甜蜜压力：应对糖尿病视网膜病变中的血管功能障碍

摘要

介绍

糖尿病视网膜病变是西方世界工龄人群视力损害的主要原因(Cheung等人，2010年). 全世界估计有4.68亿糖尿病患者(Ogurtsova等人，2017年)，9000多万糖尿病患者患有某种形式的糖尿病视网膜病变，其中三分之一患有严重的视力威胁型糖尿病视网膜病变(Yau等人，2012年). 由于糖尿病患病率的上升、人口老龄化以及糖尿病患者预期寿命的延长，这些数字预计还会上升。

糖尿病视网膜病变在糖尿病患者中很常见。几乎所有1型糖尿病患者和超过60%的2型糖尿病患者在20年糖尿病后都有一定程度的视网膜病变(Fong等人，2004年). 在威斯康星州糖尿病视网膜病变流行病学研究（WESDR）中，3.6%的1型糖尿病患者和1.6%的2型糖尿病患者在法律上失明。在1型糖尿病患者组中，86%的失明归因于糖尿病视网膜病变。在其他常见眼病的2型糖尿病患者中，糖尿病视网膜病变占法定失明病例的三分之一(Klein等人，1984年).

糖尿病视网膜病变分期的依据是可见的眼科改变和视网膜新生血管的表现。糖尿病视网膜病变的第一阶段是临床前视网膜病变，眼底无变化。然后，疾病发展为轻度非增殖性视网膜病变，其特征是存在少量微动脉瘤。第三阶段是中度非增殖性视网膜病，其特征是出现微动脉瘤、视网膜内出血或静脉串珠。被确定为红点的微动脉瘤和出血是在眼底镜检查和眼底摄影中看到的最初变化。红点计数被认为是视网膜病变进展的适当标志(Klein等人，1984年,1995). 微动脉瘤的形成与内皮细胞的局部增殖、周细胞的丢失和毛细血管基底膜的改变有关(库尼亚-瓦兹，1978年). 第四阶段是严重的非增殖性糖尿病视网膜病变。在此阶段，视网膜缺血的迹象增加，包括棉毛斑点、IRMA、几个缺乏毛细血管灌注的区域以及明显的静脉串珠。IRMA是异常的、扩张的视网膜毛细血管，可能代表早期新生血管的形式或毛细血管闭塞区小动脉和小静脉之间的通讯形式。这一阶段是根据糖尿病视网膜病变早期治疗研究的“4-2-1规则”进行诊断的，在该规则中，如果患者有以下任何一种情况，则诊断为严重的非增殖性糖尿病视网膜病变：4个象限的弥漫性视网膜内出血和微动脉瘤，≥2个象限内的静脉串珠，或≥1个象限中的IRMA。此阶段的患者可能会进展到增殖阶段(Aiello，2003年). 增生性糖尿病视网膜病变是指糖尿病视网膜病变的严重阶段，其中视网膜表面和玻璃体后表面新生血管增生(Wu等人，2013年；Stitt等人，2016年). 糖尿病视网膜病变的另一个重要类别是糖尿病黄斑水肿，这是糖尿病视网膜病变的一种重要表现，也是糖尿病患者视力下降的最常见原因(Lee等人，2015年). 糖尿病性黄斑水肿以血管渗漏导致视网膜增厚为特征，可在视网膜病变的所有阶段发展，尽管在后期更为常见(Antonetti等人，2012年).

糖尿病的持续时间在很大程度上与视网膜病变的发展和进展有关。糖尿病视网膜病变的风险还可归因于糖化血红蛋白和糖尿病持续时间，因为良好的血糖控制可减少视网膜病变的进展(Stratton等人，2001年；Chew等人，2014年). 此外，其他因素也可能导致糖尿病视网膜病变和疾病进展的风险，如血脂异常、高血压和慢性炎症(Cardoso等人，2017年).

