糖尿病黃斑水腫中光相干斷層掃描生物學(xué)標(biāo)志物研究進(jìn)展

蔣婧文 綜述 陳長征 審校

武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心 430060

糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病患者常見的眼部并發(fā)癥，可導(dǎo)致視力喪失，嚴(yán)重者可致盲。糖尿病黃斑水腫(diabetic macular edema，DME)是指糖尿病引起的黃斑中心凹1個視盤直徑內(nèi)視網(wǎng)膜微血管滲漏導(dǎo)致細(xì)胞外液積聚所致的視網(wǎng)膜增厚或硬性滲出[1-2]。有研究報道，約25%的糖尿病患者可能發(fā)生DME[3]。DME的發(fā)病機(jī)制尚不明確，目前認(rèn)為是組織缺氧導(dǎo)致的血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)表達(dá)上調(diào)，引起血-視網(wǎng)膜屏障(blood-retinal barrier，BRB)的破壞，血管通透性增加導(dǎo)致黃斑區(qū)視網(wǎng)膜內(nèi)和視網(wǎng)膜下液體積聚。DME是DR患者視力喪失的主要原因，若未及時治療，約50%的DME患眼可能在2年內(nèi)喪失2行以上的視力[4]，因此早期診斷和治療尤為關(guān)鍵。目前針對DME的治療主要有抗VEGF藥物治療、激光治療、糖皮質(zhì)激素治療以及手術(shù)治療，需要尋找合適的檢查手段，發(fā)現(xiàn)敏感的生物學(xué)標(biāo)志物進(jìn)行長期隨訪，以確定最佳治療時機(jī)，并預(yù)測治療效果。光相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)可無創(chuàng)地高質(zhì)量成像視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜的各個層次，可用于眼底疾病的早期診斷和長期隨訪。OCT成像可用于DME患眼水腫的分型、嚴(yán)重程度評估以及治療后消退情況監(jiān)測。目前已有研究觀察到DME在OCT上視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜層次圖像的特征性改變，包括玻璃體黃斑界面異常、內(nèi)層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)紊亂、內(nèi)節(jié)-外節(jié)(inner segment-outer segment，IS-OS)連續(xù)性破壞、外界膜連續(xù)性破壞、外層視網(wǎng)膜管型、高反射點、視網(wǎng)膜內(nèi)囊樣積液、中心凹下神經(jīng)視網(wǎng)膜脫離、低光學(xué)反射點、中心凹下脈絡(luò)膜厚度改變、脈絡(luò)膜血管指數(shù)變化等，可將其作為DME的生物學(xué)標(biāo)志物，幫助監(jiān)測DME的進(jìn)展以及視力預(yù)后情況，對臨床DME的診斷及長期治療隨訪有重要意義。

1 玻璃體黃斑界面異常

玻璃體視網(wǎng)膜界面由玻璃體后皮質(zhì)、視網(wǎng)膜內(nèi)界膜及Müller細(xì)胞末端組成，其完整性對維持視功能具有重要作用。當(dāng)玻璃體的組織結(jié)構(gòu)損傷，玻璃體后皮質(zhì)與內(nèi)界膜分離，發(fā)生玻璃體后脫離，促進(jìn)視網(wǎng)膜表面細(xì)胞的遷移和滯留，繼而發(fā)生玻璃體黃斑界面異常(vitreomacular interface abnormalities,VMIAs)。VMIAs包括視網(wǎng)膜前膜(epiretinal membrane,ERM)和玻璃體視網(wǎng)膜粘連(vitreomacular attachment,VMA)，OCT上表現(xiàn)為玻璃體黃斑處的高反射膜。Karatas等[5]發(fā)現(xiàn)頑固性彌漫水腫型DME與玻璃體對毛細(xì)血管牽拉相關(guān)。Wong等[6]研究發(fā)現(xiàn)DME眼中基線處ERM的存在提示較差的最佳矯正視力(best corrected visual acurity,BCVA)，經(jīng)抗VEGF治療后，觀察到患眼中VMA發(fā)生有產(chǎn)生或消失的動態(tài)變化，而ERM不隨治療發(fā)生改變[6]，提示ERM對抗VEGF藥物的反應(yīng)不佳。研究發(fā)現(xiàn)有VMIAs的患眼經(jīng)貝伐單抗治療后視力提升不明顯[7]。ERM的存在通常預(yù)示較差的預(yù)后，ERM的長期存在可能導(dǎo)致慢性結(jié)構(gòu)變化，從而降低潛在的視力改善能力[6]。

