糖尿病黃斑水腫眼內(nèi)液的炎癥因子研究進(jìn)展

洪祎祎 綜述 孫旭芳 審校

華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院附屬同濟(jì)醫(yī)院眼科，武漢 430030

近年來，糖尿病患病率呈逐年上升趨勢(shì)。根據(jù)國(guó)際糖尿病聯(lián)盟最新發(fā)布的第十版全球糖尿病地圖，截至2021年，全球20～79歲人群約有5.37億人罹患糖尿病[1]。作為糖尿病微血管病變常見的并發(fā)癥，糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)可導(dǎo)致嚴(yán)重的視力障礙，是工作年齡人群致盲的重要原因[2]。視網(wǎng)膜細(xì)胞的代謝異常和新生血管的結(jié)構(gòu)缺陷導(dǎo)致血-視網(wǎng)膜屏障受損，部分DR患者因此出現(xiàn)黃斑區(qū)視網(wǎng)膜內(nèi)或下層液體的異常積聚，即糖尿病黃斑水腫(diabetic macular edema，DME)。血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是一種促血管通透性增加和血管生成的細(xì)胞因子，其在房水和玻璃體液中表達(dá)升高被認(rèn)為是DME發(fā)病的中心環(huán)節(jié)[3]，眼內(nèi)注射抗VEGF藥物成為DME的治療方法之一。然而，仍有30%的DME患者對(duì)抗VEGF藥物治療無應(yīng)答，提示DME存在除VEGF作用以外的其他致病途徑[4]。與傳統(tǒng)酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定(enzyme linked immunosorbent assay，ELISA)技術(shù)相比，新近出現(xiàn)的高通量檢測(cè)技術(shù)，例如液相芯片，能同時(shí)測(cè)量少量房水或玻璃體液中的多種炎癥因子，故而近年來的研究愈發(fā)強(qiáng)調(diào)DME發(fā)病的炎癥機(jī)制[5]。本文就DME發(fā)生和發(fā)展過程中涉及的主要炎癥因子，以及眼內(nèi)注射抗VEGF藥物和糖皮質(zhì)激素對(duì)其影響進(jìn)行綜述。

1 DME發(fā)生和發(fā)展中涉及的炎癥因子

1.1 白細(xì)胞介素-1β

白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β屬于IL-1家族，正常情況下，IL-1β以無活性形式存在，在機(jī)體接受啟動(dòng)信號(hào)(如病原體或損傷相關(guān)的分子模式)后，IL-1β經(jīng)胱天蛋白酶1裂解為有活性形式，與IL-1R1結(jié)合，產(chǎn)生促炎效應(yīng)[6]。向正常大鼠玻璃體腔注射非活性IL-1β，能顯著增加視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞凋亡和無細(xì)胞毛細(xì)血管新生，同時(shí)過量的IL-1β增加了視網(wǎng)膜氧化應(yīng)激水平和核因子-κB(nuclear factor-κB，NF-κB)表達(dá)[7]。IL-1β通過活化NF-κB途徑誘導(dǎo)人視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)細(xì)胞分泌IL-6、IL-8、細(xì)胞間黏附因子1(intracellular adhesion molecule-1，ICAM-1)和單核細(xì)胞趨化蛋白1(monocyte chemoattractant protein，MCP-1)等促炎因子，引起下游炎癥反應(yīng)[8]。

DME患者玻璃體液中IL-1β水平較正常對(duì)照組顯著升高，與高危增生型糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者相當(dāng)[9]。然而，使用IL-1β靶向藥物Canakinumab治療PDR患者黃斑水腫的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于新生血管，提示IL-1β可能在DME的發(fā)病中更為關(guān)鍵[10]。

1.2 IL-6

IL-6作為一種多效炎癥因子，是炎癥反應(yīng)急性期的主要介質(zhì)，也在造血、腫瘤和慢性炎癥疾病等方面有重要作用。IL-6具有2種信號(hào)通路，即有抗炎效應(yīng)的IL-6受體介導(dǎo)的經(jīng)典通路以及起促炎作用的由IL-6可溶性受體介導(dǎo)的反式通路[11]。Chen等[12]發(fā)現(xiàn)，DR患者血清中IL-6可溶性受體和IL-6反式信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的天然拮抗劑(可溶性gp130)濃度顯著高于無視網(wǎng)膜病變的糖尿病患者，且與DME的程度呈正相關(guān)，表明IL-6可能經(jīng)反式信號(hào)通路在DME的病理生理過程中發(fā)揮作用。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明，IL-6能直接導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，刺激缺乏周細(xì)胞的血管生成[13]；同時(shí)，體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)IL-6引起VEGF水平上升，進(jìn)而間接增加血管內(nèi)皮通透性[14]。血-視網(wǎng)膜屏障的體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，高濃度的IL-6破壞了人ARPE-19細(xì)胞的完整性，但對(duì)人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞影響較小，推測(cè)IL-6在眼內(nèi)主要通過損害外部血-視網(wǎng)膜屏障功能來促進(jìn)黃斑水腫的發(fā)展[15]。DME患者房水和玻璃體液中IL-6水平明顯升高[16]；且對(duì)于接受雷珠單抗治療的DME患者，基線時(shí)的房水IL-6水平與治療后視力改善程度呈反比[17]，提示IL-6有潛力成為預(yù)測(cè)DME患者治療效果的生物標(biāo)志物。