糖尿病视网膜病变后期的治疗有多种选择，如激光光凝、玻璃体内注射抗血管内皮生长因子或皮质类固醇，以及手术。对于患有晚期糖尿病视网膜病变和糖尿病黄斑水肿的患者，激光治疗在预防视力丧失和保持视力方面非常有效，如果不进行治疗，这些患者将面临风险(Deschler等人，2014年). 应该注意的是，激光光凝是一种侵入性手术，视力很少得到改善或恢复。抗血管生成剂（如抗VEGF）的玻璃体内治疗改善了糖尿病黄斑水肿的预后(Schmidt-Erfurth等人，2017年)抗血管内皮生长因子治疗现在是糖尿病黄斑水肿累及中央黄斑的一线治疗(Thomas等人，2013年). 建议将皮质类固醇用于治疗糖尿病性黄斑水肿患者作为第二选择，尤其是对抗血管内皮生长因子治疗无效的患者(Schmidt-Erfurth等人，2017年). 玻璃体出血是糖尿病视网膜病变的常见并发症，玻璃体视网膜手术适用于以前没有接受过激光光凝治疗的增生性糖尿病视网膜病变导致的非透明玻璃体出血病例(Berrocal等人，2016年). 平坦部玻璃体切除术是一种常用的手术技术，被认为是糖尿病黄斑水肿患者玻璃体视网膜牵引术的潜在治疗选择，尽管该手术在无牵引的情况下仍存在争议。

该病的发病机制复杂，已知涉及多种血管、炎症和神经机制。糖尿病视网膜病变的特征是内部BRB功能异常，导致血清成分的渗透性增加，这些成分可能进入神经组织。遗传、代谢和环境因素促成了四种已知的生化病理生理途径：多元醇、AGEs、六胺和PKC。这些机制的改变可能导致缺氧、氧化应激和炎症，从而导致BRB的分解。

糖尿病视网膜病变的微血管改变

历史上，糖尿病视网膜病变被认为主要影响微血管(林奇和阿布拉莫夫，2017年)可能是因为糖尿病视网膜病变筛查的主要检查主要是检测微血管变化。除了存在微动脉瘤和软性渗出物、黄斑水肿和新生血管（通过眼底镜或眼底摄影可见）外，现在已知其他视网膜细胞类型受糖尿病影响，并可能损害或导致视力受损。事实上，糖尿病视网膜病变的特征是视网膜微血管的进行性改变，伴有神经胶质细胞损伤(Fletcher等人，2007年). 视网膜内侧的血液供应由嵌入神经组织的三个不同的血管丛组成：位于神经纤维层内的一层血管，分支延伸至神经节细胞层，以及沿内核层两侧的两层血管(图​图11). 最近一项使用OCTA（一种对视网膜和脉络膜循环进行三维成像的非侵入性方法）的研究揭示了人类视网膜的血管解剖结构比先前描述的更详细(Campbell等人，2017年). 利用投影分解OCTA算法，识别了一个改进的OCTA分割边界系统，该系统在视网膜中有两个复合体和四个不同的血管丛。在黄斑深血管复合体水平上识别中间毛细血管丛和深毛细血管丛可能有助于评估糖尿病视网膜病变中的血管变化，如毛细血管脱落以及所有视网膜层的异常血管(Campbell等人，2017年). 这种方法可以早期识别在这种和其他视网膜疾病中受影响更大的毛细血管层，有助于加深对视网膜病理生理学的理解。

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图1

显示视网膜内表面视网膜血管的横截面示意图。视网膜神经元之间有三个毛细血管丛：浅层位于内神经纤维层（NFL）内，分支伸入神经节细胞层（GCL），而中深层毛细血管丛沿内核层（INL）两侧排列。ONL，外核层。IPL，内核层；OPL，外丛状层。

视网膜血管内皮是覆盖血管腔的单层细胞，为视网膜内部供血和排水。一方面，内皮细胞在血液循环和神经视网膜之间起着选择性屏障（内部BRB）的作用。紧密连接的存在阻止了大分子向外流动，并维持了局部微环境。另一方面，内皮有效地为神经视网膜提供氧气和营养。然而，在某些情况下，如高血糖，视网膜内皮细胞变得特别脆弱。血浆葡萄糖通过促进性葡萄糖转运体（即构成型亚型GLUT1）跨细胞膜转运(Badr等人，2000年；Fernandes等人，2003年,2004). 目前，关于高血糖条件下GLUT1蛋白调节的数据仍然存在冲突。尽管长期糖尿病患者（>17岁）死后一半以上的视网膜内皮细胞上的GLUT1局部增加(Kumagai等人，1996年)，在长期糖尿病动物模型中未观察到任何变化(Fernandes等人，2003年)均采用免疫金染色。然而，据报道，四氧嘧啶和链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠的视网膜总GLUT1和视网膜微血管GLUT1下调(巴拉巴诺夫和多尔·达菲，1998年；Badr等人，2000年；Fernandes等人，2004年). 这些矛盾的结果可能是由于不同的物种和疾病持续时间造成的。此外，除GLUT1外，对BRB中其他GLUT亚型的贡献的研究可能会更好地了解糖尿病视网膜病变中的视网膜代谢。

