持續皮下胰島素注射對糖尿病視網膜病變影響的研究進展

沈璇 ，顧云娟

隨著胰島素泵技術迅速發展，先后出現了結合實時動態血糖監測功能的胰島素泵（美敦力MiniMed 670G［1］、具有預測性低血糖暫停功能的T：slim X2胰島素泵［2］以及基于智能手機處理平臺通過無線連接遠程操控胰島素泵的人工胰腺系統［3-4］。研究顯示，持續皮下胰島素注射（continuous subcutaneous insulin infusion，CSII）強化治療后的 3個月～3年，血糖控制不佳、病程較長的1 型糖尿病（type 1 diabetes mellitus，T1DM）患者相對于常規治療患者往往出現一過性糖尿病視網膜病變（diabetic retinopathy，DR）或進展加重的現象［5-7］。而 CSII 治療在2 型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）患者中鮮有相關報道［8］。幾項大型臨床研究也并未發現T2DM患者進行強化與非強化胰島素治療視網膜惡化上有明顯差異［9-10］。盡管早期的大型研究均已證實，包括CSII 在內的強化胰島素治療對延緩糖尿病患者DR 的發生和進展有益處，但在CSII 治療后，部分患者仍然會發生早期糖尿病視網膜病變惡化（early worsening of diabetic retinopathy，EWDR），但其機制尚不明確［11-12］。本研究就 CSII 治療對 DR 影響的最新研究成果，從影響因素、研究現狀、可能機制及未來展望進行綜述。

1 影響DR發生發展的因素

1.1 血糖水平 早期的英國前瞻性糖尿病研究（UKPDS）顯示，糖化血紅蛋白（glycated haemoglobin A1c，HbA1c）每降低1%，T2DM 患者的DR 發病風險降低35%，其進展減慢15%～25%，視力損害和致盲率將分別減少25%和15%［9］。糖尿病控制與并發癥試驗（DCCT）/糖尿病干預及并發癥流行病學（EDIC）研究發現，T1DM 患者首次就診時血糖控制良好者會延緩其視網膜病變的進展，后續效應可達18年［11］，這被稱之為“代謝記憶現象”，表明糖尿病早期強化治療對預防微血管并發癥的發生發展起著重要作用［13-14］。近年來新加坡和印度眼病流行病學研究（SINDI）對中國、印度、馬來西亞人群進行研究發現，HbA1c水平增高，糖尿病患者發生DR的風險將增高（OR=1.25，95%CI：1.18～1.32）［15］。在行胰腺切除手術的血糖控制不佳的糖尿病患者中也發現，HbA1c水平較術前顯著下降者術后半年發生EWDR的風險更高（OR=1.247，P=0.012），提示血糖的迅速改變可影響EWDR 的發生［16］。研究已證實，較高HbA1c水平是DR的危險因素，嚴格控制血糖可以顯著降低糖尿病微血管病變的發生和發展，但短期內迅速降血糖可能會發生一過性視網膜病變的惡化［17］。目前，對不同的患者行精準化、個性化地調節血糖仍存在困難，且鮮見調節血糖快慢對EWDR影響的研究。

1.2 血壓水平 國內研究發現，高血壓和T2DM 患者的DR發病風險有關（OR=1.80，95%CI：1.14～2.86，P=0.01）［18］。DCCT 研究發現，T1DM 患者隨著舒張壓的升高，增殖性糖尿病視網膜病變（proliferative diabetic retinopathy，PDR）的發病風險會增加（HR=1.044 8，95%CI：1.025 5～1.064 5，Z=4.614 1，P=0.01）［19］。UKPDS 研究顯示，嚴格控制血壓可以將T2DM 患者的DR 進展風險降低34%（99%CI：11%～50%，P＜0.001）［20］。但控制糖尿病心血管風險行動研究（ACCORD）眼病研究組發現，對T2DM 患者強化血壓控制相對于常規降壓治療并不能延緩DR 進展的風險（HR=1.05，95%CI：0.73～1.51，P=0.79）［21］。一項薈萃分析結果發現，相對于非強化血壓治療，強化血壓控制可以將DR 發病風險降低17%，但對于PDR或黃斑水腫的發生沒有益處［22］。

