血糖控制不佳2型糖尿病視網膜病變患者外周血VEGF、HIF-1α和ET-1水平及其臨床意義

田沫，岳巖坤，鄧禹，王海偉，劉姍，劉璐

（首都醫科大學附屬復興醫院 眼科，北京 100038）

2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus,T2DM）容易引起血糖漂移、血脂紊亂，致使血管內皮受損，引發各種并發癥，已成為繼心腦血管疾病及惡性腫瘤之后的第3位危害人類健康的慢性疾病，而中國也號稱糖尿病大國[1-2]。糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy,DR）是T2DM 常見的微血管并發癥，也是高負荷血糖對動脈血管內皮長期損傷，致使抗氧化與促氧化平衡失調，誘導視網膜慢性損傷，嚴重影響視力，嚴重者可導致失明。研究顯示[3]，T2DM 病程＜5年的DR 發病率近20%，隨著病程增加，DR 患病率提高，10年DR 發病率接近40%。另外，隨機對照研究也顯示，與血糖控制穩定的T2DM 患者比較，血糖控制不佳的T2DM 患者患DR 的概率可高出2～5 倍[4]。現有的研究數據顯示，即使確診的T2DM 患者，其中超過2/3 的患者血糖控制不佳或控制未在目標值內[5-6]。大多數研究鮮有將血糖控制不佳的患有DR 的T2DM 患者作為研究對象，而該群體數量則較血糖控制穩定的T2DM 更高。T2DM 合并微血管病變機制尚未完全明了，存在許多假說，如內皮功能紊亂學說、炎癥反應學說及氧化應激學說等，但內皮功能紊亂學說是主流假說[7-8]。內皮受損隨之帶來內皮細胞分泌的內皮脂肪酶、內皮素、一氧化氮等多種活性物質的代謝紊亂，造成血栓形成，主要病理學表現為生長因子分泌增多，血液動力學異常，缺氧反應明顯，屏障功能減弱，進而促進血管新生。血管內皮生長因子（vascular endothelial growth factor,VEGF）、缺氧誘導因子-1α（hypoxia-inducible factor-1 alpha,HIF-1α）和內皮素-1（Endothelin-1,ET-1）是內皮功能紊亂學說中的關鍵因子，本研究擬分析和考察血糖控制不佳的DR 患者外周血VEGF、HIF-1α 和ET-1 水平，為DR 的診治提供參考。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2012年1月—2018年2月在首都醫科大學附屬復興醫院住院并符合WHO T2DM 診斷標準的T2DM 患者195 例作為研究對象，根據血糖控制情況及是否合并DR分為3組：新診斷為T2DM，血糖控制較好且無DR 的患者62 例作為觀察1 組；血糖控制較好的DR 患者65 例作為觀察2 組；血糖控制不佳的DR 患者68 例作為觀察3組。選擇同期健康體檢者64例為正常對照組。根據T2DM的血糖控制標準，空腹狀態下血糖控制的理想狀態為4.4～6.1 mmol/L，血糖控制較好為6.2～7.0 mmol/L，＞7.0 mmol/L 為血糖控制不佳。本研究經醫院醫學倫理委員會同意，患者家屬簽署知情同意書。

1.2 排除標準

①Ⅰ型糖尿病患者；②妊娠或哺乳期女性；③患有嚴重的心、肝、腦和腎等功能障礙性疾病者；④存在精神障礙，難以溝通者；⑤近3 個月內有糖尿病酮癥、酮癥酸中毒或急性感染者。

1.3 指標

1.3.1 一般指標 記錄所有受試者的性別、體重指數、年齡、血壓、血脂、抽煙和喝酒情況等數據。

1.3.2 動態血糖 檢測所有受試者空腹血糖（fastingblood glucose,FBG）、餐后2 h 血糖（2 hour postprandial blood glucose,2 hPBG）和糖化血紅蛋白（glycosylated hemoglobin,HbA1c）。血糖波動評估：所有受試者經24 h 連續血糖監測系統（continuous glucose monitoring system,CGMS）監測，所有患者連續測量2 個24 h 血糖監測值，記錄血糖水平標準差（standard deviation blood glucose,SDBG）、日內血糖平均波動幅度（mean amplitude of plasma glucose excursions,MAGE）、日間血糖平均絕對差（mean of daily difference,MODD）和日內血糖波動次數(number of glucose excursions,NGE）。

1.3.3 血清VEGF、HIF-1α 和ET-1 含量檢測 采集空腹外周靜脈血，分離血清，以ELISA 法測定所有受試者血清中VEGF、HIF-1α 和ET-1 含量。