2 視網(wǎng)膜改變

2.1 內(nèi)層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)紊亂

視網(wǎng)膜內(nèi)層結(jié)構(gòu)包括神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層-內(nèi)叢狀層(ganglion cell layer-inner plexiform layer,GCL-IPL)復(fù)合物、內(nèi)核層和外叢狀層(outer plexiform layer,OPL)。內(nèi)層視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)紊亂(disorganization of retinal inner layers,DRIL)定義為正常內(nèi)層視網(wǎng)膜層次結(jié)構(gòu)紊亂，導(dǎo)致OCT上各層次間邊界不清。研究多采用視網(wǎng)膜中心凹1 000 μm～3 000 μm區(qū)域測量DRIL的水平范圍[8]。

DRIL是DME較為可靠的生物學(xué)標(biāo)志物，它可能代表了視覺信息從光感受器到神經(jīng)節(jié)細(xì)胞途徑的破壞。DRIL的形成可能與視網(wǎng)膜毛細(xì)血管灌注異常有關(guān)，研究發(fā)現(xiàn)DRIL與DR患者的視網(wǎng)膜毛細(xì)血管無灌注區(qū)域面積大小相關(guān)[9]，且DME眼中OCT血管成像(optical coherence tomography angiography,OCTA)的視網(wǎng)膜淺層及深層的灌注異常區(qū)域與DRIL的位置相對應(yīng)[10]。DRIL的存在代表了較差的基線處視力及預(yù)后情況，Sun等[11]首先提出DME患眼中DRIL與視敏度相關(guān)，在視網(wǎng)膜中心1 000 μm范圍內(nèi)，基線處更嚴(yán)重的DRIL提示治療后更差的視敏度，并且在抗VEGF治療后8個月，DRIL恢復(fù)的患眼比持續(xù)性DRIL的患眼具有更佳的視敏度。因此DRIL通常預(yù)示了DME眼較差的預(yù)后。

2.2 外層視網(wǎng)膜改變

2.2.1IS-OS連續(xù)性破壞 IS-OS層在OCT上表現(xiàn)為高反射帶，IS-OS連續(xù)性的破壞代表了黃斑光感受器的損傷。目前研究已發(fā)現(xiàn)IS-OS連續(xù)性在部分視網(wǎng)膜疾病中的意義，如視網(wǎng)膜分支靜脈阻塞(branch retinal vein occlusion，BRVO)、色素性視網(wǎng)膜炎(retinitis pigmentosa，RP)、中心性漿液性脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變(central serous chorioretinopathy，CSC)等[12]。Maheshwary等[12]研究發(fā)現(xiàn)，在未治療或已治療的DME眼中，IS-OS連續(xù)性的破壞均對視敏度有重要影響，其中斷百分比越高，視敏度越低，提示IS-OS連續(xù)性可作為患眼預(yù)后視力的預(yù)測因子。同樣有研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過玻璃體腔內(nèi)注射地塞米松治療后，IS-OS連續(xù)性較好的患眼BCVA更好[13]。IS-OS連續(xù)性可較準(zhǔn)確預(yù)測患者視力及預(yù)后情況，目前較為公認(rèn)的觀點是IS-OS連續(xù)性的缺失能夠可靠地提示更差的視力預(yù)后，并且其對VA的影響與DME眼水腫是否消退無關(guān)。

2.2.2外界膜連續(xù)性破壞 外界膜是Müller細(xì)胞與光感受器的連接復(fù)合體，并可阻隔大分子物質(zhì)的通過。在DME眼中，外界膜的破壞可能使脂質(zhì)或蛋白質(zhì)外滲，繼而流入視網(wǎng)膜下腔并損害光感受器；反之，光感受器的損壞也可能導(dǎo)致外界膜的破壞。因此外界膜與DME患眼的視力損害相關(guān)。Mori等[14]研究62只DME患眼發(fā)現(xiàn)，經(jīng)抗VEGF治療后，基線處完全缺失的外界膜未見明顯結(jié)構(gòu)改善，部分缺失的外界膜可見明顯結(jié)構(gòu)改善；并且外界膜的破壞與較差的BCVA顯著相關(guān)，提示外界膜可作為DME患眼視力預(yù)后的預(yù)測因子。與IS-OS連續(xù)性相似，外界膜連續(xù)性的破壞可預(yù)測DME患眼更差的預(yù)后。