1.3 血脂水平 血脂水平對DR進展的影響尚有爭議。一項納入7個臨床研究的薈萃分析并未發現三酰甘油水平的升高（MD=91.8 mg/L，95%CI：-4.14～22.49，P=0.18）、總膽固醇水平的升高（MD=37.7 mg/L，95%CI：-2.45～9.98，P=0.24）以及高密度脂蛋白水平下降（MD=11.4 mg/L，95%CI：-2.43～0.15，P=0.08）與DR 的發生有關聯［23］。而印度糖尿病視網膜病變流行病學和分子遺傳學研究（SN-DREAMS-Ⅱ）發現，三酰甘油水平更高的糖尿病患者發生影響視力的糖尿病視網膜病變的風險更高（OR=7.2，95%CI：1.5～34.4，P=0.012）［24］。早期的FIELD （the Fenofibrate Intervention and Event Lowering in Diabetes）研究對9 795例T2DM患者行6周非諾貝特治療并平均隨訪5年發現，相對于安慰劑組，降脂治療可以降低DR的進展及眼部激光治療的風險（HR=0.66，95%CI：0.47～0.94；P=0.022）［25］。因此，有研究認為，盡管既往研究結果稍有不同，但非諾貝特治療對DR患者尚有益處，提示改善血脂水平有助于改善視網膜狀態［26］。

1.4 其他影響因素

1.4.1 糖尿病病程 DCCT 研究證實，T1DM 患者的病程越長，患PDR 的風險將增加（HR=1.15，95%CI1.12～1.18，P＜0.000 1）［11］。Henreicsson 等［27］對使用胰島素治療的T2DM患者隨訪2年發現，病程愈長DR 進展 2 級以上的風險愈高（OR=1.37，95%CI：1.0～1.9，P=0.05）。近年來新加坡的 SINDI 研究亦顯示，病程增加DR 的風險也將增加（OR=1.10，95%CI：1.08～1.11）［15］。但國內一項研究對T2DM患者隨訪5年發現，病程小于10年的患者中有51.66%發生DR（78/151），46.78%（80/171）未發生DR（P=0.02）；病程在10～20年的患者發生DR 與不發生DR的比例分別為27.15%（41/151）、35.67%（61/171），盡管病程長達10年的患者DR 發生風險有減少趨勢，但無統計學意義［18］。由于對病程的界定存在不確定性，很多患者在確診DM 前已發病，因此，盡管針對白種人的研究普遍認可較長病程是DR 的危險因素，但國內的研究尚缺少明確證據表明較長病程是DR的獨立風險因素。

1.4.2 發病年齡 DCCT研究發現，較高的發病年齡將增加 T1DM 患者發生 PDR 的風險（HR=1.02，95%CI1.00～1.03，P=0.049 8）［19］。Wong 等［28］則認為，發病年齡較低是DR 發生的獨立風險因素，對病程長達20年的T2DM 患者行多元回歸分析顯示，確診年齡＜45歲的患者相對于發病年齡≥45歲糖尿病患者發生DR 的風險更高（OR=1.9，95%CI1.1～3.6，P=0.04），在病程10～12年的T2DM 患者中也得出一致結果（OR=1.8，95%CI1.2～2.7，P=0.000 3），提示發病年齡低的患者更易發生DR，且DR 病變程度更嚴重，與血糖控制水平無關。針對洛杉磯拉丁美洲人的眼病研究顯示，40～70歲年齡組的糖尿病患者DR進展風險分別為 58.2%（95%CI：46.4%～70.0%）、39.5%（95%CI：30.9%～48.1%）、30.5%（95%CI：20.8%～40.4%）、25.0%（95%CI：12.8%～37.3%）［29］，相對于40 歲以下年齡組，40 歲以上的糖尿病患者在4年后DR進展的風險更低（P＜0.001）。因此，年齡的差異在DR的發病機制中存在一定作用。

