糖尿病视网膜神经变性是糖尿病导致的严重并发症，表现为神经细胞凋亡和胶质增生，其发病机制与机体高糖水平诱发的氧化应激反应密切相关。机体血糖升高造成活性氧生成过多、抗氧化防御信号通路下调导致机体发生氧化应激，进而诱导细胞凋亡、线粒体损伤及自噬等机制导致糖尿病视网膜神经变性。通过基因疗法、黄酮类化合物、重组Ad-β-连环蛋白载体以及自噬诱导剂进行抗氧化应激治疗，从而发挥神经保护作用。未来需更多临床试验探索药物有效剂量及副作用，开发针对氧化应激的新药物和治疗策略，以预防和治疗糖尿病视网膜神经变性，以保护视网膜神经功能。
引用本文： 王嘉鹏, 罗向霞, 庄家圆, 郭琬盈, 吴雨桐, 代明丽. 氧化应激在糖尿病视网膜神经变性中的作用机制与潜在治疗的研究进展. 中华眼底病杂志, 2024, 40(10): 813-818. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20240422-00162 复制
氧化应激是机体活性氧的过度生成和抑制抗氧化防御系统消除活性氧（ROS）的细胞病变结果，其参与多种疾病的发病机制，包括糖尿病及其并发症[1]。糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病微血管并发症，是糖尿病患者获得性失明的主要原因。氧化应激是DR发病机制的一个关键因素，氧化应激反应既可以促进机体高血糖引起的代谢异常，也可以直接导致代谢紊乱[2]。视网膜神经血管单元是视网膜重要组成部分，高糖环境导致其功能耦合受损，造成其代谢功能障碍最终导致神经元丢失[3]。研究表明，糖尿病患者在DR发病之前已出现进行性视网膜变薄和视觉功能的异常[3]。糖尿病的动物实验和体外实验表明，高糖环境可能直接影响视网膜神经和胶质组织，即糖尿病视网膜神经变性（DRN）[4]。《我国糖尿病视网膜病变临床诊疗指南（2022年）−基于循证医学修订》[5]明确提出，激光光凝、抗血管内皮生长因子药物治疗以及手术治疗是当前DR患者的局部治疗策略。近年来对DR的研究更多的将重点放在视网膜神经损伤和非血管方面，多种基于抗氧化应激治疗方案被证明可有效地预防早期视网膜神经元功能障碍[6]。现就氧化应激在DRN中的作用机制与潜在治疗的研究进展作一综述。
1 DRN
DRN是以神经元、胶质细胞和视网膜微血管系统的功能受损为主要表现，其中视网膜神经细胞凋亡和反应性胶质增生是其关键特征[7]。DRN在糖尿病患者出现临床视网膜病变之前，在结构上表现为视网膜神经节细胞（RGC）复合体变薄，黄斑和视神经周围的神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层受到影响（图1）。在功能上表现为各种电生理学检查，如多焦视网膜电图、模式性视网膜电图、视觉诱发电位和视野测量结果均异常[8]。
1.1 神经细胞凋亡
长期的高糖状态会引起机体视网膜神经细胞的凋亡[9]。RGC是最早可检测到的糖尿病诱导凋亡的神经元[10]。RGC位于视网膜内部，由于其代谢非常活跃，因此容易受到损伤，以及受到局部和全身代谢应激源的影响[10-11]。半胱天冬酶（calpain）家族在细胞增殖、信号转导和凋亡等多种细胞过程中发挥重要作用[12]。在糖尿病患者中，高血糖会增加Ca2+释放，进而激活与突触可塑性有关的calpain-1和神经退行性改变有关的calpain-2造成神经损伤[13]。同时，活化的calpain能激活胱天蛋白酶（caspase）-3进而促进RGC的凋亡[14]。高糖环境下还会造成ROS的积累进而导致氧化应激，这是RGC凋亡的主要机制之一，与炎症反应机制、缺口受体蛋白/磷酸酶基因/蛋白激酶B（Akt）信号转导以及P38丝裂原活化蛋白激酶通路等多种机制的共同作用造成神经细胞凋亡[15]。
1.2 反应性胶质增生
