玻璃膜疣的形成是早期老年性黃斑變性(AMD)的主要標志之一。玻璃膜疣內的氧化磷脂(OxPLs)具有強促炎特性,其引發的氧化應激和炎癥反應可引發視網膜色素上皮細胞死亡(凋亡、焦亡等)和脈絡膜新生血管形成,即AMD的發病。焦亡又稱炎性壞死,是OxPLs導致細胞死亡的主要方式之一。焦亡細胞釋放的炎性因子又可反過來加重炎癥反應,從而導致進一步的損害。而通過調節脂代謝,減少OxPLs內吞和增加膽固醇外流,就可能減輕炎癥反應和減少細胞死亡,從而達到防治AMD的目的。因此,深入了解OxPLs、炎癥以及焦亡在AMD發病中的作用,對于闡明AMD的發病機制以及尋找新的治療措施具有重要的臨床意義。
引用本文: 吳桐, 黨寬榮, 惠延年, 杜紅俊. 氧化低密度脂蛋白在老年性黃斑變性發病中的作用研究現狀和進展. 中華眼底病雜志, 2021, 37(8): 656-660. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20200826-00410 復制
玻璃膜疣的形成是早期老年性黃斑變性(AMD)的主要標志之一。氧化磷脂(OxPLs)是玻璃膜疣的主要成份,具有顯著的促炎特性[1]。細胞焦亡是新發現的一種細胞死亡方式,較多研究證明其參與了包括AMD在內的多種眼部疾病的發病[2]。OxPLs通過引發炎癥導致視網膜色素上皮(RPE)細胞焦亡,焦亡細胞又通過釋放炎性因子而加重炎癥,提示OxPLs引發的炎癥和細胞焦亡在AMD發病中起著重要作用[3]。研究OxPLs、炎癥、細胞焦亡和黃斑部脈絡膜新生血管(CNV)等多種環節相互作用的分子機制,對于闡明AMD的發病機制和尋找新的干預措施具有重要意義。現就OxPLs在AMD中的作用及機制研究現狀與進展作一綜述。
1 AMD發病機制及OxPLs的作用
AMD是一個由遺傳、年齡、環境和生活等因素共同作用的結果,其中的環境和生活因素包括了吸煙、酗酒、陽光暴露、飲食習慣、糖尿病、高血壓和肥胖等[4]。在以上因素中,年齡起著關鍵作用。隨著患者年齡的增加,RPE細胞吞噬和消化能力下降,光感受器細胞外節在RPE細胞內及其周圍堆積導致玻璃膜疣的形成和Bruch膜增厚,這也是AMD早期的特征之一。玻璃膜疣含有豐富多不飽和脂肪酸磷脂,這些磷脂在視網膜黃斑部高氧化條件下被轉化為OxPLs。OxPLs具有顯著的促炎癥作用,可導致炎癥因子、細胞趨化因子和生長因子等的釋放以及以巨噬細胞為主的炎癥細胞的浸潤,最終導致RPE細胞、光感受器細胞死亡和CNV的形成,即AMD的發病[5-6]。
OxPLs在體內主要以氧化低密度脂蛋白(OxLDL)膽固醇形式存在。關于OxLDL的作用機制,主要的研究結論來自動脈粥樣硬化(AS)的研究。與AMD類似,AS也是一個多因素參與的年齡相關性疾病,且動脈粥樣斑塊的結構同玻璃膜疣的結構類似,因此許多關于AS的研究結論可以借鑒在AMD研究中。Ramos等[7]研究證實,血管壁OxLDL蓄積和隨后的炎癥反應是AS發病中的兩個關鍵環節:OxLDL穿過內皮細胞間隙后釋放炎性因子和趨化因子并趨化單核細胞,巨噬細胞以及平滑肌細胞攝取OxLDL后形成泡沫細胞,泡沫細胞壞死進一步釋放炎性因子加劇炎癥、膽固醇沉積和粥樣斑塊形成;斑塊內新生血管形成和出血、鈣化和斑塊脫落等引起并發癥。OxLDL受體屬于清道夫受體家族,包括CD36和凝集素樣氧化脂蛋白清道夫受體,而細胞對OxLDL的內吞主要是通過和CD36的結合來實現,并且這種吞噬不受細胞內膽固醇含量的負反饋調節[8]。
