老年性黄斑变性(AMD)与年龄、营养、免疫、烟草烟雾等因素有关。烟草烟雾可促进脉络膜新生血管(CNV)形成,诱发AMD。烟草烟雾中的主要生物碱尼古丁通过与视网膜色素上皮细胞中烟碱胆碱受体结合从而影响血浆中血管内皮生长因子与色素上皮衍生因子的比率;收缩视网膜血管,导致缺血缺氧;烟草烟雾中的自由基或间接消耗抗氧化剂诱发氧化应激及苯并芘对视网膜的毒性作用等。在预防CNV形成、控制AMD发生中,烟草烟雾是为数不多的可确定且可预防的环境因素。充分认识吸烟与CNV以及AMD的关系,对于AMD的早期预防、探索新的治疗途径有着重要的意义。
引用本文： 张营春, 赵博军. 烟草烟雾与老年性黄斑变性. 中华眼底病杂志, 2014, 30(3): 325-328. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.03.029 复制
老年性黄斑变性(AMD)是一种多因素相关的疾病。在AMD所有的危险因素中，烟草烟雾是完全可以有效预防的重要环境致病因素[1, 2]。烟草烟雾中的主要生物碱尼古丁可影响血浆中血管内皮生长因子(VEGF)与色素上皮衍生因子(PEDF)的比率，收缩视网膜血管，导致缺氧，诱发氧化应激及苯并芘对视网膜的毒性作用等[3-6]。目前关于烟草相关产物诱发AMD的机制尚不清楚，现就其流行病学调查、发病机制综述如下。
1 烟草烟雾对AMD影响的流行病学
烟草烟雾中含有数百种有害物质，如尼古丁、去甲基烟碱、苯并芘、一氧化碳、自由基及芳香化合物等，严重损害身体健康。尼古丁也称烟碱，是烟草中主要的生物碱，占90%以上，是诱发AMD的重要因素[7]。
吸烟可增加各种类型AMD的发生和发展，且可促进萎缩型AMD发展为渗出型AMD[8, 9]。田君等[10]在调查AMD发病的危险因素中发现，吸烟者患AMD的机率明显高于不吸烟者，其相对危险度(RR)及95%可信区间(CI)分别为1.91和1.47～2.83。在调整性别后，其RR和95% CI分别为1.55和1.13～2.13。排除年龄因素后，吸烟者患渗出型AMD的机率是不吸烟者的4.55倍，患萎缩型AMD的机率是不吸烟者的2.54倍，而戒烟者患AMD风险是从未吸烟者的1.36倍[11, 12]。研究结果显示，AMD中脉络膜新生血管(CNV)的形成及萎缩型AMD与吸烟量密切相关，被动吸烟也会诱发AMD[8]。即使在戒烟后，吸烟的有害作用仍可持续近20年[13]。
2 烟草影响AMD发病的机制
2.1 烟草烟雾上调VEGF与PEDF的比率
CNV的形成是导致渗出型AMD的关键环节，其生成机制目前尚不完全清楚，普遍认为促血管生成因子和血管生成抑制因子之间平衡的破坏在其发生中具有重要作用[14]。此平衡一旦被打破，促血管生成因子将通过改变脉络膜血管内皮细胞的增生性和移动性，促进CNV的形成[15]。VEGF的过度表达是导致AMD等CNV相关疾病的重要因素，因此针对抗VEGF治疗CNV已成为目前AMD防治的一个研究热点。而VEGF的其他家族成员在眼内新生血管的形成过程中与VEGF发挥协调作用[16-18]。
VEGF作为最强的促血管生成因子，可促进血管内皮细胞增生、迁移，促进新生血管形成[19]。PEDF可拮抗包括VEGF在内的多种促血管生成因子，选择性抑制新生血管形成，并使已产生的CNV消退，而不损害已存在的正常血管[20-22]。视网膜色素上皮(RPE)细胞分泌VEGF和PEDF，在CNV的发生发展中扮演着双重角色[23]。RPE通过分泌VEGF保持脉络膜毛细血管高度血管化以及基底膜窗孔的高渗透性；通过分泌PEDF，使光感受器层保持无血管状态，防止CNV向视网膜下发展[24]。正常情况下，VEGF通过VEGF受体1以自分泌的方式上调RPE细胞中PEDF的表达，使VEGF与PEDF处于动态平衡状态[25]。
研究结果表明，尼古丁通过与RPE细胞中烟碱胆碱受体的结合，上调VEGF表达，下调PEDF表达，增加VEGF与PEDF的比率，诱导血管内皮细胞的分裂、增生，并促使其迁移，增强毛细血管通透性，血浆外渗，利于新生血管以出芽的方式形成，从而促进病理性CNV的生成[3]；另一方面，VEGF可破坏正常眼的血视网膜屏障，造成视网膜的渗出、出血和水肿[26]。这是吸烟诱发AMD的主要原因。
