炎症反应在糖尿病视网膜病变中的作用及相关靶点药物的研究进展△

徐 君 姚丹珍 夏金盈 李建辉

糖尿病视网膜病变(DR)是由于慢性高血糖引起的全身代谢障碍在眼部的表现，是糖尿病最常见的微血管并发症之一，也是糖尿病人群致盲的主要原因[1]。预计到2045年，全球6.28亿糖尿病患者中有1/3并发DR[2]。鉴于炎症反应在DR中的重要作用，抑制炎症反应将是新药研发的一个重要方向[3]。因此，本文对DR的相关炎症机制及其靶点药物进行综述，为治疗DR提供新的思路。

1 炎症反应与DR

DR是一种低度、慢性炎症。长期高血糖的刺激造成视网膜组织缺血缺氧，引发炎症反应，表现为白细胞聚集、炎症因子释放、血-视网膜屏障破坏及新生血管形成。DR按疾病进程分为非增生型DR(NPDR)和增生型DR(PDR)，众多炎症细胞和炎症因子均参与其中。

1.1 白细胞聚集在DR早期，高血糖导致血管内皮细胞损伤，白细胞聚集、黏附至血管壁，这是炎症反应启动的重要病理过程之一。C57BL/6J小鼠在注射链脲佐菌素2周后，视网膜毛细血管内白细胞增加、黏附和聚集[4]。一方面，激活的白细胞可释放大量炎症因子，加重内皮细胞损伤；另一方面，白细胞的聚集和黏附引起血流动力学改变，大量活化的中性粒细胞与内皮细胞黏附后可释放非浓缩染色质形成网状支架，即中性粒细胞外陷阱，限制、清除损伤的内皮细胞，而这种网状支架过度形成导致循环障碍，无灌注形成，加重组织缺血缺氧，引起血管重塑、新生血管形成[5]。

白细胞的聚集和黏附依赖于内皮细胞与白细胞表面黏附分子的互相识别。黏附分子是在细胞表面，介导细胞与细胞或细胞与基质之间互相接触和结合的一类分子。其中，细胞间黏附分子-1 (ICAM-1) 是一类介导细胞间黏附的主要分子。炎症状态下，视网膜内皮细胞ICAM-1表达增加，与受体结合后，促使白细胞穿透内皮，发生黏附。Yao等[6]研究发现，ICAM-1在DR患者的血清和玻璃体中表达增加，且与病变严重程度正相关，提示ICAM-1起介导炎症反应的重要作用。

1.2 炎症因子的释放视网膜内炎症反应伴随多种炎症因子的产生和释放[3,7]。在NPDR期，白细胞介素(IL)-1β、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)等多种炎症因子水平即出现升高[8]。更有研究发现，NPDR患者眼内IL-8和TNF-α水平要高于PDR患者[9]。

IL-1β是一种主要的促炎细胞因子。炎症状态下，大量释放的IL-1β可导致细胞形态和功能的改变：首先，IL-1β可直接对细胞造成损伤，体外研究表明，IL-1β直接导致视网膜色素上皮细胞凋亡，损伤光感受器的完整性[10]；其次，IL-1β进一步促进白细胞聚集，加重炎症反应；再次，IL-1β激活核因子-κB(NF-κB)和氧化应激反应，导致毛细血管内周细胞凋亡，内皮细胞通透性增加[11-12]；IL-1β还通过激活NF-κB通路和p38丝裂原活化蛋白激酶(p38 MAPK)，促进IL-6分泌，诱导毛细血管新生[13]。

IL-6的过度释放同样导致内皮细胞功能障碍和血管炎症。IL-6可促进粒细胞活化，诱导非免疫细胞，如成纤维细胞、内皮细胞等产生炎症因子；同时通过激活信号转导和转录活化因子3，增加血管内皮生长因子(VEGF)的表达，促进新生血管形成[14]。

