补体、炎症因子与2型糖尿病视网膜病变关系的研究.pdf

DOI：10.19893/ki.ydyxb.2022-0332第 21 卷第 2 期2023 年 6 月延安大学学报（医学科学版）Journal of Yanan University(Medical Science Edition)Vol.21 No.2Jun.2023补体、炎症因子与2型糖尿病视网膜病变关系的研究庄宁宁，王养维*，李晓燕（陕西省人民医院，陕西 西安 710000）摘要：目的研究糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）的严重程度与血浆炎症因子、补体的水平关系，为糖尿病视网膜病变的发病机制提供理论依据。方法选取2型糖尿病无DR患者30例，2型糖尿病有DR患者68例（轻度NPDR组23例、中度NPDR组15例，重度NPDR15组例，增生期PDR15组例）。检测血浆白介素6（interleukin-6，IL-6）、白介素8（interleukin-8，IL-8）、补体C3、C4、C1q、血沉（erythrocyte sedimentation rate，ESR）、空腹血糖（fasting plasma glucose，FPG）、餐后 2 小时血糖（postprandial blood glucose，PBG）、糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）等指标。结果IL-8在中度 NPDR（22.9212.16 pg/mL）、重度 NPDR（25.2811.31 pg/mL）均高于 DM 无DR组（19.069.48 pg/mL）、轻度NPDR组（16.7610.32 pg/mL）、PDR组（14.513.94 pg/mL）（P0.05）。补体C1q在重度NPDR组（195.1233.58 mg/L）显著高于DM无DR组（166.828.37 mg/L）、轻度NPDR组（163.431.36 mg/L）、中度NPDR（166.528.10 mg/L）、PDR组（160.736.39 mg/L）（P0.05）。5组之间补体C3、ESR、FPG、PBG、HbA1c差异具有统计学意义（P0.05）。结论糖尿病视网膜病变患者的补体激活、炎症反应程度在NPDR期重于PDR期，且与非增殖期视网膜严重程度成正比。积极干预糖尿病患者早期补体激活及阻断炎症反应可能有助于预防糖尿病视网膜病变的发展。关键词：2型糖尿病；糖尿病视网膜病变；炎症因子；补体中图分类号：587.1 文献标识码：A 文章编号：1672-2639（2023）02-0074-05Association of complements，inflammatory factors and type 2 of diabetic retinopathyZHUANG Ningning，WANG Yangwei*，LI Xiaoyan（Shaanxi Provincial Peoples Hospital，Xi an 710068，China）Abstract：Objective To study the relationship between the severity of diabetic retinopathy（DR）and the levels of plasma inflammatory factors，and complement，and to provide a theoretical basis for the pathogenesis of DR.Methods 30 patients with type 2 diabetes without DR（DM-free DR group）and 68 patients with type 2 diabetes with DR were selected（23 cases in mild NPDR group，15 cases in moderate NPDR group，15 cases in severe NPDR group and 15 cases in proliferative pDRstage）.Among these，plasma interleukin-6（IL-6），interleukin-8（IL-8），complement C3，C4，C1q，erythrocyte sedimentation rate（ESR），postprandial blood glucose（PBG），glycosylated hemoglobin（HbA1c）and other indexes were detected.Results IL-8 was higher in the moderate NPDR（22.9212.16 pg/mL）and severe NPDR（25.2811.31 pg/mL）than in the DM-free DR group（19.069.48 pg/mL），mild NPDR group（16.7610.32 pg/mL），PDR group（14.513.94 pg/mL）（P0.05）.Complement C1q was significantly higher in the severe NPDR group（195.1233.58 mg/L）than in the DM-free DR group（166.828.37 mg/L），mild NPDR group（163.431.36 mg/L），moderate NPDR（166.528.10 mg/L），PDR group（160.736.39 mg/L）（P0.05）.The differences in complement C3，ESR，FPG，PBG，HbA1c between the 5 groups were also statistically significant（P0.05）.Conclusion The degree of complement activation and inflammatory response in patients with 作者简介：庄宁宁（1994），女，陕西榆林人，住院医师。