1.3 IL-8

IL-8即CXCL8，是ELR+CXC趨化因子家族的一員，負(fù)責(zé)趨化中性粒細(xì)胞和T淋巴細(xì)胞以及激活內(nèi)皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞，在促進(jìn)血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移方面發(fā)揮重要作用。在眼內(nèi)，低氧環(huán)境誘導(dǎo)視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞合成IL-8，與缺血性視網(wǎng)膜病變患者的新生血管形成有關(guān)[18]。IL-8能直接刺激血管內(nèi)皮細(xì)胞中VEGF的表達(dá)和2型VEGF受體的自分泌激活[19]，參與血管生成、內(nèi)皮細(xì)胞再生和血管重塑的過程。研究發(fā)現(xiàn)VEGF-A表達(dá)受抑制時(shí)IL-8水平隨之升高，起傳遞代償性血管生成信號(hào)的作用[20]；其他研究也證實(shí)了DME患者基線時(shí)房水IL-8濃度與其對(duì)糖皮質(zhì)激素或抗VEGF治療的反應(yīng)性呈負(fù)相關(guān)[21-23]。此外，Yu等[24]經(jīng)多元回歸分析得出，IL-8是DME患者黃斑水腫復(fù)發(fā)的關(guān)鍵因素。因此，對(duì)于難治性和復(fù)發(fā)性DME患者，針對(duì)IL-8的檢測(cè)和治療可能是未來的突破方向。

1.4 MCP-1

MCP-1也稱為CCL2，屬于CC趨化因子家族，是單核-巨噬細(xì)胞效應(yīng)最強(qiáng)的趨化因子之一。與MCP-1表達(dá)增加直接相關(guān)的A-2518G CCL2基因多態(tài)性被認(rèn)為是DME的潛在危險(xiǎn)因素[25]。CCR2是MCP-1的主要受體，其有主要由血管平滑肌細(xì)胞和單核細(xì)胞表達(dá)的CCR2A和在活化的單核細(xì)胞和NK細(xì)胞表面表達(dá)的CCR2B這2種亞型[26]。Veenstra等[27]研究發(fā)現(xiàn)，CCR2缺乏糖尿病小鼠的視網(wǎng)膜毛細(xì)血管變性、白細(xì)胞瘀滯和超氧化物生成等現(xiàn)象顯著減少；從該小鼠體內(nèi)分離的白細(xì)胞在體外與視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞共培養(yǎng)時(shí)，能減少超氧化物產(chǎn)生和減輕視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞受損，表明了MCP-1/CCR2軸在DR中的潛在作用。

此外，MCP-1不僅能高強(qiáng)度刺激單核細(xì)胞的聚集，還能將其活化。當(dāng)活化的單核細(xì)胞存在于血管外空間，便會(huì)分化為分泌細(xì)胞因子(包括VEGF、血管生成素2、腫瘤壞死因子α和IL等)的巨噬細(xì)胞，這些細(xì)胞因子介導(dǎo)血-視網(wǎng)膜屏障破壞，從而引起血管通透性的增加[28]。DME患者房水中MCP-1水平顯著高于視網(wǎng)膜分支靜脈阻塞(branch retinal vein occlusion，BRVO)患者[29]，提示相對(duì)于BRVO的急性炎癥環(huán)境，MCP-1偏向于在如DME的長(zhǎng)期炎癥狀態(tài)下發(fā)揮作用。Rangasamy等[30]研究發(fā)現(xiàn)MCP-1在眼內(nèi)具有促血管生成和纖維化的特性，可能促進(jìn)DME轉(zhuǎn)為PDR的病程發(fā)展。

