老年性黃斑變性（AMD）特征性改變為玻璃膜疣及基底膜線狀沉積物，這些結構是沉積在Bruch膜內或其上的脂質物質。目前推測這些脂質的沉積是AMD發病的重要因素。脂質氧化產物具有毒性，可能影響臨近細胞，誘發炎癥反應，引發新生血管。7-酮膽固醇（7KCh）是一種膽固醇氧化產物，對視網膜組織和細胞的毒性及其誘發的慢性炎癥可能在AMD發生發展中具有關鍵作用。但關于7KCh通過什么機制影響細胞功能、引發促炎環境及其是否與新生血管生成有關目前尚不明確。進一步了解7KCh參與AMD發生發展的可能機制有助于為AMD防治提供新的思路。
引用本文： 楊宸, 尹莉莉. 7-酮膽固醇在老年性黃斑變性發生發展中的作用研究現狀. 中華眼底病雜志, 2017, 33(6): 659-661. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2017.06.031 復制
關于老年性黃斑變性（AMD）與動脈粥樣硬化發病機制之間聯系的假說由來已久[1, 2]。AMD的特征性改變玻璃膜疣中含有玻連蛋白、載脂蛋白E、補體和脂類等與動脈粥樣硬化中粥樣斑塊相似的成分[3]。在動脈粥樣硬化中，氧化膽固醇尤其是7-酮膽固醇（7KCh）對動脈內皮細胞和粥樣斑塊的形成具有重要作用[4, 5]。目前已有研究表明，人視網膜內7KCh的含量隨著年齡增加而升高，且其對視網膜細胞具有毒性、促炎、促血管生成等作用[6, 7]。但關于其來源以及在AMD發生發展中的具體作用及機制還需進一步探究。現就7KCh在AMD發病機制中的作用研究現狀及進展作一綜述。
1 7KCh的來源
視網膜為感光組織，長期光照使其處于高度促氧化環境中，視網膜含有許多脂質，尤其是光感受器膜盤中含有大量的膽固醇。有研究提出，在促氧化的環境中，7KCh經膽固醇氧化而成[8, 9]。Rodriguez和Fliesler[10]在光損傷動物模型中發現，7KCh的分布與鐵蛋白在視網膜內的分布一致。另外，激光誘導的滲出型AMD動物模型中激光位點的7KCh增多，而且激光能釋放血紅蛋白和線粒體中的鐵離子[11]。據此我們推測，膽固醇經由鐵離子作為催化劑，氧化形成7KCh。
另外有研究提出，7KCh來自氧化（ox）-低密度脂蛋白（LDL）。前期研究中，我們通過尾靜脈給予LDL干預大鼠的血脂平衡，發現Bruch膜增厚、光感受器細胞凋亡、視網膜色素上皮（RPE）細胞退變等AMD樣改變；因LDL顆粒在視網膜內極易氧化，所以認為主要由ox-LDL導致AMD樣改變[12]。Gordiyenko等[13]用羅達明標記LDL顆粒，隨后發現LDL在大鼠Bruch膜內沉積。Gillotte等[14]發現，RPE表達LDL受體CD36。該結果進一步支持視網膜能攝取循環中的LDL顆粒。
動脈粥樣硬化的研究已證實ox-LDL對動脈平滑肌細胞和動脈內皮細胞的毒性作用主要與7KCh有關[10-12]。對于視網膜細胞而言，ox-LDL對細胞的影響也主要來自7KCh。通過高效液相色譜技術測定二價銅離子氧化的ox-LDL中氧化膽固醇，發現其中主要成分為25羥膽固醇（25HCh）、7α-羥膽固醇（HCh）、7β-HCh和7KCh；其中7KCh含量最高，占4種氧化膽固醇的50%～70%，且隨著氧化時間延長而增加[15, 16]。Rodriguez等[15]將ox-LDL中4種氧化膽固醇25HCh、7α-HCh、7β-HCh和7KCh導入到LDL顆粒中，再加入培養基作用于RPE細胞，模擬RPE細胞攝取ox-LDL過程，發現含有7KCh的LDL顆粒細胞毒性最大。由此推測ox-LDL對細胞的毒性主要來自7KCh。
研究發現，7KCh在視網膜中隨著年齡增加由視網膜內層向外層積累[17]。若通過RPE攝取ox-LDL再釋放其中的7KCh，則主要存在于視網膜外層。若通過鐵離子催化膽固醇形成7KCh，其膽固醇的來源和具體代謝過程需進一步闡明。因此，關于7KCh的來源還需進一步的探究。
2 7KCh與AMD
