炎症过程在糖尿病视网膜病变早期发展中的作用

4.1. 白细胞淤积和血小板活化

白细胞的吸引和粘附血管壁是炎症过程的重要组成部分。糖尿病动物的视网膜中发现这种白细胞抑制作用显著增强[35——47]可能与糖尿病视网膜病变毛细血管未灌注有关。据报道，糖尿病患者白细胞硬度增加（可过滤性降低），并导致视网膜毛细血管不融合容器[36,48]. 第二条证据表明，糖尿病患者视网膜血管的异常白细胞粘附是通过粘附发生的分子。糖尿病增加动物和人类视网膜中ICAM-1的表达[38,49]及其相互作用视网膜内皮上的粘附分子和CD18粘附分子单核细胞和中性粒细胞参与糖尿病诱导的视网膜血管内白细胞沉积[38]. 白血病被认为是视网膜死亡的一个因素糖尿病患者的内皮细胞[40]. 使用原位灌注方法，证据与毛细血管闭塞一致偶尔在视网膜血管中观察到继发于白细胞增多症(图2)，但尚不清楚这是体内发生的还是人为的由体外灌注引起。缺乏ICAM-1和CD18的糖尿病小鼠的视网膜可以防止糖尿病引起的白细胞增多、血管通透性、，视网膜毛细血管变性[46], 显示这些蛋白在糖尿病视网膜病变早期的发展中很重要。他们在视网膜疾病发展中的作用是否会产生结果然而，由于毛细血管阻塞或其他一些机制探索。

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图2

白细胞粘附于视网膜血管壁（白细胞沉积）。麻醉动物的血管灌注荧光素偶联伴刀豆球蛋白A凝集素，导致所有血管染色细胞壁和白细胞染色更为强烈。偶尔，血管中的白细胞被困处毛细血管染色被阻止（箭头所示），表明血细胞可能阻塞了血管。

毛细血管的第三个假定原因糖尿病患者的非灌注与血小板有关。糖尿病大鼠视网膜中存在血小板微血栓并且在空间上与凋亡内皮细胞相关[50]. 选择性抗血小板药物然而，（氯吡格雷）不能阻止神经元凋亡、胶质细胞反应、，糖尿病大鼠视网膜毛细血管细胞凋亡或脱细胞毛细血管（51），提示血小板不要引发早期糖尿病视网膜病变的病理改变。

4.2. 血管通透性增加

抗凝血药的分解屏障，糖尿病视网膜病变发展的另一个早期事件，具有归因于白细胞抑制、细胞因子和生长因子的增加[40,51——54]. 众所周知，糖尿病患者的血-视网膜屏障通透性增加，这种缺陷导致糖尿病患者视网膜水肿和视力损害。视网膜通透性缺陷的发展速度仍存在争议糖尿病动物，报告范围从8天到6个月以上糖尿病发病后[41,55——59]. 已经付出了相当大的努力发展评估血管通透性增加的方法动物模型的视网膜，并确定抑制这种现象的治疗方法缺陷。已发现的治疗方法抑制糖尿病引起的血管通透性增加视网膜包括醛糖还原酶抑制剂、蛋白激酶C抑制剂、，酪氨酸激酶抑制剂、阿司匹林、COX-2抑制剂、类固醇、VEGF拮抗剂，TNFα受体拮抗剂和PPARγ配体[41,47,56,57,60——70].

4.3. NF公司-κB类

NF公司-κB是一种广泛表达的诱导物转录因子是许多基因的重要调节因子，参与哺乳动物的炎症和免疫反应、增殖和凋亡。核聚变-κB由同二聚体和异二聚体是哺乳动物细胞中最丰富、研究最深入的形式由p65和p50亚单位组成。NF的激活-κB类通常涉及细胞质I的磷酸化κB由IκB激酶（IKK）复合物，导致IκB类通过蛋白质体系统降解。I的退化κB类释放NF-κB异二聚体易位与核DNA结合的细胞核，导致特定亚群的活化基因。DNA结合实验（EMSA）证明了NF-κB在视网膜中被激活内皮细胞或周细胞暴露于高糖浓度和糖尿病大鼠的视网膜[71,72]. 已经发现糖尿病会导致p65亚单位迁移到视网膜周细胞核[73]和p50亚单位的细胞核视网膜内皮细胞、周细胞、神经节细胞和内部细胞核层[74].