2.2.3外層視網(wǎng)膜管型 外層視網(wǎng)膜管型(outer retinal tubulations，ORTs)在OCT上表現(xiàn)為圍繞低信號的環(huán)形或卵圓形高信號邊界，由Curcio等[15]首先在晚期年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration，AMD)患眼的組織學(xué)研究中發(fā)現(xiàn)。ORTs始終位于視網(wǎng)膜外核層，其形成機(jī)制尚不清楚，目前推測由光感受器破壞后重排形成，其高信號邊界可能是視錐細(xì)胞退化后的線粒體，ORTs可能損傷視網(wǎng)膜外層結(jié)構(gòu)，隨時間遷移在病程中自發(fā)減少。ORTs常出現(xiàn)在不同的視網(wǎng)膜下纖維化、脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascular，CNV)或視網(wǎng)膜退行性疾病中。研究發(fā)現(xiàn)ORTs在DME患眼中的發(fā)生率較高，在抗VEGF治療過程中呈現(xiàn)動態(tài)變化，如消退、縮小、復(fù)發(fā)或擴(kuò)大，且ORTs提示了較差的BCVA及其他預(yù)后相關(guān)指標(biāo)，這可能與光感受器的不可逆破壞有關(guān)[16]。ORTs提示了較差的視力預(yù)后，并可隨治療過程出現(xiàn)改變，因此其不能作為疾病的活動性指標(biāo)。

2.3 其他視網(wǎng)膜改變

2.3.1高反射點 高反射點(hyperreflective foci，HRF)定義為OCT上可見的所有視網(wǎng)膜層中均可出現(xiàn)的界限清楚的點，由Bolz等[17]首先于2009年觀察DME患眼后提出。目前認(rèn)為HRF的存在提示了視網(wǎng)膜活動性炎癥，其形成與小膠質(zhì)細(xì)胞的活化和積聚有關(guān)。由于小膠質(zhì)細(xì)胞可以釋放細(xì)胞因子CD14參與炎癥反應(yīng)，而DME患眼房水中的CD14水平與OCT上HRF的數(shù)量之間具有高度相關(guān)性[18]，證明HRF的形成與小膠質(zhì)細(xì)胞有關(guān)。而小膠質(zhì)細(xì)胞的活化可發(fā)生在包括DR在內(nèi)的各類視網(wǎng)膜退行性疾病中。在DR眼中，HRF早期位于視網(wǎng)膜內(nèi)層，然后遷移至視網(wǎng)膜外層。

HRF在DME治療過程中可呈現(xiàn)出消退或出現(xiàn)的快速反應(yīng)?？筕EGF藥物可抗活化的小膠質(zhì)細(xì)胞及新生血管形成。研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)抗VEGF治療或糖皮質(zhì)激素治療后，DME患眼中的HRF數(shù)量均有明顯下降[19]。HRF與DME患眼視力的關(guān)系研究發(fā)現(xiàn)，基線處持續(xù)存在的HRF預(yù)示著不佳的BCVA，但BCVA與HRF的數(shù)量無明顯相關(guān)性[13]。HRF是目前較為公認(rèn)的DME在OCT上的特征性改變，經(jīng)治療后可消退。