AMD特征性改變為玻璃膜疣及基底膜線狀沉積物，這些結構是沉積在Bruch膜內或其上的脂質物質[18]。目前研究學者推測這些脂質的沉積是AMD發病的重要因素，因脂質疏水性，可能影響RPE細胞的正常代謝和物質運輸[19]。同時，脂質的氧化產物具有毒性，可能影響臨近的細胞，誘發炎癥反應，引發新生血管[6]。人類視網膜黃斑部以視錐細胞為主，而視錐細胞的外節相對于視桿細胞含有更多的非酯化膽固醇[20]。在AMD中基底膜線狀沉積物主要發生在黃斑部，外周部位較少出現[21]。隨著年齡增長，Bruch膜中膽固醇沉積增多，而且黃斑處的膽固醇含量顯著高于外周[22]。視網膜黃斑部具有特殊結構，長期處于強光照、高代謝、高促氧化的環境中，其更易于受到脂質氧化產物的影響[23]。我們推測氧化膽固醇在AMD發病機制中具有重要作用。
EF等[7]研究靈長類動物視網膜組織發現，隨著年齡增長視網膜外層7KCh沉積增多，主要分布于脈絡膜毛細血管層、Bruch膜和視網膜神經層中血管內皮細胞表面。而且RPE/脈絡膜復合體中7KCh的含量是視網膜神經層的4倍。Rodriguez等[6]分析人類捐獻眼中各部分的7KCh水平發現，隨著年齡增加7KCh含量增加，而且RPE細胞、RPE細胞覆蓋的玻璃膜疣中7KCh水平顯著增高。這一發現與前期動物樣本檢測的7KCh含量變化趨勢一致。說明視網膜內7KCh與年齡的一致性變化，這與AMD發病的時間軸相符。另有研究用持續光照損傷Sprague-Dawley大鼠視網膜發現，大鼠視網膜內7KCh上調6倍，7KCh主要沉積在神經節細胞層、光感受器內節和RPE層[10]。直接用7KCh作用視網膜，即玻璃體腔內注入7KCh溶液，誘導了視網膜全層的退變[24]。這些研究結果說明7KCh在視網膜損傷退變中具有重要作用。
在動脈粥樣硬化發病機制中，ox-LDL對內皮細胞功能的影響和泡沫細胞的形成具有重要作用，而且ox-LDL對動脈平滑肌細胞和動脈內皮細胞的毒性作用主要與7KCh有關[4, 5]。我們前期研究也發現，ox-LDL能誘導RPE細胞凋亡[25]。同時ox-LDL可上調RPE細胞分泌的血管生成因子（VEGF）/色素上皮衍生因子比例，即ox-LDL在脈絡膜新生血管形成中具有一定作用[26]。
7KCh是ox-LDL中的主要成分，體外實驗探究了其對視網膜細胞的作用機制。Gramajo等[27]在體外實驗中，將7KCh加入培養基直接作用RPE細胞，觀察其對線粒體的影響，發現其損傷RPE細胞線粒體DNA的完整性，而且線粒體膜電位降低、孔蛋白減少，導致線粒體功能失調。IM等[28]發現，7KCh可誘導RPE細胞炎癥反應，VEGF、白細胞介素（IL）-6、IL-8表達上調。具體機制為激活蛋白激酶B-蛋白激酶C ζ-核因子（NF）-κB、p38 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和細胞外信號調節激酶（ERK）3條信號通路，其中MAPK/ERK信號通路在激活NF-κB后的下游通路中占據主導作用。Shi等[29]發現，7KCh能誘導RPE細胞的炎癥反應。有研究將7KCh作用于視網膜前體細胞R28和RPE細胞，發現其細胞毒性作用可能通過氧化應激途徑產生[30]。其他研究也發現7KCh導致RPE細胞線粒體損傷、內質網應激和炎癥[11, 31, 32]。Olivier等[33]發現，在AMD發病機制中發揮作用的淀粉蛋白β能誘導RPE細胞中的7KCh形成，進而產生細胞毒性。
Indaram等[17]發現，7KCh對視網膜小膠質細胞具有催化性，而且小膠質細胞能攝取7KCh，從而被激活為促炎的M1狀態，同時小膠質細胞分泌的營養神經的細胞因子下調，促血管生成的細胞因子上調。此外，在視網膜下植入7KCh處理過的小膠質細胞能誘發脈絡膜新生血管。Amaral等[34]在虹膜植入7KCh的緩釋小囊也誘導出新生血管。不過7KCh與視網膜新生血管的生成目前只發現間接的聯系，7KCh直接對視網膜的影響和作用機制還需進一步研究。
3 存在問題及展望
