激肽系统与糖尿病视网膜病变

　　作者：袁源智

　　【摘要】 激肽系统广泛存在于动物体内，和体内多个系统及其他细胞因子有密切的联系和交叉对话，发挥重要作用。其广泛生物活性包括扩张血管、促进NO合成、促进血管新生以及增强血管渗漏等，在糖尿病视网膜病变中可能扮演一定角色。干预激肽系统用以治疗糖尿病视网膜病变可以有多种途径和方式，包括应用胰激肽酶原等，但确切疗效和副作用有待进一步观察。

　　【关键词】 激肽

　　0引言

　　激肽系统即激肽原酶—激肽系统(kallikrein- kinin system, KKS)，广泛存在于动物体内，特别是在心血管系统内分布更为密集[1]。同时，眼内各个部位也有激肽系统各个成分的存在[2]。该系统有广泛生物活性，并且和凝血系统、肾素—血管紧张素系统以及其他细胞因子系统和多种血管活性因子等存在密切的联系和交叉对话，共同维护正常的生理机能和参与各种复杂的病理生理过程。糖尿病视网膜病变是一种由于血糖病理性升高而在多种因素参与下通过多种机制引起小血管发生多种病理改变的慢性并发症[3]。在视网膜病变发生期间可能有激肽系统的参与，当前对于该疾病的控制也有干预激肽系统一种或几种成分的活性的尝试。以下就激肽系统的一般情况、以及激肽系统和糖尿病视网膜病变之间可能的联系作一论述。

　　1激肽系统的组成[1]

　　激肽系统的主要成分包括①主要活性因子：激肽;②活性因子前体：激肽原;③活性因子前体的激活物：激肽原酶(又称为激肽释放酶);④活性因子的灭活物：激肽酶。激肽是KKS活性因子的统称。激肽主要有缓激肽(Bradykinin，Arg-Pro-Pro-Gly-Phe- Ser-Pro- Phe-Arg)、胰激肽(Kallidin,或称为赖氨酰缓激肽，Lysyl-BK, Lys-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser- Pro-Phe- Arg)、蛋氨酰胰激肽(Methionyl- lysyl- BK，Met-Lys-Arg-Pro-Pro-Gly-Phe-Ser-Pro-Phe- Arg)。血浆和尿液中存在氨基肽酶，可将胰激肽和蛋氨酰胰激肽转化为缓激肽。激肽生成后迅速被循环中的激肽酶灭活(<15s)。

　　激肽原在肝脏合成，包括低分子量激肽原(low molecular weight kininogen, LMWK)和高分子量激肽原(high molecular weight kininogen, HMWK)。此外，在鼠血浆[1]和心血管系统[4]内还有一种T-激肽原，属于炎症的急性期反应蛋白，被T-激肽原酶水解后转变为T-激肽。

　　激肽原酶(kininogenase, 又称为激肽释放酶，kallikrein)分为组织型激肽原酶和血浆型激肽原酶。两种激肽原酶的分子量、生理学功能、理化性质和免疫学特性都各不相同。组织型激肽原酶在细胞内合成其前体，经水解其氨基末端后具备生物学活性。激肽释放酶结合蛋白(kallikrein-binding protein， KBP)即kallistatin，是丝氨酸蛋白酶抑制剂(serpin)，能特异性地与组织型激肽原酶结合，阻滞其活性。但其本身既具有非内皮依赖性的扩血管活性[5]，还能与VEGF竞争受体并下调VEGF的表达[6]。血浆型激肽原酶亦以其前体形式(prekallikrein，即Fletcher因子)存在于血浆中，经活化的Hageman因子(因子XIIa)转化为活性形式。前文所述的LMWK和HMWK分别被组织型激肽原酶和血浆型激肽原酶水解为胰激肽和缓激肽。另外，需要注意的是包括P物质(substance P, SP)、K物质(substance K)、神经激肽B(Neurokinin B，NKB)、神经激肽K(Neurokinin K，NKK)在内的速激肽家族(Tachykinins, TKN)隶属于神经多肽的一类，广泛分布于气道、泌尿生殖道、胃肠道等系统。它们与激肽名字相近而且部分生理活性相似，却并不是KKS的一部分[7]。

　　2激肽的主要生物活性以及和体内其他系统和因子的关系

　　激肽通过G蛋白偶联的七次跨膜受体发挥作用。经过广泛研究，目前比较明确该受体有两型：B1和B2[1]。此外，Farmer 等[8]提出在大气道上可能存在B3受体;Saha等[9,10]提出负鼠食道纵型平滑肌上也可能存在B3和B4型受体。激肽的生物活性以及与体内其他系统的“交叉对话”包括：