当身体的大多数细胞暴露于高血糖时，通过调节其进入细胞的转运，能够保持细胞内葡萄糖水平相对恒定。相反，内皮细胞努力控制其细胞内的基础葡萄糖水平，其升高可改变多种细胞功能，导致细胞损伤(Du等人，2003年；科卢鲁和阿巴斯，2003年). 因此，糖尿病损害内皮细胞，引发一连串信号事件，导致代谢和生化紊乱。

高血糖诱导内皮细胞损伤的统一机制由布朗利（2005）其中，线粒体电子转运链在氧化磷酸化过程中过度产生超氧阴离子是常见的上游事件，可能刺激多种已知的生物化学途径，在糖尿病视网膜病变的发病机制中发挥作用：（i）通过多元醇途径增加流量和醛糖还原酶的激活(洛伦齐，2007年); （ii）增强非酶糖基化；（iii）增加二酰甘油的产量；和（iv）PKC刺激(图​图22). 这些机制的总体效果是ROS生成增加和氧化应激刺激(布朗利，2005年；Wu等人，2014年)导致一系列生化和代谢异常。

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图2

导致糖尿病视网膜病变的生化途径。慢性高血糖促进ROS形成增加，ROS来源于线粒体或由Nox产生，并激活许多代谢途径，包括PKC、多元醇途径、AGEs和己糖途径，以及炎症介质的产生。氧化应激损伤线粒体DNA，导致线粒体功能下降，从而加速细胞凋亡，导致糖尿病视网膜病变的发展。

在高血糖条件下，线粒体过度产生超氧化物阴离子会在血管系统的细胞中留下早期印记，即使实现了良好的血糖控制，也会导致微血管异常的发展。超氧阴离子被认为是这种代谢记忆效应的关键因素，传播这种记忆的潜在机制是潜在有害物质的增加积累，如AGEs，导致线粒体蛋白质、脂质和核酸的糖基化(Berezin，2016年). 在高血糖诱导的氧化应激中恢复良好的血糖控制后，这些有害影响不容易逆转，主要是如果血糖控制不佳持续更长时间，并且由于表观遗传变化，某些改变甚至可能是永久性的(Ceriello，2009年). 事实上，AGEs与不同阶段的糖尿病视网膜病变相关，与糖化血红蛋白无关(Genuth等人，2015年). 此外，高血糖诱导的超氧化物产生，主要来自线粒体，可能导致PKC活性增加和NF-κB活化介导的慢性低度炎症。PKC激活通过激活线粒体定位的衔接蛋白Shc（p66）导致活性氧生成增加^Shc公司作为氧化还原酶，参与线粒体活性氧的生成和氧化信号转化为凋亡）和NADPH氧化酶信号。表观遗传变化，如DNA甲基化、乙酰化和翻译后组蛋白修饰，是持久性p66的原因^Shc公司过度表达，促进代谢记忆，参与糖尿病视网膜病变进展。内皮细胞中高血糖诱导ROS形成的短暂发作足以通过诱导NF-kB亚单位p65基因表达和p65依赖性促炎基因表达的持续增加，诱导表观遗传改变，从而维持代谢记忆(Perrone等人，2014年；Berezin，2016年). 尽管视网膜线粒体功能障碍和代谢途径受损(Sone等人，1996年)亚临床炎症、细胞-细胞通讯失调和细胞内环境稳定的维持也与早期糖尿病相关的内皮功能障碍有关。

