回顾与展望，李筱荣教授谈DR生物标志物的研究新进展

编者按：糖尿病视网膜病变（diabetic retinopathy, DR）是我国重要的公共卫生问题。据国际糖尿病联盟（IDF）发布的最新糖尿病地图显示，我国的糖尿病人群居世界第一，高达1.14亿人口，其中约30%的糖尿病患者患有DR。DR作为一种可防性致盲性眼病，其关键在于早期预防，由此产生的DR生物标志物得到了广泛的研究。在Retina China 2021会议期间，来自天津医科大学眼科医院的李筱荣教授为我们系统性回顾了DR生物标志物的发展历程，并对其未来的走向进行了展望。

积极寻找DR生物标志物，更好把握DR的早期干预

全球DR的总患病率大约为27.9%（22%-37%），并且患病率与糖尿病病程密切相关：病程在10年以上者，DR的患病率约为55.2%；而病程在10年以下者，患病率约为12.6%。在DR患者中，约30%发生糖尿病黄斑水肿，相当大一部分患者（3.3%-7.4%）最终发展至严重PDR，造成视力的不可逆性损害。

DR的致盲性具有以下特点：可防不可治盲、难治性致盲眼病、早期发现和早期干预的社会经济学效益最高。李教授强调，寻找DR进展的生物标志物、对疾病进行早期干预显得尤为重要。

生物标志物（Biomarker）是一种客观测定和评价的指标，反应机体在普通生理、病理或治疗过程中的某种特征，可用于诊断疾病、判断疾病分期、评价新药或新疗法在目标人群中的安全性及有效性。作为理想的生物标志物，应当具备易于检测、无创、可预测疾病进展、机制、转归及提供干预手段等特点。

目前DR生物标志物的分类可来源于泪液、房水、玻璃体液、视网膜、血液和尿液，类型也包括影像学、生化、组学等，详见下表：

研究DR生物标志物的意义还在于，可指导临床表型的分类、诊疗随访方案的确立以及预后评价。根据表型，临床将DR分为三型：变性型、炎症渗漏型、新生血管型。

• 变性型是慢性高血糖造成普遍的组织细胞凋亡，以视网膜和血管组织细胞加速凋亡为特点，进展缓慢，通常只需观察；
• 炎症渗漏型是以炎症和血视网膜屏障破坏为特点，表现为视网膜血管渗漏、炎症细胞浸润以及视网膜水肿增厚，需要进行抗炎、抗VEGF治疗；
• 新生血管型以缺氧、毛细血管闭塞、视网膜无灌注区形成、继发新生血管形成为特点，需要进行抗VEGF治疗。可见不同的表型分类对应不同的进展、不同的治疗、不同的预后。

经典DR生物标志物——糖化血红蛋白

糖化血红蛋白（HbA1c）是目前与DR发生率和进展相关的唯一有效生物标志物，长期HbA1c水平升高可增加DR患病风险或加快疾病进程。I型糖尿病随机对照干预实验（DCCT）结果发现，若T1DM患者中HbA1c控制在7.2%，则6.5年时间内DR发生率降低76%、进展率降低54%；英国前瞻性糖尿病研究（UKPDS）结果显示，T2DM血糖控制良好患者，DR发生率降低25%，并且HbA1c每减少1%，降低40%进展为DR和25%进展为威胁视力的DR（VTDR）的风险。

但李教授指出，HbA1c仍存在严重不足。HbA1c仅能解释整个研究人群中 11%的视网膜病变风险变化。HbA1c值相同者，血糖峰值的幅度和持续时间存在较大差异，这就导致短暂性高血糖未引起HbA1c变化，但可引起促炎基因持续表达。因此，HbA1c不能完全预测DR进展，探索和识别新的DR生物标志物至关重要。

探索新型DR生物标志物

基因组学生物标志物

DR是一种多基因相关性疾病，存在明显的家族聚集性。并且DR易感性与等位基因变异相关，因此基因组学的发展有助于揭示遗传因素对DR的影响。全基因组关联研究（GWAS）显示，日本人群中发现了CEP162基因附近的SNP（rs9362154），澳大利亚、英国的I型和II型糖尿病白种人群以及印度II型糖尿病人群中发现了GRB2基因附近的SNP（rs9896052）。但目前尚未发现可在多个人群基因组中得到复制验证的基因。

李教授指出，表观遗传学说可能解释了高血糖对视网膜的长期有害影响。高血糖诱导恢复正常后，导致视网膜持续损伤的表观遗传修饰被认为是代谢记忆。例如，DNA甲基化是一种可遗传的细胞记忆表观遗传修饰，与DR发生和DR严重程度相关。

转录组学生物标志物——miRNA

miRNA为小分子非编码RNA，可通过与mRNA结合控制转录后基因表达，促进mRNA降解和抑制蛋白翻译。研究表明，miRNA参与调控DR视网膜新生血管形成和炎症反应，靶向调节miRNA水平可延缓DR进展。其中，miRNA-451a、miRNA-3197、miRNA-2116-5p等可作为DR的转录组学生物标志物。