1.4 統計學方法

數據分析采用SPSS 13.0 統計軟件，計量資料以均數±標準差（±s）表示，比較采用單因素方差分析，進一步兩兩比較采用SNK-q檢驗；計數資料以例表示，比較采用χ2檢驗；相關性分析采用Pearson 法，P＜ 0.05 為差異有統計學意義。

2 結果

2.1 4 組受試者的一般情況

4 組受試者的性別、體重指數、年齡、血壓、血脂、抽煙和喝酒等一般情況比較，差異無統計學意義（P＞0.05），具有可比性。見表1。

2.2 4 組受試者的動態血糖情況

4 組間FBG、2 hPBG、SDBG、MAGE、MODD 和 NGE 比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。與正常對照 組比較，3 個觀察組的FBG、2 hPBG、SDBG、MAGE、MODD 和NGE均升高（P＜0.05）；與觀察1 組比較，觀察2 和3組的SDBG、MAGE、MODD 和NGE 均升高（P＜0.05），觀察3組的FBG、2 hPBG 升高（P＜0.05）；與觀察2 組比較，觀察3組的FBG、2 hPBG、SDBG、MAGE、MODD 和NGE 均升高（P＜0.05），觀察1、2組的FBG、2 hPBG 差異無統計學意義（P＞0.05）。見表2。

2.3 4 組受試者的VEGF、HIF-1α 和ET-1 情況

4 組受試者的VEGF、HIF-1α 和ET-1 比較，差異均有統計學意義（P＜0.05）。與正常對照組比較，3 個觀察組的VEGF、HIF-1α 和ET-1 均升高（P＜ 0.05）；與觀察1 組比較，觀察2 和3組的VEGF、HIF-1α 和ET-1 均升高（P＜0.05）；與觀察2 組比較，觀察3組的VEGF、HIF-1α 和ET-1 均升高（P＜0.05）。見表3。

表1 4 組受試者的一般情況比較

表2 4 組受試者的動態血糖比較（±s）

表2 4 組受試者的動態血糖比較（±s）

注：①與正常對照組比較，P ＜0.05；②與觀察1 組比較，P ＜0.05；③與觀察2 組比較，P ＜0.05。

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2.4 VEGF、HIF-1α 和ET-1 與動態血糖的相關性

VEGF、HIF-1α 和ET-1分別與SDBG、MAGE、MODD 和NGE 均呈正相關（P＜0.05）。見表4。

表3 4 組患者VEGF、HIF-1α 和ET-1 比較（pg/ml，±s）

表3 4 組患者VEGF、HIF-1α 和ET-1 比較（pg/ml，±s）

注：①與正常對照組比較，P ＜0.05；②與觀察1 組比較，P ＜0.05；③與觀察2 組比較，P ＜0.05。

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表4 VEGF、HIF-1α 和ET-1 與動態血糖的相關系數

3 討論

對T2DM 患者來說，控制血糖是治療糖尿病及并發癥的關鍵。血糖控制不佳在T2DM 患者中發生率約為10%，血糖控制不佳可導致DN，DN 同時也是T2DM 患者致盲的病因之一，是發達國家成年人患有獲得性致盲的罪魁禍首[9-10]。

生理狀況下，胰島素可瞬時、自動及敏感地調節血糖，使血糖維持在正常范圍，T2DM 患者胰島素的分泌不同于健康人群，發病早期以胰島素抵抗為主，即高胰島素血癥期，給予降糖藥可降低升高的血糖，使血糖維持在正常范圍，但隨著病情的進展，機體對降糖藥的敏感度降低，胰島素分泌不足，血糖波動增加，如本研究結果所示，與初診高血糖及血糖控制較好的DR 比，血糖控制不佳患者的FBG、2 hPBG、SDBG、MAGE、MODD 和NGE 數值升高，提示血糖控制不佳患者的血糖控制嚴重不達標。研究顯示通過糾正不良飲食習慣、增加運動強度或次數或更替降糖藥可降低MAGE、MODD[11]，日內和日間血糖波動也相應減少，可見血糖控制不佳的病理狀態仍有改善 空間。