1.1 OxPLs可促進炎癥
過多的OxLDL進入細胞后在細胞內形成膽固醇結晶,后者通過激活炎性小體而引發炎癥反應或細胞死亡[9]。炎性小體是由多種蛋白質組成的復合體,可以識別多種微生物、應激以及損傷信號,引起細胞內級聯反應[10-11]。在眾多的炎性小體中,核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP 3)小體是最重要的一種。NLRP 3炎性小體由NLRP3蛋白、銜接蛋白ASC和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)前體-1組成,它的激活可導致Caspase-1前體水解成活性Caspase-1,進而誘導白細胞介素(IL)-1β和IL-18的加工和釋放。核因子(NF)-κB核轉位參與了此過程[12]。釋放的IL-1β一方面反過來激活炎性小體,進一步加重炎癥;另一方面,通過募集和激活免疫細胞、上調內皮細胞粘附分子,誘發其他促炎介質釋放等,在炎癥相關性疾病和免疫應答中發揮重要作用[13]。另外,活化的NLRP3炎性小體可通過促進CD36表達而增加OxLDL攝取,同時減少三磷酸腺苷結合盒轉運體A1(ABCA1)介導的膽固醇流出,進一步加重細胞內膽固醇過載[9, 14]。
1.2 OxPLs可導致細胞死亡
長時間細胞內膽固醇過載可導致細胞死亡。細胞死亡分為程序性細胞死亡(PCD)和壞死兩大類。PCD主要包括凋亡、自噬、焦亡、壞死性凋亡、脹亡和鐵死亡等[15-16]。目前,OxLDL主要引發哪種細胞死亡尚無定論。以往的研究已經證明OxLDL可以引起細胞凋亡[17];而最近多項研究證實OxLDL可誘發巨噬細胞、內皮細胞和RPE細胞等發生焦亡[18-19]。
1.3 焦亡與炎癥的相互促進關系
焦亡最早是Brennan和Cookson[20]在巨噬細胞中發現的一種依賴于Caspase-1的細胞死亡方式,并以Pyroptosis來命名。Pyroptosis來源于希臘語“pyro”,意思是火或熱,“ptosis”意思是衰弱。焦亡信號通路分為依賴Caspase-1的經典途徑和依賴Caspase-4/5/11的非經典途徑,炎癥是主要的誘發因素之一。無論何種途徑,其共同結局是IL-1β前體和IL-18前體被切割成活性的IL-1β和IL-18;消皮素D被切割且產物誘發細胞膜穿孔和破裂,導致IL-1β和IL-18等炎性內容物釋放[16, 21]。Caspase-3和消皮素E也參與了特定情況,例如腫瘤細胞的焦亡[22-23]。與凋亡不同,細胞焦亡發生得更快,且伴有細胞膜破裂和大量炎性物質釋放,因此焦亡也被稱為“炎性壞死”。目前已經證實,焦亡在感染性疾病、AS、代謝性疾病、神經系統疾病和眼科疾病中發揮重要作用。
2 OxPLs在AMD發病中的作用
2.1 OxPLs在萎縮型AMD發病中的作用
