杜姝姍綜述，郭常輝審校

（重慶醫(yī)科大學/重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院內分泌科，重慶400010）

色素上皮衍生因子與糖尿病血管并發(fā)癥關系研究進展

杜姝姍綜述，郭常輝審校

（重慶醫(yī)科大學/重慶醫(yī)科大學附屬第二醫(yī)院內分泌科，重慶400010）

神經生長因子類； 糖尿病視網膜病變； 糖尿病腎?。?心血管疾病

糖尿病血管并發(fā)癥是長期高血糖導致的血管損傷，主要包括糖尿病腎臟病變、視網膜病變和心血管疾病。雖然通過控制血糖可以減少心血管疾病發(fā)生發(fā)展的風險，但糖尿病所致終末期腎病和失明的患者數目仍在不斷增加。因此，進一步探索防治策略尤其重要。

色素上皮衍生因子（PEDF）是一種相對分子質量為50×103的絲氨酸蛋白酶抑制劑家族中糖蛋白，含418個氨基酸，定位于染色體17p13.1，但不具有抗蛋白酶活性，最初在人視網膜細胞培養(yǎng)液中發(fā)現(xiàn)，并廣泛分布在眼睛、肝臟、脂肪等多種組織中，近年來發(fā)現(xiàn)在心肌中也有表達[1]。PEDF具有抗血管生成，抗腫瘤，抗氧化，抗炎，抗血栓形成、營養(yǎng)神經和保護神經的性能，隨著人們對其認知的逐漸加深，發(fā)現(xiàn)PEDF在糖尿病視網膜疾病、糖尿病腎病、糖尿病神經病變及心血管疾病中均起著重要的保護作用。

1 PEDF對糖尿病視網膜病變的保護作用

1.1 營養(yǎng)保護神經 視網膜神經節(jié)細胞（RGC）的死亡導致眼部神經性疾病的視覺障礙和失明，特別是在糖尿病視網膜病變中。Unterlauft等[2]發(fā)現(xiàn)，當將PEDF從RGC中敲出時，RGC數目明顯減少，更進一步發(fā)現(xiàn)了RGC表達PEDF受體，促使核轉錄因子-κB及細胞外信號調節(jié)激酶（EPK）活化，它是促進RGC生存的始動因素，保護神經節(jié)免受損害，表明PEDF在維持神經元存活中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)，在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病小鼠靜脈給予PEDF蛋白后，發(fā)現(xiàn)視網膜電圖波幅降低，細胞上的膠質纖維酸性蛋白減少[3]，而且注射PEDF可以減少還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADPH）的氧化活性。這些研究表明，PEDF也許在早期糖尿病視網膜病變時通過抑制NADPH過氧化減少氧化應激，從而保護神經[4]。另外，人體內的谷氨酰胺合成酶是一種特殊的神經膠質酶，通過催化酰胺化反應使谷氨酸轉化為谷氨酰胺來影響神經視網膜細胞外谷氨酸的攝取[4]，谷氨酸激活甲基天冬氨酸受體，隨后觸發(fā)一連串的凋亡通路，使之成為損害視網膜神經的關鍵因素[5]。近年來有研究表明，PEDF增加谷氨酰胺合成酶表達，阻止谷氨酸導致的神經變性[6]。