研究方向：内分泌与代谢病学。通信作者：王养维（1961），男，陕西西安人，主任医师。研究方向：内分泌与代谢病学。E-mail：74补体、炎症因子与2型糖尿病视网膜病变关系的研究diabetic retinopathy is heavier in the NPDR stage than in the PDR stage，and is directly proportional to the severity of retinal in the non-proliferative stage.Active intervention in early complement activation and blocking of the inflammatory response in diabetic patients may help prevent the development of diabetic retinopathy.Key words：Type 2 diabetes；Diabetic retinopathy；Inflammatory factors；Complement近年来，糖尿病发病率逐年上升，国际糖尿病联合会估计在 2045 年全球糖尿病人口可增至 7亿1。糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy DR）是糖尿病的微血管并发症，可分为非增生性糖尿病视网膜病变、增生性糖尿病视网膜病变，病情严重的可致视力障碍和失明。既往研究表明，DR是糖尿病的一种神经退行性、炎症性和微血管并发症2。近期研究表明，视网膜作为免疫豁免器官，具有独特的免疫调节机制，其中包括补体系统（complement system CS）的免疫防御机制3。补体系统的失调参与了糖尿病性视网膜病变，抑制补体水平增高，减轻 DR4-5。本研究检测了 DR患者中血浆白介素6（interleukin-6，IL-6）、白介素8（interleukin-8，IL-8）、补体 C3、补体 C4、C1q、空腹血糖（fasting plasma glucose，FPG）、餐 后 2 小 时 血 糖（postprandial blood glucose，PBG）、糖化血红蛋白（glycosylated hemoglobin，HbA1c）等水平，为 DR 的发病机制提供补充资料。1资料与方法1.1临床资料纳入 2020年 7月至 2021年 6月陕西省人民医院内分泌科连续收治的伴或不伴DR的2型糖尿病患者98例。根据眼底病变程度，确定DR严重程度，分为以下5组：1组为有2型糖尿病但无DR表现者（DM无DR组）30例，2组为轻度NPDR组23例，3组为中度 NPDR 组 15 例，4 组为重度 NPDR 组 15 例，5组为PDR组15例。纳入标准：符合中国2型糖尿病防治指南（2020 年版）糖尿病诊断标准及 WHO 1999年分型标准的 2型糖尿病。符合糖尿病视网膜病变诊断标准：根据表1糖尿病视网膜病变的国际临床分级标准（2002年）。排除标准：1型糖尿病、妊娠期糖尿病、其他特殊类型糖尿病。合并低血糖、酮症、高渗昏迷等糖尿病急性并发症。近1月内有发热及感染性疾病史。3个月内有非甾体抗炎药、糖皮质激素用药史。有葡萄膜炎、视网膜中央/分支静脉阻塞、湿性老年性黄斑变性等眼部疾患；合并肾炎、肾病综合征、严重心脏、肺、风湿免疫相关等其他系统性疾病史。本研究遵循赫尔辛基宣言，经陕西省人民医院伦理委员会批准，向所有患者告知检查内容及目的，患者依据自愿原则，签署患者知情同意书。1.2检查方法1.2.1基本资料记录患者年龄、性别、病史、病程、BMI等基本资料，HOMA-IR=空腹血糖空腹胰岛素/22.5。1.2.2生化指标检测血浆炎症及脂代谢相关标志物检测取患者静脉血，分别储存于血浆管（检测炎性因子及生化指标）和 EDTA 管（检测空腹胰岛素、糖化血红蛋白、胰岛素样生长因子1）。贝克曼库尔特公司Au生化分析系统的全自动生化分析仪检测己糖激酶法测血糖（Glu）、酶法测总胆固醇（TC）、直接法测高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、GPO-POD 法测甘油三酯（TG）、苦味酸法测肌酐（CR）。迈克生物公司直接法-过氧化氢酶清除法检测低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）。上海北加生化试剂公司免疫透射比浊法测补体 C1q。西门子immuite1000的化学发光法测IL-6。西门子BN免疫比浊法测 IL-8。北京健平金星生物公司 ELISA 法测血管内皮生长因子（VEGF）。安图A2000全自动分析仪化学发光法测胰岛素样生长因子1（IGF-1）。螺式COBAS.801的电化学发光法测胰岛素。用东巢G8高效液相色谱法测HbA1c。1.2.3眼底照相方法、及分期标准通过蔡司P200t激光扫描眼底照相机进行眼底照相，并由陕西省人民医院眼科医师根据糖尿病视网膜病变诊断标准（表1）阅片进行眼底分期。1.3统计学方法应用SPSS18.0软件做统计分析。Kolmogorov-smrnov法检测数据的正态分布。单因素方差分析（One-way ANOVA）分析计量资料卡方检验及Fisher精确概率法，比较计数资料及方差不齐计量资料。采用Pearson法评估一般生化指标与炎症因子、补体的相关性。采用多元 Logistic回归分析探究 DR的危险因素。双侧P0.05为差异有统计学意义。