2.3.2視網(wǎng)膜內(nèi)囊樣積液 視網(wǎng)膜內(nèi)囊樣積液(intraretinal cystoid space，IRC)包括外核層和內(nèi)核層中的囊樣改變，大部分視力受損的DME眼基線處可同時伴有外核層及內(nèi)核層囊腫。外核層的囊樣改變可能損害IS-OS連續(xù)性并對中樞視覺產(chǎn)生不可逆的影響。研究報道，中心凹附近大的外核層囊樣改變會影響黃斑功能，且抗VEGF治療后視敏度更差，這可能與視網(wǎng)膜內(nèi)積液對光感受器代謝功能產(chǎn)生影響，從而降低視網(wǎng)膜敏感性有關(guān)；而內(nèi)核層囊腫或小的囊樣改變對視網(wǎng)膜功能的影響較小[20]。另有研究發(fā)現(xiàn)，基線處DME患眼中IRC的存在及定位與玻璃體腔內(nèi)注射地塞米松治療后BCVA無關(guān)[13]。目前認(rèn)為IRC的存在與視力預(yù)后無明顯相關(guān)，但這仍需進(jìn)一步的長期研究加以驗證。

2.3.3中心凹下神經(jīng)視網(wǎng)膜脫離 中心凹下神經(jīng)視網(wǎng)膜脫離(subfoveal neuroretinal detachment，SND)是由視網(wǎng)膜或脈絡(luò)膜循環(huán)向視網(wǎng)膜下空間滲漏形成，OCT上可見高反射脫離視網(wǎng)膜邊界，DME眼中的SND可能由外界膜損傷所致的小膠質(zhì)細(xì)胞牽引或異常脈絡(luò)膜血流導(dǎo)致，且與玻璃體內(nèi)炎性因子及更差的視力預(yù)后相關(guān)。SND與DME的持續(xù)時間或嚴(yán)重程度無關(guān)，可在DME早期出現(xiàn)，也可在視網(wǎng)膜內(nèi)液體重吸收之前或之后消失。Vujosevic等[21]的一項研究對比伴SND及不伴SND的DME眼，結(jié)果發(fā)現(xiàn)SND的存在與外界膜的損傷顯著相關(guān)，伴SND比不伴SND的DME眼VA更低。經(jīng)糖皮質(zhì)激素及抗VEGF治療后,DME眼大部分SND均可消退[19]。SND的存在通常提示較差的視力預(yù)后，但治療后大部分SND可消退。

2.3.4低光學(xué)反射點 為了準(zhǔn)確評估視網(wǎng)膜中液體的數(shù)量并對其定位，F(xiàn)arinha等[22]提出了一種新的OCT圖像算法——OCT滲漏地形圖(OCT-leakage mapping，OCT-L)，可識別并顯示內(nèi)界膜和視網(wǎng)膜色素上皮-Bruch膜之間低于正常光學(xué)反射率的位點。該算法通過A掃描模式為OCT圖像上的光學(xué)反射位點分配一個簡單代表值，并將其描繪為逐層視網(wǎng)膜的二維圖像。OCT-L上低于正常光學(xué)反射率的位點即低光學(xué)反射點(low optical ratio,LOR)，用白色區(qū)域表示。因細(xì)胞核具有高反射率，LOR被認(rèn)為代表細(xì)胞外異常積液的區(qū)域。

研究表明LOR可出現(xiàn)在多種類型的視網(wǎng)膜水腫患眼中，如AMD、CSC和DME等。Santos等[23]研究發(fā)現(xiàn)在DME患眼中，抗VEGF治療后視網(wǎng)膜各層LOR隨水腫消退均有減少，在OPL、外核層+IS和OS層中減少幅度最大。研究同樣發(fā)現(xiàn)患眼中較高的LOR提示了治療后更差的BCVA，OPL層中的LOR水平可作為BCVA良好的預(yù)測因子，BCVA的改善程度可能取決于視網(wǎng)膜外層的異常視網(wǎng)膜液減少程度。OCT-L為DME患眼提供了新的無創(chuàng)性隨訪手段，在評估各層視網(wǎng)膜異常積液的位置以及病程中水腫變化的定量中具有前景。

