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玻璃体及生长因子在增殖性玻璃体视网膜病变中作用

2022-07-29
来源:求医网
第三军医大学学报2000年第22卷第6期

高方(综述)王一(审校)

关键词:玻璃体;生长因子;增殖性玻璃体;视网膜病变

增殖性玻璃体视网膜病变(Proliferative vitreoretinopathy, PVR)是发生在玻璃体和视网膜严重的难治性致盲眼病,由于其确切病理机制仍不清楚,尽管手术技术的改善以及抗增生药的应用,但仍有高达5%~10%的术后(或治疗后)病人再发PVR[1],它已是当今世界性眼科难题之一。生长因子在PVR的发生、发展中的作用已被肯定,本文就玻璃体、生长因子在PVR形成与发展中的作用作一综述。

1玻璃体的结构与解剖

玻璃体按其组织结构分为:①玻璃体界膜:界膜并非真正的玻璃体膜,而是玻璃体最外面浓缩的一个界面,位于皮质层外,以玻璃体基底膜为界分为前界膜和后界膜,玻璃体前界面向前伸延至晶体赤道与晶体后囊相接触,后界膜从玻璃体基底部后方紧贴视网膜表面,向赤道伸至后极。②玻璃体皮质:与睫状体、视网膜相附着,结构致密,约厚100μm,由胶原纤维,细胞及纤维间隙的蛋白质和粘多糖组成,在玻璃体基底部(锯齿缘前后3~4 mm区域)和视乳头周围有较紧密连接,尤其是基底部。③中央玻璃体是玻璃体的主体部分,结构相似于皮质,只是胶原密度,细胞数量及透明质酸浓度,均较皮质低或少,越向中央玻璃体粘度越低。

2玻璃体及玻璃体细胞功能的认识

对于玻璃体,尤其是对玻璃体细胞的正常功能及在PVR中的作用目前了解很少,近年来这方面的研究已被重视,并获得一些新的认识。

2.1玻璃体及玻璃体细胞对晶体的影响

Banerjee等将兔晶体上皮细胞置于玻璃体液的培养基中,未粘附玻璃体液的晶体上皮细胞其蛋白合成明显增强,而加入冻干玻璃体到培养基中则上皮细胞蛋白合成被抑制。提示正常玻璃体液中可能存有细胞生长抑制因子。Schulz[2]的研究表明大鼠玻璃体中有较多的α2-巨球蛋白。McAvoy的研究则显示α2-巨球蛋白可以抑制TGF-β2诱发晶体上皮细胞发生白内障变化。这些研究表明玻璃体在维持晶体的透明性方面起着重要的作用。

2.2玻璃体及玻璃体细胞对血管内皮细胞的抑制

玻璃体的血管自胚胎发育起经历了发生、发展与退化消失的过程,而且临床上也注意到,新生血管不长入正常玻璃体,提示玻璃体内有抑制新生血管的物质。Zhu等[3]进行成人和孕16~20周胎儿玻璃体细胞体外培养,并收集培养液制成玻璃体细胞培养基,用其培养血管内皮细胞,结果显示对血管内皮细胞生长有抑制作用,同时还可以引起细胞的变性和死亡,其机制不清。Zhu等还在人胚胎玻璃体血管退化的系列研究中发现,玻璃体细胞呈异型性,可分为二类,Ⅰ型为非血管相关性玻璃体细胞,主要分布在玻璃体皮质和基底部,属单核-巨噬细胞系统。Ⅱ型为血管相关性玻璃体细胞,主要分布在玻璃体血管基质外,与血管内皮细胞的凋亡或死亡相关,属NK样淋巴细胞系统。推测可能通过NK细胞的细胞毒性和抗原递增作用导致血管内皮细胞的凋亡和死亡,使血管退化[4]。这也被认为是新生血管不进入正常玻璃体的原因之一。

2.3玻璃体及玻璃体细胞对视网膜色素上皮细胞的影响

视网膜色素上皮细胞(RPE)是PVR增殖膜的主要细胞成分,玻璃体及玻璃体细胞在RPE细胞的增生、分化、基因表达中有复杂的调控作用。体外培养RPE细胞,表面覆盖有成型玻璃体时,其上皮细胞样形态仍被保持,加上血清时RPE细胞由六角形变长,具有极性,但仍保持RPE细胞的某些特性。采用玻璃体胶原及透明质酸二种成分,分别进行试验,发现胶原组可致RPE细胞形态学改变,但无明显增殖反应,而透明质酸组则无改变。说明玻璃体胶原对RPE细胞形态学方面有作用。Hunt[5]用正常玻璃体液处理体外培养的RPE细胞,发现RPE细胞表达bFGF明显下降,而bFGF可以抑制玻璃体导致RPE细胞的形态改变。Lazarus[6]研究表明,玻璃体细胞可合成和分泌抑制RPE细胞增殖的细胞因子,部分抑制作用可能为TGF-β所介导,并可被TGF-β抗体所中和。而临床上,PVR患者玻璃体中bFGF和TGF-β浓度显著升高,RPE细胞已发生明显变化,因此,上述研究还难以对临床现象完全解释,仍需进一步研究。