1.4.3 吸煙 在DCCT/EDIC 研究中，吸煙是T1DM患者DR 進展的危險因素（HR=1.34，95%CI：1.10～1.61，P＜0.000 1）［11］。而 UKPDS 研究則發現，在T2DM 患者中吸煙不是DR 的危險因素（RR=0.63，95%CI：0.48～0.82，P=0.004 3），也不是DR進展的危險因素（RR=0.50，95%CI：0.36～0.71，P=0.004 5）［30］。一項薈萃分析納入73項研究，結果發現吸煙會顯著增加T1DM患者發生DR的風險，吸煙患者是不吸煙患者的 1.23 倍（95%CI：1.14～1.33，P＜0.001）；而T2DM患者中吸煙則減少DR的發生風險（RR=0.92，95%CI：0.86～0.98，P=0.02）［31］。吸煙對 DR 發生進展的影響結果不同可能是由于部分研究樣本量小、發表偏倚，以及吸煙者相對于不吸煙的患者其隨訪率較低（55%vs.60%，P=0.000 4）所致［30］。

1.4.4 遺傳易感性 有研究發現，DR具有遺傳易感性，遺傳率達到25%～52%［32］。同卵雙生子研究顯示，T2DM 中 DR 患病的一致率為 95%（37 對雙胞胎中有35對有相同的DR 病變類型，P＜0.001）［33］。腎病和糖尿病家族調查（family investigation of Nephropathy and Diabetes ，FIND）研究發現，同卵雙胞胎同時患PDR的概率為0.092 1，近親中有PDR的人發生PDR的概率為0.268 9，PDR的廣義遺傳力為25%［34］。芬蘭一項研究發現，T1DM 患者中近親有PDR較無PDR的患者更易發生PDR（OR=2.76，95%CI：1.25～6.11，P=0.01），PDR 的遺傳力為（52±31）%［35］。印度人群研究則發現，近親有 DR 的T2DM 患者發生DR 的可能性是近親無DR 的T2DM患者的 4.3 倍（95%CI：2.4～7.8，P＜0.000 1）［36］。中國南部地區人群的研究顯示，有DR家族史的兄弟姐妹中有29.7%（27/64）的人發生DR，無DR家族史的兄弟姐妹中有7.1%（11/145）發生DR（P＜0.000 1）［37］。因此，可以認為不同人種的T1DM 或T2DM 患者中，有DR親屬的糖尿病患者發生DR的風險比無DR親屬的糖尿病患者明顯增高，提示DR的發生存在家族聚集性。

2 CSII治療對糖尿病視網膜病變的影響研究現狀

2.1 CSII 治療對T1DM 患者DR 的影響 挪威的一項研究對45例T1DM患者行CSII、MDI或常規治療3個月時發現，強化胰島素治療組發生了明顯的視網膜病變惡化（CSII 組7 例、MDI 組8 例），而常規治療組無人發生惡化，但在治療的6～12個月11例患者的視網膜病變又發生了好轉［5］。Steno 組織對 30 例病程長達20年且已有非增殖性視網膜病變的T1DM患者行CSII 或常規治療1年后發現，CSII 組視網膜惡化的情況較常規治療組嚴重，CSII組有10例患者發生EWDR，2 例發展為PDR，常規治療組只有1 例進展為 PDR［6］；而在治療 2年后，常規治療組反而比CSII 組視網膜惡化的情況更重，CSII 組視網膜恢復的情況優于常規治療組，CSII組有6例患者惡化，其中4 例發展為PDR，常規治療組有10 例患者惡化，5例發展為 PDR；CSII 組有 7 例 DR 較前好轉，常規治療組只有2例［38］。Kroc協作組織對68例糖尿病患者行 CSII 或常規治療 8 個月后發現，CSII 組 32 例患者中有15 例（47%）出現糖尿病性視網膜惡化，常規治療組 33 例患者中只有 9 例（27%）［7］。Zabeen 等［39］對989例病程5年以上的T1DM青少年患者行至少1年的CSII或MDI治療發現，CSII組發生DR的風險小于MDI 組（OR=0.66，95%CI：0.45～0.95，P=0.029）。近年 Klefter 團隊對丹麥 51 例 T1DM 患者（31 例使用CSII，20 例使用MDI）進行 52 周強化治療，結果顯示2 組間一過性視網膜病變的發生率差異無統計學意義［40］。綜上所述，在 T1DM 患者中關于 CSII 治療對DR的影響尚缺乏大型臨床研究具體論證，且由于對于視網膜惡化的定義不同，各項研究得出的結論存在偏差，對于CSII 所致的DR 惡化尚需統一標準來定義。

