血液指标对早产儿视网膜病变影响的研究进展

唐稳稳,马清敏,李科军,樊 芳,韩怡泽,程 静,3,晏林伟,3,王亚峰,3

0 引言

早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity,ROP)是发生在早产儿的血管异常增生性视网膜病变,是可防可治的疾病,早期进行ROP的筛查可及时对患儿实施最佳的治疗措施。调查发现,ROP是儿童致盲的首要原因,在全球每年约有500万例ROP患儿永久性失明的情况下,中国占据了4 000例[1]。2010年,一项荟萃分析研究得出,在18.5万患有ROP早产儿中,其中有2万例随后出现了严重的并发症,最终导致严重的视力障碍或失明[2]。因此研究ROP的发病机制及影响因素具有重要的临床意义。但是目前ROP发病机制尚未明确,除了早产、低出生体质量、出生后高浓度吸氧是国内外公认的危险因素外,国内外研究较多的影响因素还有分娩方式、多胎、贫血、输血、新生儿支气管肺的发育不良、表面活性剂的使用、动脉导管未闭、坏死性小肠结肠炎等[3]。近些年来,越来越多的学者发现患儿部分血液指标的异常可能与ROP发生有关,并且可以作为ROP的危险因素及预后的指标,本文就ROP与血小板、血红蛋白、血糖、炎症细胞、血脂等血液指标的相关性进行综述。

1 ROP的临床表现与发病机制

尽管新生儿护理水平在过去的几十年里取得了巨大的进步,ROP仍然是新生儿科医生和眼科医生面临的跨学科挑战,及时确定ROP的严重程度并及早干预至关重要。ROP的严重程度是根据分区、分期以及是否出现眼后极部视网膜血管的迂曲和扩张来确定的。ROP的病理特征表现为视网膜血管化的异常,根据第三版国际ROP分类(International Classification of Retinopathy of Prematurity Third Edition,ICROP3)方法[4],将视网膜分为3区(图1),病变严重程度分为五期。以视盘为中心,以视盘至黄斑距离的2倍为半径的圆形区域为Ⅰ区,以视盘为中心,视盘至鼻侧锯齿缘的距离为半径的圆形除去Ⅰ区的区域为Ⅱ区,其中,Ⅰ区边缘周围2个视盘直径的环形区域定义为后Ⅱ区,剩下颞侧的新月形区域为Ⅲ区。1期为视网膜有血管区和无血管区出现白色分界线,2期为分界线出现嵴样隆起,3期嵴处出现新生血管并向玻璃体延伸,4期纤维血管牵拉形成视网膜脱离,未累积黄斑的为4A期,累积黄斑的为4B期,5期为全视网膜脱离。ICROP3将急进型后极部ROP(AP-ROP)更改为了急进型ROP(A-ROP),并提出了“后Ⅱ区”“切迹”及“5期亚分类”的概念。附加病变(plus)指后极部至少2个象限出现视网膜血管扩张、迂曲,提示活动期病变的严重性,记录时用“+”表示。病变严重程度不同,治疗方法也不同,早期病变越靠近后极部进展的危险性越大,当病变为Ⅰ型阈值前病变、阈值病变或AP-ROP时,应在确诊的72 h内接受治疗。目前临床上的治疗方法有视网膜冷冻术、视网膜激光光凝术、玻璃体内注射抗血管内皮生长因子药物,发生视网膜脱离应行巩膜扣带术或玻璃体切割术,如果不及时治疗,最终会导致视力严重损伤甚至失明,因此,及时筛查和诊断是至关重要的[5]。

