糖尿病視網(wǎng)膜病變的新療法

       簡介

       糖尿病(DM)是一種代謝性疾病，其特征是高血糖水平以及微血管和大血管的改變。糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)是常見的糖尿病并發(fā)癥之一，是職業(yè)活躍人群失明的主要原因。

       傳統(tǒng)的DR治療方法包括控制高血糖的藥物、激光治療，玻璃體切除和玻璃體內(nèi)注射抗VEGF。VEGF抗體可有效治療，并具有血管新生和預(yù)防黃斑水腫的作用。然而，新的潛在DR療法——專注于更持久的藥效和更少的副作用——正在被廣泛研究。如基因治療（靶向視網(wǎng)膜血管病變或靶向視網(wǎng)膜保護(hù)）、間充質(zhì)干細(xì)胞注射、SGLT2抑制劑和胰島細(xì)胞移植。大多數(shù)新的治療研究是在動物模型上進(jìn)行，并未進(jìn)入臨床。未來進(jìn)一步的人體模型和優(yōu)化傳遞載體的隨機(jī)臨床研究將有望證實(shí)新的DR療法的積極結(jié)果。

       圖1 正常眼球和糖尿病視網(wǎng)膜病變（增殖性和非增殖性）^[2]

       DM是一種快速發(fā)展的慢性代謝性疾病，分為3個主要組: 1型、2型和妊娠型。

       1型糖尿病是由自免疾病攻擊患者自身的胰島素β細(xì)胞引起的，2型糖尿病是由胰島素不敏感和胰島素分泌減少引起。妊娠型糖尿病只在孕婦中診斷，且與2型糖尿病具有相似的病理生理學(xué)特征。根據(jù)2019年的一項(xiàng)患病率研究，全球約有4.63億糖尿病患者，這一數(shù)字將在未來25年增加到7億。

       糖尿病的持續(xù)會影響重要器官的功能。糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)是糖尿病的常見并發(fā)癥之一。局部視網(wǎng)膜缺血引起新血管增生，可導(dǎo)致牽拉性視網(wǎng)膜脫離，從而導(dǎo)致視力喪失。一般糖尿病治療成功后，視力可維持在可接受水平。然而，大約10%的DR患者將不可避免地發(fā)生失明。

       根據(jù)中華醫(yī)學(xué)會眼科學(xué)會眼底病學(xué)組2014年頒布的糖尿病視網(wǎng)膜病變臨床診療指南，糖尿病視網(wǎng)膜病變分期如下。

       ①非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變（NPDR）：輕度 NPDR，僅有毛細(xì)血管瘤樣病變；中度NPDR，介于輕度和重度之間的視網(wǎng)膜病變，包括視網(wǎng)膜出血、硬滲及棉絮斑；重度NPDR，每個象限內(nèi)視網(wǎng)膜出血≥20個出血點(diǎn)，或者至少2個象限靜脈串珠樣改變，或者至少一個象限的視網(wǎng)膜內(nèi)微血管異常，但無增殖型DR的表現(xiàn)。

       ②增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變（PDR）：根據(jù)癥狀的嚴(yán)重程度分為增生早期 PDR、纖維增生期 PDR和增生晚期PDR。NPDR患者通常是無癥狀的，他們不抱怨任何視力問題。然而，當(dāng)視力障礙發(fā)生時，NPDR的治療效果較差。相比NPDR, PDR會導(dǎo)致嚴(yán)重的視力喪失并導(dǎo)致完全失明。

       糖尿病視網(wǎng)膜病變的傳統(tǒng)療法

       傳統(tǒng)的DR治療包括激光治療、玻璃體切除術(shù)和抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)成分和類固醇藥物。輔助治療包括控制血糖、血脂水平和高血壓治療。

       圖2 “抗VEGF”一詞包含了多種不同的抑制血管生成的化合物^[5]

