糖尿病視網膜病變的研究進展

楊 倩，王麗萍 綜述,李 秀，劉 暢 審校

(1.成都醫學院藥學院，成都 610500；2.成都醫學院基礎醫學院人體解剖教研室/發育與再生四川省重點實驗室，成都 610500；3.成都醫學院基礎醫學院四川養老與老年健康協同創新中心老年心血管疾病研究所，成都 610500)

糖尿病視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)是一種特殊的糖尿病微血管并發癥。通過流行病學調查研究發現，患有DR的人群還會伴隨低視力甚至失明，目前已成為致盲的主要原因之一[1]。DR的發展是一個錯綜復雜的過程，包含許多分子和生物過程，如血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)的表達上調、小膠質細胞的異常活化、氧化應激、晚期糖基化終末產物積累導致細胞損傷等[2-3]。因此，研究DR的發病機制，找到治療DR的關鍵點，通過調控來減慢或阻止疾病的進展具有重要意義。本文對DR的發病機制及治療手段進行綜述。

1 DR的病理變化

DR分為非增殖期和增殖期。視網膜由周細胞與內皮細胞共同組成，視網膜周細胞具有抑制內皮細胞增生的作用。在DR非增殖期，周細胞會選擇性丟失，所以會引起內皮細胞增生，從而引發基底膜增厚，管腔狹窄。在增殖期，由于管腔變小會造成視網膜缺血缺氧，在眾多因素協同作用下導致新生血管的形成。若畸形的新生血管不加治療，會造成眼視力降低，更有甚者會因此失明[4]。

2 發病機制

DR的發病機制尚未完全明確，其發病機制與許多因素有關，如VEGF、小膠質細胞、高血糖、血脂、氧化應激等。

2.1 VEGF與DR

2.2 小膠質細胞與DR

神經視網膜由神經元和膠質細胞組成，膠質細胞又分為大膠質細胞和小膠質細胞。小膠質細胞是視網膜中具有免疫作用的重要細胞[9]。膠質細胞具有支持、營養、保護和修復的作用，它的外形與抗原提呈細胞相似，其在視網膜的免疫反應中發揮重要作用。小膠質細胞在胚胎發育時期發育快速，發育完成之后會處于靜息狀態。易秋雪等[10]研究表明當發生病理性改變，小膠質細胞會被激活，激活的小膠質細胞有促炎型與抗炎型兩種。在DR早期，以抗炎型為主，主要分泌一些生長因子參與炎性反應與吞噬作用，發揮吞噬損傷的神經元、神經細胞碎片等的清理作用。若是小膠質細胞的免疫反應過強，促炎型增多并占據主導地位，主要分泌細胞毒性物質如白細胞介素(interleukin，IL)-1、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)誘導神經元凋亡，進而損傷血-視網膜屏障[11]。廖宇潔等[12]通過研究發現，血-視網膜屏障的功能穩定依賴于一種名為緊密連接的蛋白復合體，緊密連接與肌動蛋白細胞骨架進行連接依賴于閉鎖小帶蛋白，其中的緊密連接與封閉蛋白是緊密連接中的重要組成成分。KOWLURU等[13]發現在高糖環境下小膠質細胞產生IL-6誘導封閉蛋白和閉鎖小帶蛋白-1下調，同時促進VEGF的產生，血-視網膜屏障功能受到破壞。CUKRAS等[14]發現運用米諾環素抑制小膠質細胞的活化可以減弱視網膜細胞損傷。因此，小膠質細胞與DR的發生、發展具有密切聯系。

2.3 代謝機制

2.3.1高血糖與DR

糖尿病機體中持續的高糖環境會導致許多超氧化合物形成，引起多種病理生理途徑，如多元醇途徑，晚期糖基化終末產物的生成等[3]。多種途徑聯合作用，最終導致細胞色素酶失活、DNA凋亡和毛細血管細胞死亡等。糖化血紅蛋白(hemoglobin A1C，HbA1c)是紅細胞中的血紅蛋白與糖類經糖化反應的產物，其濃度與血糖濃度呈正相關，還與微血管并發癥發生風險程度相關[15]。薛桂鳳等[16]研究發現，強化降糖組HbA1c水平比標準降糖組低，且發生黃斑水腫、微動脈瘤等癥狀減少。韓小霞等[17]通過高糖刺激人視網膜色素上皮細胞(retinal pigment epithelium，RPE)不同時長，觀察RPE syndecan-1表達情況。結果發現，刺激時間越長，參與syndecan-1表達的mRNA越少，RPE排列紊亂情況越嚴重，細胞體變大與脫落越多。由此可見，血糖濃度過高可能會導致DR等微血管并發癥風險程度增加。