75第 21 卷 延安大学学报（医学科学版）第 2 期2结果2.1一般情况及生化指标比较5组之间在性别、收缩压、舒张压、LDL-C、HDL-C、TG、TC、空腹胰岛素、IGF-1、VEGF、HOMA-IR之间差异无统计学意义；5组间在病程、FBG、餐后2 h血糖、HbA1c、补体 C3、补体 C1q、IL-8、ESR差异有统计学意义（P0.05）；HbA1c在重度NPDR期显著高于轻度NPDR期、中度NPDR期、PDR期（P0.05）；IL-8 在重度 NPDR 显著高于 DM 无 DR 组、轻度NPDR组、中度NPDR、PDR组（P0.05）；补体C1q在重度 NPDR 组显著高于 DM 无 DR 组、轻度 NPDR组、中度 NPDR、PDR 组（P0.05）；补体 C3 在重度NPDR 期显著高于轻度 NPDR 期、中度 NPDR 期、PDR期（P0.05，表2）。表1糖尿病视网膜病变分期诊断标准DR分期轻度非增殖期视网膜病变中度非增殖期视网膜病变重度非增殖期视网膜病变增殖期视网膜病变眼底照相表现仅有微动脉瘤微动脉瘤，存在轻于重度NPDR的表现出现下列任何一个改变，但无PDR表现：（1）在4个象限中都有多于20处视网膜内出血（2）在2个以上象限中有静脉串珠样改变（3）在1个以上象限中有显著的视网膜内微血管异常出现以下一种或多种改变：新生血管形成、玻璃体积血或视网膜前出血表2不同程度DR的一般情况及生化指标比较项目年龄（岁）病程（年）BMI（kg/m）收缩压（mmHg）舒张压（mmHg）性别（男/女，n）FINS（pmmol/L）HOMA-IRFPG（mmol/L）HbA1c（%）PBG（mmol/L）TC（mmol/L）TG（mmol/L）LDL-C（mmol/L）HDL-C（mmol/L）补体C4（g/L）补体C3（g/L）补体C1q（mg/L）ESR（mm/h）IL-8（pg/mL）IL-6（pg/mL）IGF-1（ng/mL）VEGF（pg/mL）肌酐（mol/L）T2DM无DRn=3064.319.1615.056.824.302.32131.414.5476.188.99（20/10）57.882.822.417.212.348.031.489.953.283.881.111.520.962.130.721.010.260.2320.0661.110.21166.828.3743.7819.069.4840.27133.136.4452.0344.36轻度NPDRn=2363.138.6817.878.7125.202.41126.214.5974.689.79（17/6）59.853.443.787.272.568.371.3011.53.934.071.121.972.412.170.811.040.210.2360.0521.010.17163.431.3643.9416.7610.3242.55143.539.3056.6350.44中度NPDRn=1557.3810.778.714.6025.491.75131.810.6781.115.46（13/2）43.552.031.308.953.007.971.4811.614.774.141.332.513.532280.841.100.220.2420.0471.050.18166.528.1048.9522.9212.1649.94138.140.7868.4552.40重NPDRn=1563.319.2615.254.9323.341.66122.317.3976.149.31（9/6）48.073.023.329.523.459.762.6513.14.814.881.621.971.372.581.171.160.290.2770.0681.070.11195.133.5875.0025.2811.3157.42164.058.1352.8567.21PDRn=1560.276.9916.627.1124.773.22130.613.0679.238.29（12/3）52.592.191.476.912.368.321.658.801.863.740.991.570.671.950.560.940.100.2300.0521.000.10160.736.3953.0714.513.9442.87145.645.1956.9168.432或F0.6770.3960.1080.6870.0892.3293.0470.0660.1910.660.1010.3980.0520.1540.2540.2020.1650.90812.4270.7244.4690.1302.31210.459P0.2450.0300.1420.2700.3270.8020.5500.7010.0240.0190.0410.1820.5070.5170.4520.1580.0470.0200.0140.0120.3460.1940.6790.033注：血管内皮生长因子（VEGF）、胰岛素样生长因子 1（IGF-1）、低密度脂蛋白胆固醇（LDL-C）、高密度脂蛋白胆固醇（HDL-C）、胆固醇（TC）、甘油三酯（TG）、空腹胰岛素（FINS）、体重指数（BMI）、胰岛素抵抗指数（HOMA-IR）P0.05。76补体、炎症因子与2型糖尿病视网膜病变关系的研究2.2Pearson相关系数比较炎症因子、补体与其他指标相关性比较，表明补体C1q与TC、LDL-C、HDL-C、补体C4、ESR正相关（表3）；炎症因子IL-6与HbA1c、CR、ESR正相关（表4）。2.3 多元Logistic回归分析DR的危险因素在纳入FG、餐后2 h血糖、HbA1c、VEGF、IGF-1以及炎症相关指标（IL-6、IL-8、RSR）、补体C3、C4、C1q 后，使用逐步向前法表明：补体 C1q 是中度NPDR危险因素，糖化血红蛋白和补体C1q是重度NPDR危险因素（表5）。3讨论研究表明，糖尿病视网膜病变与高血糖刺激下的小胶质细胞的激活产生的促炎细胞因子和趋化因子引起的慢性炎症有关6。IL-8是一种趋化因子，由活化的中性粒细胞、单核细胞、巨噬细胞所产生7-11，其可通过促进血管生成导致糖尿病视网膜病变的进展12-13。本研究发现，血浆 IL-6、IL-8水平在轻度-重度NPDR逐渐升高，且PDR组水平均低于重度NPDR组，表明糖尿病视网膜病变患者炎症的活动度在非增殖性糖尿病视网膜病变（NPDR）高于增殖性糖尿病视网膜病变（PDR）。