值得注意的是，miRNA-451a还可作为PDR的生物标志物。增殖膜是PDR的致盲因素，根据增殖能力可分为活膜、死膜、混合膜。有研究对PDR的增殖膜进行miRNA芯片检测，筛查差异表达miRNA。结果显示，活膜miRNA-451a表达水平升高，PDR患者玻璃体miRNA-451a表达水平升高，证明miRNA-451a提示增殖性病变，可作为PDR的生物标志物。进一步机制研究发现，miRNA-451a可降低RPE细胞线粒体代谢功能，负向调控ATF-2表达，调节RPE的增殖和迁移。

蛋白质组学生物标志物——血浆外泌体蛋白

李教授指出，血浆外泌体是DR良好生物标志物的主要来源，其特点表现为稳定、新型、特异、不含血浆高丰度蛋白。蛋白质组学技术可揭示蛋白质功能和相互作用规律，有助于疾病诊断性生物标志物和治疗靶标的探索。蛋白质组学助力发现外泌体中的蛋白成分，已作为癌症、阿尔兹海默症、糖尿病的生物标志物。目前，高通量蛋白质组学技术也已广泛应用于DR研究，通过对泪液、房水、玻璃体、视网膜、血液等样本进行分析，可发现DR患者与对照组间有重要意义的差异表达蛋白。

既往研究表明，血浆外泌体携带补体成分参与DR血管渗漏及炎症进程。DR患者血浆外泌体蛋白质组学研究初步结果显示，差异表达蛋白与血小板激活、细胞粘附、紧密连接、补体激活经典通路相关。其中钙卫蛋白（S100A8/S100A9）、肿瘤坏死因子诱导蛋白8（TNFAIP8）在PDR患者血浆外泌体中表达显著升高，同时也在DR患者玻璃体中表达显著升高。表明，血浆外泌体蛋白与玻璃体中蛋白变化趋势一致。

进一步机制研究发现，血浆外泌体TNFAIP8可于离体水平促进视网膜微血管内皮细胞增殖，而S100A8在糖尿病大鼠视网膜中表达增加，表明炎症过程参与DR发生和进展。综上所述，血浆外泌体蛋白具有成为DR眼内增殖性改变和炎症反应生物标志物的潜力。

影像学生物标志物

影像学生物标志物具有无创、成本低、易于检测的特点。李教授指出，由于视网膜神经退化可出现于DR早期，导致微血管异常，因此聚焦于神经结构和功能的影像学检查将有助于DR的早期诊断。欧洲糖尿病视网膜病变早期治疗联盟（EUROCONDOR）的研究表明，多焦点视网膜电图（mfERG）和谱域光学相关断层扫描（SD-OCT）分别是评估DR视网膜神经功能和结构改变的有效手段：mfERG用于评估功能，P1振幅下降、P1潜伏时间延长提示异常；SD-OCT用于评估结构，黄斑神经节细胞层内丛状层（GCL-IPL）和视乳头周围神经纤维层（RNFL）变薄反映神经缺失。评估DR时，mfERG应用最广泛的指标是P1 潜伏时间，在没有明显眼底异常的II型糖尿病患者中，60%左右的患者mfERG发生了变化。因此，两种检查手段相结合可综合评价视网膜神经退化程度。

微动脉瘤转归率的价值也在逐步提升。微动脉瘤转归率指微动脉瘤形成和消失率，为一动态过程，表明血管闭合和损伤的进展。在前瞻性研究和回顾性研究中均证实，微动脉瘤转归率增高与DR病程进展密切相关，可作为DR极具价值的生物标志物。

未来展望

最后，李教授总结，DR生物标志物的意义在于，其可有助于可靠和及时地识别高风险个体，以便尽早治疗；并可用于疾病诊断，针对特定患者的疾病过程进行高效干预；因此，DR生物标志物是个体化医疗的关键。

当然，目前DR生物标志物的研究仍存在诸多问题，例如：一些新的生物标志物仍然只作为研究工具，并没有改变临床实践；大多数生物标志物仍然缺乏在多个独立群体中的复制，且应用价值没有超过HbA1c等现有DR生物标志物；部分生物标志物的检测方法是侵入性的，未来可继续探索无创的生物标志物。

无论如何，对DR生物标志物的积极探索，对其目前研究所存在的瓶颈逐个击破，有助于为DR早期干预提供更有利的线索，降低DR患者的视力损害，为其守护更高的视觉质量和更佳的生活质量。

专家简介

李筱荣 教授

天津医科大学眼科医院院长、眼视光学院院长、眼科研究所所长。政府特殊津贴专家、教授、医学博士、博士生导师。天津市劳动模范、天津市优秀共产党员、天津医科大学跨世纪人才。中华医学会眼科学分会专家会员，中华医学会眼科学分会眼底病学组委员，天津市医学会眼科学分会副主任委员，中国医师协会眼科医师分会常务委员，新加坡眼科研究所高级临床科学家。主持国家自然科学基金5项，省部级课题6项。在国内外顶级杂志发表专业论文290余篇，包括SCI文章77篇，在眼科学基础研究最高影响因子杂志IOVS作为通讯作者发表三篇论文。获国际奖项（防盲治盲方面）2次、中华医学科技奖三等奖1项、天津市科技进步二等奖1项、三等奖2项、天津市自然科学奖三等奖1项，2015年荣获全国眼底病十大进展之一。国家级专利8项。主编、副主编、参编专著27部，2016年作为主编编写国家卫计委“十三五”本科规划教材《眼病学》。自1998年至今，共指导硕士研究生96人，博士研究生54人，博士后2名，目前均已顺利出站。