图1 以右眼为例,视网膜3区示意图。

目前,ROP的具体发病机制及过程尚未完全阐明。胎儿视网膜血管化开始于胚胎16周,约36周时到达鼻侧锯齿缘,颞侧锯齿缘完成血管化需要到矫正胎龄40周左右,所以早产儿的视网膜血管尚未发育完全,需要在出生后继续发育。现认为ROP的发病机制主要是血管生成促进因子和抑制因子之间的失衡。血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)已被发现参与ROP的发生发展。VEGF是一个多肽家族,通过酪氨酸激酶受体生成,其在ROP中起重要作用。研究表明[6-8],ROP发病机制分为两个阶段,第一阶段的特点是血管闭塞(vaso-obliterative),该阶段开始发生在早产儿出生时,由于早产儿出生进入相对高氧的环境(子宫外环境的氧分压(PaO2)接近100 mmHg,而子宫内的PaO2低于35 mmHg),高氧抑制VEGF的生成,VEGF的突然减少使正常视网膜发育中断;第二阶段的特点是血管增生(vaso-proliferative),在该阶段由于视网膜逐渐发育成熟,血管发育的中断使得视网膜没有足够的血液供应,导致视网膜缺氧,进一步导致VEGF表达增加,视网膜新生血管形成。此外,胰岛素生长因子-1(insulin-like growth factors,IGF-1)可与VEGF协同来调节新血管的形成。这些因子的过量表达或失衡,则会导致ROP。

2 血液指标对ROP的影响

2.1血小板对ROP的影响

2.1.1血小板影响ROP的生理学基础血小板是由巨核细胞产生没有细胞核的细胞质块,具有活跃的生理特性,可调节新生血管的生成及纤维蛋白的形成和沉积。研究表明,血小板可局部促进或抑制血管的生成。血小板内存在α颗粒,这些颗粒可以储存不同的血管生成调节因子,包括促血管生成因子(如VEGF、IGF-1)和血管生成抑制因子(如内皮抑素),储存在不同的颗粒中,并交替释放,从而具有调节血管生成的功能[9]。血小板平均体积(mean platelet volume,MPV)是衡量血小板体积大小的指标,反映血小板的活性,体积较大的血小板代谢和酶活性更高,其内含有更多的α颗粒,低氧刺激血小板时,血小板表现为功能亢进,平均体积增大,较大体积的血小板释放更多的促血管生成因子,从而诱导新生血管的形成[10-11],因此血小板在血管生成调控中起着重要作用。

2.1.2血小板计数对ROP的影响有研究表明血小板计数(platelet count,PLT)降低与ROP相关,并且PLT降低与发展为重度ROP显著相关[11-14]。在一项回顾性研究中[13],研究者将早产儿分为无ROP组,轻度ROP组(无需治疗),重度ROP组(需要治疗),发现出生后1 wk内血小板计数低是发生ROP的危险因素,较低的血小板计数与进展为重度ROP相关,与孙慧清等[14]研究结果一致。Cakir等[12]回顾性研究发现,在校正了出生体质量、败血症等混杂因素后,患儿在矫正胎龄大于30周时发生血小板减少与重度ROP具有相关性,并且Cakir团队的动物实验表明,血小板对视网膜内皮细胞具有抗血管生成作用,可减少VEGFA的产生,当血小板降低时,内皮细胞中VEGFA mRNA和VEGFA蛋白表达上调,导致视网膜新生血管大量生成。除此之外,也有学者认为[9],血小板可以清除VEGF,从而在新生血管中发挥清道夫的作用,当血小板减少时,对VEGF的清除作用降低,VEGF增多导致新生血管大量生成。上述研究说明血小板计数较低可以增加早产儿患ROP的风险。

但也有研究未发现血小板计数降低与ROP之间的关系。Özkaya[15]回顾性研究发现,需要治疗的ROP患儿与无需治疗的ROP患儿PLT无明显差异,可能是因为该研究未排除血小板输注的数量或血小板减少持续时间对ROP造成的影响,因为血小板输注可以使VEGFA蛋白表达减少,从而减少ROP的发生[12]。Bhandary等[16]前瞻性队列研究中也未发现PLT与ROP之间的关系,可能是纳入对象所处的新生儿科护理水平较高,新生儿的整体健康状况得到改善,阻止了ROP的发展,并且该研究未排除新生儿败血症对结果造成的偏差。

