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洪玉徐国兴增生性玻璃体视网膜病变(PVR)是导致视网膜脱离手术失败的主要原因。尽管目前PVR的发病机制尚不完全明了,研究表明其与多种生长因子密切相关。为探讨PDGF在PVR过程中作用,并对临床防治PVR提供理论据。本文对PVR形成与血小板源性生长因子(PDGF)的关系综述如下。
一血小板源性生长因子(Platelet-derivedgrowthfactor,PDGF)
PDGF最初是从人的血小板中分离纯化得到,故称血小板源性生长因子,主要由粘附于血管损伤部位的血小板α颗粒释放。PDGF是一种由多种细胞产生并分泌的活性多肽,能引起成纤维细胞、平滑肌细胞和单核细胞的增生和游走,并能促进胶质细胞增生,是机体内一种重要的促细胞生长和分化的生长因子,是潜在的上皮细胞、间质来源细胞、神经胶质细胞的有丝分裂原和化学趋化剂[1],亦是PVR细胞的强力趋化和有丝分裂原〔2〕。
PDGF属于PDGF/VEGF生长因子家族,家族成员目前至少有4个,即PDGF-A,B,C,D。
PDGF必须与靶细胞膜上的相应酪氨酸蛋白激酶(Tyrosineproteinkinase,TPK)受体结合并使之激活才能发挥其生物学作用。PDGFR(Platelet-derivedgrowthfactorreceptor)由两种结构相似的亚单位α和β构成。两个受体都包括5个细胞外类免疫球蛋白区域,一个位于多肽链中央的单体跨膜区域和细胞内酪氨酸激酶区域。人类PDGFR-α由1089个氨基酸组成。PDGFR-β由11O6个氨基酸组成,PDCFR-α基因位于4q12。PDGFR-β位于5q31-32。组成三种不同类型的酪氨酸激酶受体:ααPDGFR,αβPDGFR,ββPDGFR。受体具有高度特异性,PDGFR-α可与PDGF-A、B、C结合,PDGF-β可与B和D结合,但PDGF-CC和DD均可与αβ异源二聚体结合。PDGF和PDGFR结合后引起受体的二聚化和自身磷酸化反应,从而激活几种特定的细胞内分子,引起不同信号传导通路的级联反应,产生相应的生理及病理反应。
PDGF的生物学特性主要有三个方面:1、趋化性,PDGF对成纤维细胞、平滑肌细胞、中性粒细胞等有趋化性。2、促细胞分裂效应,PDGF作为多种细胞的强有丝分裂剂,能刺激多种细胞如视网膜色素上皮细胞、成纤维细胞、胶质细胞的分裂和增殖,能刺激胶原的合成和活化胶原酶更新细胞外基质。3、血管收缩效应,PDGF收缩大鼠主动脉强于血管紧张素Ⅱ。
PDGF的作用特点:一、一定的特异性;二、同其它生长因子在细胞周期的不同时相起作用;三、多功能性;四、协同作用。这对组织发育及维持正常的细胞增生均具有重要的调控意义。现已发现生长因子在细胞的生长和增生调控中起着重要作用,它们可能参与某些视网膜增生病变的发生发展过程。
因具有致有丝分裂和趋化作用,PDGF在细胞增殖迁移、新生血管形成、组织损伤及调节组织重塑中起着重要作用〔3,4〕。此外尚与肿瘤生长、纤维化性病灶、动脉粥样硬化、肾小球肾炎及创伤愈合有关。近来发现其在中枢神经系统广泛表达,对神经元及神经胶质细胞的生长及发育发挥重要作用。
二增生性玻璃体视网膜病变(Proliferativevitreoretinopathy,PVR)
