瘦素在糖尿病视网膜病变中的作用

罗云枫，栾洁

(1.东南大学医学院，江苏南京 210009;2.东南大学附属中大医院眼科，江苏南京 210009)

伴随着肥胖人群的增加，代谢综合征(metabolic syndrome，MS)的发病率也日益提高。代谢综合征是在多种环境因素作用下，以多基因遗传为背景发生的。胰岛素抵抗(IR)是其发病的中心环节和基本的致病基础[1]，糖脂的代谢紊乱是其基础病理改变。引起的氧化应激可导致血管炎症反应以及内皮细胞功能紊乱，最终导致各全身性病变。

MS对于视网膜血管的功能和代谢有着深远的影响[2]，它主要能引起视网膜的糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)，导致双眼的不可逆性失明[3]。在近年也受到了越来越多的关注。

目前对于DR，在很多时候确诊时患者已经有发生新生血管的形成及眼底出血，视力也出现了无可挽回的丧失，这使得DR的早期诊断及预防变得极其重要，也让我们思索是否有更多其他有意义的指标可以指导我们早期发现 DR[4]。

有研究报道，代谢综合征的患者体内存在瘦素抵抗。瘦素作为最初单纯被认为是调节脂质代谢的激素。经过10多年的研究，人们对瘦素的认识早已超越了肥胖与消瘦的范畴，它被认为是一种新生血管因子，参与了DR的发病机制。作者就目前对瘦素与DR病变关系间的研究进展作一综述。

1 DR中视网膜的氧化损伤

按眼底改变，DR可分为两大类[5]:(1)非增殖性糖尿病视网膜病变;(2)增殖性糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy，PDR)。DR 的发生发展一般是沿着亚临床期→非增殖期→增殖期这一病变规律。研究证实，其发生发展可能与氧化应激水平的提高、蛋白质非酶糖基化终末物(advanced giycation end products，AGEs)的生成和堆积、多元醇-肌醇代谢异常、二酰甘油-蛋白激酶 C(diacyigiyceroi-protein kinase-C，DG-PKC)系统活化及多种细胞因子(如血管内皮生长因子、表皮细胞生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、转化生长因子、肿瘤坏死因子)的参与有关[6]。也就是说，糖尿病视网膜病变是由多因素共同作用导致的，多种发病机制错综复杂、相互协同、共同参与了DR的发生及发展，其中氧化应激是较重要的一个因素。

视网膜组织细胞中含有大量的多不饱和脂肪酸，而且摄氧量和葡萄糖氧化作用均高于其他组织，这使得视网膜对于氧化应激更加敏感。对2型糖尿病患者中氧化应激产物测定发现，DR患者的氧化应激水平高于无DR糖尿病患者和正常对照[7]，提示氧化应激是DR进展的重要危险因子。Du等[8]研究发现，超氧阴离子在糖尿病大鼠视网膜、高糖培养的传代视网膜Müller细胞以及牛视网膜内皮细胞中水平都是升高的。所以，目前认为氧化应激在DR的发病发展中起着关键作用[9]。

2 瘦 素

瘦素(leptin)是由脂肪组织特异性分泌的一种蛋白活性因子，亦称消脂素。Leptin发挥生物效应的主要机制为:连接细胞表面的受体后使受体的2个分子相结合，从而活化酪蛋白激酶/信号转导子和转录激活子(STAT)信号传导途径，在酪蛋白激酶蛋白质活化后STAT磷酸化，磷酸化的STAT进入细胞核内，结合在相关活化基因的DNA转录因子结合位置，从而影响蛋白质的表达[10]。进而发挥其生物学作用[11]:引起食欲的降低及机体能量消耗的增加，调节细胞炎症反应、免疫功能、调节生长发育、促进上皮细胞增殖迁移等。

尽管正常人体内的瘦素有引起食欲降低及机体能量消耗增加的作用，但代谢综合征患者的肥胖并不是一种缺乏瘦素的状态，相反，在他们体内，血清瘦素的集中反映了脂肪的数量。因此，瘦素抵抗被认为是肥胖的致病基础。这些患者体内存在瘦素抵抗，虽然患者外周血液瘦素水平升高，但是机体对瘦素的反应性却很低，导致瘦素不能发挥其降低体重的作用。