2.3.2脂代謝異常與DR

高血糖被認為是影響DR發生、發展的主要因素，但僅控制血糖并不能有效阻止DR的發生、發展。陳淑惠等[18]發現，血脂異常是導致DR的一大危險因素。李蕓云等[19]和閆配等[20]指出，在血脂代謝異常時，脂肪組織可分泌一種脂肪細胞因子——脂聯素(adiponectin,ADPN)，其與DR的發生、發展具有密切聯系。ADPN作為一種細胞因子，在血清中以多種多聚體的形式存在，其中的高分子量ADPN能影響胰島素敏感性。高分子量ADPN水平降低可能會導致胰島素敏感性降低，而低敏感性胰島素會引發高血糖進而加重DR的病情。ADPN還具有良好的抗炎作用，它可以抑制TNF-α的形成與釋放，減少細胞損傷。除此之外，ADPN還是一種抗新生血管化蛋白，它可以抑制視網膜新生血管的形成。KUMAR等[21]利用視網膜內皮細胞進行研究發現，在糖毒性環境中，脂毒性加重活性氧(reactive oxygen species，ROS)的產生和對線粒體DNA的損害，損傷的線粒體DNA會引起電子傳遞鏈的損傷進而加重氧化應激。湯敏等[22]通過用阿托伐他汀聯合復方丹參滴丸治療DR伴高血脂患者，研究發現，聯合治療后，患者血脂明顯降低，且血脂降低的患者，眼視網膜微血管瘤、滲出、出血等情況明顯好轉。這些都證明，高血脂在DR的發生、發展中起著重要作用。

2.3.3氧化應激與DR

氧化應激是機體內的促氧化反應和抗氧化反應失去平衡，更偏向于促氧化反應，導致產生了大量氧化中間產物，如ROS。它會攻擊人體的大分子物質從而使人體組織結構受損。在細胞中，線粒體主要進行呼吸作用。呼吸作用的正常進行依賴于人體中的呼吸鏈，也叫電子傳遞鏈。正常情況下，呼吸產生的電子經過呼吸鏈最終會傳遞給氧分子生成水，而DR患者體內血糖含量比正常人高。高血糖狀態下葡萄糖代謝增強，線粒體作為生成ROS的主要來源，產生大量超氧陰離子(O2-)作為ROS的原料，大量ROS在線粒體內易損傷線粒體，從而損傷電子傳遞鏈導致視網膜病變的發展[23]。白藜蘆醇作為多酚類化合物，可以通過抗氧化作用降低體內活性氧的水平。宋明惠等[24]將白藜蘆醇給糖尿病小鼠灌胃之后發現，灌胃小鼠組較未灌胃小鼠組視網膜上新增毛細血管和炎性細胞浸潤減少。徐輝勇等[25]通過柚皮素注射DR大鼠之后觀察發現，具有清除活性氧功能的抗氧化酶活性與谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH-Px)活性均增加，且視網膜周細胞凋亡指數下降。所以，氧化應激參與DR的病理過程且可以將抗氧化作為治療DR的方向之一。

2.3.4多元醇途徑與DR

多元醇途徑是指葡萄糖在醛糖還原酶的作用下將葡萄糖還原為山梨醇，山梨醇在山梨醇脫氫酶的作用下生成果糖。醛糖還原酶作為多元醇途徑的第一限速酶，當機體處于高血糖狀態時，醛糖還原酶活性會明顯增加，使得葡萄糖轉化為山梨醇的速度加快[15]。山梨醇含有多個羥基官能團，極性強，不易通過細胞膜且山梨醇代謝緩慢，使得細胞內山梨醇富集，細胞內呈高滲狀態，從而引起周細胞吸水、破裂。多元醇途徑的增強還會造成肌醇耗竭，致使磷酸肌醇濃度降低，鈉鉀ATP酶活性下降，影響細胞膜正常的膜電位變化，引起能量利用障礙，導致周細胞死亡從而引起視網膜結構異常。此外，在葡萄糖還原成山梨醇的途徑中，醛糖還原酶正常行使功能會消耗還原型煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate，NADPH)，這導致用于還原谷胱甘肽的NADPH減少，它的減少意味著內皮細胞抗氧化應激能力下降，內皮細胞遭受氧化損傷可能性增強[26-27]。薛寧[28]通過將醛糖還原酶抑制劑依帕司他聯合前列地爾用藥發現DR患者細胞內山梨醇生成減少，血管功能改善，細胞水腫改善。這說明抑制多元醇通路可有效改善血-視網膜屏障功能。