糖尿病视网膜的组织学分析表明，视网膜毛细血管周细胞（为血管提供张力的平滑肌细胞）和内皮细胞的丢失是糖尿病视网膜病变早期事件的两个不变特征(达勒姆和赫尔曼，2011年). 周细胞脱落，表现为周细胞退化（鬼细胞），可能最终导致无细胞毛细血管的形成，视网膜灌注减少的微动脉瘤，毛细血管基底增厚，以及一系列生化和代谢改变的诱导(Barot等人，2013年). 非血管细胞，如Müller细胞和其他胶质细胞，也会发生凋亡。毛细血管闭塞和视网膜缺血导致许多生长因子和细胞因子的表达和释放增加。这些因素包括VEGF，它可以增加血管通透性并有利于异常新生血管的生长(弗兰克，2004). 在增殖性糖尿病视网膜病变中，源于周细胞、视网膜神经节细胞和胶质细胞的血管内皮生长因子驱动的病理性血管生成与不可逆的视力丧失有关(弗兰克，2004). 事实上，与非增殖性糖尿病视网膜病变患者或非糖尿病患者的样本相比，增殖性糖尿病患者的玻璃体和水溶液中VEGF水平显著升高(Aiello等人，1994年；Duh和Aiello，1999年). 然而，促血管生成因子VEGF的低水平和血管生成素-2水平的增加与凋亡途径的激活有关，对生存和增殖途径有害，导致糖尿病视网膜病变早期的内皮细胞死亡和血管退化(Bento等人，2010年). 血管内皮生长因子很可能是糖尿病血管生成悖论的一部分，其中促血管生成和抗血管生成的条件可能与慢性高血糖共存，特别是在视网膜病变的时间过程中。

其他药物也参与病理性血管生成的发展，包括血管生成素-1和-2(Joussen等人，2002b；Hammes等人，2004年；Cai等人，2008年)，促红细胞生成素(Chen等人，2009年；赫尔南德斯和西蒙，2012年)肾素-血管紧张素-醛固酮系统(Wilkinson-Berka等人，2007年)成纤维细胞生长因子2、TNF和基质衍生因子1α及其受体CXCR4。许多这些因素协同作用，调节导致血管生成的关键步骤，包括蛋白酶生成、内皮细胞增殖、迁移和管形成(Grant等人，2004年). 此外，血管生成因子和抗血管生成因子之间的平衡是决定增殖性糖尿病视网膜病变发展和进展的关键因素(Simo等人，2006年；Lima e Silva等人，2007年).

糖尿病患者视网膜内皮细胞活性氧与氧化应激

葡萄糖氧化、高需氧量和高含量的多不饱和脂肪酸使视网膜特别容易受到氧化应激的影响(安德森等人，1984年). 在生理条件下，活性氧是支持多种细胞过程所必需的，例如代谢、增殖、分化、免疫系统调节和血管重塑(Wilkinson-Berka等人，2013年). 然而，活性氧的生成和快速清除之间的平衡失调会产生毒性作用，导致细胞死亡(卡拉布雷斯等人，2007年). 超氧阴离子（O₂^∙-)羟基自由基（∙OH）被认为是初级活性氧，因为它们不稳定，并与蛋白质、脂类、碳水化合物和核酸等生物分子反应。

糖尿病和半乳糖血症实验动物模型的视网膜中检测到氧化应激增加(Barot等人，2011年；Fernandes等人，2014年). 细胞内活性氧的主要来源是线粒体电子传递链、细胞色素P450、黄嘌呤氧化酶、一氧化氮合酶和氮氧化物(Bedard等人，2007年；Millar等人，2007年；福斯特曼，2008；Sorce等人，2012年；Takac等人，2012年；Wilkinson-Berka等人，2013年). 活性氧脱毒系统活性受损，如还原型谷胱甘肽、维生素E、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、硫氧还蛋白过氧化物酶和血红素加氧酶，导致活性氧水平升高(Wilkinson-Berka等人，2013年).

在视网膜内皮细胞中，高糖水平可导致线粒体活性氧的过度生成，从而激活聚腺苷二磷酸核糖聚合酶（PARP）途径，降低甘油醛3-磷酸脱氢酶的活性和西尔图因1（SIRT1，一种III类组蛋白脱乙酰酶）的水平(Zheng等人，2012年). 有趣的是，SIRT1下调导致炎症和凋亡蛋白的持续反应，如NF-κB、Bax和PARP，在培养的视网膜内皮细胞中得以维持和增殖，即使在接触高浓度葡萄糖2周后仍保持正常血糖(Zheng等人，2012年). 与高糖暴露相关的细胞代谢记忆的潜在传播机制包括线粒体产生过多的活性氧，而SIRT1已被确定为视网膜内皮细胞这种记忆的关键参与者(Ihnat等人，2007年；Zheng等人，2012年).

