糖尿病視網膜病變中Rho激酶的治療潛力

本文作者：張飛宇，黃敏麗

作者單位：530021　廣西壯族自治區南寧市，廣西醫科大學第一附屬醫院眼科

摘要Rho激酶最初被認為是G蛋白Rho的效應蛋白。Rho激酶參與了各種疾病，如癌症和心血管疾病，並且Rho激酶抑製劑已經在臨床應用於腦血管痙攣和青光眼的相關治療。糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病常見的併發症之一，也是導致視力喪失的主要原因。而抗VEGF治療由於其很好的療效最近被廣泛用於DR的治療，但相關的風險和併發症也得到廣泛關注。在病理性糖尿病視網膜條件下，Rho激酶的重要性也得到闡明，使得其成為具有吸引力的一個潛在的治療靶點。Rho激酶是參與血管生成和通透性以及各種疾病如炎症和神經變性的發病機制之一。這使得Rho激酶抑製劑成為DR的新的分子靶向藥物。本文對Rho激酶作用機制及其在DR治療中的應用做簡要綜述。

Rho激酶（ras homologus onco genes associated kinase，ROCK）是一組三磷酸鳥苷（guanosine triphosphate，GTP）結合蛋白，它是小GTP結合蛋白Rho的下游效應物［1，2-5］。Rho/ROCK共分為2個亞型：在Rho-A-GTP蛋白相互作用下，Rho/ROCK分離形成 ROCK1（也被稱為ROKβ或p160ROCK）和ROCK2（也被稱為ROKα）［6-7］。Rho/ROCK信號通路同時與細胞的增殖、遷移、收縮等多種細胞功能有關，並且Rho/ROCK在心血管疾病、中樞神經系統疾病和惡性腫瘤中發揮至關重要的作用。因此，Rho/ROCK作為各種疾病的治療靶點已引起人們的注意［8-9］。近年Rho/ROCK信號通路在眼科生理和病理學中的研究也受到了關注［10］。本文將對Rho/ROCK及其在糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）中的意義和治療潛力的研究進展進行綜述。

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DR概述

DR是糖尿病（diabetes mellitus，DM）常見的併發症之一，也是導致視力喪失的主要原因［11］。隨著人們生活水平的提高，DM患者的數量也隨之增加，從而也增加了DR的發生率。DR早期非增生期的特徵是視網膜微血管損傷導致微血管通透性增高。雖然視力在早期階段很少受到影響，但視網膜病變狀態的進行性損害會導致增生型視網膜病變，最終可能產生嚴重的視力喪失。炎症是DM的一個重要組成部分。炎症刺激可促進白細胞黏附和血-視網膜屏障（blood-retina barrier，BRB）的破壞［12-13］。由於DM微血管病變、缺氧等多重因素影響，使得自身誘導新生血管形成，新形成的異常血管可以引起DM滲漏、水腫，最終可能導致牽拉性視網膜脫離（tractional retinal detachment，TRD），這在增生型視網膜病變中成為威脅視力的主要併發症。除了炎症和新生血管，視網膜變性也是DR的一個特徵之一［14-15］。DR具有慢性神經變性視網膜疾病的一些特徵，包括電生理活動、神經細胞凋亡和膠質細胞反應性的變化等。這種對神經元輸出的破壞可能解釋了為什麼儘管對血管損傷進行了有效治療，許多DR患者仍然患有嚴重的視力障礙。此外，研究結果表明，神經退行性病變會在微血管病變發展之前開始［16］，並且在一些視網膜病變疾病中，神經變性過程是視力喪失的一個重要方面，這使得如何抑制神經變性將成為一種重要的干預手段［17］。儘管目前玻璃體視網膜手術取得了相當大的進步和發展，但是DR發展到晚期，即使治療也不能恢復到令人滿意的視力水平。因此迫切需要改進治療DR的新方法，特別是在早期階段。

