陳加玉，滕 巖，楊明明

0引言

糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是勞動(dòng)人口中最主要的致盲性眼病，其中以糖尿病性黃斑水腫(diabetic macular edema，DME)最為嚴(yán)重。DR是由于長(zhǎng)期高血糖引起的視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)的病理和功能改變，被認(rèn)為是糖尿病最常見(jiàn)且最嚴(yán)重的微血管并發(fā)癥[1]。DME是指視網(wǎng)膜黃斑區(qū)組織層間積液，其可發(fā)生在DR的任何階段，是糖尿病患者中心視力喪失的主要原因。DR的發(fā)病機(jī)制復(fù)雜(圖1)，截至目前仍未完全闡明。長(zhǎng)期高血糖誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜微血管改變、炎癥及視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維退化是引起糖尿病患者視力喪失的主要原因。此外，越來(lái)越多的證據(jù)顯示，免疫機(jī)制在DR發(fā)病中起著重要作用。

圖1 糖尿病視網(wǎng)膜病變的發(fā)病機(jī)制。

眼球是人體具有高度組織性和復(fù)雜性的精細(xì)器官。由于視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障參與免疫隔離，確保了每一個(gè)腔室具有無(wú)菌的環(huán)境。生理?xiàng)l件下，它們能阻止細(xì)胞和大分子物質(zhì)自由進(jìn)出眼睛。當(dāng)視網(wǎng)膜的生理機(jī)能發(fā)生改變時(shí)，免疫反應(yīng)將迅速被激活，內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定及功能將會(huì)得到維持。然而，糖尿病患者機(jī)體在慢性炎癥反應(yīng)的持續(xù)刺激下，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的組織重構(gòu)和功能缺失。這種低水平的慢性炎癥反應(yīng)稱為副炎癥或非經(jīng)典炎癥。因此，抑制這種持續(xù)的病理性炎癥是治療DR的一個(gè)新方向。最新研究表明，在DR患者眼內(nèi)，參與炎癥反應(yīng)的細(xì)胞因子如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6、IL-1β、單核細(xì)胞趨化蛋白-1(monocyte chemotactic protein 1，MCP-1)、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)的水平顯著升高[2]，它們相互作用，促進(jìn)局部病理性新生血管的生成，極大地促進(jìn)了DR的進(jìn)展。本文旨在討論炎癥在DR發(fā)病機(jī)制中的作用及其與新生血管的關(guān)系。

1新生血管相關(guān)因子

1.1血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)由多種相關(guān)蛋白組成，包括VEGF-A、B、C、D、E和胎盤生長(zhǎng)因子。VEGF-A是VEGF家族的典型成員，已經(jīng)證明其是血管生成的關(guān)鍵，能夠結(jié)合高親和力酪氨酸激酶受體(VEGF-R1、R2)發(fā)揮作用，在炎癥和新生血管形成中增加血管壁通透性[3]。因此，抗VEGF活性的相關(guān)藥物在臨床被廣泛用于治療DR和DME。缺氧是促進(jìn)VEGF基因表達(dá)的最具特征的因素，但晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)、IL-1β、IL-6等促炎癥因子釋放均可上調(diào)VEGF mRNA的表達(dá)。這些發(fā)現(xiàn)解釋了在某些DME患者中，即使沒(méi)有缺氧的證據(jù)，VEGF也會(huì)過(guò)度表達(dá)。VEGF-A通過(guò)與VEGF-R2結(jié)合，對(duì)血管內(nèi)皮細(xì)胞具有促進(jìn)增殖和滲出的作用。VEGF-R2激活后，酪氨酸激酶受體活性增加，導(dǎo)致下游多種信號(hào)通路激活，進(jìn)而損害視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障，這也是DME發(fā)病過(guò)程中一個(gè)重要的病理機(jī)制[4]。此外，VEGF-A的濃度增加還可以上調(diào)細(xì)胞間黏附因子-1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)的表達(dá)，促進(jìn)白細(xì)胞淤滯與細(xì)胞因子的釋放，進(jìn)而增加新生血管生成與炎癥因子的表達(dá)。上述病理改變均是DR病理過(guò)程的重要標(biāo)志。