IL-8是一种促炎趋化因子，能募集中性粒细胞、单核细胞及淋巴细胞向炎症部位迁移并促进活化，其机制可能与激活p38 MAPK、丝裂素活化蛋白激酶/细胞外调节蛋白酶(MEK/ERK)等信号转导通路，促进ICAM的表达有关[15]。IL-8还可通过刺激成纤维细胞、单核细胞生成VEGF，介导炎症相关的新生血管形成[16]。

TNF-α是一种促炎细胞因子。TNF-α增强白细胞黏附，引起内皮细胞损伤[17]，同时增加内皮细胞通透性，引起血管渗漏。Jo等[18]研究发现，在糖尿病大鼠中，视网膜内小胶质细胞分泌大量TNF-α，降低紧密连接蛋白的分布，这可能是造成血管渗漏的机制之一。

此外，其他众多炎症因子，如IL-18、TNF-β等均在DR发病机制中发挥作用。这些炎症因子相互诱导、作用级联放大，介导炎症反应，加重病情。

1.3 新生血管形成新生血管形成被认为是PDR的主要标志。随着疾病进展，视网膜新生血管形成并伴纤维增生、新生血管出血、牵拉性视网膜脱离，最终导致失明。VEGF、血管生成素-2(Ang-2)、血小板源性生长因子、胰岛素样生长因子-1、成纤维细胞生长因子(FGF)等细胞因子均在新生血管形成中起重要作用[19]。目前研究较多的有VEGF途径和Ang/酪氨酸激酶(Tie-2)受体途径。

VEGF被认为是刺激新生血管形成和引起血管渗漏最重要的炎症因子。正常状态下，视网膜内皮细胞、周细胞、Müller细胞的VEGF表达水平很低，但在高糖、缺氧时缺氧诱导因子-1α被激活，导致VEGF的过度分泌[20]。过表达的VEGF与受体结合后，诱导内皮祖细胞归巢；通过活化磷脂酰肌醇-3-激酶/蛋白激酶B(PI3K/Akt)、蛋白激酶C、转化生长因子-β及NF-κB等信号途径促进新生血管形成；同时刺激内皮细胞分泌基质金属蛋白酶、纤溶酶原激活物，增强细胞外基质的降解，为新生血管形成创造条件[21]。VEGF还可诱导ICAM和内皮型一氧化氮合酶的表达，促进白细胞的黏附[21]。由此可见，VEGF在PDR的发展中起关键作用。Jain等[22]观察到，患者血清VEGF升高与DR严重程度正相关。因此，玻璃体内VEGF浓度升高可能预示着患者由NPDR进展为PDR[23]。

Ang/ Tie-2途径在新生血管形成中同样发挥重要作用。Ang是与血管形成密切相关的蛋白分子家族，包括Ang-1、Ang-2、Ang-3和Ang-4。Tie-2属于酪氨酸激酶受体。正常状态下，Ang-1与Tie-2受体结合，促进血管内皮细胞成熟，抑制炎症和渗出，维持内皮细胞正常的结构和功能，而Ang-2则处于低表达状态。在高糖、缺氧条件下，人视网膜微血管细胞和人视网膜周细胞联合培养21 d，Ang-2和VEFG分泌显著增加[24]。DR患者血清Ang-2浓度和VEGF浓度呈正相关，血清Ang-1/Ang-2的比值在PDR患者中降低[25]。这些研究均提示，Ang-2与VEGF具有协同作用，VEGF促进Ang-2释放，Ang-2则与Ang-1竞争Tie-2受体，刺激血管内皮细胞的新生和迁移。

除上述途径外，还有众多细胞因子在其中发挥作用。如FGF具有协同VEGF促进新生血管形成的作用，并可促进毛细血管内皮细胞、成纤维细胞有丝分裂，加重微循环障碍，间接诱导新生血管形成[26]。

由此可见，炎症反应在DR发病中起重要作用。在长期高血糖作用下，视网膜毛细血管内大量炎症细胞聚集，伴随炎症因子的产生，形成新的血管结构，而新生血管可进一步募集炎症细胞，释放炎症因子。持续的慢性炎症最终造成视网膜血管损伤、组织重构和功能丧失。