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Rho/ROCK在DR中的治療潛力

2.1　Rho/ROCK在DR微血管併發症中的治療潛力雖然在DR早期非增殖階段，除了糖尿病性黃斑水腫（diabetic macular edema，DME）以外，患者視力很少受到影響，但DR進展期可導致新生血管、玻璃體出血、視網膜前新生血管增殖和TRD，從而導致嚴重的視力喪失。DR的發病機制與微血管併發症有關，如通透性增高、血管生成、微血栓形成以及炎症的發生髮展［18-19］。在DR的早期階段，DM視網膜毛細血管病變可能與視網膜白細胞黏附相關［20］。其表現為黏附分子、細胞間黏附分子-1（intercellular cell adhesion molecule-1，ICAM-1）、白細胞β2整合素（CD18、CD11a、CD18、CD11b）介導白細胞黏附［21-22］。據報道，Rho/ROCK通路可調節內皮細胞中ICAM-1的表達［23］，並且在DR患者血清中激活血管內皮細胞相關因子的表達［24］。這項研究表明，DR患者的內皮細胞在系統水平上可能處於「ROCK激活狀態」。此外，視網膜微血管中Rho/ROCK激酶通路的激活在DM模型的研究中得到證實。法舒地爾［六氫-1-（5-磺醯基異喹啉）-1（H）-1，4-二氮雜革，Fasudil，又名HA1077］是一種強有力的具有選擇性的Rho/ROCK抑製劑，有研究表明其在治療心血管疾病和青光眼中發揮重要作用。與此同時，Rho/ROCK信號通路也參與到了DM大鼠腎皮質和主動脈的發病機制中，實驗驗證玻璃體內注射法舒地爾可顯著降低ICAM-1的表達，並且降低白細胞黏附和DM大鼠視網膜受損內皮細胞的數量［25］。這些數據表明，在DR微血管併發症的發病機制中，Rho/ROCK發揮著重要作用，其抑制作用可能是治療早期DR的一種新策略。

2.2　ROCK在DR相關的高通透性和血管生成中的爭議性在DR相關的高通透性和血管生成中，血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）起著至關重要的作用［26］。而通過ROCK抑製劑Y27632的抑制作用能夠阻止VEGF誘導的內皮通透性增高［27］。ROCK在腫瘤壞死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）誘導的內皮細胞通透性中的作用仍存在爭議［24，28］。在不同條件下，ROCK抑製劑對DR的通透性產生的影響也不同。在缺氧誘導視網膜病變（oxygen-induced retinopathy，OIR）模型中，ROCK抑製劑Y27632阻斷VEGF誘導的血管生成［29］，而法舒地爾抑制角膜和OIR模型中的血管生成。在體外，通過ROCK抑製劑法舒地爾明顯抑制了VEGF誘導的視網膜血管內皮細胞增殖以及人視網膜和牛視網膜內皮細胞的遷移［30-31］。這些先前的數據表明，ROCK抑制VEGF誘導的血管生成的機制可能是通過阻斷內皮細胞的遷移和增殖來實現的。相反，研究表明ROCK抑製劑H-1152在OIR模型中可增加VEGF誘導的血管生成，並且在體外模型中激活ERK1/2［32］。這種差異可能是由於兩種ROCK異構體的藥物親和力不同或是未知的非特異性效應所致［33］。也有報道稱Rho/ROCK能使DR中VEGF的表達上調［34］。

2.3　ROCK在DR增殖膜中的治療潛力　在DR發展的晚期階段，視網膜新生血管的逐漸收縮，最終導致TRD［35］。在體內兔實驗模型中，ROCK的抑制作用有效地破壞了肌動蛋白α抗體和阻止了增生膜的收縮。用膠原蛋白凝膠法在玻璃體內通過肌球蛋白輕鏈（myosin light chain，MLC）磷酸化抑制，ROCK幾乎完全抑制了增生型糖尿病性視網膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）中玻璃體內膠原凝膠收縮的介導［36-37］。

