何媛，周涛，苏婷，李海涛，张海林

昆明医科大学第二附属医院，昆明 650101

糖尿病是一组由胰岛素分泌缺陷和/或其生物学作用障碍引起的、以高血糖及微血管、大血管并发症为特征的代谢性疾病[1]。据统计，2017年全球20～79岁糖尿病患者有4.25亿人，预计到2045年，将增长至6.29亿，近80%的患者生活在中低收入国家(中国、印度等)[2]。糖尿病视网膜病变(DR)是常见的糖尿病慢性并发症之一，亦是导致成人失明的主要原因之一。研究显示，我国多数糖尿病患者在20年后会出现微血管并发症，糖尿病人群DR患病率约为23%，约15%的患者在首次诊断糖尿病时就出现不同程度的DR[3]。DR严重威胁糖尿病患者的生存质量，同时给社会带来严重的经济负担。早期诊断是预防或延缓视力丧失、降低相关费用的最佳手段，但DR是一种早期无症状的疾病，其发展至晚期治疗有效性降低。近年来，诸多研究发现，氧化应激和炎症对血管改变及DR发展有重要影响。现就DR的分类、发生发展机制及治疗研究进展作一综述。

1 DR分类

研究显示，DR进展的分类与视网膜微血管系统的异常有关，包括血视网膜屏障的通透性、血管内皮细胞和周细胞减少、血管基底膜增厚、毛细血管闭塞、视网膜神经元和胶质异常等。因此，目前DR主要分为非增殖性糖尿病视网膜病变(NPDR)、增殖性糖尿病视网膜病变(PDR)及糖尿病性黄斑水肿(DME)。

1.1 NPDR 此种病变类型，亦称单纯型或背景型DR，常发生于DR的早期阶段，其特征为视网膜出血、微动脉瘤、视网膜内微血管异常和棉絮斑(由视网膜神经纤维层局部肿胀引起的视网膜上出现的蓬松白色斑块)[4]。根据这些症状的严重程度，可分为轻度、中度、重度。轻度是指散瞳眼底检查仅有微动脉瘤，中度不仅存在微动脉瘤还存有轻重度NPDR的表现，重度为出现以下任何1个表现但无PDR(4个象限中所有象限均有多于20处视网膜内出血；2个以上象限有静脉串珠样改变；1个以上象限有显著的视网膜内微血管异常)[3]。

1.2 PDR 视网膜新生血管的发展被称为PDR，是视网膜病变的另一种类型，存在其他结构并发症的风险[4]。在PDR中，视网膜损害刺激新生血管生长，可引起纤维增生，有时可致视网膜脱离。新生血管长入玻璃体，引起玻璃体出血。与NPDR 相比，PDR对视力的危害性更大，可导致严重视力下降甚至完全失明。研究发现，患糖尿病25年后，PDR的患病率接近50%，大部分1型糖尿病患者约10年后会出现PDR[5]。

1.3 DME DME是指由于糖尿病引起的黄斑中心凹一个视盘直径范围内的细胞外液积聚所致的视网膜增厚或硬性渗出沉积，是糖尿病患者最常见的致盲原因，在疾病的后期最常见[6]。根据病变严重程度分为无明显DME及有明显DME，无明显DME指眼底检查所见后极部无明显视网膜增厚或硬性渗出；有明显DME分为轻度、中度和重度，轻度指后极部存在部分视网膜增厚或硬性渗出，但远离黄斑中心，中度指视网膜增厚或硬性渗出接近黄斑但未涉及黄斑中心，重度指涉及黄斑中心[5]。

2 DR发生机制

2.1 低度炎症 DR是一种病因复杂的多因素疾病。高血糖引起糖尿病并发症的机制尚不完全清楚。目前，越来越多的数据支持炎症在DR及其并发症发病机制中起重要作用。低度炎症在DME发病机制中的关键作用亦为改进治疗开辟了新的途径和靶点。