隨著T2DM 病程延長及血糖控制不佳，患者外周血VEGF、HIF-1α 和ET-1 也升高，升高的VEGF、HIF-1α 和ET-1 可進一步增強血糖對神經元的毒性：激活多元醇通路，增加動脈粥樣硬化的風險，加重慢性微血管并發癥，進一步侵襲玻璃體，加速DR的發生、發展，進一步增加患者暴露高血糖的風險，可見外周血VEGF、HIF-1α 和ET-1 水平與血糖變異程度有相關性。大量報道也顯示，外周血VEGF、HIF-1α和ET-1 水平參與T2DM 病程及血糖變異過程，如WUBBEN等[12]認為接受抗VEGF藥物治療的DR患者，不論基于怎樣的理由停藥，都增加DR 患者不可逆失明的風險；BOZKURT 等[13]檢測接受白內障手術治療患者房水樣品中的VEGF，結果顯示隨著患者DR 嚴重程度增加，總抗氧化能力降低，VEGF 水平逐步增高；QIAN 等[14]通過免疫組織化學和蛋白質印跡分析證實，與正常小鼠比較，T2DM 小鼠的視網膜血管數量增加，視網膜厚度減少，與上調的HIF-1α 和VEGF參與T2DM 發病并誘導血管生成和氧化應激相關；SAYED 等[15]分別檢測50 例T2DM，血糖控制較好且無DR 患者、50 例合并DR 的T2DM 患者和70 例健康對照受試者的外周血HIF-1α，結果顯示HIF-1α 與DR 發病緊密相關，HIF-1α 可作為DR 發展的預測因子，阻斷HIF-1α 可作為DR 的潛在治療手段；KHUU 等[16]發現DR 患者外周血的ET-1 水平高于對照組，ET-1 功能異常可導致DR 早期視網膜血流量減少，其血管收縮作用可能參與DR 發病；VINGOLO 等[17]檢測DR 患者和非T2DM 患者的玻璃體和血漿樣品的VEGF 和ET-1，結果顯示VEGF 參與DR 發生、發展過程，但ET-1 在DR 發病不同時期的表達差異無統計學意義。如本研究結果顯示，VEGF、HIF-1α 和ET-1 與SDBG、MAGE、MODD 及NGE 呈正相關，佐證了文獻結論。VEGF、HIF-1α 和ET-1 與血糖波動存在一定的關聯[7-8，10，18-26]，其可能機制為：①高血糖可激活蛋白激酶C 系統，而血糖控制不佳可進一步增強該系統的活性。T2DM 血糖升高時，血中甘油三酯水平升高，甘油三酯可激活蛋白激酶C 家族，蛋白激酶C 家族可促使局部組織缺氧，誘導蛋白激酶C-β升高，HIF-1α 升高，HIF-1α 具有轉錄活性的核蛋白，在缺氧適應、炎癥發展等方面發揮重要的作用，其可以通過刺激末端缺氧信號的活性調控區域(富含脯氨酸-絲氨酸-蘇氨酸)，進而造成并促進局部細胞代謝的低氧和應激基礎，造成胰島素抵抗，離體研究顯示穩定HIF-1α 表達，有利于減輕缺血再灌注心肌胰島素抵抗的病理狀態。②HIF-1α 增高可促進VEGF 高表達。VEGF 增高是造成血管內皮細胞增生形成新生血管，改變血流、激素與生長因子受體循環，視網膜毛細血管通透性增加，血管滲漏及血-眼屏障完整性被破壞的最主要病因；另一方面，低濃度的胰島素可反饋性地增加VEGF基因轉錄，實現VEGF 水平升高。③血液黏滯和血小板聚集。大多數T2DM 患者的紅細胞沉積、血小板黏附減弱及內皮細胞損傷，外周血ET-1 升高，致使視網膜組織缺氧，引起外周血的VEGF 水平升高。④醛糖還原酶和血管生成因子。持續高糖環境可影響局部組織中醛糖還原酶活性，產生大量的乙醇，毛細血管周細胞受損，破壞血管壁的完整性，進一步加劇缺氧狀況，改變局部視網膜血管內皮細胞的代謝環境，造成血-視網膜屏障，刺激VEGF 表達增加，形成新生血管，促進DR 發展。⑤作為強效的血管收縮因子和有絲分裂原，ET-1 在T2DM的發生、發展中起重要作用。胰島素抵抗可通過激活磷脂酰肌醇-3-激酶/糖原合成酶激酶3β（PI3K/GSK3β）信號通路上調ET-1 表達，但對ET-1 參與T2DM 及DR 的程度某些學者還持保留態度[17]，DR 增殖期時ET-1 水平可能不升高，因此進一步的研究有必要增加樣本例數或收集接受白內障手術的DR 患者的房水，分析ET-1 在T2DM、DR 的病變及血糖波動中的關聯。

綜上所述，雖然DR 血糖控制不佳的機制較為復雜，至今尚未明確，但患者長期高血糖及血糖控制較差是DR 的病因。按T2DM 發病、DR 發生及伴隨DR的血糖控制不佳的病變發展順序，VEGF、HIF-1α 和ET-1 表達水平逐漸升高，可能參與血糖控制不佳的DR 的發生、發展過程，調控血糖、VEGF、HIF-1α和ET-1 或有助于探索治療DR 的新方法。