2.2 CSII 治療T2DM 患者DR 的影響 早期的CSII多用于T1DM，胰島素泵也已在T2DM 患者中應用，但尚未被作為經濟有效的常規措施而廣泛使用，關于T2DM患者行CSII治療后發生EWDR相關臨床研究數據尚缺乏。幾項大型隨機對照試驗，如UKPDS［9-10］、控制糖尿病心血管風險行動（ACCORD）［12］，以及幾項小型臨床試驗，包括近年的Steno-2［41］均是對強化胰島素治療進行研究，尚未單獨對CSII 進行探究。目前，T2DM 患者行CSII 治療發生EWDR 的情況尚鮮見相關報道，CSII 治療是否能延緩DR仍有待證實。

3 CSII對DR的影響機制研究

T1DM 是胰島β 細胞自身免疫性凋亡導致胰島素絕對缺乏所致，需依賴補充胰島素來調節血糖。T2DM在胰島素抵抗的同時，伴有不同程度的胰島β細胞功能障礙和凋亡。T2DM 患者通過胰島素強化治療在短時間內可迅速控制高血糖，解除糖毒性，使去分化為原始β 細胞或轉分化為α 細胞的胰島β細胞重新轉變成成熟β 細胞并恢復其分泌功能，使多數的初診患者或者病程較長患者的β細胞功能得到不同程度的緩解［42-43］，考慮這可能是CSII 迅速改善糖代謝紊亂，恢復其胰島功能的原因。CSII對DR的作用機制可能與以下因素相關。

DM 患者在不同病程階段進行短期胰島素強化治療的目的有所不同：（1）對伴有明顯高血糖癥狀的新診斷T2DM 患者，通過短期胰島素強化治療最大程度地將血糖控制在正常或接近正常，可以去除高糖毒性對胰島細胞的損傷，明顯修復β 細胞功能，可使近一半患者獲得1年以上的臨床緩解期［8,11］，對未能獲得臨床緩解的患者也有助于簡化其后續治療方案。（2）具有一定病程的、使用多種口服藥聯合治療血糖仍明顯升高、或使用胰島素治療經過充分的劑量調整血糖仍未達標或血糖波動大的T2DM 患者，其由于β 細胞功能進行性下降、不良的生活方式、感染等應激加重胰島素抵抗等，致使原治療方案難以實現血糖控制達標，此類患者進行短期胰島素強化治療的主要目的是在較短時間內緩解高糖毒性，部分恢復胰島功能，再通過對治療方案的精細化調整，維持血糖長期達標，減少各種遠期并發癥的發生。