       玻璃體內(nèi)注射抗VEGF有助于改善糖尿病黃斑水腫(DME)患者的視力。此外，在控制PDR并發(fā)癥方面，注射被證明與全視網(wǎng)膜光凝一樣有效，而且副作用更少。阿夫列西普、貝伐珠單抗和拉尼珠單抗是三種主要的抗VEGF藥物，但只有阿夫列西普和拉尼珠單抗被批準(zhǔn)用于DME的治療（圖2）。最近，新藥物如brolucizumab（三期）、faricimab（預(yù)注冊）正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)，作為潛在的下一代抗VEGF治療DME的藥物。

       DR治療還包括利用類固醇的抗炎作用。在玻璃體內(nèi)注射類固醇——曲安奈德、氟卡因奈德、地塞米松磷酸鈉。在一項(xiàng)24周的觀察研究中，玻璃體內(nèi)曲安奈德和激光治療的效果與雷尼珠單抗(RBZ)和激光治療的效果相當(dāng)；但由于白內(nèi)障的形成，曲安奈德的療效開始下降。氟辛酮插入的研究證明，該藥物在慢性DME患者中的療效優(yōu)于非慢性DME患者。這可能表明慢性DME是趨化因子驅(qū)動的，而非慢性DME是VEGF驅(qū)動。這表明抗VEGF藥物可能是非慢性DME更好的治療選擇，慢性DME應(yīng)使用類固醇。

       如前所述，玻璃體內(nèi)植入類固醇可改善DME和PDR患者的視力；然而，由于它們的副作用——眼壓升高和白內(nèi)障形成，導(dǎo)致它們最終作為二線治療方法。

       激光治療主要應(yīng)用于增殖性眼底病變的患者。全視網(wǎng)膜光凝(PRP)可抑制黃斑新生血管，改善黃斑水腫和視力，防止疾病惡化。然而，激光治療有局限性和潛在的并發(fā)癥，如玻璃體出血和視網(wǎng)膜細(xì)胞破壞。PRP治療后視網(wǎng)膜細(xì)胞的破壞可能導(dǎo)致視野中永 久性的盲點(diǎn)、夜間視力惡化和緩慢的光-暗適應(yīng)。

       玻璃體切除術(shù)是視網(wǎng)膜新生血管和玻璃體內(nèi)出血的一種治療選擇。多項(xiàng)研究評估了玻璃體切除術(shù)在預(yù)防視力喪失方面的效果。由于血糖是視網(wǎng)膜病變的主要危險因素，控制血糖在DR的治療和預(yù)防中很重要。血糖控制可降低33%的DR進(jìn)展風(fēng)險。然而，低血糖水平的積極作用主要是在DR的早期階段觀察到。

       高血壓是糖尿病等幾種慢性疾病的危險因素。已經(jīng)有一些研究調(diào)查了高血壓治療在DR預(yù)防中的潛在有益作用。Do等人在2015年證實(shí)了密集的血壓控制干預(yù)對4-5年糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)病率的降低。2020年進(jìn)行的進(jìn)一步研究表明，在同時患有高血壓和糖尿病的參與者中，更嚴(yán)格地控制血壓可能有助于預(yù)防DR。

       血脂異常是DR進(jìn)展的另一個潛在可改變的危險因素。Nielsen等人證實(shí)，與未接受血脂異常治療的糖尿病患者相比，接受他汀類藥物治療的糖尿病患者發(fā)生DR的風(fēng)險降低40%，而其他觀察性研究則發(fā)現(xiàn)他汀類藥物對糖尿病視網(wǎng)膜病變發(fā)生率無益處。然而，一些研究強(qiáng)調(diào)了另一種降脂劑非諾貝特在DR的發(fā)展和進(jìn)展中的作用。雖然非諾貝特作用的機(jī)制還不完全清楚，但FIELD和ACCORD試驗(yàn)證明該藥物延緩了DR進(jìn)展。