首先，慢性高血糖通过激活各种代谢途径引起视网膜毛细血管壁氧化损伤导致血管闭塞，在高血糖血症的早期阶段，会激活转录因子使促炎因子升高，从而在视网膜上产生低度炎症，触发小胶质细胞的激活[7]；其次，视网膜内皮细胞中细胞黏附因子ICAM-1表达增加，视网膜毛细血管壁周围会聚集白细胞，进而使视网膜释放细胞因子、趋化因子、促炎因子、促血管生成生长因子，从而在视网膜上产生低度炎症。这种低度炎症通过破坏周细胞使内皮细胞间的紧密连接被破坏，使血管通透性增加，血清渗出并减弱血管壁屏障，使视网膜血屏障(BRB)破坏，从而使视网膜内发生水肿，因为水肿，细胞外静水压增加，使毛细血管网塌陷、阻塞增加，导致视网膜缺血增加，糖基化、内皮基底膜增厚使血管畸形发展，形成微动脉瘤等[7]。

2.2 氧化应激相关分子途径 氧化应激是指细胞氧化还原的平衡破坏，导致细胞膜和重要的生物分子如DNA、蛋白质、脂质受到损伤的过程。研究表明，氧化应激与糖尿病及其并发症的发生存在广泛联系，氧化应激是其发生发展的关键因素[8]。有研究[9]显示，活性氧可导致胰岛β细胞功能受损，而在慢性高血糖时，活性氧的产生得以持续，各种组织中的抗氧化酶和抗氧化剂受抑制，从而进一步促进氧化应激。因此，了解诱导产生氧化应激的分子途径至关重要。

2.2.1 糖酵解途径 该途径是指无氧条件下葡萄糖进入细胞后被己糖激酶催化发生磷酸化反应生成葡萄糖-6-磷酸(G-6-P)，最后生成丙酮酸的过程。G-6-P可参与磷酸戊糖途径，使NADP+形成NADPH作为供氢体参与多种代谢反应及细胞合成反应；丙酮酸在丙酮酸脱氢酶复合体的催化下形成乙酰辅酶A(CoA),乙酰CoA进入柠檬酸循环以及氧化磷酸化生成ATP。在正常情况下，机体抗氧化防御网可抵御经细胞氧化等过程产生的超氧阴离子自由基(O2-·),但在高血糖时，会产生过量的O2-·，抑制机体抗氧化防御网，促进并诱导氧化应激，使细胞核DNA及其他分子损伤。DNA损伤后，DNA修复酶PARP-1被激活，使G-6-P及葡萄糖等含量增加，这些物质在细胞内积累自动氧化并刺激其他促氧化途径，促进氧化应激[10]。近年来，大量研究强调了糖尿病视网膜中活性氧[包括O2-·、羟基自由基等]的高水平及其在细胞信号改变中的作用，导致视网膜细胞损伤，最终导致DR发病机制的发展[11]。

2.2.2 晚期糖基化终产物(AGE)途径 在高血糖时，葡萄糖会与大分子(如蛋白质、脂类等)发生非酶结合，导致AGE的形成[12]。氨基酸基团与AGE(如乙二醛、甲基乙二醛等)作用时，体内外的蛋白质会被负性修饰蛋白修饰改变功能，AGE形成后可与不同的AGE受体发生异常反应，这些受体会促进活性氧的生成，有利于氧化应激的发生，影响视网膜功能。糖尿病患者循环中积累的AGE：可能导致视网膜血管阻塞而发生局部缺血，激活MAPK/NF-κB等细胞内信号，引起缺氧、胞质活性氧的产生、抗氧化防御系统作用降低等；可通过过氧化亚硝酸盐依赖机制导致乙二醛酶I失活而诱导周细胞凋亡[13]。

在高血糖状况下，线粒体中AGE介导的O2-·的增加，可在血管系统细胞中产生早期印象，这种永久性的功能障碍，被称为代谢记忆，是糖尿病视网膜病变中一种严重的现象，是导致血管内皮无法保持血管稳态的原因，这个现象研究者们普遍认为与氧化应激有关[14]。