PVR是1983年视网膜学会的新命名,是指在裂孔源性视网膜脱离或视网膜复位手术后,由于视网膜色素上皮(Retinalpigmentepithelium,RPE)细胞、神经胶质细胞、成纤维细胞及巨噬细胞在视网膜表面和玻璃体内游走,增生,转分化,合成胶原及其它细胞外基质,在玻璃体腔及视网膜内外表面形成有收缩功能的细胞性增殖膜,造成牵拉性视网膜脱离的一类病变。在这一变化过程中,有多种细胞和细胞因子的参与,其中血小板源性生长因子的分泌和调节失衡占有重要作用〔5、6〕。
PVR其实质是对视网膜脱离损伤的生理性过度修复过程的延伸。PVR作为一个损伤修复过程,可划分为炎症期、细胞增生期和瘢痕期3个相互交叠的阶段。不同的转归阶段各种因子的分泌模式是不一样的。PVR的炎症期是一个以巨噬细胞和淋巴细胞等炎性细胞趋化及浸润为主的慢性炎症过程。在增殖期,这一过程中生长因子、白细胞介素、粘附分子及其它多种因素主要参与了RPE细胞和成纤维细胞迁移与增殖的调控。细胞的增殖与凋亡平衡遭到破坏,增殖过高或凋亡过低都会造成PVR病理过程的发生。在纤维瘢痕期,玻璃体腔内成纤维细胞过度增殖形成纤维化,进一步引起视网膜的脱离。
PVR的全过程大概包括4个阶段:1、细胞迁移阶段;2、迁移的细胞增生形成膜阶段;3、增生膜收缩;4、细胞产生胶原纤维并形成固定皱褶,细胞增生大大减退。
三PDGF与PVR的关系
PVR形成过程中由于血视网膜屏障的破坏,血清中高浓度的PDGF进入玻璃体和视网膜下,玻璃体腔及RPE细胞内PDGF含量增加〔7、8〕。视网膜裂孔和血-视网膜屏障破坏(如眼球外伤、视网膜脱离、眼内炎症、视网膜供血障碍、视网膜光损伤以及冷冻、光凝等)发生时,生长因子通过三个途径进入玻璃体腔。首先血清中激活的血小板等生物活性物质进入损伤部位,释放生长因子如PDGF、转化生长因子β(TGFβ)、表皮生长因子(EGF)、成纤维生长因子(FGF)、碱性成纤维生长因子(BFGF)等。随后,巨噬细胞在很短的时间内聚集在损伤部位,并分泌多种生长因子,如PDGF、TGFβ、EGF、FGF、bFGF等〔9〕。同时视网膜中储存的与肝素结合的FGF释放〔10、11〕。Cassidy等[12]通过对PVR患者玻璃体切割液(下列简称玻切液)研究发现,在8例视网膜脱离合并PVR患者中,有7例玻切液中PDGF浓度明显升高,而在10例视网膜脱离不合并PVR患者的玻切液中则未检测到PDGF。研究发现对采用视网膜冷凝、光凝等方法破坏血-眼屏障的兔眼,其玻璃体提取液作用于体外培养的色素上皮细胞,促有丝分裂现象明显增加,并且与血-眼屏障破坏程度呈正相关。
PVR增生膜中的RPE细胞和神经胶质细胞是PDGF的分泌细胞,大量研究证实RPE细胞具有自分泌链,能分泌刺激自身增生的PDGF,又有PDGF受体〔13〕。Liang[14]等研究发现,21例PVR患者的增生膜中,15例增生膜有PDGF表达,更多的是出现在细胞外基质的富含细胞区。因此认为视网膜增生膜中细胞具有合成和分泌PDGF的能力,且PDGF可能是通过增殖细胞的自分泌或旁分泌方式产生的。Mori等[15]还发现视网膜前膜和视网膜下膜的细胞成分可以产生PDGF,经自分泌和旁分泌产生的PDGF对于PVR的发生有很重要的作用。Robbin〔16〕证实位于PVR增生膜边缘的RPE表达PDGF及PDGFR强阳性。PDGFR-α较PDGFR-β在PVR形成过程中有着更为重要的调节作用。Andrews〔17〕等将含有PDGFR-α及PDGFR-β的成纤维细胞注入玻璃体切割术后的兔眼,发现80%表达有PDGFR-α的细胞诱发了3期或3期以上的PVR,而表达PDGFR-β的细胞不能诱导严重PVR发生。
PDGF的过度表达会导致PVR。转基因鼠的RPE细胞PDGF-B过度表达会导致牵引性视网膜脱离。Vinores等〔18〕对RPE过度表达PDGF-B的转基因鼠(rho/PDGF―Bmice)进行研究发现,鼠生后第七天,视网膜内皮细胞、神经节细胞开始增殖,内皮细胞和神经胶原侵入视网膜产生牵拉的力量形成视网膜皱褶。