上述研究结果也与糖尿病患者的玻璃体内致炎因子研究结果类似14，而实验性脑缺血小鼠模型实验进一步表明无菌性炎症可能在PDR新血管形成之前就已经出现15。上述血浆和玻璃体样本中的IL-8变化趋势的一致性，表明血浆炎症指标有可能代替眼部组织成为监测早期糖尿病视网膜病变严重程度的指标，这为抑制糖尿病视网膜病变患者早期炎症水平，阻止NPDR进展为PDR提供了新的资料。有研究表明，在DR中、早期的炎症与持续的高血糖环境共同促进CS活化16-17。一项针对视网膜缺血小鼠模型的研究表明，CS活化参与了视网膜病变，其替代补体途径（尤其是C3）参与了促进视网膜细胞凋亡和血管功能障碍18。此外，补体C1q是补体经典途径的激活剂，由小胶质细胞和巨噬细胞产生，通过诱导炎症小体和炎症的活化，导致视网膜神经病变进展19-20。本研究结果提示血浆补体C3、补体 C1q 的水平越高，NPDR 期视网膜病变越重。而补体C1q是中度、重度NPDR的危险因素，提示补体激活促进 DR进展，通过控制糖尿病患者早期的补体激活可能有助于预防DR发展。本研究提示 PDR 期血浆 FPG、餐后 2 h 血糖、HbA1c、IL-6、IL-8、补体 C3、C4、C1q 水平均低于NPDR期，其原因可能与生化因子的代谢记忆相关。Engerman等21的糖尿病实验表明，在两年半血糖控制之后的糖尿病犬没有明显的视网膜病变，随后在五年的时间点上，这些犬患有严重的糖尿病性视网膜病变，和那些在整个过程中血糖控制不佳的犬一样严重。上述现象被称为代谢记忆或“遗留效应”，表明在葡萄糖控制改善或恶化后的几年内，包括视网膜在内的人体组织继续对不良或良好的血糖控制作出反应，这为早期发现新的生物标志物提供了理论依据。本研究中的生化因子水平在PDR低于NPDR，这可能与代谢记忆遗留效应使这些生化因子在视网膜持续发挥不良作用相关。IL-6、IL-8、表3DR患者补体C1q与生化指标的相关系数表生化指标TCLDL-CHDL-C补体C4ESR补体补体C1q补体C1q补体C1q补体C1q补体C1qr0.3600.2750.2320.2160.263p0.0000.0020.0110.0180.005表4DR患者炎症因子与生化指标的相关系数表炎症因子IL-8IL-6IL-6IL-6生化指标TGHbA1cESRCRr0.2130.2370.2090.182P0.0200.0090.0260.045注：以糖尿病无DR为参考基准，仅统计P0.05表5多元Logistic回归分析DR危险因素（中度、重度NPDR向前法）分组中度NPDR重度NPDR指标常量补体C1q常量补体C1qHbA1cD-W1.8901.879R方0.2220.584DF12F6.26415.443B-1.3120.017-4.0300.2980.020SE1.1350.0071.1050.0820.006P0.2600.0200.0010.0020.004VIF1.0001.0561.05677第 21 卷 延安大学学报（医学科学版）第 2 期补体C3、C4、C1q可能在糖尿病视网膜病变早期发挥作用。本研究尚不能证明血浆炎性因子及补体和DR直接相关。因此，进一步纳入更多的炎症因子、补体可能会提供更有价值的研究成果。另外，同时检测玻璃体与血浆生化因子，比较生化因子在血清浓度与玻璃体浓度的差异与变化趋势是否一致，也能进一步证明血浆检测的准确、快捷和便利。综上所述，糖尿病视网膜病变患者的补体激活、炎症反应程度在 NPDR期重于 PDR期，且与非增殖期视网膜严重程度成正比。及早控制糖尿病患者早期补体激活、炎症反应可能有助于预防糖尿病视网膜病变的发展。参考文献：1 TEO Z L，THAM Y C，YU M，et al.Global prevalence of diabetic retinopathy and projection of burden through 2045J.Ophthalmology，2021，128（11）：1580-1591.2 ALTMANN C，SCHMIDT M.The role of microglia in diabetic retinopathy：Inflammation，microvasculature defects and neurodegeneration J.International Journal of Molecular Sciences，2018，19（1）：110.3 SHAHNA S，SUSHMA V，JAY C，et al.A systematic investigation on complement pathway activation in diabetic retinopathy J.Frontiers in Immunology，2020，11：154.4 MCGEER P L，LEE M，MCGEER E G.A review of human diseases caused or exacerbated by aberrant complement activation J.Neurobiology of Aging，2017，52：12-22.5 MOHLIN C，SANDHOLM K，EKDAHL K N，et al.The link between morphology and complement in ocular disease J.Molecular Immunology，2017，89：84-99.6 KINUTHIA U M，WOLF A，LANGMANN T.Microglia and inflammatory responses in diabetic retinopathy J.Frontiers in Immunology，2020，11：564077.7 CARMELIET P.Angiogenesis in health and diseaseJ.Nature Medicine，2003，9（6）：653-660.8 CALCUTT N A，COOPER M E，KERN T