2.2.3 甘油二酯的形成和蛋白激酶C(PKC)激活途径 甘油二酯途径是以糖酵解途径生成的3-磷酸甘油为起始物。但在高血糖条件下，三磷酸甘油醛脱氢酶受到抑制，使3-磷酸甘油醛积累形成高水平的丙糖异构前体——三磷酸二羟丙酮，随后形成3-磷酸甘油并与脂肪酸结合驱动从头合成途径，通过1-脂酰-3-磷酸钠形成磷脂酸及甘油二酯(DAG)，甘油二酯形成增加可能导致磷脂酸(磷脂酰胆碱、磷脂酰丝氨酸)的水解，通过刺激AGE的生成调节PKC途径。

PKC是一类具有多种亚型的cAMP依赖性蛋白激酶，有11种异构体，属丝氨酸和苏氨酸家族。通过一系列磷酸化反应调节其蛋白活性，是细胞信号通路中涉及甘油二酯、磷脂酰丝氨酸和钙的关键成分。研究表明，高血糖条件下，不同的PKC亚型通过甘油二酯诱导激活或通过氧化应激、AGE的形成等间接激活，在诸多细胞功能中参与氧化还原机制介导的DR发病机制，如生存、生长和增殖、迁移和凋亡[15]。目前不同PKC亚型在DR中的作用尚不完全清楚。

2.2.4 己糖胺途径 此途径是产生活性氧的另一种生化途径，是对慢性高血糖水平的反应。己糖胺通过限速酶6-磷酸果糖氨基转移酶(GFAT)的催化参与糖酵解中间产物果糖1，6-二磷酸(F-6-P)的代谢，最终形成G-6-P，作为一种中间体通过UDP-葡糖合成酶转化为尿苷二磷酸-N-乙酰葡糖胺(UDP-GLUcNAC)[16]。正常情况下，极少量F-6-P通过糖酵解进入己糖胺途径，GFAT活性较低，高血糖时，过量的F-6-P进入，GFAT活性增加，使UDP-GLUcNAC增加，加之基因表达的改变及转录因子的增加，抑制系膜细胞有丝分裂，激活胶原基质激活，使基底膜增厚，因此该途径在糖尿病及其并发症的毒性及氧化作用中扮演重要角色。研究表明，己糖胺途径的激活参与了糖尿病视网膜毛细血管细胞的凋亡，限制了细胞增殖[17]。

2.2.5 多元醇途径 多元醇途径是指葡萄糖在醛糖还原酶的催化下可生成多元醇(包括山梨醇、木糖醇等)，正常血糖时，醛糖还原酶不能使葡萄糖还原而是参与糖酵解途径，所以此途径在细胞内葡萄糖代谢中所占比例极小。但在高血糖情况下，该途径被激活，大量分子进入多元醇途径，主要可通过两种机制产生氧化应激。一方面，使NADPH(维持细胞氧化还原循环)过度消耗，谷胱甘肽(具有抗自由基、DNA合成和细胞增殖作用)，山梨醇形成增加，可在局部增多使渗透压升高引起白内障；另一方面，山梨醇脱氢酶(SDH)随之增加，从而利用NAD+作为辅助因子催化果糖形成，果糖经过磷酸化反应使果糖-3-磷酸积累，通过自氧化促进AGE前体甲基乙二醛的形成，后参与从头合成甘油二酯激活PKC途径，共同促进氧化应激[18]。

山梨醇是一种强亲水醇，几乎没有能力通过细胞膜扩散，从而产生细胞高渗性，导致视网膜毛细血管渗透损伤和细胞死亡[19]。尽管多元醇途径与DR相关，但使用醛糖还原酶抑制剂的临床试验尚未得出结论，这表明需进一步研究多元醇途径在DR发展中的重要性。