瘦素抵抗的机制大致如下[12]:(1)通过血脑屏障的瘦素转运被损坏以及神经传导的阻滞，其中高甘油三酯可妨碍瘦素转运而引起瘦素抵抗[13]。这也是代谢综合征患者的高甘油三酯血症会引起瘦素抵抗的机制之一。(2)瘦素受体信号的缺陷。有研究显示敲除细胞因子信号抑制子(SOCS)基因后，动物对于外周瘦素的敏感性增加，即使是高脂喂养，其胰岛素水平、脂肪利用、糖耐量也都有显著改善，这表明瘦素的抵抗状态与SOCS功能的增强紧密关系[14-15]。另有报道PI-3K介导的瘦素活化机制缺陷可能是导致瘦素抵抗的机制之一[16]。(3)衰老相关的瘦素抵抗。瘦素的下游分子STAT3的活性会随着衰老而逐渐减弱，最终导致瘦素敏感性逐渐降低[17]。

机体对瘦素的抵抗可对能量物质的代谢产生一些不利影响[18]:首先，高胰岛素血症的发生，这是由瘦素失去对胰岛素分泌的控制而引起的，这会促进外周血管、肝脏以及骨骼肌IR的发展以及胰岛B细胞凋亡;其次，高脂血症的发生，这是由于瘦素抵抗减弱机体对于摄食与脂肪代谢的调控，从而增加摄食、降低脂肪氧化分解，进而导致高脂血症，而高脂血症又可在外周器官影响胰岛素的功能，促进IR，与此同时，过多的脂肪会分泌更多的瘦素，加剧瘦素抵抗;第三，对瘦素诸多功能，机体呈现选择性的抵抗。

相关分析表明，血清瘦素浓度与BMI呈显著正相关。众所周知，体重增加是2型糖尿病发病的重要危险因素。血清瘦素浓度亦存在着性别差异[19]，无论是对照组或糖尿病组，女性血清中瘦素浓度均显著高于男性，此性别差异可能与性激素和皮下脂肪分布有关。有研究[20]表明，缺乏瘦素或瘦素受体表达的小鼠可表现出高血糖、胰岛素抵抗和病理性肥胖。另外，在一部分糖尿病患者和受试动物中，血清胰岛素水平与瘦素水平成正相关，一些2型糖尿病患者的血清瘦素是升高的，在其病程和治疗过程中产生了瘦素抵抗。

以上这些研究结论均表明，瘦素作为人体内正常存在的一种激素，它的浓度变化与代谢综合征中的糖脂代谢均有密切联系，与胰岛素抵抗的发生发展也密切相关。

除了上述这些作用之外，近年来研究发现，作为一种新生血管因子，leptin有促进血管生成的作用。

3 瘦素在DR发病机制中的作用

瘦素在DR发病机制中的作用日益受到重视。有证据显示，瘦素是一种新生血管因子，其在玻璃体中的水平与新生血管性眼病相关[21]。有研究[22]表明，伴随着糖尿病病程的延长以及眼部病情的加重，房水中leptin的含量增高，这提示leptin与DR的发生、发展密切相关。瘦素可以刺激视网膜内皮细胞STAT3，从而增加STAT3磷酸化，增加血管内皮上的VEGFmRNA的表达，这可能是其诱导视网膜新生血管形成的分子机制[23]。

目前考虑瘦素引起PDR的原因主要有以下三点[11]:

3.1 瘦素引起内皮功能紊乱以及新生血管形成

在糖尿病患者的视网膜外，纤维血管组织中存在瘦素和瘦素受体[18]。Kimura 等[24]的研究表明，血中瘦素水平的升高会导致血液中NO浓度的升高，从而引起内皮功能障碍。瘦素可以通过促进内皮素分泌以及有丝分裂，引起内皮细胞的增生。体外实验[25]表明，瘦素可导致内皮细胞的内皮素-1(ET-1)产生的增加。El-1是体内强大的血管收缩因子和有丝分裂因子，在糖尿病微血管病变的发病过程中起重要作用。有研究[26]证实，瘦素有促进内皮细胞增生的功能。

Park 等[27]认为，瘦素可通过上调 MMPs、TIMPs的表达以及促进血管内皮细胞的有丝分裂来调节血管基质的重组，从而参与新生血管的形成。Bouloumie等[28]认为，瘦素可引发促有丝分裂蛋白激酶Erk-1和Erk-2酪氨酸的磷酸化，从而激活最大量细胞的增殖，形成毛细血管样管道，这提示其参与形成新生血管。Goetze等[29]研究发现，通过激活AKT和ERK可以促进瘦素信号的转导，从而引起内皮细胞移行，导致新生血管形成。Kang等[30]发现，人体主动脉粥样硬化的新生血管的内皮细胞内衬以及巨噬细胞或泡沫细胞中的瘦素受体、VEGF及MMP都显著增加，这提示了瘦素参与新生血管的形成。