3.1 CSII改善炎癥反應 CSII短期內釋放足夠的胰島素可以顯著降低患者炎癥因子水平，進而減緩DR的發生及進展［44］。研究發現，短期CSII 治療后，T2DM 患者的 Th1 細胞（type 1 T help cells）及 Th1/Th2 水平降低［45］。另外，在 DR 動物模型和 DR 患者身上出現許多炎癥表現，包括白細胞瘀滯、中性粒細胞、巨噬細胞浸潤以及補體和小膠質細胞活化、細胞因子上調、血流增加、血管通透性改變和組織水腫這些現象，在CSII 迅速降糖后上述炎癥反應消退［46］。Schaschkow 等［47］在糖尿病大鼠模型中證實，CSII 通過減少活性氧（reactive oxygen species，ROS）和巨噬細胞對肝臟和網膜的浸潤，從而改善機體的炎癥狀態，認為短期胰島素泵強化治療可以減輕高血糖的炎癥反應。另外，高血糖會增加二酰甘油含量，從而激活蛋白激酶C，影響多個細胞通路，最終可致視網膜血管通透性增加和新生血管生成；高血糖引起的氧化應激反應可誘導ROS 生成，從而激活參與DR的分子通路；巨噬細胞可產生白細胞介素-1β（interleukin-1β，IL-1β），IL-1β 能激活核因子-kB（nuclear factor κB，NF-κB）轉錄因子參與炎性因子的轉錄控制，也能促進視網膜新生血管形成［48-49］。因此，高血糖影響DR的發生發展的炎癥機制較為復雜，不同通路炎癥細胞因子相互影響，但CSII短期使血糖控制達標有利于改善視網膜微血管的炎癥狀態。

3.2 外源性胰島素和糖尿病視網膜病變的關系探討 眾所周知，胰島素具有抗氧化和抗炎的作用，包括誘導一氧化氮生成，導致血管擴張并抑制ROS 發揮作用。CSII治療通過補充外源性胰島素來降低血糖，改善胰島β 細胞功能，使其部分恢復功能，逐漸生成內源性胰島素，在抑制糖毒性的同時減輕胰島素抵抗［50］。但胰島素在降糖的同時，與生長激素（growth hormone，GH）發揮協同作用可使得內皮細胞中血管內皮細胞生長因子（vascular endothelial cell growth factor，VEGF）表達增加，從而刺激新生血管形成，加重視網膜病變［51］。體外細胞實驗發現，高劑量的胰島素可誘導產生 ROS 和 VEGF 表達［52］。Meng 等［53］研究證實，胰島素刺激低氧誘導因子 1α（hypoxia inducible factor subtype 1α，HIF-1α）表達增加，使得還原性輔酶Ⅱ氧化酶-4（NADPH oxidase，NOX-4）誘導ROS生成，同時Nox-4在胰島素刺激下增加VEGF的表達，促進新生血管生成，ROS的增加及隨后發生的病理血管生成是視網膜病變進展的關鍵因素［54-55］。

3.3 促血管生成因子的增加 細胞內高血糖是發生DR 的必要條件，可誘導視網膜、人類視網膜色素上皮（retinal pigment epithelial，RPE）和 VEGF 的表達。體外實驗發現，在短期強化胰島素治療后，糖尿病大鼠視網膜中VEGF 的mRNA 和蛋白質水平升高［56］。CSII通過輸注外源胰島素也能刺激血管細胞產生VEGF；晚期糖基化終末產物（advanced glycation end products，AGE）與晚期糖基化終末產物受體（receptor for AGEs，RAGE）相互作用又促進VEGF 基因表達水平上調［57-58］。VEGF 可促進內皮細胞增生、血管通透性增加，并在信號傳導及細胞因子的作用下誘導視網膜新生血管生成，進而導致DR發生惡化。血管通透性的增加在糖尿病病程早期尚可逆，隨著時間推移逐漸發展為不可逆，可能加重病程較長的患者在短期CSII 強化治療后視網膜病變。由于CSII 能刺激VEGF 生成，加重DR 的發生及進展［6-7］，且早期的研究顯示，對于增殖性或嚴重非增殖性眼病患者應用胰島素強化治療可加速視網膜病變的進展，故在開始強化胰島素治療前應考慮眼病的治療。在治療上，作為PDR 發病機制中關鍵的血管生成因子，VEGF 抑制劑已是治療PDR 的主要手段，越來越多臨床試驗結果證實，眼內注射VEGF抑制劑對視網膜黃斑水腫DME 的治療效果優于傳統激光治療［59-60］。