2.2.6 胰岛素信号途径失活 大量研究表明，葡萄糖调节机制(胰岛素分泌和胰岛素作用)失效与氧化应激有关[20,21]。高血糖时，胰岛β细胞对葡萄糖的吸收速率增加，而己糖激酶具有高亲和力和低米氏常数(Km)，易将葡萄糖磷酸化为G-6-P而参与糖酵解、柠檬酸循环及ATP的生成。高水平的ATP会关闭ATP依赖的钾离子通道，促进钠离子内流，使钠钾比异常，细胞膜去极化，导致电压依赖性的T型钙离子通道和钠离子通道打开，使钠离子、钙离子内流增加，使膜进一步去极化，最终增加的钙离子促进了含胰岛素的分泌颗粒与质膜融合，促进胰岛素的释放。胰岛素进入门静脉循环被输送至外周组织，与受体结合形成胰岛素受体复合物，从而激活磷酸化和蛋白偶联反应。高血糖诱导的氧化应激可激活解偶联蛋白-2(UCP-2)，降低ATP/ADP，抑制ATP依赖性的反应。高血糖反应性物质活性氧会影响细胞分泌胰岛素的数量和质量，使线粒体形状、体积、功能改变，从而使胰岛素分泌受损[6]。

另有研究表明，氧化应激还会影响葡萄糖转运蛋白4的转运、蛋白激酶B在脂肪细胞中的活性及磷酸酶活性，从而阻断胰岛素作用[22]。

3 DR的治疗

3.1 类固醇类激素 类固醇类激素治疗DR主要有两种途径，一种是细胞内途径，皮质类固醇分子由皮质类固醇结合蛋白(CBG)运输至血浆，结合糖皮质激素表达热休克蛋白，使分子渗透至细胞核，CBG与核内的基因结合，产生特定的mRNA，在产生各自蛋白质时被激活或失活，即通过与DNA直接作用而发挥作用；另一种是细胞外途径，主要是降低通透性诱导血管收缩联合缪勒细胞减少细胞肿胀而诱导腺苷产生[7]。代表药物：曲安奈德(主要抑制MMP-9基因表达及VEGF的分泌)；地塞米松磷酸钠(主要降低炎症过程，减轻视网膜血屏障的破坏)；氟轻松醋酸酯(注入玻璃体内可减轻瘀青)等。

3.2 非甾体抗炎药类(NSAIDs) 非甾体抗炎药是最常用的处方药之一，通常用于解热镇痛和抗炎，是环氧化酶(COX)的抑制剂，可减少促炎前列腺素的合成。COX-2主要在炎症部位产生诱导促炎蛋白(如PGE2和PGEF2α)的合成，在视网膜病变中发挥作用。在眼科，局部NSAIDs主要用于稳定眼内手术时的瞳孔扩张，控制术后疼痛和炎症。研究表明，NSAIDs对DR有较好治疗作用。最近的一项前瞻性研究证实，大剂量阿司匹林可有效减缓小动脉瘤的形成，非甾体抗炎药治疗可阻止DR的发展和进展[7,22]。

Pinna等[23]发现，DME患者局部应用溴芬酸治疗30 d后黄斑厚度减少，酮咯酸比溴酚酸更能降低PGE2的浓度。Russo等[24]研究发现，老年黄斑变性患者局部给予酮咯酸联合抗VEGF注射6个月后，黄斑中央厚度明显减少。但Gomi等[25]报道了注射雷尼珠单抗联合局部溴酚酸时黄斑中央厚度无明显减少。然而，由于研究参数的不同，如包括不同眼部病变的患者、样本量小、回顾性研究的时间长短不同，这些研究的结果可能是混合的，因此直接比较这些数据特别复杂。所以，需更多临床试验进一步研究非甾体类抗炎药的治疗效果。