氧化應激和炎癥是AMD發病的關鍵因素[24-27]。AMD患者視網膜中存在NLRP3和Caspase-1的活化以及巨噬細胞的聚集,而年齡匹配的對照組并未發現,這也說明炎癥和焦亡參與了AMD發病。Gnanaguru等[9]發現,高濃度的OxLDL可增加RPE細胞乳酸脫氫酶釋放(提示細胞膜破裂)和Caspase-1/IL-1β活化。玻璃膜疣內另一種成份淀粉樣蛋白也與AMD的發病相關。Gao等[28]將淀粉樣蛋白注射到患眼的玻璃體內后發現RPE細胞內NLRP3的激活和NF-κB核轉位,同時玻璃體內IL-1β和IL-18分泌增加,Caspase-3和消皮素D蛋白水解水平升高。基于傳統的觀點,即Caspase-3是凋亡的關鍵酶,RPE細胞同時發生了凋亡和焦亡[28]。但最近的研究提示,Caspase-3也可參與焦亡的發生,因此上述過程中是否有凋亡的發生還需證實[29]。其他的實驗研究發現,IL-1β和焦亡細胞的條件培養基可激活炎性小體,增加細胞對光損傷的易感性,使細胞由凋亡向焦亡轉變[30]。臨床研究則證實,AMD患者的RPE細胞和光感受器細胞中NLRP3、IL-1β前體和IL-18前體表達增多。玻璃膜疣提取物可以激活RPE細胞NLRP3炎性小體,導致IL-1β和IL-18的分泌,最終導致焦亡的發生[23]。RPE細胞的死亡以及隨后的光感受器細胞死亡是萎縮型AMD的主要特征。因此,OxLDL通過引發細胞死亡(主要是焦亡)參與了萎縮型AMD的發病。
2.2 OxPLs在滲出型AMD發病中的作用
本課題組前期研究發現,低濃度的OxLDL作用于RPE細胞,可以引起IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、TNF-γ、單核細胞趨化蛋白(MCP)-1和血管內皮生長因子(VEGF)等多種炎癥因子、趨化因子和生長因子的表達[25];而這些因子與新生血管之間的關系已被廣泛證實[31]。IL-1β可促進缺氧誘導因子-1和VEGF表達;IL-1β還可刺激肥大細胞分泌IL-8,后者進一步促進血管內皮細胞存活、增生以及基質金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP -9的表達,從而促進新生血管形成[32-33]。IL-1β還可通過促進血管黏附蛋白-1表達而促進CNV形成[34]。除了IL-1β外,IL-18同樣可促進CNV形成[35]。
為了證實OxPLs在AMD發病中的作用,Shaw等[1]將OxLDL注射到小鼠視網膜下,一段時間后采用熒光素眼底血管造影、吲哚青綠血管造影和病理檢查,發現小鼠出現了CNV樣的變化,同時病變局部有巨噬細胞的浸潤,而對照組小鼠注射天然低密度脂蛋白則未出現此變化。另外,Wu等[36]將OxLDL注射到激光誘導的CNV模型小鼠的玻璃體內,結果顯示OxLDL注射組的CNV形成明顯增強。除了通過增加RPE細胞炎性因子釋放而促進CNV形成外,OxLDL還可直接作用于血管內皮細胞而促進CNV形成。Wu等[37]采用低濃度的OxLDL作用于恒河猴脈絡膜血管內皮細胞,發現OxLDL在早期通過增加VEGF和VEGF受體2(VEGFR2)等表達而促進細胞增生、移行和管腔形成;在后期則通過促進轉化生長因子-β2的表達和血管內皮間充質轉化而增加新生血管的穩定性。Dandapat等[38]采用低濃度的OxLDL作用于人冠狀動脈內皮細胞,結果也顯示VEGF表達和管腔形成增加。由于視網膜外屏障存在,玻璃膜疣內的OxLDL在正常情況下并不能直接作用于脈絡膜血管內皮細胞,而只有在AMD的進展期,即RPE細胞死亡導致視網膜外屏障破壞后才發揮作用。這些結果都進一步證實了OxPLs在滲出型AMD發病中的作用。在此過程中,OxLDL導致的RPE細胞死亡也通過破壞視網膜外屏障而在一定程度上促進了滲出型AMD的發生。綜上所述,OxLDL引發的炎癥和RPE細胞死亡(焦亡為主)在萎縮型和滲出型AMD發病中都具有重要作用,通過調節脂代謝、抑制炎癥和細胞死亡可能達到防治AMD的目的。