1.2血管生成素血管生成素(angiopoietins，Ang)是一類生長(zhǎng)因子，與血管內(nèi)皮酪氨酸激酶受體Tie-2結(jié)合，具有調(diào)節(jié)血管穩(wěn)態(tài)，控制血管通透性、抑制炎癥及血管生成等功能[5]，它在DR的炎癥過(guò)程中具有特殊意義。Ang1與Tie-2結(jié)合，激活的信號(hào)通路通過(guò)募集周細(xì)胞起到穩(wěn)定血管，同時(shí)降低由炎癥因子誘導(dǎo)的血管通透性。相反，在高血糖、缺氧或氧化應(yīng)激等不利條件下，Ang2競(jìng)爭(zhēng)性地與Tie-2結(jié)合，抑制Ang1信號(hào)通路，導(dǎo)致血管穩(wěn)定性降低、周細(xì)胞脫落、視網(wǎng)膜屏障破壞、炎癥加重。Rangasamy等[6]研究表明，Ang2通過(guò)改變內(nèi)皮細(xì)胞連接的VE-鈣黏蛋白對(duì)視網(wǎng)膜內(nèi)屏障產(chǎn)生破壞，這表明Ang2/Tie-2通路有望成為DME替代治療的新靶點(diǎn)之一。

2炎癥相關(guān)因子

隨著研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞因子和其他炎癥介質(zhì)導(dǎo)致的持續(xù)低水平炎癥是DR及DME發(fā)展的重要機(jī)制，其中IL-6、IL-1β、IL-8、TNF-α、ICAM-1、血管細(xì)胞黏附小分子1 (VCAM-1)、整合素b-2(CD-18)、MCP-1、血漿激肽釋放酶-激肽系統(tǒng)(kallikrein kinin system，KKS)等已被報(bào)道在DR的發(fā)病過(guò)程中發(fā)揮關(guān)鍵作用[7](表1)。

表1 糖尿病視網(wǎng)膜病變中相關(guān)炎癥因子及可能參與機(jī)制

2.1IL-6 IL-6是一種重要的細(xì)胞因子，其在宿主抵抗感染和組織損傷等環(huán)境應(yīng)激方面起著關(guān)鍵作用。在調(diào)節(jié)失衡的情況下，IL-6的持續(xù)分泌與各種慢性炎癥甚至癌癥的發(fā)生有關(guān)[8]。在不同靶細(xì)胞中，IL-6具有廣泛的生物學(xué)活性，包括急性期蛋白合成、調(diào)節(jié)先天和獲得性免疫反應(yīng)等。

IL-6信號(hào)通路參與內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙和血管炎癥，在DR和其他炎癥性眼病的發(fā)病中起著重要作用。IL-6是VEGF介導(dǎo)的炎癥性血管滲漏的重要介質(zhì)，可以通過(guò)直接阻斷內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞的屏障作用，或誘導(dǎo)其他細(xì)胞因子的表達(dá)，促進(jìn)血管通透性增加[9-10]。Valle等[10]報(bào)道IL-6通過(guò)上調(diào)內(nèi)皮細(xì)胞特異性ICAM-1的表達(dá)，導(dǎo)致人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞的屏障破壞。此外，Yun等[11]另一項(xiàng)體外研究表明，IL-6可以誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3(activator of transcription 3，STAT3)活化，進(jìn)而下調(diào)緊密連接蛋白1(zonula occludens-1，ZO-1)和閉鎖蛋白，增加內(nèi)皮細(xì)胞的通透性，ZO-1和閉鎖蛋白是形成視網(wǎng)膜內(nèi)屏障細(xì)胞間緊密連接的主要成分。此外，IL-6也被發(fā)現(xiàn)通過(guò)誘導(dǎo)VEGF的產(chǎn)生促進(jìn)視網(wǎng)膜新生血管的形成。