神经胶质细胞参与维持视网膜的稳态，其被神经元应激和细胞死亡激活后，无法维持组织稳态的生理功能，这种反应称为反应性胶质细胞增生[16]。视网膜神经胶质细胞增生具有两面性，在反应早期，视网膜神经胶质细胞增生释放神经营养因子和抗氧化剂，具有神经保护作用，避免组织受到进一步损伤并可能通过产生干细胞来促进视网膜再生[17]。然而持续性神经胶质细胞增生会导致正常的Müller神经胶质细胞功能丧失，进而导致视网膜神经元丧失[18]。在反应开始阶段，高糖环境会造成Müller细胞对谷氨酸的摄取减少进而产生谷氨酸毒性，还可减少K+摄取造成K+稳态的改变，从而导致神经元兴奋和间接产生谷氨酸毒性。同时高糖环境下可观察到视网膜神经胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的表达增加，以及Müller细胞诱导生长因子、细胞因子和趋化因子的释放，加重Müller细胞胶质增生[19]，最终破坏血视网膜屏障完整性。同样被激活的星形胶质细胞增殖、迁移，导致GFAP表达增加和促炎信号的分泌[20]。高糖环境下血管周围小胶质细胞的数量适度增长，活化的小胶质细胞产生谷氨酸、金属蛋白酶和N2O，对RGC产生毒性，引起神经元细胞功能障碍，并严重损害毛细血管周细胞和内皮细胞[11]。
2 DRN氧化应激机制
氧化应激是ROS生成过多、抗氧化防御信号通路下调以及产生的自由基与其清除之间的不平衡的细胞病变结果。高糖环境、衰老、基因异常或过度暴露于外源性氧化应激源会增加眼部的氧化应激反应。氧化应激过程中细胞抗氧化能力相对不足，部分ROS自由基增加，破坏生物大分子引起的细胞和组织损伤，造成氧化损伤。氧化损伤随着氧化应激程度的增加，抗氧化能力下降以及修复系统的效率受损，导致细胞损伤和各种生理反应，包括细胞凋亡、线粒体损伤以及自噬等，最终导致视网膜神经变性的发生[21]。
2.1 氧化应激诱导细胞凋亡
在DR的实验模型中，氧化应激是细胞凋亡的主要触发因素，caspase是细胞凋亡标志物，属于半胱氨酸蛋白酶家族的蛋白水解酶，在稳态和细胞凋亡中起着至关重要的作用，在DR早期激活被认为是视网膜神经退行性变的主要因素[22]。Caspase-3是caspase家族重要的效应calpain，它与caspase-8和caspase-9相互作用，通过降解核聚合酶在细胞凋亡过程中起着至关重要的作用[23]。一旦被激活，caspase-3就会切割细胞底物，如结构蛋白和DNA修复酶，造成细胞凋亡[24]。在早期DR供体的视网膜神经层中，从死亡受体通路出现的凋亡信号被内在凋亡信号通路的额外激活放大，导致caspase-3激活增强[25]。多元醇途径激活产生的氧化应激反应，通过醛糖还原酶产生的山梨糖醇增加了还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶的消耗，影响抗氧化剂还原型谷胱甘肽的产生，导致抗氧化失衡，并导致神经细胞凋亡和Müller细胞活化，GFAP表达显著增加。从而导致Müller细胞活化和神经元凋亡[26]。另外，ROS产生的增加激活NADPH氧化酶，可直接诱导糖尿病视网膜的神经退行性变[2]。ROS自由基还可以直接损伤DNA，使ADP核糖基转移酶活化促进细胞凋亡，或者ROS自由基可以直接激活某些死亡基因程序造成细胞凋亡[27]。
2.2 氧化应激诱导线粒体损伤