3 調節脂代謝,抑制炎癥和焦亡對AMD防治的作用
如上所述,OxLDL在細胞內的過載是AMD發病的關鍵因素;因此,減少OxLDL攝入和增加其外流就可能達到調控AMD發病的目的。膽固醇從細胞內的外流主要是通過三種細胞膜特異轉運子ABCA1、ABCG1及B族I型清道夫受體的主動流出[39]。肝X受體(LXR)作為重要的核轉錄因子,可通過激活下游脂代謝相關基因的表達而調節脂代謝,從而減輕膽固醇蓄積及其引發的炎癥,因此被認為是脂代謝和炎癥之間的關聯者[40-41]。研究證實,LXR激活后巨噬細胞內ABCA1和ABCG1的表達和膽固醇外流增加,炎癥相關因子的表達受到抑制[42]。Noghero等[43]發現,將LXR激動劑加入培養的人臍靜脈內皮細胞后,ABCA1和ABCG1表達增加,細胞內膽固醇含量降低,溶血卵磷脂誘導的IL-8表達降低。另外,細胞內膽固醇含量降低使得內皮細胞膜脂閥結構受損,VEGFR2磷酸化和由VEGF誘導的細胞增生和管腔形成受到抑制。臨床試驗證實高劑量降膽固醇藥阿托伐他汀(atorvastatin)用于治療AMD患者后,玻璃膜疣沉積物消退,同時視力得到改善[44]。
二甲雙胍(metformin)是傳統口服降糖藥,新的證據顯示其具有抑制炎癥、減小缺血再灌注和氧化應激損傷、控制AS進展、抑制脂肪合成以及減輕糖毒性等作用[45]。AS中的研究證明,二甲雙胍可激活腺苷酸活化蛋白激酶而抑制固醇調節元件結合蛋白2活化,減少細胞膽固醇的攝入[46]。有研究表明,二甲雙胍可通過增加ABCG1的表達促進膽固醇外流[47]。多種模型研究顯示,二甲雙胍能降低IL-6、IL-1β、TNF-α、MCP-1、干擾素-γ、血管細胞粘附分子-1和炎性因子細胞間黏附分子-1等炎癥因子表達,減少炎癥細胞浸潤和黏附[45, 48-50]。通過調節脂代謝和抑制炎癥,二甲雙胍還顯示了減少氧化損傷和炎癥誘發的神經細胞和RPE細胞的衰老和凋亡的作用[51]。另外,新生血管方面的研究證實了二甲雙胍可抑制血管內皮細胞和內皮祖細胞的增生和遷移,減少MMP-2和MMP-9的表達,抑制小鼠視網膜新生血管和激光誘導的CNV形成[52-53]。臨床研究發現,2型糖尿病患者長期使用二甲雙胍后,血液中VEGF水平降低,糖尿病視網膜病變嚴重程度和AMD的發生率低于未使用組[54]。這些都提示二甲雙胍用于萎縮型和滲出型AMD治療的可能性。
補體因子H(CFH)是機體天然防御系統的重要部分,可以區分自身和非自身的細胞成分,從而保護宿主細胞免受補體的侵襲。Weismann等[55]發現,CFH可減輕氧化應激在AMD發病中的作用。本課題組前期研究也證實,CFH通過與OxLDL的結合而減少細胞對OxLDL的吞噬,由此減輕隨后的氧化應激、炎癥反應和CNV的形成,發揮對AMD的防治作用。
4 小結與展望