　　2.1扩张血管 这是一种血管内皮依赖型的血管扩张作用[11]。激肽对平滑肌的直接作用是引起其收缩，但在血管处，通过激肽的旁分泌或者自分泌方式，促进血管内皮细胞合成NO和具有扩张血管作用的前列腺素，进而引起血管平滑肌舒张，导致继发性血管扩张[12, 13]。

　　2.2收缩平滑肌 如支气管平滑肌等。在平滑肌上，激肽和B2受体结合以后，通过激活磷脂酶A2、磷脂酶C和磷酸肌醇以及 二酰甘油途径增加细胞内钙离子浓度[14]，引起平滑肌收缩。而在血管内皮的作用下，激肽最后是引起血管扩张。

　　2.3促增殖和修复 促进新生血管形成和血管内皮细胞增殖[15]。激肽与受体结合后，通过钙离子/钙调蛋白途径、src激酶、蛋白激酶C和丝裂原活性蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase，MAPK)激酶等机制，诱导原癌基因c-fos和c-jun表达[14]，以及上调VEGF的表达[16]。激肽具有促增殖和修复的作用还与其引起NO合成有关。但Colman等[17]发现高分子量的Domain5具有减轻内皮细胞增殖和抑制新生血管形成的作用。

　　2.4增加血管通透性[18]

　　2.5激肽与凝血—纤溶系统 如前所述，血浆中激活的凝血因子XII(XIIa，即Hageman因子)可以使得激肽释放酶前体活化为激肽释放酶，从而激发激肽系统活性成分的生产;另一方面，血浆激肽释放酶又能把因子XII转化为活性XIIa[1];此外，血浆激肽释放酶前体和HMWK以1∶1的比例形成复合体、因子XIIa和因子XI又可与之结成复合体。通过这种正反馈式的层层相互激活，导致激肽系统和内源性凝血系统的级联反应。激肽系统在激活凝血系统的同时，也激活纤维溶解系统，具有抗凝活性。激肽系统参与这两个作用相反相成的系统，其综合结果往往是抗凝。事实上，激肽系统的缺陷和复发性血栓症有关[19]。

　　2.6激肽系统与肾素—血管紧张素系统 近年来，激肽系统和肾素—血管紧张素系统之间的关系研究众多，尤其是血管紧张素转换酶和激肽之间的关系，结论也较为明确。激肽系统和肾素—血管紧张素系统存在拮抗作用。血管紧张素转换酶即激肽酶II，可灭活激肽。血管紧张素转换酶抑制剂(angiotensin-converting enzyme inhibitors, ACEIs)通过抑制血管紧张素转换酶，可减少激肽的降解而增加其浓度[1]。血管紧张素受体主要有两型，AT1和AT2。通常所说的血管紧张素的收缩血管作用主要是通过AT1发挥的。近年发现AT2可激活激肽原酶[20]，然后通过激肽-NO-cGMP途径扩张血管、抑制血管周围纤维化[21]。

　　2.7激肽系统与前列腺素系统 前列腺素也是体内广泛分布的一大类有广泛生物活性的体内活性因子。按其对血管的左右可以分为两类。其一是有血管扩张作用的，如PGI2;另一类是具有血管收缩作用的，如TXA2，PGH2，PGF2α等。激肽具有刺激花生四烯酸代谢的作用，可促进前列腺素PGI2、PGE2的合成[13]。

　　2.8其他 激肽还存在其他生物活性(如利尿钠、致痛等)，和其他系统也有着复杂关系(如补体系统)，这些可能与糖尿病其他并发症有一定关系，这里暂不赘述。

　　3糖尿病视网膜病变的发病因素及几个可能的机制

　　糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy, DR)是糖尿病微血管慢性并发症之一，它严重危害视力，是当今最主要的致盲疾病之一，也是研究热点之一。对于DR的发病机制，目前主要存在：多元醇(山梨醇)—渗透压(兼容性渗透质)学说，AGEs形成，脂代谢异常，氧自由基损伤等学说[22-27]。以上几个假说各自从不同的侧重面阐述糖尿病视网膜病变的发病机制，其间有交叉互补，可能是糖尿病从多个角度最后造成视网膜微循环的功能紊乱和形态变化[28]。由于视网膜周细胞与视网膜内皮细胞醛糖还原酶(AG)的含量和活性差异大，同样血糖升高的前提，对于前者造成的后果是PKC减少、而后者则增加，继而通过一系列细胞内生化反应使得内皮细胞增生而周细胞减少、凋亡。另外一方面，多元醇代谢通路消耗大量NADPH，抑制NO的合成，而PKC还可抑制一氧化氮合成酶，使得NO这种非常重要的血管源性舒血管因子合成减少。PKC活性的增强能刺激内皮素1(ET-1)的产生。共同结果是视网膜内微血管异常，毛细血管闭塞和新生血管形成;同时由于内屏障的破坏，也伴有血管渗漏性的加强，造成视网膜渗出和水肿。此外，AGEs也有剂量依赖型淬灭(quench)NO的作用。糖尿病引起的脂代谢异常和组织缺血可造成扩张血管的前列腺素PGI2生成减少而收缩血管TXA2生成增加，后者还进一步改变血流动力学，促使糖尿病高凝状态的发生。血管收缩和血流不畅，进一步加重组织缺血，继而影响花生四烯酸—前列腺素代谢，形成恶性循环。