       替代藥物療法：DR的替代藥物治療包括胰激肽原酶、抗氧化劑(多巴苯磺酸鈣)、N-乙酰半胱氨酸(NAC)、姜黃素、白藜蘆醇)或角鯊胺等。胰激肽原酶通過改善微循環(huán)、抗凝和溶栓作用被證明在NPDR治療中有效。具有抗氧化、抗凋亡潛能的多苯磺酸鈣是一種血管保護(hù)劑，可用于阻止新生血管和防止DR進(jìn)展。抗VEGF藥物是DR治療中常用的治療選擇。玻璃體內(nèi)注射抗VEGF通過抑制血管增殖提高PDR患者的視力和阻止疾病的進(jìn)展。

       其中，角鯊胺是一種多種生長因子的抑制劑。局部使用角鯊胺被證明可以在DR病人中增強(qiáng)抗VEGF后的視力改善。角鯊胺治療糖尿病黃斑水腫(DME)的療效正在臨床試驗(yàn)中評估。

       糖尿病視網(wǎng)膜病變的新興療法

       1 基因治療

       與其他器官相比，眼睛具有免疫特權(quán)。眼睛是一個相對較小的隔室，所以它只需要低劑量的載體就可進(jìn)行基因傳遞。這些因素使基因特異性靶向成為DR治療的替代選擇。兩組基因已經(jīng)被研究為DR基因治療的潛在對象：靶向視網(wǎng)膜血管病變和靶向視網(wǎng)膜保護(hù)。

       第一組基因是通過干預(yù)眼內(nèi)VEGF通路。Flt23k是一種抗VEGF內(nèi)受體，可干擾VEGF通路，減少VEGF細(xì)胞內(nèi)分泌。已有多項(xiàng)基于動物模型的研究檢驗(yàn)了注射Flt23k在DR進(jìn)展中的療效。

       減少新生血管的基因治療涉及到微核糖核酸(miRs)。與VEGF相關(guān)的MiRs被認(rèn)為是預(yù)防PDR的潛在藥物。研究證明miR-15b的表達(dá)對血管生成有影響；然而，Yang等人使用大鼠作為PDR動物模型，還需要進(jìn)一步的基于人類臨床的研究。

       另一種靶向視網(wǎng)膜血管病變的方法是使用具有抗血管生成潛力的藥物。aav介導(dǎo)的注射色素上皮衍生因子(PEDF)成功地降低了VEGF水平和DR進(jìn)展。在動物模型研究中發(fā)現(xiàn)，aav介導(dǎo)的內(nèi)源性藥物如血管緊張素、內(nèi)皮抑素、組織抑制劑金屬蛋白酶-3和鈣網(wǎng)蛋白抗血管生成域(CAD)的轉(zhuǎn)導(dǎo)可抑制視網(wǎng)膜新生血管。DR基因治療還包括抑制細(xì)胞增殖，如氨基末端片段(ATF)和肝細(xì)胞生長的kringle 1結(jié)構(gòu)域(HGFK1)；在小鼠模型中，發(fā)現(xiàn)以下分子的視網(wǎng)膜轉(zhuǎn)導(dǎo)可減少視網(wǎng)膜新生血管（圖3）。

圖3 視網(wǎng)膜血管病變的基因特異性靶向

       第二組成為DR靶標(biāo)的基因包括負(fù)責(zé)視網(wǎng)膜保護(hù)的基因。治療的基礎(chǔ)是影響氧化應(yīng)激和凋亡減少，其適應(yīng)癥局限于DR的初始階段。

       在高血糖患者中，血管細(xì)胞早期生長反應(yīng)1 (EGR1)表達(dá)顯著增加。Ao等人基于這一觀察，使用編碼小發(fā)夾RNA的AAV載體靶向EGR1，成功地減少了視網(wǎng)膜細(xì)胞凋亡。

       利用膜攻擊復(fù)合物抑制劑保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)元細(xì)胞凋亡已有成功的試驗(yàn)。在Adhi等人的小鼠模型研究中，與對照組相比，可溶性CD59 (sCD59) -一種膜攻擊復(fù)合物的抑制劑-減少了60%的血視網(wǎng)膜屏障破裂和血管滲漏。此外，可溶性CD59被證明可以激活視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞，該細(xì)胞負(fù)責(zé)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGCs)的凋亡保護(hù)。