年齡、氧化應激、高脂飲食、吸煙、光照和脂類代謝異常導致了RPE細胞的功能受損及由此引起的OxPLs蓄積。OxPLs被RPE細胞內吞后引發細胞內級聯反應,導致以焦亡為主的RPE細胞死亡、炎癥因子和生長因子等釋放,最終促成視網膜細胞的死亡(萎縮型AMD)和CNV的形成(滲出型AMD)。而通過調節脂代謝,減少OxPLs內吞和增加膽固醇外流,就可能達到減輕炎癥反應和細胞死亡,從而防治AMD的目的。深入研究OxPLs、炎癥以及焦亡在AMD發病中的作用,有助于更好地理解AMD發病的機制,掌握疾病特點,以及尋找新的治療措施。
玻璃膜疣的形成是早期老年性黃斑變性(AMD)的主要標志之一。氧化磷脂(OxPLs)是玻璃膜疣的主要成份,具有顯著的促炎特性[1]。細胞焦亡是新發現的一種細胞死亡方式,較多研究證明其參與了包括AMD在內的多種眼部疾病的發病[2]。OxPLs通過引發炎癥導致視網膜色素上皮(RPE)細胞焦亡,焦亡細胞又通過釋放炎性因子而加重炎癥,提示OxPLs引發的炎癥和細胞焦亡在AMD發病中起著重要作用[3]。研究OxPLs、炎癥、細胞焦亡和黃斑部脈絡膜新生血管(CNV)等多種環節相互作用的分子機制,對于闡明AMD的發病機制和尋找新的干預措施具有重要意義。現就OxPLs在AMD中的作用及機制研究現狀與進展作一綜述。
1 AMD發病機制及OxPLs的作用
AMD是一個由遺傳、年齡、環境和生活等因素共同作用的結果,其中的環境和生活因素包括了吸煙、酗酒、陽光暴露、飲食習慣、糖尿病、高血壓和肥胖等[4]。在以上因素中,年齡起著關鍵作用。隨著患者年齡的增加,RPE細胞吞噬和消化能力下降,光感受器細胞外節在RPE細胞內及其周圍堆積導致玻璃膜疣的形成和Bruch膜增厚,這也是AMD早期的特征之一。玻璃膜疣含有豐富多不飽和脂肪酸磷脂,這些磷脂在視網膜黃斑部高氧化條件下被轉化為OxPLs。OxPLs具有顯著的促炎癥作用,可導致炎癥因子、細胞趨化因子和生長因子等的釋放以及以巨噬細胞為主的炎癥細胞的浸潤,最終導致RPE細胞、光感受器細胞死亡和CNV的形成,即AMD的發病[5-6]。
OxPLs在體內主要以氧化低密度脂蛋白(OxLDL)膽固醇形式存在。關于OxLDL的作用機制,主要的研究結論來自動脈粥樣硬化(AS)的研究。與AMD類似,AS也是一個多因素參與的年齡相關性疾病,且動脈粥樣斑塊的結構同玻璃膜疣的結構類似,因此許多關于AS的研究結論可以借鑒在AMD研究中。Ramos等[7]研究證實,血管壁OxLDL蓄積和隨后的炎癥反應是AS發病中的兩個關鍵環節:OxLDL穿過內皮細胞間隙后釋放炎性因子和趨化因子并趨化單核細胞,巨噬細胞以及平滑肌細胞攝取OxLDL后形成泡沫細胞,泡沫細胞壞死進一步釋放炎性因子加劇炎癥、膽固醇沉積和粥樣斑塊形成;斑塊內新生血管形成和出血、鈣化和斑塊脫落等引起并發癥。OxLDL受體屬于清道夫受體家族,包括CD36和凝集素樣氧化脂蛋白清道夫受體,而細胞對OxLDL的內吞主要是通過和CD36的結合來實現,并且這種吞噬不受細胞內膽固醇含量的負反饋調節[8]。
1.1 OxPLs可促進炎癥
