能量代谢是维持细胞正常功能活动的基础,生命体的能量来源主要包括糖代谢和脂类代谢。细胞代谢状态决定细胞命运,与细胞的增生、迁移凋亡和分泌等生物学行为密切相关。病理状态下能量代谢调节异常可严重影响细胞、组织和器官的功能。糖尿病是一种以糖脂代谢异常为主要病理特征的代谢异常综合征。糖尿病个体眼组织细胞能量代谢失调是造成糖尿病相关眼部并发症的基础。糖尿病相关眼病主要包括糖尿病视网膜病变(DR)、糖尿病性白内障、糖尿病眼表疾病、视疲劳等,有研究显示高糖血症和胰岛素抵抗会造成眼部组织细胞糖代谢障碍,而脂代谢紊乱会造成线粒体功能障碍,进而引起细胞功能异常,成为糖尿病相关眼部疾病发病机制的始动环节。此外,糖尿病相关眼病的治疗也要从能量代谢角度着眼,致力于改善预后。因此眼科医师应重视能量代谢在糖尿病相关眼病的发生、发展和治疗中发挥的重要作用,以从宏观角度审视糖尿病相关眼病的诊疗和预防过程,为糖尿病相关眼病的临床研究和治疗带来新思路。
糖尿病/并发症;糖尿病相关眼病;能量代谢;线粒体功能
基金项目:国家自然科学基金项目()
DOI:10./cma.j.cn--
引用格式
邵彦,李筱荣.从能量代谢角度看糖尿病相关眼病的诊疗[J].中华实验眼科杂志,,38(9):-.DOI:10./cma.j.cn--.
能量代谢决定细胞命运、细胞的增生和凋亡等细胞周期活动,同时也参与细胞的迁移、分泌等功能,正常的能量代谢是细胞维持生命活动的基础。糖尿病患者各组织的糖、脂代谢异常可造成眼部各种类型细胞数目和功能的改变,最终引起糖尿病相关眼病。
能量代谢概述
能量代谢是通过一系列化学反应来维持细胞和组织生命活动的过程,细胞是能量代谢的最小单位。能量代谢分为合成反应和分解反应,分解反应产生的ATP是供应细胞生命活动所必须的主要能源。ATP主要来源于糖代谢及脂类代谢过程。糖代谢中的无氧酵解过程特点是迅速,能够保证细胞快速获得能量,同时无氧糖酵解不需要利用氧气,因而多种快速侵袭的恶性肿瘤细胞偏向于利用糖代谢,而将脂类储存并合成为细胞增生所必需的细胞骨架,这种代谢模式在肿瘤细胞的生命模式中称为Warburg现象。但是糖尿病患者存在着胰岛素抵抗的现象,使细胞不能有效利用糖类作为能量的来源。脂类代谢是在线粒体中进行的,其过程中需要耗氧,因而称为有氧氧化过程,该过程产生的ATP较多,可为细胞活动提供稳定的能量来源。线粒体有氧氧化过程会产生活性氧簇(ROS),正常水平的ROS为细胞生命活动所必需,但是脂类代谢失调可能会产生过度的氧化应激反应,ROS异常升高,导致细胞功能受损。
能量代谢与糖尿病相关眼病的防治
1.糖尿病视网膜病变
糖尿病视网膜病变(DR)基本的病理改变是视网膜微血管病变和视神经病变。DR微血管病变的早期病理变化主要是血管屏障功能破坏,后期为病理性新生血管形成。血管内皮祖细胞(EPC)具有修复血管损伤的作用,本课题组研究发现,能量代谢紊乱一方面可能会造成EPC功能损伤,使其丧失修复功能;另一方面会促进EPC过度分化为血管内皮细胞(EC),引起病理性新生血管。所以调控EPC的能量代谢可以起到保护视网膜功能的作用。
除了视网膜的微血管病变以外,DR的病理过程还涉及视神经病变。视网膜包含三级神经元,各级神经元将光信号转化为生物电信号并传输至视皮质,产生视觉。视网膜三级神经元正常功能的发挥与代谢模式密切相关,如光感受器细胞的生理活动对能量需求较高,更倾向于通过有氧氧化以产生更多量的ATP,因而光感受器细胞中富含线粒体,确保其对能量的需求。然而,糖尿病患者的视神经元会出现代谢紊乱,光感受器细胞的过度有氧代谢可能会造成病理性氧化应激及过度的炎症反应。
眼科OCT可帮助我们获得一些关于线粒体的信息,如椭圆体带(EZ)在OCT影像上表现为一条高反射条带,在解剖学上即是光感受器细胞内节和外节的结合部位,正是由于该部位富含的线粒体,才使得其表现出反射高信号。临床研究发现,糖尿病患者EZ的破坏通常伴随着视网膜内层结构的紊乱及视力的下降,提示视网膜光感受器细胞线粒体异常与DR相关。
目前DR的治疗很多方法,主要涉及通过调节细胞的能量代谢对视网膜功能发挥保护作用的机制。
(1)视网膜激光光凝疗法
几十年来视网膜光凝疗法在DR的治疗中发挥了重要作用,即使抗新生血管药物的应用日益广泛,视网膜光凝疗法的作用依然不可小觑。无论是增生期DR的预防,还是严重DR手术中的辅助治疗,眼底的激光光凝治疗都不可或缺。视网膜光凝疗法的作用机制是有控制地破坏视网膜色素上皮细胞和光感受器细胞,降低这些细胞的耗氧量,从而缓解DR患者视网膜缺氧这个始动环节,控制DR进展。
(2)DR的玻璃体视网膜手术
玻璃体手术中代谢的因素同样需要