基因檢測在糖尿病視網膜病變中的研究新進展

關瑞娟，李 凌，晏 鑫，高添鵬

0 引言

隨著精準醫學的發展，基因檢測技術越來越多地應用于臨床診療過程中，尤其在疾病的診斷、治療及預后的過程中能夠提供很多幫助[1-3]。近年來，基因檢測技術在糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)中也有一定的發展[4-5]，主要應用于預測個體發生DR的風險及后續個性化治療方案的制訂。因此，我們針對基因檢測技術能夠檢測的DR相關基因位點進行簡單綜述。

1 血管內皮生長因子基因

血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是DR形成新生血管的主要因素[6]。在增殖性DR的病理過程中形成新生血管，此過程的關鍵因素是VEGF[7]，DR患者玻璃體和血管組織中VEGF水平升高[8-9]。VEGF經處理后得到兩個相反功能的亞型：促血管生成因子(VEGF165a)與抗血管生成因子(VEGF165b)[10]。Suman等發現這兩種亞型之間的差異與DR的嚴重程度相關，而且VEGF165a和VEGF165b之間的不平衡性與黃斑中心凹厚度是正相關的，兩者間的不平衡將破壞視網膜正常結構，最終導致視力損害[11]。VEGF是DR的主要危險因素目前已達成了共識，通過調節VEGF165的表達水平從而影響VEGF的表達[12]。因此，糖尿病患者尚未發生DR時，我們是否可以應用基因檢測技術對VEGF165的表達進行檢測，來判斷DR的預后，并及時給予干預性治療，這有望成為治療DR的一個新方法。

2 醛糖還原酶基因

醛糖還原酶(aldose reductase，AR)是多元醇途徑中的第一個限速酶[13]。當細胞中有過量的葡萄糖時，AR會將葡萄糖轉化為山梨糖醇，山梨糖醇積累過多時會升高滲透壓，對視網膜細胞產生有害作用，導致視網膜病變[14]。因為AR被認為與DR的發生密切相關，所以AR抑制劑(ARIs)的研究受到了廣泛的關注。秘魯的Seung等發現單性艾菊(tanacetum partheniun，TP)及其活性成分對AR具有較高的抑制作用。研究發現，蝦青素(astaxanthin，ATX)是一種高效的天然抗氧化劑，ATX對視網膜細胞損傷具有保護作用[15-16]。Maha等對沙鼠動物模型和細胞培養進行造模，發現AR的活性明顯升高，在經過ATX處理后，AR的活性顯著下降，這表明ATX抑制了AR的活性，可以用于DR的預防和早期的治療[17]。上述研究從自然產物中尋找AR的抑制劑，并且具有高效、安全的特點。因此，我們是否可以應用基因檢測技術，將AR抑制劑應用于DR的預防和治療呢？這有待于進一步研究。

3 糖基化終末產物受體基因

長期高血糖可以導致糖基化終末產物(advanced glycation endproduct，AGE)和糖基化終末產物受體(receptor for advanced glycation endproduct，RAGE)的激活[18]，AGE與RAGE結合可導致細胞內氧化應激，產生氧自由基[19]。研究發現，DR患者的RAGE蛋白表達水平顯著升高[20]。AGE或RAGE的異常改變會影響DR的發生和發展[21]。Kan等[22]發現RAGE甲基化可減輕視網膜炎癥，而DR患者RAGE基因啟動子的甲基化率明顯低于健康人。研究發現AGE/RAGE與DR有顯著的相關性，在RAGE被激活時會導致氧化應激，從而損傷視網膜，而將RAGE作為一個新的治療靶點進行研究時，發現天然植物中有較好的RAGE抑制劑[23-25]，對視網膜具有良好的保護作用，但具體有效成分的挖掘還需進一步研究。

4 血管緊張素轉換酶基因

血管緊張素轉換酶(angiotensin-converting enzyme，ACE)是腎素-血管緊張素系統(RAS)的組成部分，將血管緊張素Ⅰ轉化為血管緊張素Ⅱ，在調節全身和腎臟循環中發揮重要作用[26]。Lu等的一項Meta分析結果表示，在漢族人群中，ACE-ID基因型與PDR相關，DR患者循環中的ACE水平較高，這意味著血清ACE水平升高可能是DR血管損傷的一個危險因素[27]。

5 一氧化氮合酶基因

一氧化氮合酶(nitric oxide synthase，NOS)在高濃度時會產生較多的一氧化氮(NO)，而過量的NO導致形成過氧亞硝酸鹽[28]，會導致組織損傷、神經變性、細胞凋亡和炎癥反應，這與DR和退行性疾病有一定的相關性。研究表明[29-30]，NOS基因多態性與糖尿病視網膜病變之間存在相關性。Othman等[31]發現NOS和緩激肽1型受體(bradykinin type 1 receptor，B1R)在DR的早期起著重要作用，B1R和NOS相互誘導，以促進糖尿病視網膜中氮的形成和炎癥反應，并提出B1R-NOS軸可能是治療DR的一種潛在方法。

6 色素上皮衍生因子基因

色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor，PEDF)是一種多功能、多效性分泌糖蛋白，在眼的不同細胞中均有表達，具有抗血管生成和抗氧化的作用[32]。PEDF水平與PDR的發生呈負相關[33]。作為血管生長抑制因子的典型代表，PEDF與VEGF的平衡在維持視網膜結構及功能中具有重要意義[34]。PEDF是一種視網膜的保護性因子，PEDF與VEGF的平衡對于視網膜結構和功能具有重要意義，但在糖尿病視網膜病變的過程中這一平衡被打破，所以恢復視網膜內PEDF與VEGF的平衡對DR具有重要的治療意義。因此，可嘗試將PEDF作為新的靶點來進行DR治療的研究[35]。

7 對氧磷酶基因

對氧磷酶(paraoxonase，PON)[36],是一種高密度脂蛋白相關酶，包括酯酶活性和內酯酶活性，能有效保護脂蛋白免于被氧化，而脂質氧化可能在糖尿病微血管和大血管并發癥的發展中起重要作用，故PON現已被應用為糖尿病微血管并發癥的遺傳候選基因。據報道[37]，DR的早期發展與細胞外基質蛋白表達增加有關，PON的增加可以減少細胞外基質免受氧化，對視網膜具有保護作用。因此，是否可以將PON基因作為DR新的靶點來進行診斷或治療呢？這需要我們進一步的研究。

8 其他基因

除上述與DR密切相關的基因外，據報道稱膜結合蛋白(SLMAP SNP rs17058639)[38]、白介素-10基因啟動子592(IL-10 592)[39]、單核細胞趨化蛋白-1(MCP-1)A-2518G[40]、過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)rs1800206[41]等基因位點與DR發生發展也有不同程度的相關性，但需要以后有更大的樣本量來進行驗證。

9 小結

綜上所述，這些基因位點都與DR具有一定的相關性。得益于基因檢測，我們可以對這些基因位點進行早期篩查，實現糖尿病視網膜病變的早發現、早治療；對于已經確診的DR患者，通過基因檢測可進行不同分期的診斷，為患者提供個性化的生活方式建議和治療方案。這將是DR防治的一種新模式，這種模式能夠使每位DR患者受益，能夠使家庭和社會受益。當然，基因檢測也面臨一些困難，如檢測費用昂貴，使其只能用于實驗階段，短時期內仍然無法廣泛應用于臨床診斷。因此，需要更多的臨床醫生和科研工作者進行更廣泛、更深入的研究，使基因檢測能夠更早地服務于臨床工作。