1.2 抗氧化作用 在多巴胺神經元中，PEDF具有營養(yǎng)神經和保護神經作用，同樣，在神經元周皮細胞中發(fā)揮保護作用。氧化應激能夠損害線粒體功能并促進視網膜色素上皮細胞的死亡，凋亡誘導因子（AIF）從線粒體膜空間中核移位的結果是染色質凝聚和DNA斷裂。在培養(yǎng)的皮層神經元中PEDF對B淋巴細胞瘤-2基因（BCL-2）的劑量依賴效應在氧化應激中促進神經元活化，PEDF促使BCL-2水平上調可以避免AIF核移位所致的嚴重結果[7]。在人工培養(yǎng)的周皮細胞中，PEDF通過抑制糖基化終末產物（AGEs）介導的活性氧（ROS）發(fā)揮抗氧化作用，隨后減少周皮細胞凋亡[8]。在人臍靜脈內皮細胞中，起初的研究表明，細胞核轉錄因子在糖尿病視網膜病變中作為促炎和促細胞凋亡因素，血管緊張素Ⅱ能夠明顯誘導細胞核轉錄因子氧化還原反應，并且影響單核細胞趨化蛋白-1（MCP-1）表達。上述2種蛋白是血管炎癥和動脈粥樣硬化的強效因素，PEDF可以阻止血管生成素2向血管生成素1mRNA水平的轉化，并敲除NADPH過氧化物酶介導的ROS產生來抑制蛋白的形成，這種轉化干擾周皮細胞相互作用[9]。相關研究進一步發(fā)現(xiàn)，氧化應激誘導的乳酸脫氫酶（LDH）釋放、ROS產生和細胞死亡隨著年齡的增加而增加，在加入PEDF預處理的視網膜細胞中細胞活力增加、細胞色素C釋放減少和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶裂解，并且通過減少ROS生成和增加腺苷三磷酸產生，改善線粒體功能[10]。以上研究表明，PEDF通過抑制氧化應激來改善視網膜細胞的功能。

1.3 抗血管通透性 血管通透性在維持視網膜血管穩(wěn)態(tài)中起重要作用，血管通透性增加了糖尿病視網膜病變的發(fā)生及發(fā)展[11]。臨床研究證明，玻璃體PEDF的低濃度表達與視網膜通透性升高有關，并且加劇了糖尿病性黃斑水腫，因此，PEDF低表達導致了嚴重的糖尿病視網膜黃斑水腫形成[12]。PEDF已被證實是通過抑制血管內皮生長因子（VEGF）及成纖維細胞生長因子引起的血管內皮細胞遷移，抑制內皮細胞分泌各種血管生長刺激因子等生物學功能來發(fā)揮抗血管通透性作用[13]，然而PEDF對糖尿病眼病的血-視網膜屏障的精確作用機制仍未明確。隨著糖尿病病程的進展，AGEs形成和急劇增加，誘導細胞內ROS的產生和促發(fā)氧化應激，啟動血管炎癥，而且AGE-晚期糖基化終產物受體相互作用能夠引起周皮細胞凋亡，這些因素在視網膜周皮細胞中表達，將會導致視網膜血管滲透性增加而發(fā)生糖尿病視網膜早期病變，PEDF可以阻止AGEs對血-視網膜屏障的破壞和對糖尿病引起的視網膜血管滲透性升高的作用，還可以阻止NADPH過氧化物酶介導的氧化應激和小鼠中VEGF的表達[14]。以上研究證實，抑制AGE-ROSVEGF通路可能是PEDF對糖尿病視網膜的抗血管滲透性保護作用機制之一。而在缺氧條件下的視網膜內皮細胞中，PEDF還可能通過MAPK/糖原合成酶激酶（GSK）/ β連環(huán)蛋白信號傳導途徑阻斷VEGF誘導的細胞旁滲透性[15]。因此，PEDF具有很強的血管生成抑制作用，并且選擇性地抑制新生血管的形成，對已經形成的血管無效，是目前最有效的天然血管抑制劑之一。

1.4 抗血栓形成 糖尿病視網膜疾病的早期病理改變是微血管閉塞形成，白細胞對血管內皮細胞的黏附在整個過程中起著重要作用[16]，在自發(fā)性糖尿病和鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠中，視網膜血管中的白細胞數量（白細胞黏附）伴隨著血漿PEDF和細胞間黏附因子-1（ICAM-1）水平的增高而顯著減少，特別是在鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠中尤為明顯[17]。以上研究進一步證實，PEDF通過抑制氧化應激產生和ICAM-1、纖溶酶原激活物抑制劑-1（PAI-1）表達來減少糖尿病視網膜微血管中的白細胞黏附和AGEs的形成[18]。因此，PEDF對ICAM-1的調節(jié)也許是阻止糖尿病視網膜病變白細胞黏附的重要機制。