過多的OxLDL進入細胞后在細胞內形成膽固醇結晶,后者通過激活炎性小體而引發炎癥反應或細胞死亡[9]。炎性小體是由多種蛋白質組成的復合體,可以識別多種微生物、應激以及損傷信號,引起細胞內級聯反應[10-11]。在眾多的炎性小體中,核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP 3)小體是最重要的一種。NLRP 3炎性小體由NLRP3蛋白、銜接蛋白ASC和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspase)前體-1組成,它的激活可導致Caspase-1前體水解成活性Caspase-1,進而誘導白細胞介素(IL)-1β和IL-18的加工和釋放。核因子(NF)-κB核轉位參與了此過程[12]。釋放的IL-1β一方面反過來激活炎性小體,進一步加重炎癥;另一方面,通過募集和激活免疫細胞、上調內皮細胞粘附分子,誘發其他促炎介質釋放等,在炎癥相關性疾病和免疫應答中發揮重要作用[13]。另外,活化的NLRP3炎性小體可通過促進CD36表達而增加OxLDL攝取,同時減少三磷酸腺苷結合盒轉運體A1(ABCA1)介導的膽固醇流出,進一步加重細胞內膽固醇過載[9, 14]。
1.2 OxPLs可導致細胞死亡
長時間細胞內膽固醇過載可導致細胞死亡。細胞死亡分為程序性細胞死亡(PCD)和壞死兩大類。PCD主要包括凋亡、自噬、焦亡、壞死性凋亡、脹亡和鐵死亡等[15-16]。目前,OxLDL主要引發哪種細胞死亡尚無定論。以往的研究已經證明OxLDL可以引起細胞凋亡[17];而最近多項研究證實OxLDL可誘發巨噬細胞、內皮細胞和RPE細胞等發生焦亡[18-19]。
1.3 焦亡與炎癥的相互促進關系
焦亡最早是Brennan和Cookson[20]在巨噬細胞中發現的一種依賴于Caspase-1的細胞死亡方式,并以Pyroptosis來命名。Pyroptosis來源于希臘語“pyro”,意思是火或熱,“ptosis”意思是衰弱。焦亡信號通路分為依賴Caspase-1的經典途徑和依賴Caspase-4/5/11的非經典途徑,炎癥是主要的誘發因素之一。無論何種途徑,其共同結局是IL-1β前體和IL-18前體被切割成活性的IL-1β和IL-18;消皮素D被切割且產物誘發細胞膜穿孔和破裂,導致IL-1β和IL-18等炎性內容物釋放[16, 21]。Caspase-3和消皮素E也參與了特定情況,例如腫瘤細胞的焦亡[22-23]。與凋亡不同,細胞焦亡發生得更快,且伴有細胞膜破裂和大量炎性物質釋放,因此焦亡也被稱為“炎性壞死”。目前已經證實,焦亡在感染性疾病、AS、代謝性疾病、神經系統疾病和眼科疾病中發揮重要作用。
2 OxPLs在AMD發病中的作用
2.1 OxPLs在萎縮型AMD發病中的作用
氧化應激和炎癥是AMD發病的關鍵因素[24-27]。AMD患者視網膜中存在NLRP3和Caspase-1的活化以及巨噬細胞的聚集,而年齡匹配的對照組并未發現,這也說明炎癥和焦亡參與了AMD發病。Gnanaguru等[9]發現,高濃度的OxLDL可增加RPE細胞乳酸脫氫酶釋放(提示細胞膜破裂)和Caspase-1/IL-1β活化。玻璃膜疣內另一種成份淀粉樣蛋白也與AMD的發病相關。Gao等[28]將淀粉樣蛋白注射到患眼的玻璃體內后發現RPE細胞內NLRP3的激活和NF-κB核轉位,同時玻璃體內IL-1β和IL-18分泌增加,Caspase-3和消皮素D蛋白水解水平升高。基于傳統的觀點,即Caspase-3是凋亡的關鍵酶,RPE細胞同時發生了凋亡和焦亡[28]。