2 炎症反应与糖尿病黄斑水肿

糖尿病黄斑水肿(DME)是DR最常见的并发症，是引起糖尿病患者视力下降或失明的重要原因。它是指黄斑中心一个视盘直径范围内细胞外液积聚，导致视网膜变厚或硬性渗出沉积。NPDR和PDR均可有DME的表现，但在PDR患者中更常见。

DME同样与炎症反应密切相关。持续的炎症反应引起血管通透性增加，蛋白和水分在视网膜外丛状层和内核层间积聚,导致黄斑区视网膜增厚，中心视力下降[27]。

目前认为，VEGF的过度释放是导致DME的最重要因素。一方面，VEGF破坏血-视网膜屏障内紧密连接结构，血管通透性增加；另一方面，VEGF通过激活NF-κB等信号通路，促进炎症细胞生成多种炎症因子，共同作用引发DME[28]。研究证实，DME患者玻璃体内VEGF水平增高[29]，采用抗VEGF治疗可有效减少新生血管形成，改善患者视力[28]。

其他炎症因子，如TNF-α、IL-6 、IL-8等，在DME中同样起重要作用。Wu等[30]研究发现，患者玻璃体内IL-6 及IL-8浓度与DME发病风险呈正相关。其作用机制可能包括：IL-6升高使视网膜小胶质细胞激活、增殖，分泌TNF-α，导致视网膜紧密连接蛋白缺失，引起血管渗漏、血-视网膜屏障功能障碍[18]；IL-6、IL-8增加VEGF的表达，促进DME进展等[14,16]。

3 抑制炎症反应的药物

3.1 现有治疗药物《中国2型糖尿病防治指南(2020年版)》推荐用于DR的治疗用药包括非诺贝特、糖皮质激素、抗VEGF治疗以及抗氧化类药物等[31]，这些药物均具有抗炎作用。

3.1.1 非诺贝特非诺贝特可缓解DR进展，减少激光治疗需求。DR患者口服非诺贝特12周后，血清IL-1β、TNF-α、VEGF水平显著降低[32]，提示非诺贝特通过抑制炎症反应起保护作用。Liu等[33]研究发现，非诺贝特可减轻糖尿病小鼠视网膜内白细胞聚集及血管渗漏，其机制可能与抑制NOD样受体蛋白3炎症小体形成，降低IL-1β、ICAM-1水平有关。Chen等[34]研究发现，非诺贝特通过激活沉默信息调节因子2相关酶1(SIRT1)，抑制NF-κB信号途径，减少糖尿病大鼠视网膜神经节细胞凋亡。

3.1.2 糖皮质激素糖皮质激素具有强大的抗炎作用，局部应用糖皮质激素用于治疗威胁视力的DR和DME[31]。Hollborn等[35]研究发现，人视网膜色素上皮细胞在缺氧环境下VEGF表达增加，长效水溶性激素曲安奈德处理后VEGF表达降低，抑制VEGF的表达可能是糖皮质激素防治PDR 的重要机制。进一步研究显示，曲安奈德通过抑制p38 MAPK活性，减少VEGF的表达；同时抑制细胞外信号调节激酶活性，减少基质金属蛋白酶9的表达，减少新生血管形成[36]。

3.1.3 抗氧化类药物α-硫辛酸是常用的抗氧化类药物。研究表明，2型糖尿病患者在接受α-硫辛酸治疗4个月后，血C反应蛋白、IL-6及TNF-α水平下降，提示α-硫辛酸具有抗炎潜力[37]。胡辅华等[38]研究发现，糖尿病大鼠给予α-硫辛酸后，血清IL-6水平降低，视网膜VEGF的表达减少，DR程度减轻。还有研究发现，α-硫辛酸通过抑制NF-κB活性，减轻糖尿病大鼠视网膜的微血管损伤程度[39]。

