2 视网膜血管发生的促进因素
2.1 星形胶质细胞
星形胶质细胞属于神经胶质细胞,在胚胎期首先出现在视盘附近的神经纤维层、神经节细胞层中,并从视神经向锯齿缘迁移,这一过程早于发育中的血管的迁移。在血管发育过程中,星形胶质细胞的排列与血管的排列大致相符,提示星形胶质细胞以某种方式支配或调节血管的生长或发生[10]。Jiang等利用视网膜血管发生的免疫组化分析显示,只有与星形胶质细胞接触的梭形细胞才能分化为血管内皮细胞。体外实验利用鼠星形胶质细胞和牛视网膜内皮细胞共同培养,星形胶质细胞可以诱导内皮细胞分化成毛细血管样结构,提示我们星形胶质细胞对血管的形成起促进作用[11]。
2.2 生长因子
生长因子是血液和组织自身形成的多肽物质,生长因子作为分子信号和介质与特定受体结合,单独或协同地促进细胞生长、增殖、分化。
促进血管新生的调节因子有很多,其中血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)、碱性成纤维细胞生长因子(basic fibroblast growth factor,bFGF)是到目前为止发现最强的促进血管新生的生长因子。
2.2.1 bFGF bFGF广泛存在于人体各种组织中,它们对绝大多数中胚层来源的细胞,尤其是内皮细胞有很强的促分裂作用,是活跃的促血管形成生长因子。bFGF可促进新生血管形成[12],对新生血管形成的多个环节如毛细血管基底膜降解、内皮细胞迁移、增生、胶原合成、小血管形成等均有明显促进作用。
Kimura等在兔视网膜下植入含有bFGF的胶囊,可引起视网膜下新生血管生成[13];Amin等发现bFGF在老年性黄斑病变患者的脉络膜新生血管膜上的表达呈强阳性[14],表明bFGF与眼部新生血管有着密切的关系。而bFGF在牛、人胚胎视网膜内也发现有表达。Ishigooka等发现牛胚150、180天的内层及外层视网膜血管呈现bFGF阳性反应,此阶段为外层血管出现的时期;而在第90、120天时即内层血管形成时期,bFGF在内层血管仅呈现弱阳性反应[15]。李爱冬研究了人胚胎视网膜内bFGF的表达,发现节细胞、血管内皮细胞、视锥细胞呈阳性反应[16],以上表明bFGF可能与视网膜增殖、分化及血管发生有关。
2.2.2 VEGF VEGF是近年新发现的在机体内广泛存在、具有促进血管生长作用的生长因子,其促分裂作用仅限于血管内皮细胞,在胚胎发育期的组织和处于分化状态下的细胞VEGF表达高于成年组织和分化完全的细胞[17]。
VEGF表达的调节机制目前还不清楚,一般认为低氧可能诱导VEGF表达[18],而VEGF在卵巢、子宫、黄体等甾体反应细胞的高表达提示VEGF可能受激素的调控[19],另外某些生长因子也有诱导VEGF的作用,如表皮细胞生长因子(epidermal growth factor,EGF)、血小板源性生长因子(platelet derived growth factor,PDGF)、bFGF等。
VEGF通常与血管内皮细胞上的特异性受体结合后,受体酪氨酸残基发生磷酸化反应,引起细胞内许多酶和其它反应,促进内皮细胞增殖,诱导血管形成。Connoly将纯化的VEGF加入小牛主动脉内皮细胞培养液中,发现细胞数增加[20];杨亚东等从人胎肝cDNA文库中克隆出人的VEGF基因,并用基因工程的方法,表达和纯化出人的VEGF蛋白,而且证明这种VEGF具有促进血管生长和血管通透性的活性[21]。Ozaki等给家兔玻璃体腔植入VEGF缓释物,植入7天后,可见视网膜血管扩张弯曲,14~21天之间所有植入VEGF的视网膜上均见异常新生血管生成[22]。
Ferrara等对胎鼠脑切片进行原位杂交研究,结果胚胎发育第14天发现VEGF mRNA广泛分布并具有高水平,且其表达与胚胎发育组织中的血管增殖有关[23]。Flamme研究VEGF在鹌鹑胚胎内的表达时发现,VEGF在未孵育的胚盘中表达为低水平,而从第2天开始可以发现大量表达,但主要存在于卵黄囊血管周围部分,不久以后在所有器官中都可以发现VEGF的存在[24]。
由此可见VEGF与胚胎期血管形成有密切关系,对胚胎的生长发育具有重要的调节作用。
1948年Michaelson首次推测视网膜血管在生长发育期,视网膜内存在血管形成因子,而1980年Glaser首次直接证明哺乳动物的视网膜内有血管生成素的存在,人、牛和兔的视网膜提取物,能够在牛血管内皮细胞培养中刺激细胞增殖和胸腺核苷吸收的能力,同时还可刺激鸡胚卵黄囊膜新生血管的形成[25]。近几年人们认为视网膜内血管生成因子为VEGF,Pe’er及Lutty等研究PDR病人视网膜中VEGF的表达发现,在无糖尿病的视网膜中VEGF表达为阴性或仅有少量表达,而有糖尿病者其表达增加[26,27];Okamoto等将人VEGF基因导入小鼠体内,制成转基因鼠,利用RT-PCR和Northern blots技术检测转基因鼠视网膜内VEGFmRNA,发现其表达增加,并发现视网膜内及视网膜下有新生血管形成,表明视网膜内VEGF过表达是引起视网膜内及视网膜下新生血管形成的重要因素之一[28]。Dorey等将新生鼠放入氧浓度为80%的气体中8天,然后放入正常空气中,使视网膜相对缺氧,随后按不同时间处死,进行原位杂交发现在内核层表达有大量VEGFmRNA,稍后此部位发现大量新生血管[29],表明缺氧可以导致视网膜内VEGF表达增加,新生血管形成。
由此可想到发育早期的视网膜是无血管的,氧及营养需从含氧丰富的脉络膜毛细血管扩散至视网膜,因胚胎期视网膜较厚导致扩散距离增加,视网膜相对缺氧,可能引起血管形成因子增加,促进血管形成。Murata等利用免疫组化及原位杂交研究了出生后3,7,14,30天鼠视网膜内VEGF的表达,发现第3,7天时即视网膜血管发生活跃时期,VEGF mRNA及VEGF表达增加,而出生后第14天,血管发生活性下降,VEGF表达减少[30]。Stone[31]等也探讨了发育中的鼠和猫视网膜中VEGF的表达,发现在视网膜最内层即神经纤维层、内核层有表达,其部位接近视网膜的表层、深层血管,与血管形成有着密切关系。这些结果说明VEGF在视网膜发育过程中,对视网膜血管发生具有重要的调节作用。
视网膜新生血管形成的机理比较复杂,并不是仅由几种新生血管生成因子的作用结果,可能由多种新生血管生成因子和抑制剂、拮抗剂共同作用导致血管新生,如视网膜、玻璃体中可能存在抑制新生血管生成的因子,在发育过程中使玻璃体血管退化或在成人中抑制新生血管生成,而此过程目前了解甚少,研究胚胎视网膜血管发生的过程及调节因素有助于明确此过程,为治疗眼内血管性病变也可以提供理论基础。
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