老年性黃斑變性(AMD)與年齡、營養、免疫、煙草煙霧等因素有關。煙草煙霧可促進脈絡膜新生血管(CNV)形成,誘發AMD。煙草煙霧中的主要生物堿尼古丁通過與視網膜色素上皮細胞中煙堿膽堿受體結合從而影響血漿中血管內皮生長因子與色素上皮衍生因子的比率;收縮視網膜血管,導致缺血缺氧;煙草煙霧中的自由基或間接消耗抗氧化劑誘發氧化應激及苯并芘對視網膜的毒性作用等。在預防CNV形成、控制AMD發生中,煙草煙霧是為數不多的可確定且可預防的環境因素。充分認識吸煙與CNV以及AMD的關系,對于AMD的早期預防、探索新的治療途徑有著重要的意義。
引用本文： 張營春, 趙博軍. 煙草煙霧與老年性黃斑變性. 中華眼底病雜志, 2014, 30(3): 325-328. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.03.029 復制
老年性黃斑變性(AMD)是一種多因素相關的疾病。在AMD所有的危險因素中，煙草煙霧是完全可以有效預防的重要環境致病因素[1, 2]。煙草煙霧中的主要生物堿尼古丁可影響血漿中血管內皮生長因子(VEGF)與色素上皮衍生因子(PEDF)的比率，收縮視網膜血管，導致缺氧，誘發氧化應激及苯并芘對視網膜的毒性作用等[3-6]。目前關于煙草相關產物誘發AMD的機制尚不清楚，現就其流行病學調查、發病機制綜述如下。
1 煙草煙霧對AMD影響的流行病學
煙草煙霧中含有數百種有害物質，如尼古丁、去甲基煙堿、苯并芘、一氧化碳、自由基及芳香化合物等，嚴重損害身體健康。尼古丁也稱煙堿，是煙草中主要的生物堿，占90%以上，是誘發AMD的重要因素[7]。
吸煙可增加各種類型AMD的發生和發展，且可促進萎縮型AMD發展為滲出型AMD[8, 9]。田君等[10]在調查AMD發病的危險因素中發現，吸煙者患AMD的機率明顯高于不吸煙者，其相對危險度(RR)及95%可信區間(CI)分別為1.91和1.47～2.83。在調整性別后，其RR和95% CI分別為1.55和1.13～2.13。排除年齡因素后，吸煙者患滲出型AMD的機率是不吸煙者的4.55倍，患萎縮型AMD的機率是不吸煙者的2.54倍，而戒煙者患AMD風險是從未吸煙者的1.36倍[11, 12]。研究結果顯示，AMD中脈絡膜新生血管(CNV)的形成及萎縮型AMD與吸煙量密切相關，被動吸煙也會誘發AMD[8]。即使在戒煙后，吸煙的有害作用仍可持續近20年[13]。
2 煙草影響AMD發病的機制
2.1 煙草煙霧上調VEGF與PEDF的比率
CNV的形成是導致滲出型AMD的關鍵環節，其生成機制目前尚不完全清楚，普遍認為促血管生成因子和血管生成抑制因子之間平衡的破壞在其發生中具有重要作用[14]。此平衡一旦被打破，促血管生成因子將通過改變脈絡膜血管內皮細胞的增生性和移動性，促進CNV的形成[15]。VEGF的過度表達是導致AMD等CNV相關疾病的重要因素，因此針對抗VEGF治療CNV已成為目前AMD防治的一個研究熱點。而VEGF的其他家族成員在眼內新生血管的形成過程中與VEGF發揮協調作用[16-18]。