1.5 ICAM-1

ICAM-1是一種可誘導(dǎo)的細(xì)胞表面甘氨酸共蛋白，主要存在于白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞的細(xì)胞膜上，主要受體為淋巴細(xì)胞功能相關(guān)抗原1(lymphocyte function associated antigen-1，LFA-1)。作為免疫球蛋白超家族的一員，ICAM-1負(fù)責(zé)調(diào)控白細(xì)胞在血管內(nèi)皮細(xì)胞上的黏附、遷移和外滲，也是血管內(nèi)皮細(xì)胞活化的關(guān)鍵指標(biāo)[31]。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與非糖尿病小鼠相比，糖尿病模型小鼠視網(wǎng)膜組織中的ICAM-1水平顯著增加[32]。在糖尿病大鼠模型中，阻斷ICAM-1—LFA-1軸可防止視網(wǎng)膜白細(xì)胞瘀滯，并促進(jìn)血-視網(wǎng)膜屏障的修復(fù)[33]。此外，ICAM-1與VEGF的表達(dá)密切相關(guān)，在視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞中，VEGF可誘導(dǎo)一氧化氮合酶，激活一氧化氮生成和ICAM-1上調(diào)的途徑，啟動(dòng)糖尿病早期的視網(wǎng)膜白細(xì)胞黏附[34]。Jain等[35]報(bào)道，2型糖尿病患者血清中高水平的ICAM-1與橢圓體帶和外界膜的破壞存在相關(guān)性。而Park等[36]的研究則發(fā)現(xiàn)，DME患者房水ICAM-1濃度與棉絮斑顯著相關(guān)。對(duì)于接受抗VEGF治療的DME患者，眼內(nèi)液ICAM-1基線水平越高，治療后黃斑厚度和體積的減幅越大[37-38]?？梢酝茰y(cè)，ICAM-1能作為DME治療后解剖反應(yīng)的預(yù)測(cè)因子。

1.6 其他炎癥因子

除上述5種主要因子外，許多炎癥因子也被發(fā)現(xiàn)與DME有關(guān)，例如IL-10、干擾素誘導(dǎo)蛋白10(interferon-inducible protein-10，IP-10)、可溶性CD14等。

IL-10被普遍認(rèn)為是一種抗炎因子，在眼內(nèi)的主要生物學(xué)特性包括下調(diào)炎癥反應(yīng)、抗病毒活性和抑制血管生成等[39]。Hillier等[38]報(bào)道DME患者房水IL-10水平與最佳矯正視力呈反比，張建等[40]卻發(fā)現(xiàn)房水中IL-10水平是影響DME患者抗VEGF治療效果的獨(dú)立保護(hù)因素。

IP-10在炎癥過程中誘導(dǎo)單核細(xì)胞遷移并激活T淋巴細(xì)胞，具有抗血管生成活性[41]。DME患者房水中IP-10水平升高[42]。DME患者在接受地塞米松玻璃體植入后黃斑水腫復(fù)發(fā)時(shí)房水IP-10水平回升，分析IP-10這種變化可能是對(duì)血管生成介質(zhì)過度表達(dá)的一種代償[43]。

可溶性CD14可結(jié)合Toll樣受體并激活多種細(xì)胞類型的信號(hào)傳導(dǎo)途徑，誘導(dǎo)人牙髓中VEGF的產(chǎn)生，也可參與IL-8和MCP-1表達(dá)的上調(diào)[44-46]。因此，可溶性CD14可能是早期眼內(nèi)炎癥的關(guān)鍵調(diào)節(jié)劑。與非糖尿病對(duì)照組相比，DME患者房水和玻璃體液中可溶性CD14升高，且與血清濃度無關(guān)，即可溶性CD14是玻璃體液內(nèi)源性分子，而非由血-視網(wǎng)膜屏障損壞導(dǎo)致的血管滲漏而來；同時(shí)發(fā)現(xiàn)可溶性CD14水平與基線視力呈顯著負(fù)相關(guān)[47]。

然而，這些因子在眼內(nèi)液濃度較低、研究較少，與DME的關(guān)系不甚明確，還需要更大量的樣本采集和更精確的分析方法作為證據(jù)支持。

2 抗VEGF藥物和糖皮質(zhì)激素對(duì)炎癥因子影響的差異

目前DME的一線藥物治療方案為抗VEGF藥物和糖皮質(zhì)激素?？筕EGF藥物可分為單克隆抗體和融合蛋白，前者包括雷珠單抗和貝伐單抗等，后者包括阿柏西普和康柏西普等。常用糖皮質(zhì)激素藥物是曲安奈德和地塞米松植入劑等。已有研究指出VEGF會(huì)與IL-6等炎癥因子互相影響[48]，提示抗VEGF藥物和糖皮質(zhì)激素間存在交叉作用，了解其對(duì)炎癥因子影響的差異至關(guān)重要。