2 PEDF對糖尿病腎病的保護作用

糖尿病腎病患者的腎小球足細胞損傷引起腎小球高濾過、清蛋白排泄率增加，最終導致腎小球硬化[19]。細胞外基質（ECM）成分纖維連接蛋白（FN）常用來評估ECM，在給予高糖環(huán)境下的人腎小球系膜細胞不同濃度的PEDF發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)N的mRNA及蛋白表達呈濃度依賴性下降，進一步發(fā)現(xiàn)PEDF可能通過p38MAPK-CREB通路抑制ECM積聚，從而發(fā)揮抗纖維化作用[20]。VEGF在糖尿病腎病的發(fā)生、發(fā)展過程中發(fā)揮重要作用，而PEDF可以抑制其表達，高糖下PEDF表達下調，VEGF表達增加，當促血管因素占優(yōu)勢超過了血管生成抑制因子，就會引起腎小球滲透性增加[21]。2型糖尿病患者和普通人群中，PEDF濃度與肌酐呈正相關，與估算的腎小球濾過率呈負相關[22-23]。表明血漿PEDF濃度與慢性腎臟病分期密切相關。有動物模型表明，PEDF通過阻斷晚期糖基化終末產物基因的表達，減少腎小管上皮細胞活性氧，MCP-1、TGF-β、纖維連接蛋白Ⅳ型膠原mRNA表達水平，從而抑制AGEs誘導的腎小球系膜和近端腎小管細胞損傷[24-25]。在足細胞中，AGEs誘導細胞凋亡，PEDF激動過氧化物酶體增殖物激活受體-γ表達，抑制ROS產生和血小板源生長因子導致的平滑肌細胞的遷移、增殖、炎性反應[26-27]。

總的來說，血漿PEDF可反映腎小球損傷的代償性反應，從而預測尿微量清蛋白排泄率及腎小球濾過率的惡化過程。雖然PEDF水平增高反映了腎臟代謝的損害，但PEDF在糖尿病腎病的發(fā)生、發(fā)展中扮演何種角色，并沒有明確的描述。

3 PEDF對心血管疾病的保護作用

最新研究確定了PEDF的2個表位：一個為包含34個氨基酸的多肽，參與誘導細胞凋亡，阻止內皮細胞的遷移；另一個包含44個氨基酸多肽，具有神經營養(yǎng)性質[28]。Bercerra等[29]確定相對分子質量為67×103的層粘連蛋白受體作為PEDF受體與包含34個氨基酸的多肽表位相互作用，介導PEDF參與的抑制血管生成。第二個PEDF受體是一種80×103的磷脂聯(lián)膜蛋白，即獨立的磷脂酶A2（PLA2）/脂肪甘油三酯脂酶（ATGL）。PEDF與磷脂聯(lián)膜蛋白結合，增加該受體的酶磷脂酶A2的活性，刺激神經元表面的脂質代謝，促進神經元的存活和分化。在有ATGL缺陷的小鼠心肌中，脂肪積累、心臟質量增加、收縮力降低，從而出現(xiàn)嚴重的心功能不全和過早死亡[30]。Wang等[31]在研究PEDF與冠心病相關因素發(fā)現(xiàn)，冠心病患者血清中PEDF水平較沒有冠心病人群明顯升高，PEDF水平與降糖治療獨立相關，與冠心病的發(fā)生、發(fā)展有關，分析PEDF的表達可能是作為冠心病血管損傷的保護性應答而升高，該結論有待進一步研究證實。此外，在日本人群中發(fā)現(xiàn)，血清PEDF水平和靜息狀態(tài)下的心率之間存在正相關的關系[32]。由于靜息狀態(tài)下的心率參與動脈粥樣硬化的進展，增加心血管疾病的危險性和死亡率，并增加心血管相關疾病風險和死亡率，PEDF的抗炎特性在心臟保護作用上發(fā)揮重要作用。急性冠脈綜合征患者血清和血小板內PEDF水平與對照組相比也有減少，有研究認為，PEDF替代藥物可能為心血管病變如急性冠狀動脈綜合征的治療提供了一種新的抗動脈血栓形成的治療方案[33]。而這些主要表現(xiàn)在以下方面：在缺血性疾病中，局部阻斷PEDF可以改善局部血供，但在動脈粥樣硬化斑塊局部PEDF高表達可以阻斷病變位置的血管生成，從而抑制損害部位的進一步破壞，因為炎癥和凝血是動脈粥樣硬化發(fā)生和發(fā)展過程中的重要事件，所以PEDF的抗炎癥和抗凝血功能使其成為治療心血管疾病的新的重要途徑。