越来越多的证据表明，一氧化氮酶在糖尿病视网膜病变的发展中起着重要作用(Li等人，2010年；Rojas等人，2013年；Kowluru等人，2014年；Wang等人，2014年). 产生超氧化物的氮氧化物酶是产生线粒体外活性氧的主要来源(Jiang等人，2011年；Rinnerthaler等人，2012年). 除了在ROS（主要是超氧阴离子和过氧化氢）的产生中发挥主要作用外，Nox亚型在视网膜中具有促炎作用。Nox1、Nox2和Nox4是视网膜内皮细胞中表达的七种亚型（Nox1至-5、Duox1和Duox2）中的三种(Li等人，2010年)所有这些亚型都能刺激内皮细胞增殖和小管生成。体外在低氧和高糖条件下对视网膜内皮细胞进行的研究表明，Nox4、ROS生成和VEGF水平的mRNA表达和蛋白水平上调。他汀类药物（洛伐他汀）抑制Nox4活性下调低氧诱导因子1α和STAT3介导的VEGF表达并改善糖尿病视网膜病变的视网膜血管渗漏(Li等人，2010年). GKT137831（吡唑吡啶二酮家族成员）是Nox1和Nox4的双重抑制剂，在实验性视网膜缺血模型中降低VEGF、单核细胞趋化蛋白-1和白细胞粘附分子的基因和蛋白表达增加以及血管渗漏(Deliyanti和Wilkinson-Berka，2015年). 这些发现表明，Nox1/4通过调节单核细胞/巨噬细胞的迁移和浸润以及BRB分解，在内皮功能中发挥重要作用。在这三种亚型中，Nox2是研究最广泛的，因为它在糖尿病视网膜病变的吞噬防御和炎症中的作用已经得到了很好的证实。事实上，在糖尿病视网膜病变的实验模型中，视网膜血管中Nox2水平的增加与视网膜中氧化应激的增加有关。删除Nox2或apocynin（一种选择性Nox抑制剂）治疗可防止糖尿病引起的ROS和ICAM-1水平升高以及视网膜白细胞增多和血管渗漏，这表明Nox2在以视网膜血管炎症反应为特征的病理条件中起着关键作用(Al-Shabrawey等人，2008年). 此外，高血糖诱导的内皮损伤可产生活性氮物种，如过氧亚硝酸盐（ONOO^-)通过超氧阴离子与一氧化氮的快速反应。过氧亚硝酸盐是一种高效氧化剂和亚硝化剂，可促进白细胞粘附到视网膜血管并诱导BRB分解(Leal等人，2007年；Pacher等人，2007年；Goncalves等人，2012年).

糖尿病视网膜病变中的炎症

糖尿病视网膜病变被认为是慢性炎症性疾病，局部炎症被认为是其发展和进展的新的危险因素(Lee等人，2015年；艾奇森和巴克梅尔，2016年). 糖尿病期间视网膜炎症环境的起源仍需澄清。然而，由于视网膜凋亡细胞死亡发生在糖尿病条件下，可能引发炎症，一些作者提出代谢改变是炎症的起源(Tang和Kern，2011年).

炎症细胞因子在该病的病理生理学中起作用。在2型糖尿病患者的血清中检测到主要由脂肪组织和巨噬细胞产生的炎症细胞因子，如TNF、IL-6和C反应蛋白(Ellulu等人，2017年)与糖尿病视网膜病变的微血管并发症有关(Schram等人，2005年). 然而，局部炎症似乎与糖尿病视网膜病变的发展更相关。糖尿病患者和糖尿病动物模型的视网膜和玻璃体中的几种细胞因子、趋化因子和其他因子增加(Hernandez等人，2005年；Tang和Kern，2011年；Abcouwer，2013年).