2.2 烟草烟雾导致眼部组织缺氧
烟草烟雾中的尼古丁、一氧化碳等物质可引起眼部组织缺氧[4]。视网膜光感受器细胞外节富含多聚不饱和脂肪酸，对氧的消耗量远高于其他组织，因此视网膜更易受到缺氧的损害[27]。由于眼部组织缺氧，视网膜会因此发生一系列代偿性和适应性变化。研究结果表明，视网膜细胞合成VEGF受局部氧浓度影响[28]。RPE分泌VEGF具有极性，在氧含量正常的情况下，Bruch膜侧基底部分泌的VEGF是顶部光感受器侧的2～7倍； 缺氧时，该极性将增大，VEGF分泌增加，提示缺氧可导致VEGF分泌增加，这对于CNV的发生发展有重要作用[29]。赵炜等[30]报道，缺氧可以导致RPE细胞中细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化，细胞培养上清液中VEGF表达上调。Gao等[31]发现，在缺血缺氧导致的视网膜新生血管形成过程中存在VEGF和PEDF表达失衡，引起VEGF与PEDF比率升高2.5倍，从而诱发新生血管的形成。
另一方面，缺氧使脉络膜及视网膜组织中缺氧诱导因子1(HIF-1) mRNA及蛋白的表达显著增加，HIF-1通过与特异序列结合，参与诱导VEGF等基因的表达[32, 33]。研究结果表明，缺氧不仅可促使视网膜分泌VEGF等促血管生成因子，还可降低视网膜中PEDF的分泌水平，从而促进CNV的形成，推进AMD的发生[34]。
2.3 氧化应激损伤RPE细胞
研究结果表明，AMD患者体内存在很强的氧化应激[35]。氧化应激原亚砷酸盐可促进VEGF mRNA的转录和表达，提示氧化应激损伤机制在AMD患者CNV形成中具有重要作用[28]。
将体外培养的人RPE细胞暴露于烟草烟雾中，细胞内可产生大量自由基，线粒体膜电位减少，细胞色素c和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)3激活，抗氧化能力降低，这些富含线粒体的RPE细胞以及光感受器细胞因此受损，细胞结构、功能发生改变，甚至出现细胞凋亡[36]。动物实验研究结果显示，将出生8周的小鼠置于烟雾室中，每天5 h，每周5 d，6个月后其Bruch膜较正常小鼠变薄，RPE细胞大量凋亡，超微结构观察结果显示，RPE细胞基底外侧折叠膨胀，数量减少，且细胞质空泡大量增加，而Bruch膜外节可见少量胶原沉积，说明RPE细胞和Bruch膜都发生了氧化应激损伤[37, 38]。
2.4 烟草烟雾对RPE细胞有毒性作用
在AMD患者的玻璃膜疣中存在补体CD63[39]。这提示补体介导的细胞毒性作用可能在AMD发生中发挥作用。将小鼠持续24 h暴露于烟草烟雾中，在其RPE层和Bruch膜中可发现线粒体DNA的破坏和补体CD63、CD81表达[40]。体外研究结果表明，苯并芘可通过多种caspase通道导致RPE细胞死亡[6]。VEGF刺激PEDF基因上调仅存在于分化的RPE细胞[14]。苯并芘损伤RPE细胞后，VEGF分泌减少，由VEGF诱导的PEDF基因上调因此受到影响，PEDF表达降低，有利于CNV的发生发展[6]。但这些研究多为体外研究，部分为动物实验研究，苯并芘以及烟草烟雾中其他的有害物质对人AMD发生发展的具体机制还有待深入研究。
2.5 烟草烟雾引起视网膜血流动力学改变
AMD是一种血管性疾病，以原发性脉络膜血管灌注异常为主要特征，并继发RPE细胞损害[41]。吸烟可使脉络膜血管血流量减少，导致缺血、缺氧及微梗死[1]。体外试验结果已证明，小浓度的尼古丁即可兴奋交感神经和刺激肾上腺分泌儿茶酚胺，并可刺激血管紧张素A水平升高，导致脉络膜血管收缩、灌注降低，视网膜和脉络膜缺血缺氧，促进AMD发生和CNV形成[42]。研究结果表明，血管紧张素可上调VEGF的表达[1]。VEGF可增加视网膜血管内皮细胞间黏附分子，破坏血管壁，激活血小板，导致血栓形成，引起局部视网膜缺血缺氧[43]。此外，尼古丁可升高血浆中低密度脂蛋白、游离脂肪酸水平，降低高密度脂蛋白水平，吸烟者发生动脉硬化的比例和程度均明显高于非吸烟者[44]。脉络膜的异常灌注可引起玻璃膜疣形成及Bruch膜的钙化及膜内层脂质堆积，进一步破坏RPE细胞的功能。升高的脉络膜毛细血管压、Bruch膜的破裂以及VEGF协同作用并诱发AMD[45]。