线粒体不仅是ROS的主要生成场所，同时也是ROS氧化损伤的主要攻击目标[28]。线粒体由于靠近产生ROS的电子传递链系统，并且缺乏保护性组蛋白，故容易发生氧化损伤[29]。在高糖环境中，视网膜触发的氧化应激反应，导致线粒体肿胀以及通透性增加，严重损害线粒体的结构和功能。研究表明，过度产生的ROS会导致线粒体DNA受损，从而影响线粒体的基因表达，这种损害还会破坏电子传递链系统，进而降低线粒体的膜电位，引发线粒体损伤[30]。线粒体膜电位降低会影响线粒体三磷酸腺苷的产生，从而有利于线粒体膜通透性增加，并促进促凋亡因子，如细胞色素C等凋亡因子从线粒体释放到细胞质中导致细胞凋亡[31]。线粒体在调节细胞内Ca2+信号转导中发挥着重要作用。Ca2+信号在维持神经元正常功能方面起着关键性作用，超氧化物与一氧化氮反应会生成强氧化剂过氧亚硝酸盐，这种过氧亚硝酸盐通过改变线粒体的能量和Ca2+稳态，进而可能影响神经元的Ca2+信号转导[32]。作为NADPH氧化酶系统中大鼠肉瘤相关的C3肉毒素底物1/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2信号通路介导的氧化应激诱导线粒体损伤可造成caspase信号通路被激活从而引发细胞凋亡[33]。同时ROS介导的线粒体缺陷，会引发胶质细胞中的脂滴积累，这些脂滴随后受到ROS的进一步氧化，最终造成视网膜神经变性[34]。
2.3 氧化应激调控自噬
ROS可以通过转录和翻译后调控氧化和磷酸化诱导自噬。ROS触发转录因子，如人体抑癌基因、缺氧诱导因子1α亚基和核因子-E2相关因子2的激活，诱导自噬相关基因的表达。ROS还可以氧化并灭活自噬调节蛋白酶导致自噬体的形成。ROS还阻断磷脂酰肌醇激酶（PI3K）/Akt/雷帕霉素靶蛋白（mTOR）复合物1（mTORC1）信号转导以启动自噬信号转导[35]。在糖尿病小鼠模型中，糖尿病视网膜中的自噬体和自噬蛋白升高，引发了视杆细胞的光感受器显著丧失，同时导致了突触外层与内层厚度的明显减少[36]。高糖环境下血视网膜屏障的泄漏导致低密度脂蛋白在视网膜中的积累，高度氧化糖化低密度脂蛋白可以诱导氧化应激后引发线粒体功能障碍，导致Müller细胞的自噬与细胞凋亡的发生[37]。
3 通过控制氧化应激预防治疗DRN
3.1 基因疗法
抗氧化基因1（OXR1）调节真核生物抗氧化应激过程，参与多种神经退行性疾病[38]。OXR1通过减少氧化应激以及氧化应激引起的损伤和细胞凋亡来防止神经退行性疾病的进展[39]。在DRN神经退行性变发作前，可检测到OXR1基因产物耗尽。在动物模型中，OXR1的恢复已被证明可以减少或消除氧化应激诱导的神经胶质细胞凋亡，延缓反应性胶质增生[40]。微核糖核酸（miRNA）作为转录后基因抑制剂的一类，同样可作为治疗靶点。研究表明，miRNA在氧化应激与DRN中起重要作用，通过使用表达OXR1基因的miRNA抗性形式的腺相关病毒载体，将额外的拷贝引入其中，使OXR1基因的表达水平提高到更高水平，可用于治疗DRN[41]。通过引入拮抗剂来阻断抑制性miRNA的作用，可以恢复视网膜OXR1的表达以改善机体氧化应激反应造成的神经退行性疾病[39]。OXR1基因是治疗神经退行性疾病的一个有吸引力的治疗靶点，需要进一步研究OXR1的分子和细胞机制，以更好地了解其如何激发细胞抗氧化应激能力。这些研究可以揭示治疗干预的其他潜在靶点，以调节机体氧化应激抗性基因的表达，从而治疗DRN[40]。
3.2 黄酮类化合物
黄酮类化合物是一组具有不同酚类结构的天然物质，存在于水果、蔬菜、谷物等，并从植物中分离出其有效成分，称为类黄酮，可以用作预防氧化应激的潜在药物[42]。黄酮类化合物通过接受电子形成相对稳定的苯氧基自由基来保护自由基造成的伤害，具有增强内源性抗氧化系统，改善氧化-抗氧化平衡，有效预防氧化损伤的作用，同时可以改善维持神经元视网膜所必需的神经营养因子的水平[43]。研究表明，黄酮类的槲皮素芦丁、葛根总黄酮以及黄芩素等，对抑制细胞凋亡有显著作用。在大鼠DR模型中，与对照组相比，槲皮素治疗组caspase-3的表达水平降低，通过抑制caspase-3和calpain的活化，证明槲皮素对大鼠视网膜神经元具有抗凋亡作用[44]。研究报道，在大鼠糖尿病模型中，与对照组相比，槲皮素芦丁组视网膜中caspase-3活性降低，视网膜中神经营养因子，如脑源性神经营养因子和神经生长因子（NGF）表达水平下降[44]。