以上这些研究结果均表明，瘦素可引起内皮功能紊乱以及新生血管的形成，这可能也是其参与DR病变的机制之一。

3.2 瘦素促进血小板凝集以及4型胶原的合成

人类血小板表达长型瘦素受体(Lep Rb)使酪氨酸残基磷酸化，进而增强二磷酸腺苷(ADP)诱导的血小板聚集，从而发挥浓度依赖性促进血小板凝集的作用。Nakata等研究发现，当给予浓度为100 ng·ml－1的 leptin 5 min 后，浓度为 1 μmol·L－1的 ADP 就可引起血小板的凝集，这说明瘦素可促进ADP对血小板的凝集作用。而血小板凝集可引起转化生长因子-β(TGF-β)释放。有研究表明，TGF-β在非胰岛素依赖性2型糖尿病患者血清中浓度显著升高，其升高水平与DR相关。故而血小板的凝集也间接引起了DR的发病。

4型胶原是基底膜的主要成分，它的合成和降解异常与糖尿病微血管病变的发生发展密切相关。糖尿病微血管病变患者的血清4型胶原浓度增高，其机制与高血糖的刺激有关。动物实验证明，瘦素可促进4型胶原的合成。有研究[31]显示，随着DR的进展，血清瘦素及4型胶原浓度同步增高。因此，认为瘦素亦为DR血清4型胶原浓度增高的机制之一，其通过促进4型胶原的合成而使DR由非增殖性向增殖性转化。

3.3 瘦素促进增殖性视网膜病变

免疫组化研究发现，在糖尿病患者的视网膜外纤维血管组织中存在着瘦素和瘦素受体，在PDR患者的视网膜前膜组织中检测出了瘦素效应受体(长型受体)的表达[11]，而对正常人的视网膜组织进行相同的检测却并未检测到它的表达。同时还有研究发现，在PDR患者的玻璃体液中瘦素浓度显著高于正常人，即使把体重指数对瘦素水平的影响去除后结果也如此。体外实验[11]已证明，瘦素在PDR患者玻璃体液中的平均浓度已能够有效地促进新生血管的形成。这些都提示，瘦素是促进PDR的发生发展的直接因素之一。

瘦素可能通过长型受体直接介导血管生长效应，短型受体介导视网膜周围组织的改变，导致DR患者从非增殖性向增殖性病变发展。DR患者的血清及玻璃体中瘦素浓度均高于非糖尿病且无新生血管形成的其他眼病患者，PDR患者的玻璃体瘦素浓度升高更为明显。Maberley等[22]研究结果显示，PDR患者的玻璃体液内瘦素平均水平为37.4 ng·ml－1，而正常人的小于1.0 ng·ml－1，因此认为瘦素在增殖性糖尿病视网膜病变中起着重要作用。Gariano等[32]研究发现，不患糖尿病的人群中，血清瘦素水平为(11.1±1.2)ng·ml－1，1型糖尿病组的血清瘦素水平为(20.1±4.9)ng·ml－1，2型糖尿病组的为(25.6±9.5)ng·ml－1，PR患者组的血清瘦素水平为(25.2 ±6.9)ng·ml－1，NPDR 组的为(14.6 ±4.1)ng·ml－1，NPR 组的为(12.1 ±1.3)ng·ml－1，其中仅有4例血清瘦素浓度高于60 μg·L－1的糖尿病患者均为PR组的，因此认为瘦索参与了PR的发生。

综上所述，目前大量关于瘦素参与DR发病机制方面的研究证实，瘦素作为一种新生血管因子参与了DR的增殖期也就是PDR的发生，但对于瘦素是否对糖尿病视网膜病变中的氧化应激有影响的报道目前较缺乏，也就是瘦素是否参与DR病变早期，即亚临床期和非增殖期的发生发展，以及在DR早期患者体内瘦素水平是否有具有临床意义的改变仍需要进一步的研究来解答。

4 总结及展望

在生活水平不断提高的今天，瘦素作为调节脂质代谢的激素受到了越来越广泛的重视。其生物学功能正不断被深入阐明。对瘦素功能的研究和相应治疗方案的探索也给包括糖尿病视网膜病变在内的很多相关疾病带来新的希望。

有研究证实，在玻璃体液中存在瘦素，并且其在玻璃体液中的浓度与在血浆中的浓度是相对应的。通过血浆内leptin浓度的改变可以反映玻璃体液中leptin浓度的变化，那么，究竟其浓度的变化对于诊断糖尿病视网膜病变，特别是早期糖尿病视网膜病变是否有临床意义?在治疗方面，以瘦素作为治疗新靶点又是否能打开治疗糖尿病视网膜病变的新思路?目前的研究还未能就此给出一个完美的答案，还需要大量深入的研究来揭开瘦素与糖尿病视网膜病变的联系，为寻找有效的诊断及治疗方法提供理论依据和思路，也为保护DM患者视功能、维护及提高其生活质量做出有益的探索。

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