臨床發(fā)現(xiàn)，許多DR患者玻璃體和房水中IL-6濃度升高，預(yù)示炎癥因素在其中發(fā)揮重要的作用。一項(xiàng)臨床研究中顯示，IL-6受體抑制劑托珠單抗(tocilizumab)對(duì)藥物難治性黃斑水腫有顯著療效[12]。此外，一項(xiàng)前瞻性研究表明，在接受雷珠單抗治療的DME患者中，房水中IL-6濃度基線水平較低的治療組預(yù)后視力更好[13]。表明IL-6的濃度具有指導(dǎo)治療的作用，可能成為抗VEGF治療效果的候選生物標(biāo)志物。

2.2IL-1β IL-1β是一種主要的促炎癥細(xì)胞因子，通常在感染、組織損傷或免疫失衡時(shí)產(chǎn)生[14]。它在介導(dǎo)自身炎癥綜合征、心血管疾病和癌癥進(jìn)展方面發(fā)揮著重要作用。在眼內(nèi)，IL-1β可以誘導(dǎo)視網(wǎng)膜內(nèi)屏障的許多變化，包括白細(xì)胞募集、通透性增加、內(nèi)皮細(xì)胞形態(tài)和功能的改變。研究發(fā)現(xiàn)，Müller細(xì)胞是視網(wǎng)膜中IL-1β細(xì)胞的主要來(lái)源，高血糖誘導(dǎo)的caspase-1/IL-1β信號(hào)通路激活，是誘導(dǎo)細(xì)胞焦亡的起始過(guò)程[15]。IL-1β除了具有強(qiáng)的促炎癥作用外，還可誘導(dǎo)血管生成。值得注意的是，IL-1β和VEGF在內(nèi)皮細(xì)胞中相互上調(diào)，對(duì)誘導(dǎo)促血管生成反應(yīng)至關(guān)重要[16]。多項(xiàng)臨床研究表明，DR/DME患者眼中IL-1β水平升高。IL-1β抑制劑卡納單抗可顯著改善增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者血管滲漏及黃斑水腫程度[17]。此外，IL-1β拮抗劑阿納金拉不僅顯著降低了激光誘導(dǎo)脈絡(luò)膜新生血管鼠模型中視網(wǎng)膜下新生血管的發(fā)育[18]，而且也能改善DR患者及實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的內(nèi)皮功能[19]。

2.3IL-8 IL-8是一種促炎癥趨化因子，屬于CXC趨化因子家族，被認(rèn)為是中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞的重要激活劑和趨化劑，也是新血管形成的重要介質(zhì)。研究表明，難治性DME患者房水中IL-8水平更高[20]。表明其能夠?qū)⒅行粤＜?xì)胞和單核細(xì)胞募集到玻璃體中，在視網(wǎng)膜新生血管形成過(guò)程中起到關(guān)鍵作用。IL-8濃度與DR引起的黃斑水腫的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，而與視網(wǎng)膜分支靜脈阻塞引起的黃斑水腫無(wú)相關(guān)性[21]，說(shuō)明IL-8在DME的發(fā)生發(fā)展中亦起著重要的作用。Liu等[22]研究證實(shí)IL-1β可誘導(dǎo)IL-8表達(dá)顯著增加，這可能進(jìn)一步增強(qiáng)DR患者中IL-1β的致病作用。這說(shuō)明DR炎癥反應(yīng)過(guò)程中不同細(xì)胞因子和趨化因子之間存在明顯的交互作用。