支持重要NF的作用-κB在糖尿病视网膜病变早期的发病机制是双重的。首先，抑制蛋白质其表达受NF调节-κB（如iNOS和ICAM）抑制糖尿病引起的视网膜毛细血管变性（如下所述）。第二，已知抑制NF的化合物-κB类同样抑制视网膜病变的发展。例如，几种不同的抗氧化剂抑制毛细血管变性和周细胞丢失的发展糖尿病大鼠视网膜[75]还抑制糖尿病诱导的视网膜NF-κB（72）。同样，中低剂量的水杨酸盐（阿司匹林、水杨酸钠和柳氮磺胺吡啶）抑制核聚变-κ糖尿病大鼠视网膜中的B激活还抑制炎症介质如iNOS和ICAM-1的表达，以及毛细血管变性和这些动物的周细胞丢失（75；77）。众所周知，阿司匹林也能抑制前列腺素的生成，但水杨酸盐而柳氮磺胺吡啶的这种活性要小得多，这表明这3种水杨酸盐对糖尿病视网膜病变的抑制作用并不明显主要通过抑制前列腺素介导。

4.4. iNOS系统

iNOS表达至少受到调节部分由NF提供-κB.有趣的是，实验性交感神经切除本身增加视网膜iNOS基因和蛋白的表达非糖尿病大鼠（78只），表明交感神经活动丧失，如糖尿病，可能有助于上调视网膜。

在糖尿病动物的视网膜中，一氧化氮产物（硝基酪氨酸、亚硝酸盐、硝酸盐）含量增加已报告[76——78]. iNOS在大多数研究中实验性糖尿病啮齿动物和患者的视网膜[33,55,76,78——82]. 糖尿病诱导的还报道了一氧化氮合酶的其他亚型[83,84]. iNOS在发病机制中的可能作用氨基胍的研究提示糖尿病视网膜病变。氨基胍是iNOS的一种相对选择性抑制剂[85——88]，并且一直是发现可以抑制糖尿病诱导的一氧化氮生成和iNOS增加视网膜中的表达[78].

氨基胍也被发现抑制糖尿病犬糖尿病视网膜病变的微血管病变[89]，只大鼠[90——92]、和小鼠（科恩，未发布数据）。然而，氨基胍还有其他作用[93——100]，所以这个治疗并不能完全证明iNOS在糖尿病发病机制中的作用视网膜病。

iNOS在发展中的作用最近对糖尿病视网膜病变的早期阶段进行了研究直接使用iNOS基因缺陷小鼠[101]. 在该研究中，野生型糖尿病小鼠视网膜毛细血管发生了预期的退化，并且增加了抑制白细胞和产生超氧物。相反，iNOS缺陷的糖尿病小鼠没有出现这些症状结构或功能异常。

eNOS表达也被报道在糖尿病大鼠的视网膜，有人认为eNOS可能在在糖尿病诱导的白细胞抑制和/或视网膜病[41,56,83]. 这种可能性还没有出现实验表明，部分原因是高血压导致缺乏eNOS，以及缺乏酶的特异性抑制剂。

4.5. 环氧合酶

COX-2表达至少受到调节部分由NF提供-κB.糖尿病视网膜动物，COX-2作为以及前列腺素产量增加的报道[33,67,102——104]. 阿亚拉索马亚朱拉和同事[104]已证明PGE₂塞来昔布（一种选择性COX2）显著抑制糖尿病大鼠视网膜的生成抑制剂），但不通过COX-1抑制剂，表明COX-2主要是糖尿病导致视网膜PGE生成增加的原因₂糖尿病大鼠。据报道，抑制COX-2可以抑制糖尿病诱导的视网膜上调前列腺素和血管内皮生长因子[67]视网膜血管通透性增加白细胞抑制[41]视网膜的死亡在糖尿病样浓度葡萄糖中培养的内皮细胞[33]. 环氧合酶-2抑制剂美洛昔康也能降低eNOS水平，抑制NF-κ糖尿病视网膜中的B激活，适度但显著降低TNFα视网膜中的水平[41]. 未研究其对糖尿病视网膜病变组织学损害的影响。

选择性较低的COX抑制剂抑制糖尿病犬和啮齿类动物视网膜病变的发展[74,89]，以及血管的增加糖尿病啮齿动物的通透性[41]. 尼帕费纳克是一种环氧合酶抑制剂，可用于眼药水。研究发现，它可以抑制糖尿病患者视网膜血管中糖尿病诱导的前列腺素生成和白细胞粘附大鼠和糖尿病诱导的TUNEL阳性数量增加视网膜中的毛细血管细胞、脱细胞毛细血管和周细胞鬼影[21].