葛根总黄酮通过下调B淋巴细胞瘤-2相关蛋白和上调B淋巴细胞瘤-2来保护DR视网膜神经元凋亡[45]。研究报道，表儿茶素可以恢复糖尿病大鼠NGF受体原肌球蛋白受体激酶A磷酸化，并减少糖尿病神经元细胞凋亡。还可以抑制糖尿病诱导的p75神经营养因子受体（p75NTR）的上调和p75NTR在Müller细胞中的凋亡通路[46]。暴露于高葡萄糖培养基的Müller细胞产生高水平的ROS和谷氨酰胺合成酶，降低谷胱甘肽、谷氨酸转运蛋白和谷氨酸受体的表达水平。绿茶中富含表没食子儿茶素没食子酸酯，也有良好的疗效，这提示通过抗氧化机制保护视网膜免受谷氨酸毒性导致神经退行性变的影响[47]。黄酮类化合物在改善糖尿病视网膜细胞凋亡和神经元细胞死亡中起重要作用。与药物相比，食物中的天然黄酮类化合物更安全且易接受。其在DRN上的治疗效果多基于动物实验和体外实验，未来需更多的临床试验探索药物的有效剂量、生物利用率和潜在副作用等，以提高黄酮类化合物在DR防治中的临床价值。
3.3 重组Ad-β-连环蛋白载体
转录激活因子β-连环蛋白可以调节抗氧化清除剂的表达以加重机体氧化应激反应[48]，β-连环蛋白的下调导致ROS清除剂的表达降低和细胞内氧化应激增加，这进一步引发了高脂肪模型饲料诱导的糖尿病中的线粒体损伤和视网膜神经变性。通过玻璃体腔注射重组Ad-β-连环蛋白载体，糖尿病神经视网膜中β-连环蛋白的异位表达通过诱导内源性ROS清除剂显著改善糖尿病RGC的突触神经变性，从而抑制了氧化应激和线粒体损伤[49]。因此可以通过在糖尿病RGC中诱导ROS清除剂来降低氧化应激水平，改善线粒体功能和阻止DRN。未来的研究可以考虑通过对DRN患者进行基因检测或分子诊断，开发基于β-连环蛋白表达水平的个性化治疗策略，探索更精准的治疗方案。
3.4 自噬诱导剂
自噬途径可以清除细胞中所有不可逆氧化的生物分子，因此基于介导自噬途径的局部药物今年来被广泛研究[50]。mTOR信号通路在细胞生长、增殖以及细胞周期调控中发挥至关重要的调控作用，也是调控细胞自噬PI3K/Akt信号通路的中心环节[51]。mTORC1抑制因子依维莫司可有效地抑制mTOR信号通路的表达，促进自噬的发生，加速DR的发生以及成纤维细胞的增殖[52]。生长抑制素奥曲肽通过抑制mTOR诱导自噬，从而减少细胞凋亡并发挥神经保护作用[53]。中成药明目消朦片可以通过降低脂质化形式的LC3和p62的蛋白表达，有效抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路的活化，进而增强自噬水平。实验证明了其能够降低血管内皮生长因子水平，抑制糖尿病大鼠视网膜Müller细胞GFAP表达水平，对早期DRN起保护作用[54]。在动物研究中，氯化锂通过mTOR非依赖性途径诱导自噬以延缓DRN[55]。单磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）是生物能量代谢调节的关键分子，同时具有神经保护作用，可以促进线粒体自噬和合成。二甲双胍能够通过AMPK激活和抑制mTORC1信号传导来触发自噬以延缓DR[56]。自噬途径在DRN治疗中的应用前景广阔，未来的研究需要进一步探索自噬途径在DR中的具体作用机制及相关药物。
4 小结与展望
氧化应激反应可导致糖尿病患者视网膜发生各种生理反应，包括细胞凋亡、线粒体损伤以及自噬等，最终造成视网膜神经和胶质组织受损，导致视网膜神经变性的发生。通过抗氧化应激治疗，可减轻视网膜受到的氧化应激带来的反应损伤，因对DR的神经损伤研究较少，其治疗策略大多停留在动物实验或体外实验阶段，未来需更多的临床试验探索药物的有效剂量、生物利用率和潜在副作用等，开发针对这些机制的新药物和治疗策略，以更有效地预防和治疗DRN，以保护DR患者的视网膜神经功能。