3 脈絡(luò)膜改變

3.1 中心凹下脈絡(luò)膜厚度變化

脈絡(luò)膜為外層視網(wǎng)膜提供血供，其結(jié)構(gòu)或血管系統(tǒng)的破壞可影響視網(wǎng)膜功能。盡管DR的主要病變在視網(wǎng)膜血管系統(tǒng)中，但在脈絡(luò)膜層中也可以觀察到相關(guān)的變化，如局灶性血管擴(kuò)張、毛細(xì)血管狹窄、局灶性瘢痕等。中心凹下脈絡(luò)膜厚度(subfoveal choroidal thickness，SFCT)在OCT上用中心凹下高反射的視網(wǎng)膜色素上皮外邊緣至內(nèi)鞏膜緣的距離測定，脈絡(luò)膜的改變可能與缺氧導(dǎo)致的脈絡(luò)膜血流的變化有關(guān)[24]。ünlü等[25]對DR患眼進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，SFCT與DR的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)，但與DME的存在無顯著相關(guān)。Kim等[26]研究則發(fā)現(xiàn)DME眼脈絡(luò)膜較正常眼顯著增厚。在DR眼中，VEGF對脈絡(luò)膜層作用可能的機(jī)制為舒張脈絡(luò)膜血管，增加脈絡(luò)膜血流，繼而增加脈絡(luò)膜毛細(xì)血管層厚度，但其對脈絡(luò)膜影響尚不完全清楚。研究發(fā)現(xiàn)，抗VEGF治療后1個月，DME眼的SFCT較基線水平有顯著下降，但未達(dá)到基線值[25]。除抗VEGF治療外，全視網(wǎng)膜光凝(panretinal photocoagulation，PRP)也是目前對DME患眼的主流治療方式之一。研究表明，PRP治療后患眼脈絡(luò)膜血流減少，脈絡(luò)膜層萎縮性變薄[26]。由于SFCT的測量個體差異大，可重復(fù)性較差，SFCT與DME的關(guān)系尚存在爭議，仍需大樣本的隨訪觀察進(jìn)行研究。

3.2 脈絡(luò)膜血管指數(shù)

脈絡(luò)膜血管指數(shù)(choroidal vascularity index，CVI)是一種新的基于OCT圖像的脈絡(luò)膜定量算法，通過二值化處理用脈絡(luò)膜血管腔面積與脈絡(luò)膜總面積之比計算，反映了脈絡(luò)膜血管灌注情況。研究表明，與健康眼相比，DR眼中的脈絡(luò)膜毛細(xì)血管丟失比例明顯升高，這可能導(dǎo)致RPE和外層視網(wǎng)膜的缺氧，誘導(dǎo)VEGF上調(diào)，從而導(dǎo)致DR惡化[27]。與健康眼相比，DR患眼的CVI顯著降低，且DR嚴(yán)重程度越高的患眼CVI越低；CVI越低的DME患眼治療后的VA越差[28]。CVI可能指示潛在疾病或DR的嚴(yán)重程度，并且可能不受全身情況及VEGF釋放引起的繼發(fā)性變化的影響。目前認(rèn)為CVI可反映脈絡(luò)膜血管灌注及分布情況，且與SFCT相比，CVI變異程度更小，可作為評估脈絡(luò)膜情況更穩(wěn)定的指標(biāo)，但其與吲哚菁綠熒光血管造影結(jié)果的關(guān)系仍待進(jìn)一步研究證實。

目前的研究已發(fā)現(xiàn)DME在OCT上的各類生物學(xué)標(biāo)志物及其與病情變化和視力預(yù)后的相關(guān)性，為臨床診療以及預(yù)后隨訪提供了重要方式，因此我們要重視在DME患者治療過程中運(yùn)用OCT檢查進(jìn)行隨訪，觀察其特征性改變與視力預(yù)后之間的關(guān)系，聯(lián)系病理學(xué)相關(guān)知識對其臨床意義進(jìn)行理解，從而更好地了解疾病并監(jiān)測病情變化。盡管如此，部分生物學(xué)標(biāo)志物仍存在爭議，亟待更大量與長期的研究探索DME與其關(guān)系。CVI和LOR是具有前景的OCT生物學(xué)標(biāo)志物，未來可對其進(jìn)行長期隨訪研究，以深入了解其臨床意義。目前已有研究發(fā)現(xiàn)部分DME的OCT生物學(xué)標(biāo)志物與眼內(nèi)相關(guān)細(xì)胞因子水平有關(guān)，對兩者相關(guān)性的研究可從細(xì)胞因子層面深入了解生物學(xué)標(biāo)志物，并幫助我們進(jìn)一步探究DME的發(fā)病機(jī)制。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突