3.4 生長激素/胰島素樣生長因子（growth hormone/insulin-like growth factor I，GH/IGF-1）軸 在成人T1DM和T2DM中，CSII治療可導致門靜脈胰島素缺乏、GH 受體信號減弱以及循環中IGF-1 減少，糖尿病患者門靜脈中胰島素水平下降可導致GH/IGF-1軸紊亂［61］。胰島素可上調肝臟中GH 受體表達，增加肝臟對GH 刺激的敏感性，增加肝臟合成IGF-1；并下調肝臟胰島素樣生長因子結合蛋白（IGF binding protein-1，IGFBP-1）表達來增加IGF-1 生物活性。CSII治療所致的循環中低水平IGF-1和組織高胰島素血癥、GH高分泌所致的眼內高IGF-1水平均可直接影響DR的進展［62］。早期研究表明，IGF-1在視網膜中的過表達能導致與DR 相似的變化［63］。隨后的研究證實，小鼠眼內IGF-1過表達會破壞血-視網膜屏障、增加視網膜血管通透性［64］。T1DM 成人患者的血清IGF-1 水平減少與DR 進展有關（R2=0.021，P=0.004），而在T2DM患者中未見［65］。無論體外實驗或臨床研究均表明，IGF、GH 與DR 進展相關，其機制可能是：IGF-1受體促進VEGF活性，導致內皮細胞增殖并誘導視網膜新生血管生成；高濃度的GH 可引起視網膜血管細胞和RPE 細胞滲透損傷、周細胞丟失、基底膜厚度增加和氧化應激，加速血管硬化、視網膜血管微血栓形成，促進DR 的發生和發展［66］。胰島素治療后，血糖下降并維持在穩定狀態，IGF-1和VEGF水平可逐漸恢復正常，DR隨之好轉［67］，這也解釋了CSII 治療后部分患者會發生早期EWDR的機制。

3.5 屈光改變與滲透學說 研究顯示，短期降糖治療后血糖濃度下降可導致晶狀體折射率降低，從而使糖尿病患者發生遠視［68-69］。CSII只能輸注短效胰島素，較使用中效或長效胰島素可更快地降低血糖濃度，血糖波動相對更大，發生EWDR的可能性較其他降糖方式會更高。無論是高糖引發視網膜微血管滲透性改變，還是嚴格控制血糖后導致玻璃體葡萄糖濃度顯著降低，均可降低血管內滲透壓，滲透壓改變均不促進新生血管形成，經過一段時間調整后，血糖可恢復正常，眼部滲透壓和血管內滲透壓處于平衡狀態后視力會恢復，屈光不正的現象會迅速消失，不會發生永久性改變［51,70-71］。然而，屈光不正與血糖水平之間關系的潛在機制仍有待繼續研究。

4 CSII強化治療的未來

CSII 24 h 向體內輸注胰島素，可對所有糖尿病患者提供更符合生理要求的胰島素治療模式，起到快速降糖、預防慢性并發癥發生的作用。目前，人工胰腺尚在研究中，能根據用餐量及用餐類型調整餐前輸注量，實現胰島素、胰高血糖素雙向輸注和全自動閉環胰島素輸注系統［4,72］。雖有少量研究認為，CSII 治療可導致一過性的EWDR 的發生，但后期隨著血糖得到長期平穩的良好控制，該現象會逆轉。因此，總體來說，CSII對DR可最終獲益。目前，胰島素泵治療仍較昂貴，并存在一些缺點，如會發生機械故障、需要佩戴者具備一定的知識儲備、價格昂貴等。但隨著科技的發展和不斷完善。未來的胰島素泵將會更加智能化、個性化，平民化、易于操作和普及。另外，無論長期或是短期CSII 強化治療對DR的獲益已經越來越得到認可，但目前的研究證據尤其是來自中國的研究尚少，有待于進一步的循證醫學研究來證實。