糖尿病屬于代謝綜合征的一種，在脂肪組織中氧化應激和炎性反應導致代謝紊亂，PEDF通過其抗氧化性質抑制血管炎性反應。但PEDF是否具有抑制脂肪細胞的炎癥作用并不明確。Matsui等[34]通過研究2型糖尿病大鼠中PEDF對脂肪細胞炎性反應和代謝紊亂的影響，發(fā)現(xiàn)循環(huán)和脂肪組織中PEDF水平隨2型糖尿病大鼠體質量的增長和胰島素抵抗的加強而增加，表面PEDF可以改善代謝紊亂、抑制炎癥和氧化反應，推測其水平升高可能是肥胖所致代謝紊亂的對抗機制。PEDF增高也許不是代謝綜合征的病理生理因素，而是動脈粥樣硬化的伴隨現(xiàn)象，其升高究竟是代謝綜合征發(fā)生發(fā)展的原因還是保護因素，仍需繼續(xù)研究。

4 展 望

糖尿病是心血管疾病和心臟衰竭一個公認的危險因素。糖尿病的心血管功能障礙同樣導致了糖尿病性視網膜病、腎病和神經病的發(fā)展。盡管降糖療法被廣泛接受，控制血糖仍是糖尿病患者管理的一項重大挑戰(zhàn)。高血糖觸發(fā)形成AGEs，激活蛋白激酶C，提高多元醇通路，葡萄糖自氧化伴隨游離脂肪酸產生，線粒體中超氧陰離子增加，NADPH氧化酶和黃嘌呤氧化還原酶堆積在血管和心肌。這一系列活動引起心肌功能障礙、心臟衰竭。因此，研究清楚氧化/亞硝化應激復雜的相互作用與炎性反應，代謝和細胞死亡途徑，發(fā)掘治療糖尿病心血管疾病新的治療靶點成為目前研究的熱點。本文探討的PEDF具有強效抑制新生血管形成、抗炎和營養(yǎng)保護神經作用，使其在糖尿病血管并發(fā)癥中具有廣闊的應用前景和臨床意義。多項研究表明，PEDF對結腸癌、乳腺癌有抑制作用，其可能機制為：PEDF可以誘導腫瘤細胞分化、抑制血管生成，這已成為治療眼病、腫瘤的熱點[35-36]。

綜上所述，該文總結了PEDF在糖尿病血管常見并發(fā)癥中的病理生理和潛在作用機制，而PEDF對新生血管的治療還處于早期階段，尚需大量研究進一步證明其安全性和有效性。隨著研究的深入，PEDF將為糖尿病血管疾病的防治帶來新的突破。

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2014-11-30）

杜姝姍（1987-），女，遼寧鞍山人，碩士研究生，主要從事糖尿病、骨質疏松癥方向的研究；E-mail：susan459076869@sina.com。

郭常輝（E-mail：xiaoyu5798@126.com）。