VEGF作為最強的促血管生成因子，可促進血管內皮細胞增生、遷移，促進新生血管形成[19]。PEDF可拮抗包括VEGF在內的多種促血管生成因子，選擇性抑制新生血管形成，并使已產生的CNV消退，而不損害已存在的正常血管[20-22]。視網膜色素上皮(RPE)細胞分泌VEGF和PEDF，在CNV的發生發展中扮演著雙重角色[23]。RPE通過分泌VEGF保持脈絡膜毛細血管高度血管化以及基底膜窗孔的高滲透性；通過分泌PEDF，使光感受器層保持無血管狀態，防止CNV向視網膜下發展[24]。正常情況下，VEGF通過VEGF受體1以自分泌的方式上調RPE細胞中PEDF的表達，使VEGF與PEDF處于動態平衡狀態[25]。
研究結果表明，尼古丁通過與RPE細胞中煙堿膽堿受體的結合，上調VEGF表達，下調PEDF表達，增加VEGF與PEDF的比率，誘導血管內皮細胞的分裂、增生，并促使其遷移，增強毛細血管通透性，血漿外滲，利于新生血管以出芽的方式形成，從而促進病理性CNV的生成[3]；另一方面，VEGF可破壞正常眼的血視網膜屏障，造成視網膜的滲出、出血和水腫[26]。這是吸煙誘發AMD的主要原因。
2.2 煙草煙霧導致眼部組織缺氧
煙草煙霧中的尼古丁、一氧化碳等物質可引起眼部組織缺氧[4]。視網膜光感受器細胞外節富含多聚不飽和脂肪酸，對氧的消耗量遠高于其他組織，因此視網膜更易受到缺氧的損害[27]。由于眼部組織缺氧，視網膜會因此發生一系列代償性和適應性變化。研究結果表明，視網膜細胞合成VEGF受局部氧濃度影響[28]。RPE分泌VEGF具有極性，在氧含量正常的情況下，Bruch膜側基底部分泌的VEGF是頂部光感受器側的2～7倍； 缺氧時，該極性將增大，VEGF分泌增加，提示缺氧可導致VEGF分泌增加，這對于CNV的發生發展有重要作用[29]。趙煒等[30]報道，缺氧可以導致RPE細胞中細胞外信號調節激酶1/2的磷酸化，細胞培養上清液中VEGF表達上調。Gao等[31]發現，在缺血缺氧導致的視網膜新生血管形成過程中存在VEGF和PEDF表達失衡，引起VEGF與PEDF比率升高2.5倍，從而誘發新生血管的形成。
另一方面，缺氧使脈絡膜及視網膜組織中缺氧誘導因子1(HIF-1) mRNA及蛋白的表達顯著增加，HIF-1通過與特異序列結合，參與誘導VEGF等基因的表達[32, 33]。研究結果表明，缺氧不僅可促使視網膜分泌VEGF等促血管生成因子，還可降低視網膜中PEDF的分泌水平，從而促進CNV的形成，推進AMD的發生[34]。
2.3 氧化應激損傷RPE細胞
研究結果表明，AMD患者體內存在很強的氧化應激[35]。氧化應激原亞砷酸鹽可促進VEGF mRNA的轉錄和表達，提示氧化應激損傷機制在AMD患者CNV形成中具有重要作用[28]。
將體外培養的人RPE細胞暴露于煙草煙霧中，細胞內可產生大量自由基，線粒體膜電位減少，細胞色素c和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)3激活，抗氧化能力降低，這些富含線粒體的RPE細胞以及光感受器細胞因此受損，細胞結構、功能發生改變，甚至出現細胞凋亡[36]。動物實驗研究結果顯示，將出生8周的小鼠置于煙霧室中，每天5 h，每周5 d，6個月后其Bruch膜較正常小鼠變薄，RPE細胞大量凋亡，超微結構觀察結果顯示，RPE細胞基底外側折疊膨脹，數量減少，且細胞質空泡大量增加，而Bruch膜外節可見少量膠原沉積，說明RPE細胞和Bruch膜都發生了氧化應激損傷[37, 38]。