但最近的研究提示,Caspase-3也可參與焦亡的發生,因此上述過程中是否有凋亡的發生還需證實[29]。其他的實驗研究發現,IL-1β和焦亡細胞的條件培養基可激活炎性小體,增加細胞對光損傷的易感性,使細胞由凋亡向焦亡轉變[30]。臨床研究則證實,AMD患者的RPE細胞和光感受器細胞中NLRP3、IL-1β前體和IL-18前體表達增多。玻璃膜疣提取物可以激活RPE細胞NLRP3炎性小體,導致IL-1β和IL-18的分泌,最終導致焦亡的發生[23]。RPE細胞的死亡以及隨后的光感受器細胞死亡是萎縮型AMD的主要特征。因此,OxLDL通過引發細胞死亡(主要是焦亡)參與了萎縮型AMD的發病。
2.2 OxPLs在滲出型AMD發病中的作用
本課題組前期研究發現,低濃度的OxLDL作用于RPE細胞,可以引起IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子(TNF)-α、TNF-γ、單核細胞趨化蛋白(MCP)-1和血管內皮生長因子(VEGF)等多種炎癥因子、趨化因子和生長因子的表達[25];而這些因子與新生血管之間的關系已被廣泛證實[31]。IL-1β可促進缺氧誘導因子-1和VEGF表達;IL-1β還可刺激肥大細胞分泌IL-8,后者進一步促進血管內皮細胞存活、增生以及基質金屬蛋白酶(MMP)-2和MMP -9的表達,從而促進新生血管形成[32-33]。IL-1β還可通過促進血管黏附蛋白-1表達而促進CNV形成[34]。除了IL-1β外,IL-18同樣可促進CNV形成[35]。
為了證實OxPLs在AMD發病中的作用,Shaw等[1]將OxLDL注射到小鼠視網膜下,一段時間后采用熒光素眼底血管造影、吲哚青綠血管造影和病理檢查,發現小鼠出現了CNV樣的變化,同時病變局部有巨噬細胞的浸潤,而對照組小鼠注射天然低密度脂蛋白則未出現此變化。另外,Wu等[36]將OxLDL注射到激光誘導的CNV模型小鼠的玻璃體內,結果顯示OxLDL注射組的CNV形成明顯增強。除了通過增加RPE細胞炎性因子釋放而促進CNV形成外,OxLDL還可直接作用于血管內皮細胞而促進CNV形成。Wu等[37]采用低濃度的OxLDL作用于恒河猴脈絡膜血管內皮細胞,發現OxLDL在早期通過增加VEGF和VEGF受體2(VEGFR2)等表達而促進細胞增生、移行和管腔形成;在后期則通過促進轉化生長因子-β2的表達和血管內皮間充質轉化而增加新生血管的穩定性。Dandapat等[38]采用低濃度的OxLDL作用于人冠狀動脈內皮細胞,結果也顯示VEGF表達和管腔形成增加。由于視網膜外屏障存在,玻璃膜疣內的OxLDL在正常情況下并不能直接作用于脈絡膜血管內皮細胞,而只有在AMD的進展期,即RPE細胞死亡導致視網膜外屏障破壞后才發揮作用。這些結果都進一步證實了OxPLs在滲出型AMD發病中的作用。在此過程中,OxLDL導致的RPE細胞死亡也通過破壞視網膜外屏障而在一定程度上促進了滲出型AMD的發生。綜上所述,OxLDL引發的炎癥和RPE細胞死亡(焦亡為主)在萎縮型和滲出型AMD發病中都具有重要作用,通過調節脂代謝、抑制炎癥和細胞死亡可能達到防治AMD的目的。
3 調節脂代謝,抑制炎癥和焦亡對AMD防治的作用