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Rho/ROCK在DME中的治療潛力

DM降低視網膜血管內皮細胞緊密連接蛋白的數量，導致視網膜小動脈和毛細血管緊密連接蛋白降解［38］，這可能是導致血管高通透性和DME的原因之一。Rho/ROCK通路與緊密連接蛋白降解以及血-腦脊液屏障的破壞也有密切的聯繫［39］。此外，近期的臨床觀察結果表明，基於對目前抗VEGF治療有耐藥性的嚴重DME患者的眼部結構和功能特性，玻璃體內注射貝伐單抗和法舒地爾聯合治療成為了一種有效的治療手段［40-41］，這表明ROCK的抑制作用可能不同於抗VEGF的治療機制。

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Rho/ROCK在糖尿病性視網膜缺血中的抑制作用

目前尚無有效的治療方法治療糖尿病性微血栓形成和視網膜缺血。雖然激光光凝已被用於治療患者的DR視網膜組織之中，但是這種治療可能會導致一些不良的後果，其中包括夜盲症。最近的一項研究表明通過ROCK抑製劑ripasudil（k-115）的抑制作用可能導致視網膜血管化，與此同時也會抑制視網膜前新生血管，最終使得OIR模型中的缺氧區域減少。此外，ROCK抑製劑ripasudil（k-115）的治療可以改善視網膜血管灌注並誘導周細胞覆蓋［31］。這種現象可能是已在癌症研究中提出的「血管正常化」［42］。然而，這需要進一步使用其他Rho/ROCK抑製劑來加以驗證。法舒地爾已被證明可以改善急性缺血性卒中患者的缺血狀態［43］，先前研究證明Rho/ROCK的抑制作用會引起視網膜血管擴張，而這又可能有助於缺血的改善［44］。最近一項以貓為實驗對象的研究表明，玻璃腔體內注射ROCK抑製劑ripasudil（k-115）能顯著增加視網膜血流量［45］。因此，Rho/ROCK的抑制作用可能是糖尿病性視網膜缺血的一種新的治療策略。

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Rho/ROCK抑製劑在DR早期神經退行性變中的治療潛力

越來越清楚的是，DR不僅影響視網膜血管，而且影響神經細胞［46］。有證據表明，除了DR對神經細胞的影響，神經退行性病變可能會在微血管病變的發展之前產生［47］。多年來，嚙齒類動物模型被用來闡明DM視網膜神經元損傷的機制［48］。Mohr［49］報道DM小鼠視網膜細胞凋亡標誌物半胱天冬酶的活性升高，以及Martin等［50］證明在鏈脲佐黴素（streptozocin，STZ）誘導的DM小鼠存在神經節細胞凋亡。有研究發現一種新型的Rho/ROCK抑製劑AMA0428在治療DM小鼠視網膜病變中能明顯減少神經節細胞凋亡［51］。並且與成年大鼠相比，新生小鼠視網膜神經節細胞能更好地抵禦缺血，並且ROCK抑製劑AMA0428能有效減少DR早期病變，如在STZ模型中引起的白細胞黏附和血管滲漏。此外，ROCK抑製劑AMA0428在嚙齒類動物模型也可能減輕神經退行性變。這些發現使得ROCK抑製劑AMA0428有望成為在PDR治療中的一種新的候選輔助藥物。已有研究表明，目前使用的VEGF抑製劑可能會對許多器官的神經元退化產生不良影響，這其中包括眼球［52］。最近的研究表明，Rho/ROCK的信號傳導也與神經退行性變的發病機制有關［53］，表明ROCK的抑制作用可以防止神經元損傷，同時保護視網膜免受興奮性毒性，並且還能增強軸突生長［54-55］。因此，ROCK的抑制作用可能是用於PDR的更安全有效的替代治療。

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小結

抗VEGF治療的臨床應用及其成功構成了眼科分子靶向藥物時代的開端。目前，在DR中，各種分子靶向藥物正在進行臨床試驗。在不久的將來，一些治療手段將在臨床得以應用，這些都將影響DR的治療策略，其中Rho/ROCK可能是這些潛在的藥物靶點之一。然而，新的治療方法應更為全面地深入了解DR發生髮展的各個階段，更精確地定義DR的各個疾病表型，例如DM如何影響視網膜，並為其量身定製適當的有效的治療方法，使其具有更為深遠的意義。

參考文獻略

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