炎症介导与糖尿病视网膜病变相关的分子和结构改变，如BRB的分解。炎症是皮质类固醇治疗的基础。糖皮质激素通过抑制白细胞募集减少炎症过程并改善BRB功能(Tamura等人，2005年). 炎症也在糖尿病黄斑水肿的发生中起作用，因为白细胞在毛细血管表面积聚，这是BRB分解的早期事件(Leal等人，2007年). 有趣的是，并非所有增殖性糖尿病视网膜病变患者的玻璃体VEGF水平都升高(Aiello等人，1994年)这可能是一些患者对抗血管内皮生长因子治疗无效的原因(Singer等人，2016年). 有人建议，在这种非血管内皮生长因子应答者中，玻璃体腔注射类固醇更合适，因为促炎细胞因子可能起主要的病理作用(Corcostegui等人，2017年).

糖尿病视网膜病变中炎症与氧化应激的联系

慢性高血糖相关氧化应激和低度炎症被认为在糖尿病并发症（包括糖尿病视网膜病变）的发生和发展中起着关键作用(Xu等人，2009年；弗雷和安东尼蒂，2011年). 氧化应激引发炎症和炎症诱导氧化应激的机制尚未完全阐明。氧化应激通过激活转录因子（如NF-κB、STAT和激活蛋白-1）增加细胞因子的产生，这些转录因子导致细胞因子编码基因的转录(Turpaev，2002年；Wilkinson-Berka等人，2013年). 在糖尿病视网膜病变的实验模型中，NF-κB的活性在内皮细胞、周细胞和胶质细胞中以及在糖尿病患者的视网膜中被证明增加(罗密欧等人，2002年；Kowluru等人，2003年；Harada等人，2006年). NF-κB的抑制抑制了糖尿病诱导的视网膜组织中炎症分子的产生，突显了NF-κ）B在糖尿病诱导视网膜炎症中的重要作用(Nagai等人，2007年).

细胞因子也能增加活性氧的产生。TNF、IL-1β和干扰素-γ诱导视网膜色素上皮细胞产生ROS。TNF和IL-1β分别通过线粒体和Nox增加ROS的生成。γ干扰素通过线粒体和氮氧化物诱导活性氧生成(Yang等人，2007年). 视网膜血管炎症期间趋化因子（C-C基序）配体2的产生需要通过NF-κB和Akt信号通路激活Nox通路(张伟等，2009). 一份令人信服的报告进一步证实，细胞因子通过向实验动物的玻璃体注射IL-1β增加了视网膜中的氧化应激，从而触发视网膜中ROS的生成，这与糖尿病模型的研究相似(Kowluru和Odenbach，2004年a,b条). 促炎性细胞因子诱导ROS和NO的形成，通过过氧亚硝酸盐的形成，降低小分子热休克蛋白27的含量，导致视网膜内皮细胞的凋亡细胞死亡(Nahomi等人，2014年).

内皮细胞与循环介质和炎症细胞之间的串扰

内皮细胞以及视网膜血管周围的调节性周细胞和神经胶质细胞对于维持BRB的完整性和正常功能至关重要。在糖尿病患者和实验诱导的糖尿病动物中，周细胞和内皮细胞的死亡已被报道，并先于视网膜病变的组织学证据(Mizutani等人，1996年). 视网膜毛细血管通透性改变导致内部BRB破裂被认为是糖尿病视网膜病变的标志(Klaassen等人，2013年). 然而，视网膜内皮细胞通透性改变的分子机制仍有待阐明。越来越多的证据表明炎症在糖尿病视网膜病变的发展中起着重要作用(Tang和Kern，2011年). 事实上，糖尿病视网膜病变患者的玻璃体中检测到促炎细胞因子水平升高(Abu el-Asrar等人，1992年)糖尿病大鼠视网膜血管通透性增加(Carmo等人，2000年；Joussen等人，2002年a).