　　除了以上因素外，白细胞激活，细胞因子释放，黏附分子表达增多,氧化损伤,VWF、GPIb、GPIIb-IIIa等介导凝血的因子增加而血浆纤溶活性下降等多种因素均共同导致糖尿病患者血流淤滞不畅呈高凝状态，发生一系列血液流变学改变，最终导致糖尿病视网膜病变。

　　4激肽系统与糖尿病视网膜病变

　　正如前文所述，激肽系统广泛存在于体内。眼内组织存在内源性激肽系统[2]，但各组织间存在一定差异。Igic发现激肽原酶和激肽酶II在眼内血管丰富组织内含量高，而激肽酶I在房水中含量较高[29]。

　　激肽是重要的体内血管活性物质，而糖尿病视网膜病变主要的靶器官是微血管，二者之间可能有一定关系，但关于糖尿病视网膜病变的发病和激肽系统之间的关系目前研究还是较为有限。

　　Zuccollo等[30]研究发现给予链脲佐菌素(strep- tozocin，STZ)小鼠激肽B1受体阻滞剂([Leu8]des-Arg9-BK)后，血糖即无明显上升,同时肾功能各项指标也与对照组无异;而给予B2受体阻滞剂HOE-140后，血糖没有改善，肾功能部分指标如尿量、蛋白尿等有所改善。无论运用B1还是B2受体阻滞剂，尿中激肽释放酶浓度都下降至和对照组相似的范围。Christopher等[31]也发现，STZ大鼠激肽B1和B2型受体表达均有上调。显然，激肽系统参与了糖尿病的发病，其中的部分机制可能是激肽作为体内重要的炎症因子介导STZ所致的胰岛炎症;另外，糖尿病患者高血糖刺激肝脏糖蛋白合成过多，也可造成血浆中激肽释放酶前体水平上升;而同时，激肽酶活性也下降[32]，激肽降解减少。另外，Hatcher等[33]发现，激肽结合蛋白(KBP)在STZ糖尿病大鼠视网膜表达下降。Ma等[34]发现，糖尿病视网膜病变患者玻璃体KBP水平明显下降。如前文所述，糖尿病微血管病变和NO减少有关，而激肽具有刺激NO合成，从而扩张血管，改善视网膜微循环，缓解其缺血缺氧状态。视网膜缺血缺氧状态得到改善，从理论上讲，可以减少新生血管因子的合成和释放。但是有关研究尚缺如。

　　另外，激肽增强血管通透性，固然可以有利于养分和其他营养物质向缺血区视网膜弥散，但是否因而引起黄斑、视网膜水肿，亦未见相关报道。Simard等[18]应用缓激肽B1受体阻滞剂R-954后观察到STZ大鼠各组织血管通透性均有下降。此外，糖尿病视网膜病变随着病变发展，由背景期向增殖期进展的一个重要标志就是视网膜新生血管的形成。如前文所述，激肽以及激肽所引起的NO合成增加，均有促进血管内皮细胞增殖和新生血管形成的作用。Hayashi等[16]在进行激肽对BN-Ki大鼠 (Brown Norway Kitasato rats)和有激肽原缺陷的 BN-Ka大鼠(Brown Norway Katholiek rats)的新生血管形成的研究中发现：血浆型激肽原酶的抑制剂SBTI(soy bean trypsin inhibitor, 大豆胰蛋白酶抑制剂)不能减少bFGF引起的新生血管形成，但对血浆型激肽原酶和组织型激肽原酶都有抑制作用的aprotinin则能明显减少这种新生血管形成。这提示组织型激肽原酶有明显促新生血管作用。另外，血管通透性的增加，势必会让血浆中可能存在的一些生长因子伴随血浆成分渗漏出血管。Hayashi等还发现，有激肽原缺陷的BN-Ka大鼠局部注射同种大鼠的血清未能发生新生血管，而注射正常BN-Ki血清则明显增加了新生血管形成。因此，在糖尿病视网膜病变的进展过程中，尤其是新生血管形成的过程中，是否激肽也存在一定作用，尚有待研究。目前对于激肽的很多研究都还是在实验动物上进行，实验的组织器官部位、方法都各有不同。激肽作为一个广泛分布的、有着多种生物活性的物质，是否有种属作用和组织器官的一些特异性，还难以肯定。因此，在糖尿病视网膜病变的发病中，要研究激肽的具体作用，还有大量工作要做。