PDGF能够刺激停滞于G0、G1期的细胞进入分裂增生周期,也是体外RPE细胞的强力趋化剂和有丝分裂原〔19〕。PDGF与RPE细胞和神经胶质细胞上的PDGF受体结合,RPE细胞、成纤维细胞和神经胶质细胞被激活,从基底膜脱离,自视网膜裂孔进入视网膜表面及玻璃体腔中,并附着于视网膜内外表面和玻璃体后表面,并开始分裂增殖,合成DNA,去极化,细胞蛋白表达变化。巨大裂孔的RPE细胞暴露越多,发生PVR的机率越高。Grisanti[20]等观察到PDGF在体外能够刺激人RPE的增殖和移行,含有血清的培养液使这种作用增强,而且移行能力呈剂量依赖性,且随时间延长进入缺损区的细胞数目增多、距离增加,细胞形态呈成纤维细胞样。
PDGF可以促进人RPE细胞的α平滑肌动蛋白的表达,促进RPE细胞的转型,对PVR的发生和发展起重要作用〔21〕。部分RPE细胞在PDGF作用下转化为肌成纤维样细胞。肌成纤维细胞表达具有一种收缩功能的微丝结构―α平滑肌动蛋白。α平滑肌动蛋白是表达在细胞浆中,介导胶原等细胞外基质收缩,是细胞移行和具有收缩功能的基础。活化的RPE细胞、神经胶原细胞、成纤维细胞又可分泌大量的细胞因子(PDGF、TGF-B、EGF、TNF)及纤维蛋白原、纤维连接蛋白,并协同反作用于细胞,进一步迁移、聚集、分化,产生新的细胞因子。这样的循环一旦建立,就会不断重复并扩大,相互反复发挥协同作用,形成自分泌环路终将导致视网膜增生膜形成。
PDGF在PVR的形成中起着重要的作用,预防和抑制PVR可考虑从抑制PDGF入手。在细胞内,PDGF通过与其受体结合激活相应的细胞因子而发生作用。如果PDGFR发生改变,其与PDGF结合以后不显现出生物活性,即可以达到抑制PVR进展及发生的目的。Ikuno等[7]通过基因转染及基因失活的技术可能可治疗PVR。他们将去除细胞内末端的PDGF受体(TalphaR)的逆转录病毒载体注入PVR的兔玻璃体内,发现TalphaR可在玻璃体内持续表达,表达的强度高于正常水平50倍,且视网膜脱离的机率和严重程度明显低于对照组。但PVR的基因治疗目前还处于动物实验阶段,还存在许多问题,如逆转录病毒的安全性、引入载体的基因表达能力及对机体的潜在毒副作用尚未解决。Ikuno以聚合酶链反应(PCR)为基础,在实验鼠中置换PDGF受体(αPDGFR)的cDNA的一个氨基酸,使发生点突变。突变后的受体与PDGF结合后抑制了鼠成纤维细胞表达,在不同程度上阻止了PVR的发展。Zheng等〔24〕则发现一种特异性的PDGF受体激酶抑制剂(AG1295、AG1296)可以通过抑制蛋白激酶的活性,从而抑制PDGF诱导的RPE细胞增殖,在体内可以抑制实验性PVR的发生。研究发现在体外AG1295、AG1296同时视觉电生理和组织学的观察均未发现视网膜的毒性,提示这两种蛋白酶抑制剂可能会作为PVR的治疗药物而被使用。PDGF抗体亦可用于防治PVR。在猪眼玻璃体腔内注入RPE细胞诱导PVR的模型中注入PDGF抗体,观察到PDGF抗体能够有效地抑制玻璃体腔内细胞的增生,最终抑制PVR形成〔25〕。
四展望
综上所述,PDGF参与了PVR的全过程。众多因子中抑制PDGF是被证明是最有前途的一种方法。所以,如果能够抑制PDGF的作用,就可能为临床上干预和治疗PVR提供一种新的途径。
参考文献
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