研究表明，TNF在糖尿病视网膜病变的发病机制中具有重要作用，是内皮细胞凋亡的重要诱导剂(Robaye等人，1991年；Polunovsky等人，1994年). TNF还通过诱导紧密连接蛋白zonula occludens（ZO）-1和claudin-5的减少以及这两种蛋白的定位转移，增加视网膜内皮细胞单层通透性(Aveleira等人，2010年). 然而，在糖尿病视网膜病变的早期或晚期，是否TNF的存在对BRB的分解更重要，这一问题出现了明显的矛盾(Aveleira等人，2010年；Huang等人，2011年). 使用TNF基因敲除小鼠，观察到TNF的缺失在糖尿病视网膜病变相关BRB分解的初始阶段没有影响，尽管它可以防止视网膜白细胞沉积。在后期，由于TNF的缺乏，BRB的击穿受到抑制(Huang等人，2011年). 此外，研究表明，高葡萄糖诱导的细胞死亡是由于TNF激活TNF受体1所致。因此，阻断该受体的活性可能是避免糖尿病患者细胞丢失的一个适当策略(Costa等人，2012年). 此外，TNF可能是预防糖尿病视网膜病变进展的良好治疗靶点(Zhang等人，2011年). 此外，有人建议将其在泪液中的浓度作为检测糖尿病视网膜病变的生物标志物(Costagliola等人，2013年).

糖尿病视网膜病变患者玻璃体中细胞因子IL-1β增加，并与疾病进展有关(毛和燕，2014). 提示IL-1β有助于在高血糖状态下加速视网膜内皮细胞的凋亡(Kowluru和Odenbach，2004年b). 事实上，高血糖引发糖尿病视网膜病变中IL-1β生成增加，而糖尿病视网膜病变主要由视网膜血管内皮细胞产生(刘等，2012). IL-1β本身诱导内皮细胞的自动刺激，这是IL-1β持续过度表达的主要机制(刘等，2012). 有人指出，阻断IL-1β诱导的自身刺激可以限制糖尿病视网膜病变的进展。IL-1β诱导的自身刺激是通过内皮细胞中叉头转录因子（FoxO1）上调而发生的，沉默FoxOl可降低IL-1β的表达水平(Wu等人，2017年).

当炎症长期持续时，向炎症组织募集的白细胞可通过延长化学介质和有毒活性氧的分泌而导致组织损伤(Noda等人，2012年)，进一步导致糖尿病视网膜病变的进展。事实上，在糖尿病期间，白细胞被激活(宫本茂等人，1998年；Kinukawa等人，1999年；Nonaka等人，2000年)并成为氮衍生活性氧的来源(Mohanty等人，2000年；Wong等人，2002年). 因此，白细胞在毛细血管变性和通透性中起着关键作用，并有助于视网膜水肿、缺血和血管生成(石田等人，2004). 据观察，白细胞与糖尿病视网膜中濒临死亡的内皮细胞共定位(Schroder等人，1991年). 此外，糖尿病小鼠的白细胞比非糖尿病小鼠的白细胞引发更多视网膜内皮细胞的死亡(Li等人，2012年)糖尿病动物中性粒细胞表面整合素表达和整合素介导的粘附水平较高(Barouch等人，2000年). 此外，还发现糖尿病患者的白细胞通过一种依赖于直接接触的机制诱导人类视网膜内皮细胞死亡，这表明细胞表面分子参与了这一过程(田等人，2013). 阻断白细胞上的整合素配体整合素β-2（CD18）或视网膜内皮细胞表面的ICAM-1抑制白细胞介导的内皮细胞死亡(Barouch等人，2000年；田等人，2013). 因此，阻断炎症以及白细胞-内皮细胞-细胞相互作用的治疗可被设想为糖尿病视网膜病变的潜在治疗方法。事实上，在糖尿病CD18和ICAM-1缺陷小鼠的视网膜血管中，粘附的白细胞较少，这与内皮细胞受损较少和血管渗漏减少有关(Joussen等人，2004年). 小檗碱具有抗炎和抗氧化特性，可通过下调ICAM-1和CD18抑制白细胞与视网膜内皮细胞的粘附，以及白细胞介导的内皮细胞死亡(田等人，2013).

羟苯磺酸钙已被用于治疗糖尿病视网膜病变(Garay等人，2005年)，减少疾病的进展(Zhang等人，2015年). 在一个糖尿病动物模型中，我们报道了羟苯磺酸钙通过防止紧密连接蛋白的改变和减少白细胞与视网膜血管的粘附来防止糖尿病诱导的BRB分解(Leal等人，2010年). 羟苯磺酸钙的有益特性部分依赖于减少视网膜的促炎过程和氧化应激(Voabil等人，2017年). 西他列汀，二肽基肽酶-4抑制剂类口服降糖药(德鲁克和诺克，2006年)还可以防止糖尿病动物模型中BRB的分解、炎症、凋亡和紧密连接复合体的改变(Goncalves等人，2014年).