3.1.4 抗VEGF药物VEGF是导致新生血管形成的最重要因素之一，抗VEGF药物是DR的重要治疗方法，目前应用的药物主要有雷珠单抗、贝伐单抗、康柏西普、阿柏西普等。这些药物通过抑制VEGF生成或与受体结合，减少血管渗漏和新生血管的形成。Xia等[40]研究发现，康柏西普干预治疗糖尿病小鼠20周，通过抑制NF-κB信号途径，降低ICAM-1、IL-1β、IL-6及TNF-α的表达，改善PDR。Wang等[41]在体内及体外实验中均发现，雷珠单抗通过上调Müller细胞中水通道蛋白4和内向整流钾通道表达，维持视网膜组织中离子和水的稳态，改善DME。

上述药物被广泛用于DR的治疗，然而仍存在不足之处。部分患者治疗有效性不理想，虽然抗VEGF药物是治疗DME的一线药物，但至少30%的患者对抗VEGF药物治疗无应答[42]；反复多次注射抗VEGF药物可能对视网膜造成损伤，出现视网膜神经节细胞-内丛状层厚度降低，视力受损[43]；糖皮质激素则副作用较多，如眼压升高、诱发白内障、角膜水肿等。因此，探寻有效、安全的新型药物已成为临床研究的热点。

3.2 新兴治疗方法

3.2.1 新型抗VEGF药物KSI-301是一种新型抗VEGF抗体生物聚合偶联物。体外实验表明，KSI-301与VEGF结合后，抑制炎症反应，减少新生血管的数量和长度，效果与雷珠单抗、阿柏西普无差异[44]。此药的优势在于药物半衰期较长，注射间隔可延长至3个月以上，可提高患者依从性，降低眼内感染风险。评价KSI-301用于初次治疗的湿性年龄相关性黄斑变性、DME和视网膜静脉阻塞患者的有效性及安全性的1b期临床试验(NCT 03790852)目前正在进行中。

3.2.2 酪氨酸激酶调节药物Ang/Tie-2途径在PDR发展中起重要作用，多种药物通过调节Ang/ Tie-2途径达到治疗目的，包括Ang-1或Ang-1类似物、Ang-2抗体及Tie-2受体激活剂等。

Razuprotafib(AKP-9778)是一类血管内皮蛋白酪氨酸磷酸酶抑制剂，作用类似于Ang-1。Shen等[45]研究证实，Razuprotafib可结合并激活Tie-2受体，抑制PI3K/Akt、MEK/ERK等炎症通路，减少新生血管形成。Razuprotafib还可与抗VEGF药物产生协同作用。一项随机、双盲的2a期临床试验结果显示，与单用雷珠单抗相比，Razuprotafib与雷珠单抗联合治疗有效性更佳，黄斑水肿显著消退[46]。此外，该药给药途径方便，通过皮下注射快速吸收进入血液循环，到达视网膜血管发挥作用。

3.2.3 作用于VEGF和Ang/ Tie-2途径的双特异性抗体VEGF和Ang-2具有协同作用，促进新生血管形成。药物同时作用于上述两个通路，治疗效果优于单靶向的抗VEGF药物。

Faricimab是首个玻璃体内注射的双特异性抗体，能特异性结合并抑制VEGF-A和Ang-2，达到减轻炎症反应和血管渗漏的目的。Faricimab可实现更长的给药间隔，减少注射频率，最长给药间隔达 4个月。一项24周多中心、随机、双盲、对照的2期临床试验结果显示，与雷珠单抗相比，Faricimab可使DME患者获得更好的最佳矫正视力，且黄斑水肿消退更加显著[47]。另有两项旨在比较Faricimab与阿柏西普治疗DME的有效性和安全性的3期临床试验(NCT 03622593和NCT 03622580)正在进行中。目前这两项研究已达到1年的主要终点，初步显示Faricimab的效果不劣于阿柏西普。

