2009年8月18日

精氨酸酶水平升高会导致血管性眼病，如糖尿病视网膜病变

精氨酸酶水平的升高会导致血管眼损伤，乔治亚医学院的研究人员说，将精氨酸酶水平正常化的疗法可以阻止潜在致盲疾病的发展，如糖尿病视网膜病变。

他们的研究发表在8月号的的美国病理学杂志，MCG和查理·诺伍德退伍军人事务医疗中心的研究人员称，是第一个将眼病和精氨酸酶联系起来的人，精氨酸酶是一种已知的在心血管疾病中起作用的酶。

MCG医学院和VA医疗中心的细胞生物学家Ruth Caldwell博士说:“我们的目标是找到一种预防糖尿病视网膜病变进展的新策略。”Ruth Caldwell博士是该研究的通讯作者。

她说，因为他们可以测量血液中的精氨酸酶水平，它也可以成为一种疾病过程的生物标记，这种疾病可以在眼睛中默默工作数月甚至数年。

这篇论文的第一作者、考德威尔博士实验室的博士后张文博博士说，更广泛地说，了解精氨酸酶是如何调节炎症的，应该会为眼睛和其他器官的许多急慢性炎症疾病带来新的治疗方法。

研究人员怀疑精氨酸酶水平升高是眼睛、心脏、肾脏和其他器官早期血管损伤的危险信号。“我们不认为这只会针对视网膜，”考德威尔博士说。他指出，炎症通常先于完全爆发的血管疾病。

MCG医学院药理学和毒理学系主任、该研究的合著者r·威廉·考德威尔博士说:“我们知道糖尿病患者心脏病发作的发生率更高，我们也知道视力是糖尿病患者的一种感官。”“我们发现精氨酸酶是一个常见的参与者。”

为了建立血管性眼病早期炎症的动物模型，他们使用细菌蛋白质产生一种叫做葡萄膜炎的眼睛严重而迅速的炎症，这种炎症也会导致失明，但比糖尿病视网膜病变更容易检测和治疗。

“视网膜血管壁炎症是糖尿病患者最早期的眼部损伤之一。这就像用大锤砸同一个系统，”Ruth Caldwell博士说。短期而言，炎症会导致红肿和刺激，因为它为血管壁的不健康重塑奠定了基础，从而限制血液流动。

在糖尿病患者的眼睛内，高血糖水平会引发炎症，而精氨酸酶显然是为了对抗炎症，但实际上最终会导致炎症和血管疾病。威廉·考德威尔博士说，问题的关键似乎是对l -精氨酸的竞争太激烈了，这种氨基酸精氨酸酶需要采取任何行动，无论好坏。

视网膜位于眼睛的后部，本质上是大脑的延伸，它接收光线并将其转化为神经脉冲，通过视神经传回大脑。在血管细胞受损和死亡之前，它可以承受好几年的攻击，比如糖尿病引起的血糖水平升高。这种破坏刺激了新血管的发育，将氧气输送到缺氧的组织，但相反，增殖阻碍了视力，并使它们渗漏，增加视网膜损伤。

在糖尿病早期，高水平的葡萄糖会引发高水平的诱导型一氧化氮合酶，从而产生一氧化氮。在急性炎症的情况下，一氧化氮通过杀死入侵者来帮助控制损伤。但在糖尿病期间，它会增加氧化应激，导致进一步的组织损伤。作为对抗的一部分，精氨酸酶增加，为组织修复提供基质，并抑制诱导型一氧化氮合酶的作用。更复杂的消息是，内皮细胞中的一氧化氮合酶也在与精氨酸酶争夺l -精氨酸。一氧化氮合酶能产生使血管松弛的一氧化氮。

净效应可能是血管壁内的一氧化氮过少，无法帮助血管壁放松，防止白细胞和血小板粘附在血管壁上。

Ruth Caldwell博士说:“它将l -精氨酸从一氧化氮合酶中分离出来，因此它可以加速伤口愈合，但一氧化氮合酶缺乏底物会导致血管收缩和闭塞，从而导致进一步的组织损伤。”研究人员也在糖尿病视网膜病变的模型中研究这一过程，他们希望完全描述复杂的情况。他们已经知道高水平的信号分子活性氧是另一个因素。与精氨酸酶一样，一些活性氧的形成是好事，但过多会导致血管损伤。

“我们的研究表明，如果我们抑制精氨酸酶，我们也会降低活性氧水平，反之亦然，”张博士说。看来精氨酸酶和一氧化氮合酶在正反馈循环中相互影响。”