膽固醇的氧化衍生物在組織老化和慢性炎癥中具有重要作用，這一觀點已在動脈粥樣硬化和阿爾茲海默癥的研究中闡明。在AMD發生發展中，7KCh在視網膜內隨年齡增加而呈動態變化，體外研究也發現了7KCh對視網膜細胞的毒性、促炎、凋亡的影響。但7KCh與AMD相關性的直接證據較為欠缺，雖然已有動物模型模擬了視網膜退變的相關改變，但是與AMD的特征改變關系不甚明確，未來需要優化動物模型，探討7KCh對視網膜的影響。另一方面，7KCh對視網膜細胞的影響機制的研究較為零散片面，需進一步的深入探究。
關于老年性黃斑變性（AMD）與動脈粥樣硬化發病機制之間聯系的假說由來已久[1, 2]。AMD的特征性改變玻璃膜疣中含有玻連蛋白、載脂蛋白E、補體和脂類等與動脈粥樣硬化中粥樣斑塊相似的成分[3]。在動脈粥樣硬化中，氧化膽固醇尤其是7-酮膽固醇（7KCh）對動脈內皮細胞和粥樣斑塊的形成具有重要作用[4, 5]。目前已有研究表明，人視網膜內7KCh的含量隨著年齡增加而升高，且其對視網膜細胞具有毒性、促炎、促血管生成等作用[6, 7]。但關于其來源以及在AMD發生發展中的具體作用及機制還需進一步探究。現就7KCh在AMD發病機制中的作用研究現狀及進展作一綜述。
1 7KCh的來源
視網膜為感光組織，長期光照使其處于高度促氧化環境中，視網膜含有許多脂質，尤其是光感受器膜盤中含有大量的膽固醇。有研究提出，在促氧化的環境中，7KCh經膽固醇氧化而成[8, 9]。Rodriguez和Fliesler[10]在光損傷動物模型中發現，7KCh的分布與鐵蛋白在視網膜內的分布一致。另外，激光誘導的滲出型AMD動物模型中激光位點的7KCh增多，而且激光能釋放血紅蛋白和線粒體中的鐵離子[11]。據此我們推測，膽固醇經由鐵離子作為催化劑，氧化形成7KCh。
另外有研究提出，7KCh來自氧化（ox）-低密度脂蛋白（LDL）。前期研究中，我們通過尾靜脈給予LDL干預大鼠的血脂平衡，發現Bruch膜增厚、光感受器細胞凋亡、視網膜色素上皮（RPE）細胞退變等AMD樣改變；因LDL顆粒在視網膜內極易氧化，所以認為主要由ox-LDL導致AMD樣改變[12]。Gordiyenko等[13]用羅達明標記LDL顆粒，隨后發現LDL在大鼠Bruch膜內沉積。Gillotte等[14]發現，RPE表達LDL受體CD36。該結果進一步支持視網膜能攝取循環中的LDL顆粒。
動脈粥樣硬化的研究已證實ox-LDL對動脈平滑肌細胞和動脈內皮細胞的毒性作用主要與7KCh有關[10-12]。對于視網膜細胞而言，ox-LDL對細胞的影響也主要來自7KCh。通過高效液相色譜技術測定二價銅離子氧化的ox-LDL中氧化膽固醇，發現其中主要成分為25羥膽固醇（25HCh）、7α-羥膽固醇（HCh）、7β-HCh和7KCh；其中7KCh含量最高，占4種氧化膽固醇的50%～70%，且隨著氧化時間延長而增加[15, 16]。Rodriguez等[15]將ox-LDL中4種氧化膽固醇25HCh、7α-HCh、7β-HCh和7KCh導入到LDL顆粒中，再加入培養基作用于RPE細胞，模擬RPE細胞攝取ox-LDL過程，發現含有7KCh的LDL顆粒細胞毒性最大。由此推測ox-LDL對細胞的毒性主要來自7KCh。
研究發現，7KCh在視網膜中隨著年齡增加由視網膜內層向外層積累[17]。若通過RPE攝取ox-LDL再釋放其中的7KCh，則主要存在于視網膜外層。若通過鐵離子催化膽固醇形成7KCh，其膽固醇的來源和具體代謝過程需進一步闡明。因此，關于7KCh的來源還需進一步的探究。
2 7KCh與AMD
AMD特征性改變為玻璃膜疣及基底膜線狀沉積物，這些結構是沉積在Bruch膜內或其上的脂質物質[18]。目前研究學者推測這些脂質的沉積是AMD發病的重要因素，因脂質疏水性，可能影響RPE細胞的正常代謝和物質運輸[19]。同時，脂質的氧化產物具有毒性，可能影響臨近的細胞，誘發炎癥反應，引發新生血管[6]。人類視網膜黃斑部以視錐細胞為主，而視錐細胞的外節相對于視桿細胞含有更多的非酯化膽固醇[20]。在AMD中基底膜線狀沉積物主要發生在黃斑部，外周部位較少出現[21]。隨著年齡增長，Bruch膜中膽固醇沉積增多，而且黃斑處的膽固醇含量顯著高于外周[22]。視網膜黃斑部具有特殊結構，長期處于強光照、高代謝、高促氧化的環境中，其更易于受到脂質氧化產物的影響[23]。我們推測氧化膽固醇在AMD發病機制中具有重要作用。