4.6. ICAM-1公司

白细胞与ICAM-1结合内皮细胞表面作为多步骤过程的组成部分白细胞与内皮细胞的粘附[38]. 这种白细胞抑制作用在糖尿病患者的视网膜血管[21,38,40——42,44,46,56,105,106]，该过程通过ICAM-1介导[38]. ICAM-1受多种刺激上调，包括VEGF、PARP激活、氧化应激和糖尿病[72,107——109]，至少在部分由NF提供-κB。

转基因C57B1/6J小鼠最近已被用于探索ICAM-1及其白细胞配体（CD18）在脑脊髓炎发病机制中的作用糖尿病引起的视网膜血管疾病[46]. 缺乏这些蛋白质基因的小鼠及其野生型对照组为糖尿病组或实验性半乳糖组。持续时间之后高达11个月（糖尿病）或22个月（半乳糖血症）、野生型糖尿病或半乳糖动物出现毛细血管变性和周细胞丢失相关异常包括白细胞增多、毛细血管增多渗透性和毛细血管基底膜增厚。相反，CD18^−/−和ICAM-1^−/−小鼠出现的每一种异常都明显较少，因此提供证据证明这些炎症蛋白在视网膜病变的发病机制。

4.7. 血管内皮生长因子

VEGF是一种促炎症因子在新生血管形成和渗透率增加。VEGF表达主要受缺氧调节，但在糖尿病，在视网膜缺氧明显之前[110——112]. 它是由糖尿病视网膜中的多种细胞类型产生的，包括神经节细胞、穆勒细胞和周细胞。在患者眼睛中重复注射高浓度VEGF非糖尿病猴子导致视网膜改变，在某些方面与之类似在糖尿病视网膜病变的早期阶段，包括血管扭曲和微动脉瘤[113,114]. 临床使用抗血管内皮生长因子治疗的试验显示，对于晚期糖尿病视网膜病变的分期[115——121].

4.8. 白介素-1β和半胱天冬酶-1

促炎症水平细胞因子，IL-1β，已知在糖尿病大鼠视网膜中增加[34,122,123]. 玻璃体注射IL-1的β或视网膜暴露内皮细胞对细胞因子的体外作用被证明能够引起视网膜毛细血管内皮细胞变性[32]，但其相关性这些关于体内毛细血管变性的发现尚不清楚，因为IL-1水平β很可能是药理学上很高。IL-1的作用β在糖尿病视网膜病变的发病机制中，近来已越来越多直接使用糖尿病小鼠进行研究负责IL-1的酶β生产受到抑制或IL-1β受体被删除。白介素-1β是caspase-1的主要产物，IL-1的生物活性β通过与细胞表面受体IL-1R1结合介导。视网膜中caspase-1活性增加糖尿病小鼠、半乳糖喂养小鼠、糖尿病人类和视网膜在高葡萄糖浓度下培养Müller细胞[124]. 米诺环素抑制caspase-1抑制糖尿病诱导的IL-1升高β并减少这些动物的视网膜毛细血管[34]. 同样，IL-1的抑制β使用IL-1进行信号传递β受体敲除小鼠在7个月时保护动物免受糖尿病诱导的视网膜病变的影响糖尿病持续时间[34]. 结果表明，caspase-1的激活以及随后产生的IL-1β在糖尿病视网膜病变的发展中起着重要作用。一个IL-1的已知作用β是激活NF-κB。