Sohn等[49]比較玻璃體腔注射貝伐單抗或曲安奈德的DME患者房水發(fā)現(xiàn)，與貝伐單抗組比較，曲安奈德組房水中IL-6、MCP-1、IP-10、血小板衍生生長(zhǎng)因子AA(platelet derived growth factor-AA，PDGF-AA)顯著降低，IL-8無明顯變化，VEGF顯著下降但程度不及貝伐單抗組；而貝伐單抗組除VEGF降低外，無其他改變。該團(tuán)隊(duì)的另一項(xiàng)研究比較玻璃體腔注射貝伐單抗或聯(lián)合皮下注射曲安奈德發(fā)現(xiàn)，2個(gè)組VEGF均降低，但聯(lián)合注射組僅MCP-1顯著降低、IL-8顯著升高[24]。分析可能是2項(xiàng)研究中曲安奈德的眼內(nèi)濃度差異導(dǎo)致了炎癥因子變化的不同。低強(qiáng)度的炎癥抑制可能引起一些因子(如IL-8)的代償性增加。但無論是玻璃體腔注射還是聯(lián)合皮下注射曲安奈德，其對(duì)中心視網(wǎng)膜厚度的改善程度都優(yōu)于單純玻璃體腔注射貝伐單抗，意味著炎癥因子參與了DME的形態(tài)學(xué)改變。

與貝伐單抗不同，多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)玻璃體注射雷珠單抗除降低DME患者房水VEGF水平外，還能降低房水中MCP-1、ICAM-1、IL-10等若干炎癥因子水平[50-53]。然而，不同研究對(duì)于玻璃體注射雷珠單抗后IL-6和IL-8的變化存在較大不一致。Hillier等[50]和Lim等[51]研究發(fā)現(xiàn)，玻璃體注射雷珠單抗能顯著降低房水中IL-6和IL-8水平。但Felfeli等[52]和Podkowinski等[53]研究發(fā)現(xiàn)房水中IL-6和IL-8水平在注射前后并沒有變化。房水中IL-6和IL-8水平也不會(huì)受地塞米松植入劑的影響，甚至在黃斑水腫復(fù)發(fā)時(shí)進(jìn)一步升高[43，53]。

前文已述，IL-6和IL-8均具有成為DME治療效果預(yù)測(cè)標(biāo)志物的潛力，現(xiàn)有的抗VEGF藥物和糖皮質(zhì)激素對(duì)其影響卻尚無確切結(jié)論。因此，研發(fā)針對(duì)諸如IL-6、IL-8等特定炎癥因子的靶向藥物不失為彌補(bǔ)當(dāng)前常規(guī)藥物不足的新手段。

3 不足與展望

雖然目前已有不少報(bào)道從各方面探討與DME相關(guān)的炎癥因子，但仍存在一些不足：(1)DME發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，難以建立準(zhǔn)確的動(dòng)物模型，因而樣本多來自臨床患者；出于倫理因素不能對(duì)患者進(jìn)行過多地干預(yù)，也無法控制DME的疾病進(jìn)程，難以分析相關(guān)因子的變化是DME的成因還是結(jié)果，只能根據(jù)患者既往資料推測(cè)炎癥因子在DME中的作用，造成結(jié)論不一致甚至相互矛盾。(2)受DME治療常規(guī)術(shù)式的限制，難以獲取眼后節(jié)玻璃體或視網(wǎng)膜，房水成為侵入性最小、最便捷的樣本來源，但其位于眼前節(jié)，對(duì)視網(wǎng)膜病變的反映程度不如后節(jié)玻璃體或視網(wǎng)膜；有研究者創(chuàng)新性地使用Schirmer淚帶或吸管收集玻璃體腔注射時(shí)的玻璃體返流液[9，55]，但增加了樣本污染的風(fēng)險(xiǎn)。(3)炎癥因子間存在交錯(cuò)復(fù)雜的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)，同一因子在不同信號(hào)通路中的作用可能截然不同。

DME作為一種疾病表型，可能具有不同的炎癥狀態(tài)，故而會(huì)對(duì)相同的藥物治療有不同的反應(yīng)。在今后的科學(xué)研究中，應(yīng)通過體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)盡可能模擬DME體內(nèi)微環(huán)境，逐步理清病程進(jìn)展中炎癥因子間相互作用的具體信號(hào)通路，借此研發(fā)出基于各關(guān)鍵靶點(diǎn)的新型藥物。與此同時(shí)，臨床工作者需在臨床試驗(yàn)中不斷探索DME的根本影響因素，為體外實(shí)驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)提供有力的臨床數(shù)據(jù)支持和驗(yàn)證。此外，如何安全且便捷地獲得比房水更能反映視網(wǎng)膜狀態(tài)的臨床標(biāo)本，也是未來臨床研究的方向之一。總之，只有提高對(duì)DME炎癥機(jī)制的認(rèn)知，才能根據(jù)炎癥因子的特異性變化，為患者制定更有效、更個(gè)性化的治療方案。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突