血清nesfatin-1和apelin及HO-1水平与糖尿病视网膜病变严重程度的相关性

杨智茹,李家婕,刘文龙

0 引言

目前,糖尿病尤其是2型糖尿病(type 2 diabetes,T2DM)及其并发症发病率呈逐步增加趋势[1],其中糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy,DR)为高发并发症之一,DR的主要病理改变为视网膜出血、渗出、微血管扩张及新生血管形成,可分为非增殖性DR(nonproliferative DR,NPDR)、增殖性DR(proliferative DR,PDR)[2],其中PDR可导致患者视功能下降,甚至致盲,对患者生活造成不良影响[3]。目前关于DR并发症的具体发病机制尚未明确,生物标志物在PDR进展中具有巨大潜力[4],其中人新饱食分子蛋白-1(nesfatin-1)、爱帕琳肽(apelin)作为新近发现的脂肪细胞因子参与T2DM等多种代谢疾病,apelin属于血管紧张素受体相关蛋白,参与视网膜内皮细胞增殖及血管新生全过程,apelin是由脂肪细胞分泌的蛋白质,在细胞生物学行为、免疫应答及炎症反应方面均扮演重要角色。血红素氧合酶-1(heme oxygenase-1,HO-1)是血红素代谢过程中的限速酶,能将血红素转化成胆绿素,且有抗炎反应、抗氧化、抗血管损伤、抗细胞凋亡多种细胞保护作用。研究发现,nesfatin-1、apelin、HO-1均与血管稳态、细胞增殖、凋亡、机体炎症及免疫反应等多种病理生理过程有密切关系[5],但与DR的关系尚未明确。本研究旨在分析血清nesfatin-1、apelin、HO-1与DR及视网膜缺血程度的相关性。

1 对象和方法

1.1对象选取2020-09/2022-09贵州医科大学非直属附属安顺中心医院内分泌科收治的T2DM患者100例,根据眼底病变情况分为无DR(NDR)组(35例)、NPDR组(33例)、PDR组(32例)。纳入标准:(1)无DR组患者均符合T2DM诊断标准,经综合检查确定为无视网膜病变及其他并发症,NPDR组和PDR组患者均符合T2DM并发DR诊断标准[6],经眼底荧光造影、裂隙灯显微镜检查等确诊,其中PDR为Ⅳ～Ⅵ期;(2)无血液系统疾病、免疫系统疾病,且白细胞计数正常;(3)眼压正常;(4)依从性良好,按时随访复查。排除标准:(1)既往有细胞毒制剂或免疫抑制剂使用史;(2)合并急慢性感染、肝肾疾病、风湿结缔组织疾病、心脑血管病者;(3)合并除外DR的其他眼部疾病(如青光眼、葡萄膜炎)或眼底病变无法分级者;(4)合并严重心肝肾功能不全者;(5)恶性肿瘤患者、妊娠期或哺乳期女性。另纳入同期于本院进行健康体检者30例作为对照组,排除严重心肝肾功能障碍者。本研究经医院伦理委员会审核批准,所有研究对象均对本研究知情同意并签署知情同意书。

1.2方法

1.2.1基本资料采集收集各组研究对象的基本资料,包括年龄、身高、体质量、病史、T2DM病程等,测量血压(收缩压、舒张压)。

1.2.2血生化指标检测所有研究对象隔夜空腹10h后于次日清晨取空腹静脉血5mL,置于离心管,离心机上以3000r/min离心10min,取上层血清分为两份,其中一份用于立即测定血糖、血脂指标,另一份保存于-80℃冰箱中待测,避免反复冻融。采用血糖检测仪测定空腹血糖(fasting plasma glucose,FPG)、餐后2h血糖(2 hours postprandial blood glucose,2hPG);采用金普LC-4000高效液相色谱仪以高效液相色谱法测定糖化血红蛋白(hemoglobin A1c,HbA1c)水平;采用Mindray全自动生化分析仪以直接一步法测定高密度脂蛋白胆固醇(high density liptein cholesterol,HDL-C)、低密度脂蛋白胆固醇(low density liptein cholesterol,LDL-C)水平;采用氧化酶法测定甘油三酯(triglyceride,TG)、总胆固醇(total cholesterol,TC)水平;采用酶联免疫吸附试验(enzyme linked immunosorbent assa,ELISA)测定血清nesfatin-1、apelin、HO-1水平。