2.4 煙草煙霧對RPE細胞有毒性作用
在AMD患者的玻璃膜疣中存在補體CD63[39]。這提示補體介導的細胞毒性作用可能在AMD發生中發揮作用。將小鼠持續24 h暴露于煙草煙霧中，在其RPE層和Bruch膜中可發現線粒體DNA的破壞和補體CD63、CD81表達[40]。體外研究結果表明，苯并芘可通過多種caspase通道導致RPE細胞死亡[6]。VEGF刺激PEDF基因上調僅存在于分化的RPE細胞[14]。苯并芘損傷RPE細胞后，VEGF分泌減少，由VEGF誘導的PEDF基因上調因此受到影響，PEDF表達降低，有利于CNV的發生發展[6]。但這些研究多為體外研究，部分為動物實驗研究，苯并芘以及煙草煙霧中其他的有害物質對人AMD發生發展的具體機制還有待深入研究。
2.5 煙草煙霧引起視網膜血流動力學改變
AMD是一種血管性疾病，以原發性脈絡膜血管灌注異常為主要特征，并繼發RPE細胞損害[41]。吸煙可使脈絡膜血管血流量減少，導致缺血、缺氧及微梗死[1]。體外試驗結果已證明，小濃度的尼古丁即可興奮交感神經和刺激腎上腺分泌兒茶酚胺，并可刺激血管緊張素A水平升高，導致脈絡膜血管收縮、灌注降低，視網膜和脈絡膜缺血缺氧，促進AMD發生和CNV形成[42]。研究結果表明，血管緊張素可上調VEGF的表達[1]。VEGF可增加視網膜血管內皮細胞間黏附分子，破壞血管壁，激活血小板，導致血栓形成，引起局部視網膜缺血缺氧[43]。此外，尼古丁可升高血漿中低密度脂蛋白、游離脂肪酸水平，降低高密度脂蛋白水平，吸煙者發生動脈硬化的比例和程度均明顯高于非吸煙者[44]。脈絡膜的異常灌注可引起玻璃膜疣形成及Bruch膜的鈣化及膜內層脂質堆積，進一步破壞RPE細胞的功能。升高的脈絡膜毛細血管壓、Bruch膜的破裂以及VEGF協同作用并誘發AMD[45]。
由于煙草煙霧成分復雜，其對AMD發生發展的影響是多方面的。 充分認識吸煙與CNV、AMD的關系，了解煙草煙霧相關成分誘發AMD的具體機制，針對不同的機制進行相應的干預，對于AMD的早期預防、探索新的治療途徑有著重要的意義。
老年性黃斑變性(AMD)是一種多因素相關的疾病。在AMD所有的危險因素中，煙草煙霧是完全可以有效預防的重要環境致病因素[1, 2]。煙草煙霧中的主要生物堿尼古丁可影響血漿中血管內皮生長因子(VEGF)與色素上皮衍生因子(PEDF)的比率，收縮視網膜血管，導致缺氧，誘發氧化應激及苯并芘對視網膜的毒性作用等[3-6]。目前關于煙草相關產物誘發AMD的機制尚不清楚，現就其流行病學調查、發病機制綜述如下。
1 煙草煙霧對AMD影響的流行病學
煙草煙霧中含有數百種有害物質，如尼古丁、去甲基煙堿、苯并芘、一氧化碳、自由基及芳香化合物等，嚴重損害身體健康。尼古丁也稱煙堿，是煙草中主要的生物堿，占90%以上，是誘發AMD的重要因素[7]。
吸煙可增加各種類型AMD的發生和發展，且可促進萎縮型AMD發展為滲出型AMD[8, 9]。田君等[10]在調查AMD發病的危險因素中發現，吸煙者患AMD的機率明顯高于不吸煙者，其相對危險度(RR)及95%可信區間(CI)分別為1.91和1.47～2.83。在調整性別后，其RR和95% CI分別為1.55和1.13～2.13。排除年齡因素后，吸煙者患滲出型AMD的機率是不吸煙者的4.55倍，患萎縮型AMD的機率是不吸煙者的2.54倍，而戒煙者患AMD風險是從未吸煙者的1.36倍[11, 12]。研究結果顯示，AMD中脈絡膜新生血管(CNV)的形成及萎縮型AMD與吸煙量密切相關，被動吸煙也會誘發AMD[8]。即使在戒煙后，吸煙的有害作用仍可持續近20年[13]。