内皮细胞和视网膜细胞之间的串扰

周细胞

周细胞丢失是糖尿病视网膜病变的早期组织病理学特征(Curtis等人，2009年). 这些细胞在维持微血管内稳态方面起着重要作用，因为它们参与维持毛细血管张力和调节血管生长。此外，周细胞还保持前列环素的产生能力，并防止脂质过氧化物诱导的内皮细胞损伤(Bergers和Song，2005年；Hamilton等人，2010年). 共培养实验表明周细胞以接触或邻近依赖的方式抑制内皮细胞增殖(奥尔里奇和达摩，1987年). 此外，周细胞增加内皮细胞单层的屏障特性(巴拉巴诺夫和多雷·达菲，1998年)，通过转化生长因子-β(Dohgu等人，2005年)生产。周细胞提供旁分泌信号，促进血管稳定。周细胞衍生的血管生成素-1多元复合物与内皮细胞上的Tie2受体结合，诱导紧密连接蛋白闭塞素的表达(Hori等人，2004年)在体外因此，周细胞的损失可能使血管易发生血管生成、血栓形成和内皮细胞损伤，从而导致糖尿病视网膜病变的临床表现。糖尿病期间，视网膜周细胞积聚AGEs，改变其功能并降低细胞存活率，从而对BRB产生有害后果，导致糖尿病视网膜病变的进展(图​图3三). 事实上，AGEs及其受体（称为RAGEs）之间的相互作用在培养的视网膜周细胞中诱导ROS生成，从而诱导凋亡细胞死亡(Yamagishi等人，2005年). AGEs诱导NF-κB活化，降低Bcl-2/Bax比值，随后增加周细胞凋亡关键酶caspase-3的活性。此外，AGEs通过ROS的产生上调周细胞中RAGE的表达水平(山形，2011). 这些正反馈回路可转导AGE信号，从而进一步加剧其细胞毒性作用。有趣的是，周细胞的丢失并不直接影响BRB屏障特性，但另一方面，它使内皮细胞对VEGF-A和血管生成素-2的作用敏感，从而导致血管通透性和血管生成的改变(Park等人，2014年,2017). 周细胞缺失时，内皮细胞失去增殖调节并形成新血管(贝尔特拉莫和波尔塔，2013年). 因此，周细胞和内皮细胞之间的串扰对于血管功能和视网膜稳态至关重要。

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图3

糖尿病视网膜病变导致BRB分解的过程。在糖尿病视网膜病变的发展过程中，ROS生成增加导致内皮细胞细胞间粘附分子表达增加，从而增加白细胞粘附。同时，星形胶质细胞、米勒细胞和小胶质细胞被激活，促进细胞因子释放，内皮细胞周围的周细胞因凋亡而死亡。此外，炎症细胞释放的血管ROS和炎症介质影响内皮紧密连接，导致BRB通透性增加。

结论

糖尿病视网膜病变是一种多因素疾病，具有复杂的病理生理学，其中ROS的过度生成和氧化应激在该疾病的发生和发展中起着至关重要的作用。氧化应激相关通路和炎症通路之间的串扰可能在诱导BRB分解和病理性新生血管形成中很重要。通过细胞间接触和细胞因子分泌，更好地了解内皮功能障碍，阐明视网膜内皮细胞、神经胶质细胞和白细胞之间的复杂串扰，可能有助于开发新的治疗方法，与现有治疗方法相比，具有显著的临床效益，即用于减少新生血管，但也用于疾病的初始阶段。同时干预多种代谢和信号通路可能有助于减轻氧化应激和炎症，改善视网膜损伤。

作者贡献

AS、RB、IA和RF编写了手稿的初稿。AA修改了手稿。所有作者都修改并批准了手稿的最终版本。

利益冲突声明

作者声明，该研究是在没有任何可能被解释为潜在利益冲突的商业或金融关系的情况下进行的。处理编辑器声明了与作者的共享从属关系，尽管没有其他协作。

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脚注

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