杜長虹，劉銀萍

（皖南醫(yī)學(xué)院弋磯山醫(yī)院眼科，安徽 蕪湖 241001）

糖尿?。╠iabetes mellitus，DM）患病率在近些年來呈現(xiàn)上升趨勢，2017 年影響全球約4.25 億成年人，據(jù)預(yù)估測2045 年，DM 人數(shù)將增至6.29億。有數(shù)據(jù)顯示2019 年中國DM 患病總?cè)藬?shù)約1.29億人，預(yù)測2040年中國DM患病人數(shù)將居世界首位［1］。DM會導(dǎo)致多種并發(fā)癥，其中約三分之一將發(fā)展為糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR），并且DR 是致使視力損傷和喪失的重要原因［2-3］，其中對視力構(gòu)成威脅最常見的是增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）和糖尿病性黃斑水腫（diabetic macular edema，DME）［4-5］。根據(jù)國際分期，DR 分為增殖期和非增殖期。目前臨床上對于DR的治療主要為抗血管生成療法、抗炎療法及激光療法。顯然，目前的治療方法是在視網(wǎng)膜已經(jīng)發(fā)生病變的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，然而，對于嚴(yán)重視力喪失的患者，使用目前可用的治療方法，仍然難以實(shí)現(xiàn)閱讀或駕駛視力。DM 一旦發(fā)展為DR 則對視力產(chǎn)生極大危害，并且增加了DM 人群的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，降低了其生活質(zhì)量，因此在視網(wǎng)膜發(fā)生病變之前進(jìn)行干擾，成為目前的潛在治療方法。目前DR發(fā)生發(fā)展機(jī)制的研究較多，如抑制DM 的氧化應(yīng)激和視網(wǎng)膜上活性氧（reactive oxygen species，ROS）的過度生成；靶向抑制Rab20 的過表達(dá)，改善視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和Müller 細(xì)胞的細(xì)胞間通訊；抑制視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化，從而抑制視網(wǎng)膜的炎癥反應(yīng)等都可能成為DR 的潛在預(yù)防和治療的方法?，F(xiàn)將具體機(jī)制及研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 高血糖與氧化應(yīng)激

氧化應(yīng)激是DM 發(fā)展為DR 過程中的重要機(jī)制之一。有研究發(fā)現(xiàn)，高血糖激活某些通路進(jìn)而打破體內(nèi)的氧化抗氧化系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，從而激發(fā)氧化應(yīng)激的發(fā)生［6-7］。關(guān)于這其中的通路，不少學(xué)者也進(jìn)行了探索和研究，高血糖激活多元醇途徑，在將葡萄糖轉(zhuǎn)化為果糖的過程中，會導(dǎo)致煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）的大量消耗，而NADPH 可以促使細(xì)胞產(chǎn)生谷胱甘肽（一種具抗氧化物質(zhì)），因此，NADPH 的大量消耗可導(dǎo)致谷胱甘肽產(chǎn)生不足，氧化物堆積，這是導(dǎo)致氧化抗氧化系統(tǒng)失衡的重要原因之一［8］；還通過己糖胺途徑致使產(chǎn)生大量的H2O2，由于大量ROS 的產(chǎn)生和積累，進(jìn)而導(dǎo)致一系列病理改變?nèi)缂?xì)胞內(nèi)皮損傷、血管通透性增加、促進(jìn)新生血管的生成［9］；通過PKC 通路導(dǎo)致血管內(nèi)皮通透性增加，誘導(dǎo)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達(dá)增加等病理改變［10］。