2.1.3血小板体积对ROP的影响有研究发现血小板平均体积和ROP存在相关性。吴晓蓉等[17]发现MPV的变化可能与ROP的检查时间的差异相关,在矫正胎龄36～37周时(临床研究证实阈值前病变和阈值病变分别平均发生于矫正胎龄36周和37周,即第二阶段),ROP组的MPV较无ROP组的大,可能是由于此时间段视网膜处于缺氧状态,VEGF表达的持续增加刺激了新生血管的大量形成,血小板在此过程中发挥新生血管生成调节和运输新生血管生成因子的作用,外周血中血小板功能亢进,体积增大,MPV值也相对增高。目前国内外关于血小板参数与ROP相关性的研究较少,血小板对VEGF平衡的影响和对ROP严重程度的影响以及发病机制还需进一步的研究。

2.2血红蛋白和输血后胎儿血红蛋白及成人血红蛋白对ROP的影响

2.2.1血红蛋白对ROP的影响低血红蛋白水平与ROP的发生发展密切相关。血红蛋白含量降低致使携带氧气减少,在ROP的第一个阶段,低血红蛋白(haemoglobin,Hb)的患儿不能对发育中的视网膜增加的氧气需求做出反应,第二个阶段,缺氧使VEGF水平增加,促进新生血管的形成。Lundgren等[18]对227名孕周为28周以下的早产儿进行回顾性研究,发现需要治疗的ROP患儿出生后第1 wk的血红蛋白水平明显低于无需治疗的ROP患儿,并进行Logistic回归分析得出需要治疗的ROP患儿出生后1 wk内贫血的持续时间是ROP治疗的独立危险因素,预防早期贫血可降低患ROP的风险。Akyüz Ünsal等[19]回顾性分析150例早产新生儿的病例中全血细胞计数参数,研究结果表明平均红细胞血红蛋白(mean red cell haemoglobin,MCH)是所有参数中最显著的预测值。MCH代表红细胞中Hb的平均值,他们认为MCH与ROP关系的潜在机制可能与一氧化氮(NO)通路有关,过多的NO会导致血管扩张、毛细血管渗漏和水肿,Hb能清除NO并产生Hb-NO复合物。也有研究认为[20],早产儿贫血易诱发ROP的原因可能是缺血、缺氧通过激活缺氧诱导因子-1转录来诱导VEGF的分泌,促进新生血管形成;也可能是严重缺血、缺氧损伤了毛细血管内皮细胞,使5-羟色胺释放增加导致眼底静脉扩张,或伴随视网膜中央静脉压升高,使血管壁渗透性增加以致发生出血、渗出等改变[21]。这些研究都表明足够的Hb对预防ROP的重要性。

2.2.2输血后胎儿血红蛋白和成人血红蛋白对ROP的影响胎儿血红蛋白(foetal haemoglobin,HbF)是胎儿发育过程中主要的氧载体蛋白,参与将母体血液中的氧气输送到胎儿的器官和组织,早产儿出生后体内的HbF会向成人血红蛋白(adult haemoglobin,HbA)转换,HbF比HbA具有更高的氧亲和力,HbF被HbA取代的过程中会导致的氧解离曲线右移,导致血浆中溶解的氧气比例更高,组织暴露于氧气的几率增加[22],因此,不同的输血方案对ROP的影响也不同,贫血的患儿输注成人红细胞要比输注自体脐带血红细胞ROP发生率高,输血时以HbA替代HbF可促进ROP的发生发展[23]。在Prasad等[22,24]前瞻性研究中发现,轻度ROP组(无需治疗组)患儿血液中HbF浓度较重度ROP组(需要治疗组)高,输血时以HbA替代HbF可促进ROP的发生,HbF对ROP具有保护作用。输注HbA使机体氧浓度升高,VEGF下调,从而导致视网膜血管系统发育的停滞[25]。还有研究者认为[26],患儿输注成人血液后,血中游离铁含量的突然增加可催化芬顿反应(芬顿反应是一种氧化还原反应,其原理为亚铁离子和过氧化氢反应,生成具有强氧化性的羟基自由基[27]),这种反应会产生破坏视网膜的游离羟基,从而诱发视网膜病变[28]。