由于烟草烟雾成分复杂，其对AMD发生发展的影响是多方面的。 充分认识吸烟与CNV、AMD的关系，了解烟草烟雾相关成分诱发AMD的具体机制，针对不同的机制进行相应的干预，对于AMD的早期预防、探索新的治疗途径有着重要的意义。
老年性黄斑变性(AMD)是一种多因素相关的疾病。在AMD所有的危险因素中，烟草烟雾是完全可以有效预防的重要环境致病因素[1, 2]。烟草烟雾中的主要生物碱尼古丁可影响血浆中血管内皮生长因子(VEGF)与色素上皮衍生因子(PEDF)的比率，收缩视网膜血管，导致缺氧，诱发氧化应激及苯并芘对视网膜的毒性作用等[3-6]。目前关于烟草相关产物诱发AMD的机制尚不清楚，现就其流行病学调查、发病机制综述如下。
1 烟草烟雾对AMD影响的流行病学
烟草烟雾中含有数百种有害物质，如尼古丁、去甲基烟碱、苯并芘、一氧化碳、自由基及芳香化合物等，严重损害身体健康。尼古丁也称烟碱，是烟草中主要的生物碱，占90%以上，是诱发AMD的重要因素[7]。
吸烟可增加各种类型AMD的发生和发展，且可促进萎缩型AMD发展为渗出型AMD[8, 9]。田君等[10]在调查AMD发病的危险因素中发现，吸烟者患AMD的机率明显高于不吸烟者，其相对危险度(RR)及95%可信区间(CI)分别为1.91和1.47～2.83。在调整性别后，其RR和95% CI分别为1.55和1.13～2.13。排除年龄因素后，吸烟者患渗出型AMD的机率是不吸烟者的4.55倍，患萎缩型AMD的机率是不吸烟者的2.54倍，而戒烟者患AMD风险是从未吸烟者的1.36倍[11, 12]。研究结果显示，AMD中脉络膜新生血管(CNV)的形成及萎缩型AMD与吸烟量密切相关，被动吸烟也会诱发AMD[8]。即使在戒烟后，吸烟的有害作用仍可持续近20年[13]。
2 烟草影响AMD发病的机制
2.1 烟草烟雾上调VEGF与PEDF的比率
CNV的形成是导致渗出型AMD的关键环节，其生成机制目前尚不完全清楚，普遍认为促血管生成因子和血管生成抑制因子之间平衡的破坏在其发生中具有重要作用[14]。此平衡一旦被打破，促血管生成因子将通过改变脉络膜血管内皮细胞的增生性和移动性，促进CNV的形成[15]。VEGF的过度表达是导致AMD等CNV相关疾病的重要因素，因此针对抗VEGF治疗CNV已成为目前AMD防治的一个研究热点。而VEGF的其他家族成员在眼内新生血管的形成过程中与VEGF发挥协调作用[16-18]。
VEGF作为最强的促血管生成因子，可促进血管内皮细胞增生、迁移，促进新生血管形成[19]。PEDF可拮抗包括VEGF在内的多种促血管生成因子，选择性抑制新生血管形成，并使已产生的CNV消退，而不损害已存在的正常血管[20-22]。视网膜色素上皮(RPE)细胞分泌VEGF和PEDF，在CNV的发生发展中扮演着双重角色[23]。RPE通过分泌VEGF保持脉络膜毛细血管高度血管化以及基底膜窗孔的高渗透性；通过分泌PEDF，使光感受器层保持无血管状态，防止CNV向视网膜下发展[24]。正常情况下，VEGF通过VEGF受体1以自分泌的方式上调RPE细胞中PEDF的表达，使VEGF与PEDF处于动态平衡状态[25]。
研究结果表明，尼古丁通过与RPE细胞中烟碱胆碱受体的结合，上调VEGF表达，下调PEDF表达，增加VEGF与PEDF的比率，诱导血管内皮细胞的分裂、增生，并促使其迁移，增强毛细血管通透性，血浆外渗，利于新生血管以出芽的方式形成，从而促进病理性CNV的生成[3]；另一方面，VEGF可破坏正常眼的血视网膜屏障，造成视网膜的渗出、出血和水肿[26]。这是吸烟诱发AMD的主要原因。
2.2 烟草烟雾导致眼部组织缺氧