3PVR玻璃体中细胞生长因子的变化及意义

生长因子是指体内和体外对细胞生长具有促进或抑制作用,介导和调节免疫应答及炎症反应的一类高分子多肽。目前认为,生长因子能调控细胞的趋化和增殖,是伤口修复的必要因子。研究表明,PVR病人玻璃体中生长因子浓度升高,视网膜前膜有生长因子存在和表达。向动物眼内注入含有生长因子的物质,可以建立PVR模型。证明生长因子在PVR形成中有重要作用。

3.1成纤维细胞生长因子(Fibroblast growth factor, FGF)

FGF广泛分布于人体各种组织细胞中,目前研究最多的是aFGF和bFGF。在眼内视网膜色素上皮细胞(RPE)能合成bFGF,但正常情况下不分泌。体外实验证明,bFGF可刺激RPE细胞有丝分裂,促成纤维细胞产生胶原,认为RPE细胞可能是bFGF的重要来源。正常眼视网膜中bFGF是aFGF的四倍[7],其促有丝分裂作用是aFGF的10~100倍,故bFGF的作用与眼组织更为密切相关。PVR增殖膜内及血管内皮细胞有bFGF和bFGF的受体发现[8]。实验证明,bFGF不存在或以极低浓度存在于血清和体液中。

Cassidy等[9]研究,在PVR玻璃体液中bFGF含量增高,但并不与PVR的严重程度呈正相关。许迅等报道,随PVR严重程度增加视网膜下液中bFGF也增加,且与血清含量无关。Kon等发现,在PVR玻璃体液中bFGF显著高于没有PVR者,而且在术后发生PVR者较未发生PVR者显著升高[10]。FGF还可以引起视网膜毛细血管充血、扩张、扭曲和出血,并降低新生血管的屏障功能,使毛细血管基底膜增厚,视网膜纤维化[11]。认为bFGF可能是重要的血管生成因子,并参与增殖性视网膜病变的新生血管形成。

3.2转化生长因子(Transforming growth factor, TGF)TGF按其对正常细胞毒性分为TGF-α和TGF-β。TGF-α与EGF有35%同源性,能与EGF-受体(EGFR)结合,发挥相似的生物效应。TGF-α是一种双功能上皮细胞分裂剂,低剂量时可刺激角化细胞增生,药物治疗剂量时可抑制甲状腺,卵巢等上皮细胞生长。TGF-α还有致细胞膜皱缩,诱导新生血管形成、增加组织血流量的功能12]。TGF-α还能正向调节TGF-β对细胞增殖的作用。

TGF-β有β1-5五个亚型,哺乳动物表达其中的3个亚型,即TGF-β1、β2、β3,三者的序列同源性为70%~80%。主要由血小板,RPE细胞及巨噬细胞等分泌。TGF-β可通过自分泌及旁分泌调节其生物活性,具有刺激和抑制细胞增殖的多功能双向细胞因子,还有诱发细胞凋亡的能力[13]

研究表明,PVR患者玻璃体内TGF-β含量显著高于没有PVR者[10]。体外研究显示TGF-β可剌激RPE细胞分泌PDGF致胶原凝胶收缩,上调RPE分泌纤维接连蛋白(FN),促进成纤维细胞合成胶原,这些均表明TGF-β与PVR的产生及发展有密切关系。然而,Esser以及Schonfeld的研究则指出,TGF-β在体外能抑制RPE细胞的增殖,可能是促进RPE细胞凋亡的主要因子,并能抑制玻璃体视网膜表面的细胞过度增生[14]。表明TGF-β在PVR发展过程中可能起双向调节作用。

3.3肿瘤坏死因子(Tumor necrosis factor, TNFα)TNFα由巨噬细胞和活化T细胞产生分泌的一种细胞因子。它能激活磷脂酶A2(PLA2[15]。神经组织细胞膜的磷脂在PLA2的作用下水解,导致细胞结构和功能的破坏。PLA2还可催化血小板激活因子(PAF)的生成,引起血小板、中性粒细胞和单核细胞聚集。试管内PAF能引起多核白细胞趋化、脱颗粒和粘附在内皮细胞上,增加血管通透性和激活凝血过程。TNF可引起血-视网膜屏障受损、血清蛋白、细胞因子渗漏增加,致玻璃体内血清含量增高。TNFα与IGF、EGF协同,能刺激EGF受体表达增加。TNFα同时还能提高靶细胞对其它生长因子的反应性。在PDR新生血管内皮细胞及增殖膜中有TNF分布,被认为在增殖膜形成中起重要的作用,是新生血管启动因子之一。Franks报道,正常玻璃体中不能测到TNFα。

Kauffmomn等报道,在PVR病变玻璃体中TNF低于可测水平。Limb报道部分PVR病人玻璃体中可测到TNFα含量升高,但认为它在PVR的发展作用微弱。因此认为TNFα在新生血管形成、炎症反应有其作用,而在PVR中的作用有待进一步研究证实。

3.4表皮生长因子(Epidermal growth factor, EGF)EGF与TGF-α有35%同源性,主要源于血小板。培养发现RPE细胞能释放EGF。EGF能激活细胞膜上的糖蛋白受体,在酪氨酸蛋白激酶的活性作用下发挥其生物效应,刺激RPE细胞、神经胶质细胞和成纤维细胞迁移和增殖;通过增加纤溶酶原(tPA)激活物调节ECM的合成和降解;同时还发现EGF与PDF有协同作用。用放射免疫法测PVR玻璃体中EGF浓度明显增高,并与血清中EGF浓度[16]无关。推测EGF由病变局部的细胞产生。

3.5胰岛素样<