EF等[7]研究靈長類動物視網膜組織發現，隨著年齡增長視網膜外層7KCh沉積增多，主要分布于脈絡膜毛細血管層、Bruch膜和視網膜神經層中血管內皮細胞表面。而且RPE/脈絡膜復合體中7KCh的含量是視網膜神經層的4倍。Rodriguez等[6]分析人類捐獻眼中各部分的7KCh水平發現，隨著年齡增加7KCh含量增加，而且RPE細胞、RPE細胞覆蓋的玻璃膜疣中7KCh水平顯著增高。這一發現與前期動物樣本檢測的7KCh含量變化趨勢一致。說明視網膜內7KCh與年齡的一致性變化，這與AMD發病的時間軸相符。另有研究用持續光照損傷Sprague-Dawley大鼠視網膜發現，大鼠視網膜內7KCh上調6倍，7KCh主要沉積在神經節細胞層、光感受器內節和RPE層[10]。直接用7KCh作用視網膜，即玻璃體腔內注入7KCh溶液，誘導了視網膜全層的退變[24]。這些研究結果說明7KCh在視網膜損傷退變中具有重要作用。
在動脈粥樣硬化發病機制中，ox-LDL對內皮細胞功能的影響和泡沫細胞的形成具有重要作用，而且ox-LDL對動脈平滑肌細胞和動脈內皮細胞的毒性作用主要與7KCh有關[4, 5]。我們前期研究也發現，ox-LDL能誘導RPE細胞凋亡[25]。同時ox-LDL可上調RPE細胞分泌的血管生成因子（VEGF）/色素上皮衍生因子比例，即ox-LDL在脈絡膜新生血管形成中具有一定作用[26]。
7KCh是ox-LDL中的主要成分，體外實驗探究了其對視網膜細胞的作用機制。Gramajo等[27]在體外實驗中，將7KCh加入培養基直接作用RPE細胞，觀察其對線粒體的影響，發現其損傷RPE細胞線粒體DNA的完整性，而且線粒體膜電位降低、孔蛋白減少，導致線粒體功能失調。IM等[28]發現，7KCh可誘導RPE細胞炎癥反應，VEGF、白細胞介素（IL）-6、IL-8表達上調。具體機制為激活蛋白激酶B-蛋白激酶C ζ-核因子（NF）-κB、p38 絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）和細胞外信號調節激酶（ERK）3條信號通路，其中MAPK/ERK信號通路在激活NF-κB后的下游通路中占據主導作用。Shi等[29]發現，7KCh能誘導RPE細胞的炎癥反應。有研究將7KCh作用于視網膜前體細胞R28和RPE細胞，發現其細胞毒性作用可能通過氧化應激途徑產生[30]。其他研究也發現7KCh導致RPE細胞線粒體損傷、內質網應激和炎癥[11, 31, 32]。Olivier等[33]發現，在AMD發病機制中發揮作用的淀粉蛋白β能誘導RPE細胞中的7KCh形成，進而產生細胞毒性。
Indaram等[17]發現，7KCh對視網膜小膠質細胞具有催化性，而且小膠質細胞能攝取7KCh，從而被激活為促炎的M1狀態，同時小膠質細胞分泌的營養神經的細胞因子下調，促血管生成的細胞因子上調。此外，在視網膜下植入7KCh處理過的小膠質細胞能誘發脈絡膜新生血管。Amaral等[34]在虹膜植入7KCh的緩釋小囊也誘導出新生血管。不過7KCh與視網膜新生血管的生成目前只發現間接的聯系，7KCh直接對視網膜的影響和作用機制還需進一步研究。
3 存在問題及展望
膽固醇的氧化衍生物在組織老化和慢性炎癥中具有重要作用，這一觀點已在動脈粥樣硬化和阿爾茲海默癥的研究中闡明。在AMD發生發展中，7KCh在視網膜內隨年齡增加而呈動態變化，體外研究也發現了7KCh對視網膜細胞的毒性、促炎、凋亡的影響。但7KCh與AMD相關性的直接證據較為欠缺，雖然已有動物模型模擬了視網膜退變的相關改變，但是與AMD的特征改變關系不甚明確，未來需要優化動物模型，探討7KCh對視網膜的影響。另一方面，7KCh對視網膜細胞的影響機制的研究較為零散片面，需進一步的深入探究。