1.2.3视网膜缺血程度评估采用Image J软件2.0.0版本手动勾画DR患者超广角眼底荧光素血管造影(ultra wide-field fluoresceinangiography,UWFFA)图像中视网膜边界及无灌注区域,参考文献[7]中的方法勾画以黄斑为中心,半径分别为10、15mm的同心圆,将视网膜分为后极部、中周部及远周部,测量2次取平均值,计算各区域内的视网膜缺血指数(ischemic index,ISI),ISI=无灌注区视网膜面积/可视视网膜面积,最终以后极部、中周部及远周部平均ISI作为全视网膜ISI。

2 结果

2.1各组研究对象基本资料比较四组研究对象性别、年龄、体质量指数、血压等基线资料差异均无统计学意义(P>0.05),但NDR组、NPDR组、PDR组患者T2DM病程差异有统计学意义(P<0.05),见表1。

表1 四组研究对象基本资料比较

2.2各组研究对象血生化指标比较四组研究对象各项血生化指标水平差异均有统计学意义(P<0.001),其中PDR组FPG、2hPG、HbA1c、LDL-C、TG、TC水平最高,而HDL-C水平最低,各组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05),见表2。

表2 四组研究对象血生化指标比较

2.3各组研究对象血清nesfatin-1和apelin及HO-1水平比较四组研究对象血清nesfatin-1、apelin、HO-1水平差异均有统计学意义(P<0.001),其中PDR组血清nesfatin-1、HO-1水平最低,而apelin水平最高,各组间两两比较差异均有统计学意义(P<0.05),见表3。

表3 四组研究对象血清nesfatin-1和apelin及HO-1水平比较

2.4DR患者全视网膜缺血程度比较NPDR组、PDR组全视网膜ISI分别为2.05±0.29、4.56±0.57,差异有统计学意义(t=22.477,P<0.001)。

2.5相关性分析Pearson相关性分析结果显示,DR患者血清nesfatin-1、HO-1水平与FPG、HbA1c、LDL-C水平、T2DM病程及全视网膜ISI均呈负相关,而血清apelin与FPG、HbA1c、LDL-C水平、T2DM病程及全视网膜ISI均呈正相关,见表4。

表4 Pearson相关性分析结果 r

2.6血清nesfatin-1和apelin及HO-1水平对PDR的预测价值血清nesfatin-1、apelin、HO-1预测PDR的曲线下面积分别为0.842、0.833、0.807,敏感度分别为0.84、0.77、0.79,特异度分别为0.81、0.78、0.72,临界值分别为0.97ng/mL、8.26ng/mL、26.15mmol/L,见图1。

图1 血清nesfatin-1和apelin及HO-1预测PDR的ROC曲线。

3 讨论

DR发病机制包括氧化应激、细胞凋亡等多方面[8-9],血清nesfatin-1、apelin是新近发现的由脂肪细胞分泌的细胞因子,参与细胞增殖及迁移过程,其可与体内胰岛素相互作用而对糖尿病微血管病变起促进作用[10-11],另有研究发现,鼠李糖素通过NRF2/HO-1/NF-κB信号通路对DR氧化应激、炎症反应有明显影响,内源性抗氧化应激通路激活后可转入细胞核内同抗氧化反应元件(anti-oxidative response element,ARE)结合,并启动HO-1等下游抗氧化因子转录,减轻氧化应激损伤[12],但目前关于nesfatin-1、apelin、HO-1与DR发病关系的研究较少。