2.4TNF-α TNF-α是一種促炎癥細(xì)胞因子，與免疫介導(dǎo)、心血管和腫瘤疾病均有關(guān)聯(lián)。TNF-α具有多種生物學(xué)效應(yīng)，包括細(xì)胞增殖、分化、死亡等，其被認(rèn)為與DR發(fā)病機(jī)制及眼內(nèi)炎癥等密切相關(guān)[23]。大量體內(nèi)及體外研究表明，TNF-α增加白細(xì)胞對(duì)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的黏附，增加視網(wǎng)膜內(nèi)屏障的通透性[24]。Jo等[25]研究表明，在高脂飲食和鏈脲霉素誘導(dǎo)的糖尿病大鼠中，視網(wǎng)膜色素上皮中的小膠質(zhì)細(xì)胞分泌TNF-α，激活核轉(zhuǎn)錄因子-κB(nuclear transcription factor-κB，NF-κB)，從而降低ZO-1的分布。同時(shí)，使用糖皮質(zhì)激素可以抑制NF-κB信號(hào)通路，阻止TNF-α誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞通透性增高。此外，依那西普可以有效降低糖尿病大鼠TNF-α表達(dá)，抑制NF-κB的活化，減少視網(wǎng)膜滲漏及視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡[26]。臨床藥物研究表明，TNF-α抑制劑英利昔單抗(infliximab)可有效改善DME患者預(yù)后視力[27]，提示TNF-α阻斷治療可作為DR治療的潛在藥物靶點(diǎn)之一。

2.5MCP-1 MCP-1也稱CCL2，是CC趨化因子家族成員之一。MCP-1可以刺激單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的募集及活化，引起視網(wǎng)膜血管滲透性改變、活性氧形成、細(xì)胞損傷和炎癥反應(yīng)，在DR的發(fā)病機(jī)制中起到重要作用[28]。此外，這種趨化因子通過(guò)促進(jìn)VEGF的產(chǎn)生，在血管生成及纖維化中亦起到關(guān)鍵作用。值得注意的是，MCP-1的表達(dá)也受NF-κB的調(diào)控。臨床研究顯示，DR患者眼內(nèi)液中MCP-1表達(dá)水平更高，表明MCP-1是在DR患者的局部視網(wǎng)膜上生成的[29]。此外，玻璃體腔液中MCP-1濃度與DR的嚴(yán)重程度具有顯著相關(guān)性[28]。這說(shuō)明MCP-1有可能成為預(yù)示DR嚴(yán)重程度的生物標(biāo)志物。

2.6其他KKS在血管損傷過(guò)程中被激活，在炎癥反應(yīng)、血流變和凝血中具有重要作用。臨床研究表明，晚期DR患者玻璃體腔液中構(gòu)成KKS的成分血漿激肽釋放酶(plasma kallikrein，PKal)含量增加[30]。激活眼內(nèi)KKS系統(tǒng)可引起視網(wǎng)膜血管通透性改變、血管舒張和視網(wǎng)膜增厚，進(jìn)而導(dǎo)致黃斑水腫。藥物臨床試驗(yàn)表明，一種新型的雙環(huán)PKal抑制肽可有效改善糖尿病小鼠的視網(wǎng)膜通透性及炎癥性損傷[31]。上述研究表明KKS成分是DME潛在的治療靶點(diǎn)，目前針對(duì)該通路的臨床試驗(yàn)正在進(jìn)行中。

另一個(gè)參與糖尿病炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的靶點(diǎn)是整合素，整合素家族是介導(dǎo)細(xì)胞-細(xì)胞和細(xì)胞-細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的細(xì)胞黏附受體。它具有多種生物學(xué)活性，如細(xì)胞分化、黏附、遷移和增殖等。眾所周知，DR患者白細(xì)胞與視網(wǎng)膜微血管系統(tǒng)的黏附顯著增加，通過(guò)中性粒細(xì)胞抑制因子的表達(dá)，選擇性拮抗這種黏附，已被證明可以逆轉(zhuǎn)糖尿病引起的視網(wǎng)膜微血管病變[32]。一項(xiàng)臨床研究顯示，白細(xì)胞整合素αmβ2(也稱為CD11b/CD18或MAC1)是一種介導(dǎo)白細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞黏附的蛋白，它通過(guò)激活白細(xì)胞促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞的損壞[33]。因此，預(yù)防白細(xì)胞黏附視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞可能成為治療DR的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。