综上所述,及早纠正贫血可有效减少ROP严重病变的发生,为ROP的自行消退提供有利条件,仍需要进行大规模的前瞻性研究以评估早产儿贫血的早期识别对ROP的预测价值。

2.3血糖对ROP的影响血糖会对视网膜产生生物学改变,多数研究发现,血糖水平升高与ROP的发展呈正相关。为探讨血糖与ROP的关系,Mohsen等[29]对65例患儿进行前瞻性研究,发现发生ROP患儿的最高血糖浓度和平均血糖浓度均明显高于非ROP患儿,并采用Logistic回归分析得出患儿出生后第1 wk平均血糖浓度升高是ROP发展的独立危险因素,该项研究结果与Vannadil等[30]研究结论相吻合。关于血糖水平升高对ROP影响机制的研究中发现,主要和VEGF、IGF-1有关,并且两者起协同作用。在细胞培养研究中发现[31],视网膜Müller细胞的VEGF蛋白在葡萄糖浓度较高时表达增加,原因是高血糖可通过激活蛋白激酶C刺激VEGF的产生[32]。血清中低IGF-1水平促进视网膜病理性新生血管生成,同时,低IGF-1水平会阻碍视网膜正常血管的发育,导致局部缺血,产生大量VEGF,从而导致视网膜血管增生性改变;此外,IGF-1被认为可以抵消胰岛素抵抗,IGF-1与胰岛素具有同源性,当血糖浓度升高时,胰岛素会增加,它会抑制胰岛素样生长因子结合蛋白1(insulin-like growth factor binding protein-1,IGFBP-1)的生成,IGFBP-1降低会削弱IGF-1与其受体结合的能力,从而导致IGF-1增加,IGF-1和胰岛素协同作用降低血糖,因此IGF-1缺乏可能导致血糖浓度不稳定,血糖升高直接激活蛋白激酶C,刺激产生VEGF,IGF-1的缺乏也会促进新生血管的形成,从而促进ROP的发生[30,33-34],可见高血糖只是低IGF-1水平的临床表现还是ROP的真正原因尚不清楚。然而,与上述研究结果相反,一些学者并未发现血糖水平与ROP相关[35-36],因为在判定视网膜病变的危险因素时,他们忽略了高血糖持续时间对ROP产生的影响,高血糖持续时间比平均血糖水平更重要。

2.4炎症细胞对ROP的影响母亲孕期全身性炎症和新生儿炎症暴露都会增加患ROP的风险。母亲孕期炎症主要是发生绒毛膜羊膜炎(histologic chorioamnionitis,HCA),产后新生儿炎症暴露主要是由于早产儿脓毒症。HCA是围产期常见的炎症损伤,HCA是母体对子宫内绒毛膜和胎盘膜羊膜感染的反应,子宫内细菌感染是绒毛膜羊膜炎的主要诱因。一项荟萃分析表明母亲患绒毛膜羊膜炎增加ROP的发生风险[37]。脓毒症是指各种病原体感染所引起的全身炎症反应综合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)。Wang等[38]通过meta分析得出,脓毒症与任何阶段的ROP尤其是严重ROP程度密切相关,脓毒症会增加早产儿患ROP的风险。在动物模型中发现[39],早期严重的全身炎症反应综合征可导致视网膜血管发育异常和血管吻合增多,这与小胶质细胞激活有关。此外,可能是因为病原微生物及其毒素对血管内皮细胞造成损伤,使白细胞容易黏附在血管壁上,在视网膜小血管中形成微血栓,这些微血栓会导致血管阻塞及血管渗漏[38]。中性粒细胞计数是反映炎症最直观的的指标,一项回顾性病例对照研究表明[40],出生后1 mo的患ROP的早产儿中性粒细胞计数较非ROP早产儿高。

