspase8，激活Caspase3，6，7，活化的Caspase3，6，7裂解相应底物而导致细胞凋亡。其中，PARP是活化Caspase3的底物，在此凋亡信号通路中，Caspase8裂解活化是必须的环节，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。