       圖4 基因特異性靶向視網(wǎng)膜保護(hù)

       靶向視網(wǎng)膜保護(hù)的DR基因治療使用神經(jīng)營養(yǎng)因子注射。玻璃體內(nèi)輸入腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)或促紅細(xì)胞生成素(EPO)可能通過防止血視網(wǎng)膜屏障破壞和神經(jīng)元凋亡而產(chǎn)生積極的神經(jīng)保護(hù)作用。研究人員還研究了錳依賴性超氧化物歧化酶(MnSOD)傳遞作為減少氧化應(yīng)激的DR基因治療的潛在途徑。（圖4）

       腎素-血管緊張素系統(tǒng)(RAS)作為DR治療的潛在途徑已被廣泛研究。研究證明RAS抑制劑在糖尿病患者中可能是有用的；然而，由于局部血管緊張素II的存在，目前使用的RAS抑制劑不能完全防止RAS神經(jīng)退行性影響。玻璃體內(nèi)注射aav介導(dǎo)的血管緊張素轉(zhuǎn)換酶2 (ACE2)、血管緊張素-(1-7)和Mas受體可以減少糖尿病誘導(dǎo)的嚙齒類動物的血管滲漏、炎癥和氧化應(yīng)激。（圖3）

       目前每年都在尋找新的可能的基因治療途徑。然而，治療有多重局限性，如發(fā)病機(jī)制的復(fù)雜性，轉(zhuǎn)基因載體傳遞的安全性，以及由于疾病進(jìn)展而導(dǎo)致的患者選擇。

       2 間充質(zhì)干細(xì)胞

       新的DR治療研究聚焦于視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)可能的再生潛力。許多眼科疾病，如角膜緣干細(xì)胞缺乏、老年性黃斑變性(AMD)、青光眼和視網(wǎng)膜營養(yǎng)不良，已被證明是干細(xì)胞治療的靶點(diǎn)。內(nèi)皮祖細(xì)胞，胚胎干細(xì)胞和間充質(zhì)干細(xì)胞治療可能是預(yù)防視網(wǎng)膜新生血管和促進(jìn)視網(wǎng)膜再生的一個可行的選擇。

       間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)存在于各種不同的組織中，具有多種分化潛能。由于分離和繁殖過程簡單，骨髓間充質(zhì)細(xì)胞是最常用的間充質(zhì)細(xì)胞。骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞的修復(fù)潛力是基于表達(dá)堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)和睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)的能力。根據(jù)Huang等對內(nèi)皮祖細(xì)胞的研究，間充質(zhì)干細(xì)胞和造血干細(xì)胞誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞損傷修復(fù)，并阻止新的病理性視網(wǎng)膜血管形成。

       3 SGLT2抑制劑

       鈉依賴性葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2 (SGLT2)抑制劑是一種新的抗糖尿病藥物，屬于鈉-葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白家族。它控制高血糖、高血壓、高脂血癥；因此，主要用于有發(fā)展為慢性心力衰竭風(fēng)險的糖尿病患者。近年來的研究表明，SGLT2不僅存在于近曲小管S1和腎 臟S2中，也在晶狀體和視網(wǎng)膜中。

       圖5 SGLT2在糖尿病心肌病、腎病和視網(wǎng)膜病中的作用機(jī)制^[6]

       SGLT2具有視網(wǎng)膜葡萄糖傳感器的作用。如圖5，鈉離子依賴的葡萄糖細(xì)胞濃度導(dǎo)致周細(xì)胞腫脹、破壞和視網(wǎng)膜血管滲漏增加。通過防止周細(xì)胞腫脹，SGLT2抑制劑可以延緩血管改變，是DR早期成功的治療選擇。

       血管直徑的變化在DR的發(fā)生發(fā)展中起著重要作用。血管壁管腔比(WLR)和小動脈壁生長截面積與DR的發(fā)生和嚴(yán)重程度相關(guān)。