2 煙草影響AMD發病的機制
2.1 煙草煙霧上調VEGF與PEDF的比率
CNV的形成是導致滲出型AMD的關鍵環節，其生成機制目前尚不完全清楚，普遍認為促血管生成因子和血管生成抑制因子之間平衡的破壞在其發生中具有重要作用[14]。此平衡一旦被打破，促血管生成因子將通過改變脈絡膜血管內皮細胞的增生性和移動性，促進CNV的形成[15]。VEGF的過度表達是導致AMD等CNV相關疾病的重要因素，因此針對抗VEGF治療CNV已成為目前AMD防治的一個研究熱點。而VEGF的其他家族成員在眼內新生血管的形成過程中與VEGF發揮協調作用[16-18]。
VEGF作為最強的促血管生成因子，可促進血管內皮細胞增生、遷移，促進新生血管形成[19]。PEDF可拮抗包括VEGF在內的多種促血管生成因子，選擇性抑制新生血管形成，并使已產生的CNV消退，而不損害已存在的正常血管[20-22]。視網膜色素上皮(RPE)細胞分泌VEGF和PEDF，在CNV的發生發展中扮演著雙重角色[23]。RPE通過分泌VEGF保持脈絡膜毛細血管高度血管化以及基底膜窗孔的高滲透性；通過分泌PEDF，使光感受器層保持無血管狀態，防止CNV向視網膜下發展[24]。正常情況下，VEGF通過VEGF受體1以自分泌的方式上調RPE細胞中PEDF的表達，使VEGF與PEDF處于動態平衡狀態[25]。
研究結果表明，尼古丁通過與RPE細胞中煙堿膽堿受體的結合，上調VEGF表達，下調PEDF表達，增加VEGF與PEDF的比率，誘導血管內皮細胞的分裂、增生，并促使其遷移，增強毛細血管通透性，血漿外滲，利于新生血管以出芽的方式形成，從而促進病理性CNV的生成[3]；另一方面，VEGF可破壞正常眼的血視網膜屏障，造成視網膜的滲出、出血和水腫[26]。這是吸煙誘發AMD的主要原因。
2.2 煙草煙霧導致眼部組織缺氧
煙草煙霧中的尼古丁、一氧化碳等物質可引起眼部組織缺氧[4]。視網膜光感受器細胞外節富含多聚不飽和脂肪酸，對氧的消耗量遠高于其他組織，因此視網膜更易受到缺氧的損害[27]。由于眼部組織缺氧，視網膜會因此發生一系列代償性和適應性變化。研究結果表明，視網膜細胞合成VEGF受局部氧濃度影響[28]。RPE分泌VEGF具有極性，在氧含量正常的情況下，Bruch膜側基底部分泌的VEGF是頂部光感受器側的2～7倍； 缺氧時，該極性將增大，VEGF分泌增加，提示缺氧可導致VEGF分泌增加，這對于CNV的發生發展有重要作用[29]。趙煒等[30]報道，缺氧可以導致RPE細胞中細胞外信號調節激酶1/2的磷酸化，細胞培養上清液中VEGF表達上調。Gao等[31]發現，在缺血缺氧導致的視網膜新生血管形成過程中存在VEGF和PEDF表達失衡，引起VEGF與PEDF比率升高2.5倍，從而誘發新生血管的形成。