本研究发现,T2DM患者血清nesfatin-1、HO-1水平低于对照组,而apelin水平高于对照组,且PDR组血清nesfatin-1、HO-1水平最低,而apelin水平最高,PDR组全视网膜ISI高于NPDR组,与Dai等[13]报道的糖尿病患者血清和玻璃体nesfatin-1浓度更低,尤其是PDR患者nesfatin-1浓度最低的研究结果相似,表明DR患者血清nesfatin-1、HO-1呈低表达,而apelin呈高表达,视网膜缺血程度严重。Sun等[14]研究发现,nesfatin-1在高葡萄糖浓度下可增强ARPE-19细胞活力并抑制炎症、氧化应激和细胞凋亡,NF-κB/NLRP3炎症小体信号的激活和高迁移率族蛋白B1(high mobility group box 1 protein,HMGB1)的表达可被nesfatin-1抑制,此外HMGB1过表达可部分消除由nesfatin-1引起的NF-κB/NLRP3炎症小体途径失活,表明nesfatin-1可通过调节HMGB1抑制NF-κB/NLRP3炎症小体信号的激活,并对ARPE-19细胞发挥保护作用,抵抗高糖诱导的炎症、氧化应激和细胞凋亡。赵宇等[15]研究发现,血清nesfatin-1与DR的发展及进展呈负相关,多因素分析结果显示,nesfatin-1为DR的保护性因素。PDR的发生与血管病变有关,apelin的受体是APJ内源性特异性配体,在视网膜内皮细胞增殖和新生血管形成过程中有apelin参与,高血糖状态使糖基化产物在视网膜累积,阻碍氧在视网膜基底细胞间的流通,引发缺氧,而视网膜基底细胞缺氧会使apelin表达增加[16]。林静娜等[17]也发现,血清apelin高水平、HO-1低水平为PDR的危险因素,血清apelin、HO-1水平检测有助于预测DR分型。赵媛等[18]报道,DR患者血清apelin水平显著升高,apelin高水平表达与DR的发生、进展密切相关。李莹莹等[19]报道,apelin可能参与DR发生发展,apelin可能在糖脂代谢、胰岛素抵抗方面发挥作用,血清apelin可能对是否发生DR起到一定的预测作用。HO-1则是目前发现最易被诱导的蛋白,又称热休克蛋白32,在炎症因子、氧化应激、细胞因子等多种因素诱导下,HO-1表达增强,是反映氧化损伤的早期生物标志物[20],因此与DR的发生发展也有一定关系。

本研究中,相关性分析结果显示,DR患者血清nesfatin-1、HO-1水平与FPG、HbA1c、LDL-C水平、T2DM病程均呈负相关,而apelin水平与FPG、HbA1c、LDL-C水平、T2DM病程均呈正相关,与陈建志等[21]研究结果相似,本研究也发现PDR组各项相关系数绝对值均高于NPDR组,提示PDR组血清nesfatin-1、HO-1、apelin水平与全视网膜ISI的相关性更明显,表明随着DR病变进展尤其是发展为PDR后,血清nesfatin-1、HO-1、apelin水平与血生化指标、T2DM病程及视网膜缺血程度的相关性更显著。nesfatin-1是一种新型的摄食相关神经多肽,其在下丘脑、脑干等参与摄食调节,其在胃肠道、胰腺、脂肪等广泛分布,与DR病情进展有密切关系[22]。正常情况下,apelin可在血管内皮生长因子参与下促进内皮细胞增殖及血管形成,随着血管内皮受损程度增加,视网膜缺血程度加重,apelin收缩血管作用增强,舒张血管作用减弱,导致血管相关并发症进展[23]。HO-1在多种组织中均可表达,炎症因子、氧化应激及细胞因子等多种因素可诱导并使其表达增强,PDR患者体内高血糖水平诱导活性氧增加,通过激活多信号级联通路而使转录因子激活,并与HO-1基因序列上顺式作用元件结合,最终诱导HO-1表达[24]。

此外,本研究结果显示,血清nesfatin-1、apelin、HO-1预测PDR的ROC曲线下面积分别为0.842、0.833、0.807,临界值分别为0.97ng/mL、8.26ng/mL、26.15mmol/L,与Wu等[25]报道结果相近。nesfatin-1是胰岛素的敏感分泌肽,既往研究发现,nesfatin-1能抑制食欲、减轻体质量,通过激活胰岛β细胞L型Ca2+通道直接作用于胰岛β细胞促进胰岛素分泌,apelin则为脂肪细胞因子,由人体脂肪细胞分泌,apelin通过作用于心血管平滑肌而参与血压的调节,也可抑制Ang-Ⅱ的表达以达到减缓由Ang-Ⅱ介导的粥样硬化过程的目的[26]。Huang等[27]发现,HO-1与大鼠DR发生发展有关,可作为治疗DR的靶点,因此联合检测血清nesfatin-1、apelin、HO-1对PDR有一定的预测价值。

综上,本研究发现DR患者血清nesfatin-1、HO-1呈低表达,而apelin呈高表达,尤其是在PDR患者中这种差异更明显,且血清nesfatin-1、apelin、HO-1与全视网膜ISI具有相关性,联合检测血清nesfatin-1、apelin、HO-1对PDR具有一定预测价值。