3炎癥與新生血管的關(guān)系

血管生成和炎癥在許多病理和生理?xiàng)l件下關(guān)系十分密切。炎癥細(xì)胞可產(chǎn)生血管生成因子、生長(zhǎng)因子和蛋白酶等，它們有助于在炎癥部位形成新的血管結(jié)構(gòu)。同時(shí)，新生血管的內(nèi)皮細(xì)胞可以促進(jìn)白細(xì)胞招募和促炎分子的產(chǎn)生。新生血管和炎癥有許多共同的信號(hào)通路和分子介質(zhì)，環(huán)氧合酶/前列腺素便是其中一種。此外，許多促炎細(xì)胞因子(如IL-1α、IL-1β、IL-6、TNF-α、IL-8)可直接或間接作用于血管內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生促血管生成介質(zhì)，誘導(dǎo)血管形成[34]。此外，VEGF和Ang1可能通過(guò)上調(diào)細(xì)胞黏附分子和炎癥因子的表達(dá)引起血管內(nèi)皮細(xì)胞的炎癥反應(yīng)。

炎癥在DR的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用，特別是在早期階段，通過(guò)激活轉(zhuǎn)錄因子和上調(diào)促炎癥/促血管生成因子的表達(dá)發(fā)揮作用[35]。炎癥和血管改變?cè)贒R中密切相關(guān)。促炎癥細(xì)胞因子、趨化因子和其他炎癥介質(zhì)導(dǎo)致的慢性炎癥可導(dǎo)致視網(wǎng)膜血管損傷、視網(wǎng)膜病理性新生血管和黃斑水腫。此外，炎癥可能導(dǎo)致DR患者視網(wǎng)膜神經(jīng)變性和小膠質(zhì)細(xì)胞激活，促進(jìn)血管生成因子和細(xì)胞因子的產(chǎn)生[36]。在DR患者中，炎癥與新生血管相互促進(jìn)，極大地增加了病情的嚴(yán)重程度，針對(duì)DR的抗炎與抗新生血管治療依舊是DR患者藥物治療的重點(diǎn)。

4結(jié)論與展望

DR是一個(gè)全球性的公共健康問(wèn)題，也是導(dǎo)致失明的主要原因。目前已明確長(zhǎng)期慢性炎癥反應(yīng)是DR發(fā)生發(fā)展的重要機(jī)制。抗VEGF藥物的發(fā)現(xiàn)是治療DR的一個(gè)重大突破，但單一抗VEGF治療存在局限性，一種新型的雙特異性單克隆抗體藥物法瑞西單抗(faricimab)應(yīng)運(yùn)而生，它能同時(shí)結(jié)合VEGF-A和Ang2，具有高親和力和特異性[37]。針對(duì)DME治療的Ⅱ期臨床試驗(yàn)結(jié)果顯示，與雷珠單抗治療組相比，法瑞西單抗可進(jìn)一步減少中心區(qū)視網(wǎng)膜厚度，有效改善DR療效。多種炎癥介質(zhì)的發(fā)現(xiàn)有助于揭示DR發(fā)病機(jī)制中的炎癥要素及環(huán)節(jié)，也為新型藥物研發(fā)及聯(lián)合治療提供了可能。目前，針對(duì)其他抗炎靶點(diǎn)的藥物，如整合素或細(xì)胞因子阻滯劑等，正在進(jìn)行早期臨床試驗(yàn)，這些新的抗炎化合物可能比傳統(tǒng)類固醇藥物更具選擇性和安全性，這使它們更適合用于DR和DME等慢性疾病的治療。希望有朝一日，在深入了解DR發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)上，開(kāi)展精準(zhǔn)醫(yī)療，探索靶向性炎癥調(diào)控對(duì)疾病進(jìn)程的影響，為DR的早期防治及臨床診療提供新思路、新靶點(diǎn)。