       一些研究表明，SGLT2表達(dá)與交感神經(jīng)系統(tǒng)(SNS)之間可能存在聯(lián)系，因?yàn)樵贒R患者中發(fā)現(xiàn)了早期自主神經(jīng)障礙。去甲腎上腺素的產(chǎn)生表明了SNS被激活，并增加了腎 臟的SGLT2表達(dá)，這與視網(wǎng)膜外層的神經(jīng)損傷相關(guān)。雖然SGLT2在普通糖尿病治療中具有廣泛的治療潛力，但其作為DR藥物的療效僅在基于動物模型的研究中進(jìn)行了評估，應(yīng)在未來的研究中進(jìn)行檢驗(yàn)。

       4 胰島細(xì)胞移植

       自20世紀(jì)90年代初以來，胰島細(xì)胞移植(ICT)已廣泛用于糖尿病的治療。大量的研究試圖檢驗(yàn)胰 腺移植在DR治療中的有效性。Thompson等人進(jìn)行了一項(xiàng)前瞻性、交叉、隊列研究，在3年的隨訪中比較了藥物治療和胰島細(xì)胞移植在預(yù)防DR進(jìn)展方面的療效。44例患者年齡20 ~ 65歲，糖尿病病程5年以上；他們進(jìn)行了多次眼底檢查，評估可能的黃斑水腫。進(jìn)展被定義為需要激光治療或在國際疾病嚴(yán)重程度量表上進(jìn)一步惡化。

       圖6 胰島移植治療糖尿病的臨床過程

       結(jié)果顯示兩組之間存在顯著差異。移植后患者有更好的高血糖控制，與ICT受試者相比，醫(yī)學(xué)組觀察到的進(jìn)展更頻繁(12.2% vs. 0%)。ICT治療效果較好可能與治療后視網(wǎng)膜血流增加有關(guān)。兩組間在術(shù)后免疫抑制方面有顯著差異，但此前沒有任何文獻(xiàn)證明這對DR進(jìn)展有影響。

       總結(jié)

       傳統(tǒng)的治療方法包括控制高血糖的藥物、激光治療、玻璃體切除、玻璃體內(nèi)注射抗VEGF等廣泛應(yīng)用于DR患者，并取得了滿意的治療效果。雖然這些治療在預(yù)防視網(wǎng)膜新生血管或視網(wǎng)膜黃斑水腫方面具有一定的效果，但在臨床應(yīng)用中存在一定的局限性。新的療法帶來了新的機(jī)制，如基因控制，增強(qiáng)視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的再生潛力，專注于最小化可能的副作用等。最近的治療被證明在預(yù)防病理性新血管形成方面是成功的。然而，大多數(shù)治療性研究仍停留在基礎(chǔ)研究階段或在動物模型上進(jìn)行。希望未來更多的隨機(jī)、基于人體臨床的研究能夠得到高質(zhì)量的積極的臨床治療證據(jù)。

       參考文獻(xiàn)：

       [1] Magdalena Kupis et al; Novel therapies for diabetic retinopathy.Cent Eur J Immunol 2022; 47 (1): 102-108.

       [2]https://petroueyecare.com/services/medical-eye-exams/diabetic-retinopathy/.

       [3]Nader Sheibani et al; Diabetes and Retinal Vascular Dysfunction.J Ophthalmic Vis Res 2014; 9 (3): 362-373.

       [4] 高斐，閔寒毅. 糖尿病視網(wǎng)膜病變的診斷與治療. 中國臨床醫(yī)生雜志 2021 年 第49卷 第12期.

       [5]Ahmed B. Sallam et al; Current and Novel Therapeutic Approaches for Treatment of Diabetic Macular Edema.Cells 2022, 11, 1950.

       [6]Takanari Kitazono et al; Lessons from the Trials for the Desirable Effects of Sodium Glucose Co-Transporter 2 Inhibitors on Diabetic Cardiovascular Events and Renal Dysfunction.Int. J. Mol. Sci. 2019, 20, 5668.

       [7]https://asweetlife.org/islet-cell-transplant-progress-for-type-1-diabetes-cure/.