　　5干预激肽系统对于糖尿病视网膜病变治疗的讨论

　　正如前文所述，当前对于糖尿病视网膜病变和激肽之间的研究还是比较有限。对于干预激肽系统是否对糖尿病视网膜病变的控制和治疗有所裨益，目前也没有强有力的大规模随机对照双盲临床试验可资佐证。很多有关研究也仅仅停留在试验阶段。

　　胰激肽原酶即胰激肽释放酶，在体内作用于激肽原释放出激肽，使微血管扩张，改善外周血液循环，还有促纤溶作用。1930年德国的Bayer就将其推上市场，商品名为Padutin。随后前苏联和俄罗斯、日本等国都有不少药厂生产，如Andekalin等。国内常州千红等药厂也有国产化的胰激肽释放酶出产。该药在各科应用颇广。眼科常常将其用于糖尿病微血管病变。国内有相当的观察其对于糖尿病视网膜病变的治疗作用的临床研究。但未见有信服力的临床对照双盲试验的报道，同时，对它可能产生的副作用(如对血管通透性、新生血管形成等的影响)等观察不足。如前文所述，激肽除了有扩张血管和防止血栓形成之外，同时也有增加血管通透性的作用。而糖尿病视网膜病变危及视力的原因之一也是由于血管通透性增加所致的黄斑水肿。Narotam等[35]用主要作用于激肽B2受体的阻滞剂CP-0127治疗创伤性脑水肿，效果明显。Simard等[18]在STZ糖尿病大鼠中使用激肽受体的拮抗剂R-954,观察到多个靶器官渗漏得到改善。激肽释放酶拮抗剂(如ESP6, ESP5, ESP9, ESP11)[36]也有改善血管渗漏的作用[36]。

　　激肽释放酶结合蛋白(KBP)能特异性结合组织型激肽，并抑制其活性;它还有独立于激肽系统之外的非内皮依赖的扩张血管作用[5]，还能与VEGF竞争受体并下调其表达。Gao等[6]在氧诱导的大鼠模型玻璃体注入KBP，发现其具有明显的抑制增殖和新生血管，诱导毛细血管内皮细胞凋亡，减少视网膜、虹膜和脉络膜的渗漏。这提示对于糖尿病视网膜增殖病变，是否使用KBP也会有类似作用。

　　基因治疗是现代医学的热点和研究方向。基因治疗中涉及激肽系统的动物实验也不少。将人激肽释放酶基因导入动物体内，可以观察到其对心脏和肾脏具有保护作用[37]。意大利Emanueli等[38]把人组织型激肽释放酶基因导入STZ糖尿病大鼠，随后将其后肢动脉闭塞，发现基因导入组大鼠新生血管形成较多、内皮细胞凋亡减少、一氧化氮合酶表达增加。但对于糖尿病视网膜病变而言，这不是我们所要的结果，甚至是避免发生的情况。目前基因治疗干预激肽系统治疗糖尿病视网膜病变的研究尚未见报道。由于激肽以及NO均具有促进细胞增殖和修复的作用，因此其在糖尿病视网膜病变的治疗中，进行激肽系统的治疗干预，应该要考虑到对新生血管形成的危险性的影响。另外，血管紧张素转换酶抑制剂(ACEI)也广泛应用于高血压，肾脏疾病，以及糖尿病微血管病变的治疗中。如前所述，KKS和RAS存在密切联系[1]，但血管紧张素转换酶抑制剂用于糖尿病视网膜病变的观察尚缺如。

　　6展望

　　由上文可知，激肽系统与糖尿病视网膜病变之间的关系，无论从基础研究还是从临床验证方面，都还有大量的工作需要做;从某个角度来讲，激肽/激肽释放酶犹如双刃剑，似乎一方面有利于视网膜微循环的恢复灌流，另一方面又可能存在引起血管渗漏、水肿和新生血管形成的危险。如果希望通过干预激肽系统而达到缓解或者辅助治疗糖尿病视网膜病变，无论是考察其疗效或者观察其副作用，也需要进行全面的观察和评价，包括对不同时期、不同病变的糖尿病进行分别观察。

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