AXT107同样作用于VEGF途径和Ang/Tie-2途径，在抑制VEGF的同时激活Tie-2。Silva等[48]在动物实验中发现，AXT107通过抑制VEGF-2受体减少血管渗透，且效果较阿柏西普更持久。 Mirando等[49]在体内及体外研究中证实，AXT107通过激活Tie-2，降低TNF-α水平，抑制NF-κB炎症通路，减少ICAM-1 的产生，减轻白细胞瘀滞及血管渗透。该药在玻璃体中形成致密性凝胶，缓慢释放，1年可能仅需给药1次，有效降低给药频率。目前评价AXT107治疗DME患者的安全性及生物活性的1/2a期临床研究正在进行中(NCT04697758)。

3.2.4 作用于VEGF和FGF途径的双特异性抗体RC28-E能以高亲和力结合VEGF和FGF2，抑制VEGF和FGF途径，干预新生血管形成。Yang等[50]研究发现，RC28-E干预链脲佐菌素诱导的糖尿病大鼠6周后，大鼠视网膜内VEGF和FGF2水平降低，ICAM-1和TNF-α水平亦降低，细胞凋亡及血管渗漏程度减轻。谷中秀等[51]研究发现，RC28-E使氧诱导视网膜病变小鼠的视网膜中的VEGF和FGF2蛋白水平降至正常，抑制MEK/ERK通路的过度激活，减少病理性新生血管形成。目前评价RC28-E治疗DR和DME患者的有效性和安全性的2期临床研究正在进行中(NCT04782128和NCT04782115)。

3.2.5 基因治疗针对DR病程中的炎症机制，寻找基因治疗的靶点，通过选择合适的载体将相应外源基因导入靶细胞，发挥抗炎机制，将成为DR治疗的新手段之一。

目前眼部疾病的基因治疗常用的病毒载体为腺相关病毒，具有宿主范围广、免疫原性低、能转染非分裂细胞等优点。VEGF是DR基因治疗的一个重要靶点。Ding等[52]在动物实验中发现，在脉络膜内注射一种腺相关病毒转染的编码抗VEGF抗体片段(RGX-314)，下调视网膜VEGF的表达，可有效减少视网膜新生血管形成。目前该药物正在进行2期临床试验，以评价治疗DR的有效性和安全性(NCT04567550)。

微小RNA(microRNA)是一类小型非编码RNA，可与目标信使RNA结合调节基因表达。microRNA特异性表达能促进或抑制视网膜内的炎症反应。Qi等[53]研究发现，腹腔注射miR-204模拟物上调miR-204水平，可使糖尿病大鼠视网膜内IL-6、IL-18及TNF-α的表达水平降低，细胞凋亡减少，其机制可能与miR-204上调B淋巴细胞瘤-2基因和SIRT1的蛋白表达有关。Ma等[54]研究发现，糖尿病大鼠在miR-34α抑制剂转染处理后，视网膜组织内NF-κB蛋白表达降低，细胞凋亡减少，表明下调miR-34α表达，进而抑制NF-κB途径可改善炎症反应。可见，调控相关microRNA的表达将是DR基因治疗的重要方法。

随着对DR炎症机制的深入了解，针对炎症靶点的治疗策略不断出现。药物从单一靶点抑制到多靶点协同作用，治疗效果不断提高，并从实验室走向临床。基因靶向治疗具有更广阔的前景，并在动物模型中取得较好的效果，但仍存在诸多挑战，如基因定向转染技术、基因载体的安全性及伦理问题等。因而这些新兴治疗在人体内的有效性及安全性仍需更多的医学证据的支持。

综上所述，炎症反应在DR发生发展病理变化中的作用十分复杂，贯穿疾病的各个阶段。持续的高血糖状态下，炎症细胞、炎症因子及各种相关因素相互关联、相互影响，造成病理性新生血管形成、视网膜组织损害，因而抗炎治疗存在着巨大的潜力。现有的药物通过抗炎作用延缓DR的进展，新药研发也将抗炎作为DR治疗的策略。未来必将涌现出更为安全、有效的药物，解决现有治疗的弊端。