氧化应激是机体活性氧的过度生成和抑制抗氧化防御系统消除活性氧（ROS）的细胞病变结果，其参与多种疾病的发病机制，包括糖尿病及其并发症[1]。糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病微血管并发症，是糖尿病患者获得性失明的主要原因。氧化应激是DR发病机制的一个关键因素，氧化应激反应既可以促进机体高血糖引起的代谢异常，也可以直接导致代谢紊乱[2]。视网膜神经血管单元是视网膜重要组成部分，高糖环境导致其功能耦合受损，造成其代谢功能障碍最终导致神经元丢失[3]。研究表明，糖尿病患者在DR发病之前已出现进行性视网膜变薄和视觉功能的异常[3]。糖尿病的动物实验和体外实验表明，高糖环境可能直接影响视网膜神经和胶质组织，即糖尿病视网膜神经变性（DRN）[4]。《我国糖尿病视网膜病变临床诊疗指南（2022年）−基于循证医学修订》[5]明确提出，激光光凝、抗血管内皮生长因子药物治疗以及手术治疗是当前DR患者的局部治疗策略。近年来对DR的研究更多的将重点放在视网膜神经损伤和非血管方面，多种基于抗氧化应激治疗方案被证明可有效地预防早期视网膜神经元功能障碍[6]。现就氧化应激在DRN中的作用机制与潜在治疗的研究进展作一综述。
1 DRN
DRN是以神经元、胶质细胞和视网膜微血管系统的功能受损为主要表现，其中视网膜神经细胞凋亡和反应性胶质增生是其关键特征[7]。DRN在糖尿病患者出现临床视网膜病变之前，在结构上表现为视网膜神经节细胞（RGC）复合体变薄，黄斑和视神经周围的神经纤维层、神经节细胞层、内丛状层受到影响（图1）。在功能上表现为各种电生理学检查，如多焦视网膜电图、模式性视网膜电图、视觉诱发电位和视野测量结果均异常[8]。
1.1 神经细胞凋亡
长期的高糖状态会引起机体视网膜神经细胞的凋亡[9]。RGC是最早可检测到的糖尿病诱导凋亡的神经元[10]。RGC位于视网膜内部，由于其代谢非常活跃，因此容易受到损伤，以及受到局部和全身代谢应激源的影响[10-11]。半胱天冬酶（calpain）家族在细胞增殖、信号转导和凋亡等多种细胞过程中发挥重要作用[12]。在糖尿病患者中，高血糖会增加Ca2+释放，进而激活与突触可塑性有关的calpain-1和神经退行性改变有关的calpain-2造成神经损伤[13]。同时，活化的calpain能激活胱天蛋白酶（caspase）-3进而促进RGC的凋亡[14]。高糖环境下还会造成ROS的积累进而导致氧化应激，这是RGC凋亡的主要机制之一，与炎症反应机制、缺口受体蛋白/磷酸酶基因/蛋白激酶B（Akt）信号转导以及P38丝裂原活化蛋白激酶通路等多种机制的共同作用造成神经细胞凋亡[15]。
1.2 反应性胶质增生
神经胶质细胞参与维持视网膜的稳态，其被神经元应激和细胞死亡激活后，无法维持组织稳态的生理功能，这种反应称为反应性胶质细胞增生[16]。视网膜神经胶质细胞增生具有两面性，在反应早期，视网膜神经胶质细胞增生释放神经营养因子和抗氧化剂，具有神经保护作用，避免组织受到进一步损伤并可能通过产生干细胞来促进视网膜再生[17]。然而持续性神经胶质细胞增生会导致正常的Müller神经胶质细胞功能丧失，进而导致视网膜神经元丧失[18]。在反应开始阶段，高糖环境会造成Müller细胞对谷氨酸的摄取减少进而产生谷氨酸毒性，还可减少K+摄取造成K+稳态的改变，从而导致神经元兴奋和间接产生谷氨酸毒性。同时高糖环境下可观察到视网膜神经胶质纤维酸性蛋白（GFAP）的表达增加，以及Müller细胞诱导生长因子、细胞因子和趋化因子的释放，加重Müller细胞胶质增生[19]，最终破坏血视网膜屏障完整性。同样被激活的星形胶质细胞增殖、迁移，导致GFAP表达增加和促炎信号的分泌[20]。高糖环境下血管周围小胶质细胞的数量适度增长，活化的小胶质细胞产生谷氨酸、金属蛋白酶和N2O，对RGC产生毒性，引起神经元细胞功能障碍，并严重损害毛细血管周细胞和内皮细胞[11]。