2.3.5晚期糖基化終末產物的影響

糖基化終末產物是過量的糖與蛋白質結合的產物，它的形成與年齡、氧化應激、高血糖等有關[29-30]。在美拉德反應中，Schiff堿是糖基化終末產物形成的前體，在高糖環境下，Schiff堿會發生重排生成更穩定的Amadori產物，而重排時羰基中間體能與蛋白質中的精氨酸等生成穩定的晚期糖基化終末產物，所以高血糖可導致糖基化終末產物在體內大量累積，而累積的糖基化終末產物不僅能阻塞視網膜血管，導致血管擴張，還能抑制DNA合成、血管內皮生長因子mRNA的表達上調、促進視網膜周細胞凋亡[31]。目前已知糖基化終末產物的主要成分有戊糖苷素、羧基賴氨酸、咪唑酮等。 王卓實等[32]通過ELISA法對各組患者晶狀體中糖基化終末產物成分進行定量測定，發現DR患者晶狀體中糖基化終末產物主要成分含量最高。劉靖芳等[33]通過觀察葛根素灌胃DR大鼠模型發現，DR大鼠體內糖基化終末產物修飾蛋白表達下調，視網膜細胞數目減少的癥狀有所改善，細胞水腫程度減弱。陳放等[34]發現，經葛根素治療的DR大鼠，其糖基化終末產物含量較未治療DR大鼠下降且視網膜增厚。這些都提示糖基化終末產物與DR的發生、發展有關。

DR的發生機制是錯綜復雜的，通過對其機制的研究能夠明確其病變發生、發展過程從而找到更好的靶點治療DR。

3 治療方法

3.1 糾正代謝紊亂

調節血脂、降低血糖和血壓是預防和治療DR的前提條件。高血糖是DR的始動因素，高血糖狀態下細胞代謝紊亂，組織結構改變，會造成一系列微血管及組織損傷；血壓通過改變視網膜血管的內皮細胞結構、功能及血管的微循環，造成組織的缺氧，最終導致靜脈的擴張和新生血管的脆弱、滲漏和破裂，從而加快DR的發生、發展[35]。血脂升高會直接或間接導致血管壁受損和內皮功能障礙，出現微血栓，導致血-視網膜屏障破壞。在DR早期，高度重視對血糖、血脂及血壓的控制，糾正代謝紊亂并改善微循環，防止疾病進一步發展。

3.2 藥物干預

3.2.1改善微循環，增加視網膜血流量

某些藥物的干預可有效延緩DR非增殖期患者的病情進展。如在DR早期，使用羥苯磺酸鈣這種血管保護類的藥物，可以通過降低血液黏滯度、減輕毛細血管通透性和視網膜清蛋白滲出，在一定程度上延緩視網膜病變的進程[36]。顧杰等[35]研究提出胰激肽原酶在體內作用于激肽原釋放出激肽，激肽直接作用于小血管和毛細血管的平滑肌，從而產生一系列的藥理效應，舒張毛細血管、擴張小動脈，在擴張血管的同時改善血管的通透性和增加血管的血流量。

3.2.2抗VEGF治療

VEGF作為一種促血管生成因子，與視網膜血管內皮細胞上的VEGF受體結合，具有促進血管通透性增加、細胞外基質變性、血管內皮細胞遷移、增殖和血管形成等作用[37]。抗VEGF藥物通過抑制VEGF的表達，從而抑制眼中新生血管形成，降低血管通透性，減少血管滲漏，以其獨特的靶向作用，成為眼科臨床治療糖尿病性黃斑水腫的主要方式。抗VEGF藥物主要包括：核糖核酸適體(哌加他尼鈉)、VEGF特異性抗體(雷珠單抗和貝伐單抗)、免疫球蛋G-VEGF受體融合蛋白(阿柏西普)、干擾性小核糖核酸等。盡管目前抗VEGF藥物被普遍應用于臨床，但因其半衰期較短，作用持續時間短，需重復給藥以維持藥物劑量，其長期的療效與安全性有待更多權威性臨床試驗的驗證[38]。