另一方面，缺氧使脈絡膜及視網膜組織中缺氧誘導因子1(HIF-1) mRNA及蛋白的表達顯著增加，HIF-1通過與特異序列結合，參與誘導VEGF等基因的表達[32, 33]。研究結果表明，缺氧不僅可促使視網膜分泌VEGF等促血管生成因子，還可降低視網膜中PEDF的分泌水平，從而促進CNV的形成，推進AMD的發生[34]。
2.3 氧化應激損傷RPE細胞
研究結果表明，AMD患者體內存在很強的氧化應激[35]。氧化應激原亞砷酸鹽可促進VEGF mRNA的轉錄和表達，提示氧化應激損傷機制在AMD患者CNV形成中具有重要作用[28]。
將體外培養的人RPE細胞暴露于煙草煙霧中，細胞內可產生大量自由基，線粒體膜電位減少，細胞色素c和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)3激活，抗氧化能力降低，這些富含線粒體的RPE細胞以及光感受器細胞因此受損，細胞結構、功能發生改變，甚至出現細胞凋亡[36]。動物實驗研究結果顯示，將出生8周的小鼠置于煙霧室中，每天5 h，每周5 d，6個月后其Bruch膜較正常小鼠變薄，RPE細胞大量凋亡，超微結構觀察結果顯示，RPE細胞基底外側折疊膨脹，數量減少，且細胞質空泡大量增加，而Bruch膜外節可見少量膠原沉積，說明RPE細胞和Bruch膜都發生了氧化應激損傷[37, 38]。
2.4 煙草煙霧對RPE細胞有毒性作用
在AMD患者的玻璃膜疣中存在補體CD63[39]。這提示補體介導的細胞毒性作用可能在AMD發生中發揮作用。將小鼠持續24 h暴露于煙草煙霧中，在其RPE層和Bruch膜中可發現線粒體DNA的破壞和補體CD63、CD81表達[40]。體外研究結果表明，苯并芘可通過多種caspase通道導致RPE細胞死亡[6]。VEGF刺激PEDF基因上調僅存在于分化的RPE細胞[14]。苯并芘損傷RPE細胞后，VEGF分泌減少，由VEGF誘導的PEDF基因上調因此受到影響，PEDF表達降低，有利于CNV的發生發展[6]。但這些研究多為體外研究，部分為動物實驗研究，苯并芘以及煙草煙霧中其他的有害物質對人AMD發生發展的具體機制還有待深入研究。
2.5 煙草煙霧引起視網膜血流動力學改變
AMD是一種血管性疾病，以原發性脈絡膜血管灌注異常為主要特征，并繼發RPE細胞損害[41]。吸煙可使脈絡膜血管血流量減少，導致缺血、缺氧及微梗死[1]。體外試驗結果已證明，小濃度的尼古丁即可興奮交感神經和刺激腎上腺分泌兒茶酚胺，并可刺激血管緊張素A水平升高，導致脈絡膜血管收縮、灌注降低，視網膜和脈絡膜缺血缺氧，促進AMD發生和CNV形成[42]。研究結果表明，血管緊張素可上調VEGF的表達[1]。VEGF可增加視網膜血管內皮細胞間黏附分子，破壞血管壁，激活血小板，導致血栓形成，引起局部視網膜缺血缺氧[43]。此外，尼古丁可升高血漿中低密度脂蛋白、游離脂肪酸水平，降低高密度脂蛋白水平，吸煙者發生動脈硬化的比例和程度均明顯高于非吸煙者[44]。脈絡膜的異常灌注可引起玻璃膜疣形成及Bruch膜的鈣化及膜內層脂質堆積，進一步破壞RPE細胞的功能。升高的脈絡膜毛細血管壓、Bruch膜的破裂以及VEGF協同作用并誘發AMD[45]。
由于煙草煙霧成分復雜，其對AMD發生發展的影響是多方面的。 充分認識吸煙與CNV、AMD的關系，了解煙草煙霧相關成分誘發AMD的具體機制，針對不同的機制進行相應的干預，對于AMD的早期預防、探索新的治療途徑有著重要的意義。