如上所述,OxLDL在細胞內的過載是AMD發病的關鍵因素;因此,減少OxLDL攝入和增加其外流就可能達到調控AMD發病的目的。膽固醇從細胞內的外流主要是通過三種細胞膜特異轉運子ABCA1、ABCG1及B族I型清道夫受體的主動流出[39]。肝X受體(LXR)作為重要的核轉錄因子,可通過激活下游脂代謝相關基因的表達而調節脂代謝,從而減輕膽固醇蓄積及其引發的炎癥,因此被認為是脂代謝和炎癥之間的關聯者[40-41]。研究證實,LXR激活后巨噬細胞內ABCA1和ABCG1的表達和膽固醇外流增加,炎癥相關因子的表達受到抑制[42]。Noghero等[43]發現,將LXR激動劑加入培養的人臍靜脈內皮細胞后,ABCA1和ABCG1表達增加,細胞內膽固醇含量降低,溶血卵磷脂誘導的IL-8表達降低。另外,細胞內膽固醇含量降低使得內皮細胞膜脂閥結構受損,VEGFR2磷酸化和由VEGF誘導的細胞增生和管腔形成受到抑制。臨床試驗證實高劑量降膽固醇藥阿托伐他汀(atorvastatin)用于治療AMD患者后,玻璃膜疣沉積物消退,同時視力得到改善[44]。
二甲雙胍(metformin)是傳統口服降糖藥,新的證據顯示其具有抑制炎癥、減小缺血再灌注和氧化應激損傷、控制AS進展、抑制脂肪合成以及減輕糖毒性等作用[45]。AS中的研究證明,二甲雙胍可激活腺苷酸活化蛋白激酶而抑制固醇調節元件結合蛋白2活化,減少細胞膽固醇的攝入[46]。有研究表明,二甲雙胍可通過增加ABCG1的表達促進膽固醇外流[47]。多種模型研究顯示,二甲雙胍能降低IL-6、IL-1β、TNF-α、MCP-1、干擾素-γ、血管細胞粘附分子-1和炎性因子細胞間黏附分子-1等炎癥因子表達,減少炎癥細胞浸潤和黏附[45, 48-50]。通過調節脂代謝和抑制炎癥,二甲雙胍還顯示了減少氧化損傷和炎癥誘發的神經細胞和RPE細胞的衰老和凋亡的作用[51]。另外,新生血管方面的研究證實了二甲雙胍可抑制血管內皮細胞和內皮祖細胞的增生和遷移,減少MMP-2和MMP-9的表達,抑制小鼠視網膜新生血管和激光誘導的CNV形成[52-53]。臨床研究發現,2型糖尿病患者長期使用二甲雙胍后,血液中VEGF水平降低,糖尿病視網膜病變嚴重程度和AMD的發生率低于未使用組[54]。這些都提示二甲雙胍用于萎縮型和滲出型AMD治療的可能性。
補體因子H(CFH)是機體天然防御系統的重要部分,可以區分自身和非自身的細胞成分,從而保護宿主細胞免受補體的侵襲。Weismann等[55]發現,CFH可減輕氧化應激在AMD發病中的作用。本課題組前期研究也證實,CFH通過與OxLDL的結合而減少細胞對OxLDL的吞噬,由此減輕隨后的氧化應激、炎癥反應和CNV的形成,發揮對AMD的防治作用。
4 小結與展望
年齡、氧化應激、高脂飲食、吸煙、光照和脂類代謝異常導致了RPE細胞的功能受損及由此引起的OxPLs蓄積。OxPLs被RPE細胞內吞后引發細胞內級聯反應,導致以焦亡為主的RPE細胞死亡、炎癥因子和生長因子等釋放,最終促成視網膜細胞的死亡(萎縮型AMD)和CNV的形成(滲出型AMD)。而通過調節脂代謝,減少OxPLs內吞和增加膽固醇外流,就可能達到減輕炎癥反應和細胞死亡,從而防治AMD的目的。深入研究OxPLs、炎癥以及焦亡在AMD發病中的作用,有助于更好地理解AMD發病的機制,掌握疾病特點,以及尋找新的治療措施。