3.2.3中藥治療

在國家的大力支持下中醫藥得到了很大的發展，近年來國內對中藥治療DR的研究層出不窮。DR在中醫學中屬于“消渴目病”，氣陰兩虛是其基本病理機制，血瘀為其病理產物，貫穿疾病始終。張愛鳴等[39]用芪參明目湯輔助治療DR，結果表明自擬芪參明目湯聯合西藥治療2型DR早期有良好的療效。周靜波等[40]研究提出黃蜀葵花半浸膏片劑可緩解非增殖期DR程度，改善患者視力和黃斑區視網膜水腫，降低患者血清VEGF水平。汪懌等[41]研究指出川芎嗪注射液可以明顯改善DR患者眼局部循環。江蕊等[42]指出銀杏葉提取液可減輕DR患者黃斑水腫，改善視網膜神經節的功能。

3.3 激光治療

激光治療主要分為播散性光凝、局灶性光凝、融合性光凝及格子樣光凝4種。目前，患者對激光治療的接受度較高。激光光凝可用于DR的不同時期，在早期可治療黃斑水腫及滲出，在增殖前期可治療大面積毛細血管無灌注及視網膜水腫，增殖后期需進行全視網膜光凝。因此，應根據患者病情的嚴重程度選擇適合的激光治療技術，且要盡量避免并發癥，定期檢查眼底，及時補充光凝治療。為了將傳統光凝技術可能導致的不良反應降到最小，已研發如圖案激光掃描器(帕斯卡爾)、亞閾值微脈沖二極管激光器、視網膜再生療法和選擇性視網膜療法等其他相關治療措施。隨著技術的進步和創新，多點激光掃描成為近年來發展的一項激光治療技術，其核心在于通過預設激光脈沖序列和照射斑點數，從而縮短整體激光治療的療程。臨床上可根據DR患者的具體情況，選擇不同的激光模式，在盡可能低能量的情況下形成理想光斑，最大限度地避免激光治療的不良反應[43]。

3.4 聯合治療

玻璃體切割術是目前治療增殖期DR最常用的手術治療方案。該方法可有效去除玻璃體內的積血，改善視網膜牽拉受力作用，利于患者視網膜復位，恢復視力。隨著醫療水平的提高，玻璃體切割手術系統的普及，越來越多的醫院開展玻璃體切割手術，但術后玻璃體仍然有較高的出血率，術后再出血也成為了玻璃體切割術較為嚴重的并發癥之一[44]，且大多數患者病情相對復雜，提升了手術難度。孟凱[45]經研究提出，相比微創玻璃體切割術，對患者實行術前玻璃體腔注射雷珠單抗，再配合玻璃體切割術對提升改善視力的效果更佳，治療后的最佳矯正視力水平更高。現公認術前注射抗VEGF藥物最佳時間為術前3～7 d。間隔時間過短，抗VEGF藥物作用未能得到充分發揮，而過長則使纖維機化收縮過度致牽拉加重[46]。李春杏等[47]也指出康柏西普聯合玻璃體切除術的高眼壓、術中出血、視網膜脫離及醫源性視裂孔等并發癥發生率低于單純玻璃體切除術。

4 小 結

DR作為糖尿病最常見和最嚴重的并發癥之一，是機體糖代謝紊亂和微循環障礙在視網膜上的體現，其發病率隨糖尿病病程的發展而增高。DR的發病機制錯綜復雜，它是由多因素聯合作用、多種發病機制相互協同，共同參與。它與糖脂代謝紊亂、VEGF表達上調、小膠質細胞被激活、多元醇途徑異常、氧化應激及晚期糖基化終末產物的影響有關。在實際的臨床工作中，應當將理論應用于實踐，將發病機制的理論研究轉化為科學合理的治療方法。

在DR早期，為緩解或防止病變進一步加重，需要為患者制訂個體化血糖、血脂、血壓的綜合治療目標，科學降糖，同時應重視降糖的速度與幅度，對患者的生活方式進行干預，糾正代謝紊亂。臨床常用的治療方法包括抗VEGF藥物和中藥干預、激光光凝、玻璃體切割術及聯合治療。抗VEGF藥物能從發病機制上有效抑制DR的發生、發展，但反復治療的安全性和有效性有待進一步的研究。玻璃體腔內注射抗VEGF藥物、玻璃體切割術用于DR的晚期治療。此外，基因治療DR也逐漸成為研究的熱點，盡管相關研究還處于動物實驗階段，但隨著對DR發病機制認識的不斷深入，基因技術將為DR治療提供新思路、新方向。