高血糖通過上述途徑誘導(dǎo)了氧化應(yīng)激的發(fā)生，ROS 增多會氧化蛋白質(zhì)和脂質(zhì)，從而導(dǎo)致細(xì)胞和組織功能的障礙，與DM 患者視網(wǎng)膜損害發(fā)生密切相關(guān)。已有研究顯示氧化應(yīng)激會導(dǎo)致DNA 斷裂［11］，由此可改變分子結(jié)構(gòu)，影響基因表達(dá)和細(xì)胞的活性。尤其是線粒體DNA，它與核基因不同，是裸露的雙鏈DNA 分子，無核膜包被。因此線粒體DNA 和蛋白質(zhì)更容易受到ROS 誘導(dǎo)的損害，而線粒體DNA 編碼的蛋白質(zhì)是電子傳遞鏈的組成成分，會使電子傳遞鏈系統(tǒng)異常，產(chǎn)生更多的ROS，由此構(gòu)成惡性循環(huán)。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能之一是蛋白質(zhì)的加工和折疊，在二硫鍵的形成過程中，蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶活性位點(diǎn)上的電子轉(zhuǎn)移會觸發(fā)ROS的形成［12］，ROS 的過度產(chǎn)生可能會導(dǎo)致蛋白質(zhì)的錯誤折疊及其積累，從而產(chǎn)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激［13］，為了清除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)錯誤折疊蛋白的積累，于是便激活了未折疊蛋白反應(yīng)（UPR）［14］，此反應(yīng)所涉及的三條信號通路已經(jīng)被證實(shí)參與視網(wǎng)膜炎癥、凋亡和血管的生成。綜合以上認(rèn)為氧化應(yīng)激對內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可能有著推進(jìn)的作用。近年有越來越多的證據(jù)表明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和線粒體兩個細(xì)胞器之間存在著膜的鏈接，Ca2+的儲存位點(diǎn)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)產(chǎn)生應(yīng)激時釋放Ca2+，被線粒體吸收，從而間接增加ROS 的產(chǎn)生［15］，因此，氧化應(yīng)激與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激之間存在相互促進(jìn)的關(guān)系，形成了一個惡性循環(huán)，加劇氧化應(yīng)激的進(jìn)程。氧化應(yīng)激可以激活多元醇通路，導(dǎo)致過量的葡萄糖轉(zhuǎn)化為山梨糖醇，但山梨糖醇很難穿透細(xì)胞膜，在細(xì)胞內(nèi)積聚，導(dǎo)致細(xì)胞水腫、結(jié)構(gòu)改變、代謝紊亂和微血管損傷，這一病理進(jìn)程在大鼠DR 模型中也有所驗(yàn)證［16］。還可以激活PKC 通路減少DM 患者的視網(wǎng)膜血流量，也在臨床試驗(yàn)及動物實(shí)驗(yàn)中證實(shí)［17-18］。視網(wǎng)膜血流量的減少，會導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織形成缺血缺氧狀態(tài)，進(jìn)而誘發(fā)VEGF 等血管生成因子的表達(dá)增加，增加內(nèi)皮通透性，促進(jìn)黃斑水腫和增殖性視網(wǎng)膜病變進(jìn)程［19］。氧化應(yīng)激產(chǎn)生的ROS 還會抑制胰島素基因的表達(dá)，導(dǎo)致胰腺β 細(xì)胞功能障礙，無法提供足夠的胰島素控制血糖，這也是糖尿病進(jìn)展的重要原因之一，由于糖尿病的發(fā)生發(fā)展，機(jī)體形成高血糖的狀態(tài)，又會進(jìn)一步誘導(dǎo)視網(wǎng)膜的損傷，促進(jìn)DR 病理狀態(tài)的發(fā)生［20］。以上研究表明，抑制氧化應(yīng)激可能成為DR 的潛在治療靶點(diǎn)。

2 高血糖與糖尿病視網(wǎng)膜血管及神經(jīng)的病變

視網(wǎng)膜是視覺形成的初始部位，也是多種致盲性眼病的病變部位，DR 是糖尿病微血管并發(fā)癥之一［21］，是工作人群視力喪失的重要原因之一，也對患者的生活和工作造成了極大的困擾。視網(wǎng)膜具有高代謝性，其高代謝狀態(tài)可以由其具有豐富的血液供應(yīng)所體現(xiàn)［22］。視網(wǎng)膜微血管主要由內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞構(gòu)成，二者之間通過縫隙連接進(jìn)行細(xì)胞間通訊［23］，對維持視網(wǎng)膜血管內(nèi)穩(wěn)態(tài)起著至關(guān)重要的作用［24-26］?？p隙連接蛋白是由兩個半通道對接而成，是由線粒體連接蛋白43（mitochondrial connexin 43，MtCx43）基因表達(dá)而來。有體外試驗(yàn)表明，高血糖會抑制MtCx43 基因表達(dá)，從而破環(huán)縫隙連接的結(jié)構(gòu)和活性，微血管內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞之間連接通道受到破壞影響細(xì)胞間通訊，從而血管通透性增加而導(dǎo)致滲漏，這是DR滲出性病變的原因之一［27］。另一方面，內(nèi)皮細(xì)胞損傷時會生成較多的血管收縮劑如內(nèi)皮素、血栓素A2 促進(jìn)微血管的收縮，有助于缺氧環(huán)境的形成，內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞會釋放更多VEGF，VEGF 與促紅細(xì)胞生成素（EPO）二者起到相互協(xié)同作用共同促進(jìn)微血管的生成，由于新生血管結(jié)構(gòu)脆弱易于破裂出血，因此DR患者易發(fā)生視網(wǎng)膜出血，若新生血管長入到玻璃體可能會發(fā)生玻璃體積血［28］。研究表明Cx43 在細(xì)胞間通訊中起著核心作用，并有助于調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞的存活［27］，視網(wǎng)膜Müller 細(xì)胞參與構(gòu)成血視網(wǎng)膜屏障，對神經(jīng)元起到營養(yǎng)和保護(hù)作用，Müller 細(xì)胞-周細(xì)胞通訊對于維持視網(wǎng)膜穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，高血糖會上調(diào)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和 Müller 細(xì)胞中 Rab20 的表達(dá)，這種異常的Rab20 高表達(dá)有效抑制Cx43 從細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞表面，從而損害縫隙連接細(xì)胞間通訊活性，并促進(jìn)與DR 相關(guān)的視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和Müller細(xì)胞的丟失，因此靶向抑制Rab20 的過表達(dá)可用于改善高視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和Müller 細(xì)胞中的細(xì)胞間通訊，并預(yù)防與DR 相關(guān)的神經(jīng)血管破壞，可能成為DR的潛在治療方法［29］。