烟草烟雾中的尼古丁、一氧化碳等物质可引起眼部组织缺氧[4]。视网膜光感受器细胞外节富含多聚不饱和脂肪酸，对氧的消耗量远高于其他组织，因此视网膜更易受到缺氧的损害[27]。由于眼部组织缺氧，视网膜会因此发生一系列代偿性和适应性变化。研究结果表明，视网膜细胞合成VEGF受局部氧浓度影响[28]。RPE分泌VEGF具有极性，在氧含量正常的情况下，Bruch膜侧基底部分泌的VEGF是顶部光感受器侧的2～7倍； 缺氧时，该极性将增大，VEGF分泌增加，提示缺氧可导致VEGF分泌增加，这对于CNV的发生发展有重要作用[29]。赵炜等[30]报道，缺氧可以导致RPE细胞中细胞外信号调节激酶1/2的磷酸化，细胞培养上清液中VEGF表达上调。Gao等[31]发现，在缺血缺氧导致的视网膜新生血管形成过程中存在VEGF和PEDF表达失衡，引起VEGF与PEDF比率升高2.5倍，从而诱发新生血管的形成。
另一方面，缺氧使脉络膜及视网膜组织中缺氧诱导因子1(HIF-1) mRNA及蛋白的表达显著增加，HIF-1通过与特异序列结合，参与诱导VEGF等基因的表达[32, 33]。研究结果表明，缺氧不仅可促使视网膜分泌VEGF等促血管生成因子，还可降低视网膜中PEDF的分泌水平，从而促进CNV的形成，推进AMD的发生[34]。
2.3 氧化应激损伤RPE细胞
研究结果表明，AMD患者体内存在很强的氧化应激[35]。氧化应激原亚砷酸盐可促进VEGF mRNA的转录和表达，提示氧化应激损伤机制在AMD患者CNV形成中具有重要作用[28]。
将体外培养的人RPE细胞暴露于烟草烟雾中，细胞内可产生大量自由基，线粒体膜电位减少，细胞色素c和半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspase)3激活，抗氧化能力降低，这些富含线粒体的RPE细胞以及光感受器细胞因此受损，细胞结构、功能发生改变，甚至出现细胞凋亡[36]。动物实验研究结果显示，将出生8周的小鼠置于烟雾室中，每天5 h，每周5 d，6个月后其Bruch膜较正常小鼠变薄，RPE细胞大量凋亡，超微结构观察结果显示，RPE细胞基底外侧折叠膨胀，数量减少，且细胞质空泡大量增加，而Bruch膜外节可见少量胶原沉积，说明RPE细胞和Bruch膜都发生了氧化应激损伤[37, 38]。
2.4 烟草烟雾对RPE细胞有毒性作用
在AMD患者的玻璃膜疣中存在补体CD63[39]。这提示补体介导的细胞毒性作用可能在AMD发生中发挥作用。将小鼠持续24 h暴露于烟草烟雾中，在其RPE层和Bruch膜中可发现线粒体DNA的破坏和补体CD63、CD81表达[40]。体外研究结果表明，苯并芘可通过多种caspase通道导致RPE细胞死亡[6]。VEGF刺激PEDF基因上调仅存在于分化的RPE细胞[14]。苯并芘损伤RPE细胞后，VEGF分泌减少，由VEGF诱导的PEDF基因上调因此受到影响，PEDF表达降低，有利于CNV的发生发展[6]。但这些研究多为体外研究，部分为动物实验研究，苯并芘以及烟草烟雾中其他的有害物质对人AMD发生发展的具体机制还有待深入研究。
2.5 烟草烟雾引起视网膜血流动力学改变
AMD是一种血管性疾病，以原发性脉络膜血管灌注异常为主要特征，并继发RPE细胞损害[41]。吸烟可使脉络膜血管血流量减少，导致缺血、缺氧及微梗死[1]。体外试验结果已证明，小浓度的尼古丁即可兴奋交感神经和刺激肾上腺分泌儿茶酚胺，并可刺激血管紧张素A水平升高，导致脉络膜血管收缩、灌注降低，视网膜和脉络膜缺血缺氧，促进AMD发生和CNV形成[42]。研究结果表明，血管紧张素可上调VEGF的表达[1]。VEGF可增加视网膜血管内皮细胞间黏附分子，破坏血管壁，激活血小板，导致血栓形成，引起局部视网膜缺血缺氧[43]。此外，尼古丁可升高血浆中低密度脂蛋白、游离脂肪酸水平，降低高密度脂蛋白水平，吸烟者发生动脉硬化的比例和程度均明显高于非吸烟者[44]。脉络膜的异常灌注可引起玻璃膜疣形成及Bruch膜的钙化及膜内层脂质堆积，进一步破坏RPE细胞的功能。升高的脉络膜毛细血管压、Bruch膜的破裂以及VEGF协同作用并诱发AMD[45]。
由于烟草烟雾成分复杂，其对AMD发生发展的影响是多方面的。 充分认识吸烟与CNV、AMD的关系，了解烟草烟雾相关成分诱发AMD的具体机制，针对不同的机制进行相应的干预，对于AMD的早期预防、探索新的治疗途径有着重要的意义。