中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)和血小板与淋巴细胞比值(PLR)已被提出作为多种疾病诊断和预后的潜在炎症标志物,近些年来,这两种新型标志物与ROP的相关性也有一定的研究。有学者在研究早产儿出生后1 wk的全血细胞计数(complete blood count,CBC)中发现,ROP患儿NLR较非ROP早产儿的高,并且NLR与ROP的发展独立相关[41]。与上述结论相反的是,Ozturk等[42]回顾性分析发现NLR或PLR不是ROP患儿治疗需求的预测危险因素,可能是由于该研究所选取的是早产儿出生24 h内的CBC,早期新生儿的免疫系统未发育成熟影响检测结果。由此可见,关于ROP与NLR、PLR的研究结果存在争议,可能与采集患儿血液标本的时间有关。

2.5血脂对ROP的影响脂质代谢异常与ROP相关,但是目前国内外关于脂质代谢紊乱对ROP的影响这方面的研究较少。Yang等[43]采用质谱分析的技术研究了代谢改变在ROP发展中的作用,该研究发现ROP组与非ROP组相比,患儿血浆中存在显著的代谢紊乱,其中包括脂质水平的升高及脂质代谢的过度活跃。视网膜富含脂质,脂质氧化是视网膜能量的主要来源,血脂异常可以影响视网膜病理性血管生成,发现ROP组脂质代谢途径的异常激活(如脂肪酸ω氧化和脂肪酸β氧化)可能导致乳酸积累和酮体的产生。血脂异常可表现为血清总胆固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯水平升高,或血清高密度脂蛋白浓度下降。

近些年来,也有一些学者研究脂联素与ROP发展之间的关系。脂联素是由脂肪细胞分泌的一种内源性生物活性蛋白,具有调节糖和脂质代谢的作用。脂联素调节脂质代谢主要是通过促进脂肪酸氧化和抑制脂质合成两种途径,从而降低血液中甘油三酯或胆固醇的含量。近年来研究发现脂联素可能通过调节血清肿瘤坏死因子α、IGF-1和VEGF水平抑制新生血管形成作用,从而参与ROP的发生及发展[44]。张琴等[45]纳入48例ROP患儿母亲和48例早产非视网膜病变患儿母亲,得出孕晚期脂质代谢紊乱是ROP的影响因素,可能与脂联素相关,并采用Logistic回归分析显示母亲孕晚期总胆固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、载脂蛋白B升高,高密度脂蛋白、载脂蛋白A1的水平降低为ROP的危险因素。目前国内外关于ROP患儿的血脂水平对ROP影响的研究较少,仍需大量的研究来证实。

3 总结与展望

综上所述,ROP的危险因素并不是单独作用,而是多种因素相互作用,并且有些因素相互协同。比如研究发现高血糖与MPV存在内在联系,糖尿病患者中血管内皮病变加速了血小板活化,外周血MPV值增大,MPV的增高会加速视网膜病变的进展[46]。近些年来,质谱技术广泛应用在ROP代谢组学的研究,越来越多的研究发现ROP患儿血浆中代谢物的潜在信号通路,如糖代谢、氧化还原稳态和精氨酸途径与ROP的发展密切相关,ROP的代谢组学特征可能为发现新的ROP治疗策略提供线索,但其临床意义需要进一步验证[43,47]。总之,ROP是多种病因共同作用的结果,探索出一种微创、高效、客观的检测方法对ROP的诊断及治疗预后非常重要,血液学参数可能成为ROP发展的指示性危险因素,也可以为早产儿的护理提供指导意义,具体机制有待通过进一步的前瞻性研究来阐明。