3 慢性炎癥

DR 不單純是微血管的病變，也是一種慢性炎癥以及視網(wǎng)膜的神經(jīng)退行性病變，有研究表明，高血糖誘導(dǎo)的代謝途徑導(dǎo)致神經(jīng)血管單位的損傷。先前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為視網(wǎng)膜神經(jīng)變性是受到微血管病變的影響，后來Kim 等［30］的OCT 研究表明，DR 患者在出現(xiàn)微血管病變之前，即可觀察到的視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞和內(nèi)叢狀層較薄，表明視網(wǎng)膜內(nèi)神經(jīng)元的死亡可能先于血管細(xì)胞的死亡，視網(wǎng)膜神經(jīng)變性可能存在獨(dú)立于微血管病變之外的影響途徑。視網(wǎng)膜神經(jīng)變性主要包括神經(jīng)元的死亡和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增生。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的活化及增生后釋放大量炎癥因子，加速DR 進(jìn)程，導(dǎo)致神經(jīng)元細(xì)胞的功能障礙，其中Müller 細(xì)胞的增生活化，產(chǎn)生大量炎癥細(xì)胞因子，一部分參與了DR 的進(jìn)程，一部分反作用于Müller細(xì)胞本身，刺激其產(chǎn)生更多炎癥因子，由此形成惡性循環(huán)，Müller 細(xì)胞對炎癥的放大做用被認(rèn)為是DR 發(fā)生發(fā)展的重要原因［31］。小膠質(zhì)細(xì)胞不僅是神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，還在中樞系統(tǒng)中起到免疫細(xì)胞作用，在DM大鼠早期就可以檢測到小膠質(zhì)細(xì)胞的增生以及激活的比例增加，且在實(shí)驗(yàn)中觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)變化時，尚未發(fā)生視網(wǎng)膜神經(jīng)元的凋亡［32］，這表明小膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)性的發(fā)生先于DR。小膠質(zhì)細(xì)胞作為一種特定類型的巨噬細(xì)胞，與巨噬細(xì)胞有很多共同的特征，可分為多種亞型，包括M1、M2a、M2b和M2c，M1小膠質(zhì)細(xì)胞顯著表達(dá)促炎因子如IL-6、TNF-α、IL-12 和吞噬氧化酶如iNOS 和MHC-Ⅱ。M2a 是典型的M2，具有很強(qiáng)的抗炎特征，表達(dá)IL-10、CD206、精氨酸酶1（Arg-1）和幾丁質(zhì)酶-3-like-3。M2b是M1和M2a之間的一個亞型，其特征是即表達(dá)抗炎因子如Arg-1、CD206，也表達(dá)促炎細(xì)胞因子如IL-12、IL-6、TNF-α。M2c 較高水平表達(dá)TGF-β 和VEGF-A，與血管生成和免疫抑制相關(guān)。這些小膠質(zhì)細(xì)胞亞型可以相互動態(tài)分化，這一過程被稱為極化［33］。在初始的炎癥反應(yīng)中主要起到糾正性作用即抗炎作用，長期過度的炎癥刺激，致使小膠質(zhì)細(xì)胞變?yōu)榇傺谞顟B(tài)，分泌大量促炎分子［34］。實(shí)驗(yàn)表明高血糖首先誘導(dǎo)M2a 樣極化，這對附近的神經(jīng)元細(xì)胞有保護(hù)作用。隨著時間的推移，這種M2a 樣極化轉(zhuǎn)變?yōu)镸2b，其特征是產(chǎn)生一些M1 促炎因子并伴隨M2 因子受損，表明慢性高血糖可能會導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞極化逐漸改變?yōu)樵絹碓酱傺椎膩喰汀Ｊ聦?shí)上，在后期，極化的小膠質(zhì)細(xì)胞似乎是M1樣，小膠質(zhì)細(xì)胞極化的這種變化極有可能是動態(tài)的和連續(xù)的［35］。小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)性和促炎性細(xì)胞因子和趨化因子水平升高是DR 病理學(xué)的重要標(biāo)志。盡管尚不清楚小膠質(zhì)細(xì)胞與疾病進(jìn)展之間的確切分子聯(lián)系，但研究表明，調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞可以緩解視力障礙［36］。

4 小結(jié)

DR 是危害視力的首位視網(wǎng)膜病變，氧化應(yīng)激和慢性炎癥反應(yīng)以及Cx43 表達(dá)的下調(diào)在其發(fā)病過程中起著極為重要的作用，抑制氧化應(yīng)激以及靶向誘導(dǎo)Cx43 表達(dá)可能成為DR 的潛在治療靶點(diǎn)。神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的異?；罨爱a(chǎn)生炎癥因子，是導(dǎo)致神經(jīng)元及神經(jīng)血管單位損傷的重要原因之一，抑制Müller 細(xì)胞的炎癥放大作用，可能會延緩DR的進(jìn)展。鑒于小膠質(zhì)細(xì)胞可以向促炎型及抗炎型轉(zhuǎn)化的特點(diǎn)，阻止小膠質(zhì)細(xì)胞向促炎型轉(zhuǎn)化，是有前景的DR治療策略。