4.9. TNF公司α和其他细胞因子

视网膜TNF水平α是糖尿病大鼠明显高于正常值[41,125]. Eternacept是一种可溶性TNFα受体作为竞争性抑制剂阻止TNF的作用α绑定到单元格。Eternacept降低白细胞粘附糖尿病大鼠1周视网膜血管与对照组比较[41]. Eternacept并没有降低视网膜VEGF水平，但它抑制了血-视网膜屏障的破坏和核聚变-κB类糖尿病视网膜的激活。治疗对组织学无影响在糖尿病动物中评估视网膜病变，但在小鼠中摘要中报告了TNF基因缺陷，以防止半乳糖诱导视网膜病变[126]. 玻璃体切除术获得的视网膜前膜以及培养的Muller糖化白蛋白或高糖刺激的胶质细胞显示增加单核细胞趋化性的表达蛋白-1 mRNA和蛋白[127]. 这些研究表明，单核细胞趋化蛋白-1在NF的调节下-κB、 是糖尿病的组成部分视网膜发炎。

4.10. Fas公司

糖尿病大鼠视网膜Fas水平升高[41,126,128]. 体内阻断FasL已证明可防止内皮细胞损伤、血管渗漏和血小板糖尿病中的蓄积，提示Fas/FasL系统可能参与糖尿病引起的损害，有助于视网膜病[128]，但它在视网膜组织病理学发展中的作用尚未进行评估。

4.11. 补体

补体激活的终产物C5b-9的沉积具有在糖尿病大鼠和人类的视网膜血管内观察到[129]. 补体内源性抑制剂包括CD55、CD59和DAF在内的激活被观察到低于正常水平非酶糖基化导致的表达或功能受损[130——132]. 是否抑制补体系统可以抑制视网膜病变特征的发展还有待学习。

5.2. 抗氧化剂

已经发现抗氧化剂可以抑制糖尿病动物视网膜炎症变化的发展，包括NF的激活-κB、 白细胞抑制和iNOS表达增加[71,134]. 与此相一致，抗氧化剂被发现可以部分但显著地抑制去细胞毛细血管和周细胞鬼影的形成糖尿病大鼠。以下各项的混合物α-生育酚和抗坏血酸[75]，第页，共页α-生育酚，抗坏血酸、Trolox、乙酰半胱氨酸和硒[75],α-仅生育酚（Kern，未出版）和硫辛酸[135]已发现显著抑制糖尿病啮齿类动物视网膜中无细胞毛细血管的发育。这个抗氧化剂和降脂剂尼卡那汀显著抑制糖尿病引起的视网膜毛细血管内皮细胞数量的改变大鼠的细胞和周细胞，但对脱细胞的形成没有影响毛细血管[136].

5.3. 苯氟替安

苯氟替安是一种脂溶性硫胺素已知能激活转酮醇酶的衍生物，并被认为能转移糖代谢产物远离糖酵解[137]. 苯氟替安显著抑制几种高血糖诱导异常，包括NF激活-κB类[137]. 此外，服用苯氟替安显著抑制视网膜无细胞毛细血管的发育糖尿病大鼠[137]. 无论是否如此该药物对视网膜组织病理学的有益影响仅次于NF的调节-κB尚未被调查。

5.4. 晚期糖基化终产物（AGEs）及其受体

AGEs或其他相关物质的结合分子与其细胞外受体，如RAGE（晚期受体糖基化终产物）具有多种细胞内效应，包括促炎性NF的激活-κB与白细胞抑制刺激[138——143]. 干扰RAGE-ligand的药物干预相互作用抑制糖尿病引起的视网膜毛细血管变性糖尿病[25]，但这是否由NF的抑制介导-κB尚未探索。

5.5. 醛糖还原酶

多元醇途径的抑制据报道，醛糖还原酶可抑制ICAM-1的表达，VCAM-1、COX-2表达和通过抑制NF抑制白细胞增生-κB活性和核移位，以及I的磷酸化和降解κ-B类α[144——146]. NF的作用-κ醛糖效应报告中的B调节还原酶抑制剂在视网膜病变发展中的作用尚不清楚。

6.2. 阿司匹林和水杨酸盐

众所周知，阿司匹林可以通过环氧化酶抑制前列腺素的生成抑制。水杨酸钠和然而，柳氮磺胺吡啶的这种活性较小，但所有这些水杨酸盐能抑制糖尿病视网膜毛细血管变性老鼠[74]表明它们抑制视网膜病变的共同作用是通过抑制NF-κB通路。这是通过直接还是间接的行动发生的，还有待了解。

这项工作由PHS拨款资助EY00300，DK57733，退伍军人事务部医学研究服务，Kristin C.Dietrich糖尿病研究奖。