3.3 抗氧化剂 研究表明，在抗炎药物治疗中，氧化应激是一个重要的靶点，阻断氧化应激在临床研究中可能是一个有用的方法[7]。目前针对抗氧化剂对逆转糖尿病患者视网膜血管变化的研究结果说法不一。因此，有必要针对产生氧化应激的特定失调机制，同时避免干扰活性氧(ROS)的生理作用。氮氧化物(NOX)是ROS的主要酶源，与高血糖促进视网膜的病理新生血管形成直接相关。目前，NOX家族的亚型NOX1、NOX2、NOX4在DR中的作用研究较多，不同的抑制剂已被证明可阻止DR的发展[26]。

此外，有研究[26]显示NADPH在视网膜炎症反应和血管渗漏中起关键作用，通过NADPH氧化酶抑制氧化应激、活性氧的形成及炎症反应。

3.4 炎症分子抑制剂 多项研究探讨了靶向特异性炎症分子在DR治疗中的价值，促炎细胞因子TNF-α被证明在DR中显著升高。英夫利昔单抗是用于治疗克罗恩病的TNF-α单克隆抗体。Sfikakis等[27]对4例DME患者进行了激光光凝治疗并注射了英夫利昔单抗2个月后发现，7只有症状的眼中有5只出现视力改善、黄斑厚度减少情况，重复注射后进一步改善；但英夫利昔单抗导致严重不良事件的发生率较高，认为应大幅减量并联合VEGF靶向药物治疗。

此外，亦有将伊那西普、卡那单抗、MCP-1、CCR2/CCR5受体口服抑制剂、整合素拮抗剂Luminate 1等药物作为DR患者的治疗方法，但仍需更多的研究证明。

3.5 天然分子治疗

3.5.1 多酚类 多酚是饮食中最丰富的抗氧化剂，是植物的次生代谢物，大量存在于水果、蔬菜和全谷物中，亦存在于从它们衍生出来的食物和饮料中[28]。①白藜芦醇：来源于葡萄、红酒、浆果，是一种特别有效的抗氧化剂，可用于治疗缺血性疾病、神经损伤疾病等，具有神经保护功能，可抑制视网膜缺血和再灌注损伤导致的神经节细胞凋亡。②姜黄素：是姜黄的主要成分，具有抗氧化、抗炎、抗增殖的特性，具有组蛋白乙酰转移酶抑制剂的功能，可通过抗氧化活性影响神经退化、血管病变，防止细胞细胞器退化，减少糖尿病患者微血管的扭曲，并修复和再生微血管。③绿茶多酚、槲皮素、可可多酚等。

3.5.2 芝麻素 来源于芝麻香油，是一个重要的抗氧化剂，具有神经保护性，可减缓糖尿病视网膜损伤的进展，通过降低血糖水平，抑制小胶质细胞激活，减少视网膜中TNF-α水平。

3.5.3 花青素 花青素是自然界一类广泛存在于植物说的水溶性天然色素，在某些退行性疾病中具有抗炎、抗菌、抗癌及抗氧化应激的保护作用[28]。因此，有研究认为其在DR中发挥重要作用。

3.5.4 棕榈先乙醇酰胺 棕榈先乙醇酰胺是一种具有抗炎、神经保护作用的内源性保护脂质，被认为是通过其抗炎特性从而保护视网膜、防止氧化应激、抑制小胶质细胞过度激活。

3.5.5 菠萝蛋白酶 菠萝蛋白酶来源于菠萝汁和菠萝茎的一种半胱氨酸蛋白酶。有研究显示，其可增强免疫防御、抑制血管生成[28]。

综上所述，随着全球糖尿病发病率的逐年上升，早期避免自然进展是对抗DR的主要目标。目前的治疗主要以晚期为重点，通过暂时阻止视网膜异常血管形成延迟视力丧失，但因为代谢记忆现象，患者无法恢复重建受损的神经组织，DR的发生发展与高血糖诱导的氧化环境密切相关，氧化应激在DR中的发生机制日趋完善，抗氧化应激、抗炎、抗VEGF生成等有望成为未来的治疗靶点。