S，et al.Therapies for hyperglycaemia-induced diabetic complications：From animal models to clinical trialsJ.Nature Reviews Drug Discovery，2009，8（5）：417-430.9 BRUCKLACHER R，PATEL K，VANGUILDER H D，et al.Whole genome assessment of the retinal response to diabetes reveals a progressive neurovascular inflammatory response J.BMC Medical Genomics，2008，1：26-26.10 GUBITOSI-KLUG ROSE A，RAMAPRASAD T，DU Y P，et al.5-Lipoxygenase，but not 12/15-lipoxygenase，contributes to degeneration of retinal capillaries in a mouse model of diabetic retinopathy J.Diabetes，2008，57（5）：1387-93.11 KRADY J K，BASU A，ALLEN C M，et al.Minocycline reduces proinflammatory cytokine expression，microglial activation，and caspase-3 activation in a rodent model of diabetic retinopathy J.Diabetes，2005，54（5）：1559-1565.12 ELNER S G，ELNER V M，JAFFE G J，et al.Cytokines in proliferative diabetic retinopathy and proliferative vitreoretinopathy J.Current Eye Research，1995，14（11）：1045-1053.13 VAN BEIJNUM J R，BUURMAN W A，GRIFFIOEN A W.Convergence and amplification of toll-like receptor（TLR）and receptor for advanced glycation end products（RAGE）signaling pathways via high mobility group B1（HMGB1）J.Angiogenesis，2008，11（1）：91-99.14 BOSS J D，SINGH P K，PANDYA H K，et al.Assessment of neurotrophins and inflammatory mediators in vitreous of patients with diabetic retinopathyJ.Investigative Opthalmology&Visual Science，2017，58（12）：5594.15 FENG S F，YU H H，YU Y，et al.Levels of inflammatory cytokines IL-1，IL-6，IL-8，IL-17A，and TNF-in aqueous humour of patients with diabetic retinopathyJ.Journal of Diabetes Research，2018，2018：1-6.16 CHEN M，XU H.Parainflammation，chronic inflammation，and age-related macular degeneration J.Journal of Leukocyte Biology，2015，98（5）：713-725.17 XU H P，CHEN M.Diabetic retinopathy and dysregulated innate immunityJ.Vision Research：An International Journal in Visual Science，2017，139：39-46.18 INAFUKU S，KLOKMAN G，CONNOR K M.The alternative complement system mediates cell death in retinal ischemia reperfusion injuryJ.Frontiers in Molecular Neuroscience，2018，11：278.19 MOHLIN C，SANDHOLM K，KVANTA A，et al.A model to study complement involvement in experimental retinal degenerationJ.Upsala Journal of Medical Sciences，2018，123（1）：28-42.20 JIAO H H，RUTAR M，FERNANDO N，et al.Subretinal macrophages produce classical complement activator C1q leading to the progression of focal retinal degeneration J.Molecular Neurodegeneration，2018，13（1）：1-18.21 ENGERMAN R L，KERN T S.Progression of incipient diabetic retinopathy during good glycemic controlJ.Diabetes，1987，36（7）：808-812.收稿日期 2022-12-01；责任编辑 梁毅78