2 DRN氧化应激机制
氧化应激是ROS生成过多、抗氧化防御信号通路下调以及产生的自由基与其清除之间的不平衡的细胞病变结果。高糖环境、衰老、基因异常或过度暴露于外源性氧化应激源会增加眼部的氧化应激反应。氧化应激过程中细胞抗氧化能力相对不足，部分ROS自由基增加，破坏生物大分子引起的细胞和组织损伤，造成氧化损伤。氧化损伤随着氧化应激程度的增加，抗氧化能力下降以及修复系统的效率受损，导致细胞损伤和各种生理反应，包括细胞凋亡、线粒体损伤以及自噬等，最终导致视网膜神经变性的发生[21]。
2.1 氧化应激诱导细胞凋亡
在DR的实验模型中，氧化应激是细胞凋亡的主要触发因素，caspase是细胞凋亡标志物，属于半胱氨酸蛋白酶家族的蛋白水解酶，在稳态和细胞凋亡中起着至关重要的作用，在DR早期激活被认为是视网膜神经退行性变的主要因素[22]。Caspase-3是caspase家族重要的效应calpain，它与caspase-8和caspase-9相互作用，通过降解核聚合酶在细胞凋亡过程中起着至关重要的作用[23]。一旦被激活，caspase-3就会切割细胞底物，如结构蛋白和DNA修复酶，造成细胞凋亡[24]。在早期DR供体的视网膜神经层中，从死亡受体通路出现的凋亡信号被内在凋亡信号通路的额外激活放大，导致caspase-3激活增强[25]。多元醇途径激活产生的氧化应激反应，通过醛糖还原酶产生的山梨糖醇增加了还原型辅酶Ⅱ（NADPH）氧化酶的消耗，影响抗氧化剂还原型谷胱甘肽的产生，导致抗氧化失衡，并导致神经细胞凋亡和Müller细胞活化，GFAP表达显著增加。从而导致Müller细胞活化和神经元凋亡[26]。另外，ROS产生的增加激活NADPH氧化酶，可直接诱导糖尿病视网膜的神经退行性变[2]。ROS自由基还可以直接损伤DNA，使ADP核糖基转移酶活化促进细胞凋亡，或者ROS自由基可以直接激活某些死亡基因程序造成细胞凋亡[27]。
2.2 氧化应激诱导线粒体损伤
线粒体不仅是ROS的主要生成场所，同时也是ROS氧化损伤的主要攻击目标[28]。线粒体由于靠近产生ROS的电子传递链系统，并且缺乏保护性组蛋白，故容易发生氧化损伤[29]。在高糖环境中，视网膜触发的氧化应激反应，导致线粒体肿胀以及通透性增加，严重损害线粒体的结构和功能。研究表明，过度产生的ROS会导致线粒体DNA受损，从而影响线粒体的基因表达，这种损害还会破坏电子传递链系统，进而降低线粒体的膜电位，引发线粒体损伤[30]。线粒体膜电位降低会影响线粒体三磷酸腺苷的产生，从而有利于线粒体膜通透性增加，并促进促凋亡因子，如细胞色素C等凋亡因子从线粒体释放到细胞质中导致细胞凋亡[31]。线粒体在调节细胞内Ca2+信号转导中发挥着重要作用。Ca2+信号在维持神经元正常功能方面起着关键性作用，超氧化物与一氧化氮反应会生成强氧化剂过氧亚硝酸盐，这种过氧亚硝酸盐通过改变线粒体的能量和Ca2+稳态，进而可能影响神经元的Ca2+信号转导[32]。作为NADPH氧化酶系统中大鼠肉瘤相关的C3肉毒素底物1/烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶2信号通路介导的氧化应激诱导线粒体损伤可造成caspase信号通路被激活从而引发细胞凋亡[33]。同时ROS介导的线粒体缺陷，会引发胶质细胞中的脂滴积累，这些脂滴随后受到ROS的进一步氧化，最终造成视网膜神经变性[34]。
2.3 氧化应激调控自噬
ROS可以通过转录和翻译后调控氧化和磷酸化诱导自噬。ROS触发转录因子，如人体抑癌基因、缺氧诱导因子1α亚基和核因子-E2相关因子2的激活，诱导自噬相关基因的表达。ROS还可以氧化并灭活自噬调节蛋白酶导致自噬体的形成。ROS还阻断磷脂酰肌醇激酶（PI3K）/Akt/雷帕霉素靶蛋白（mTOR）复合物1（mTORC1）信号转导以启动自噬信号转导[35]。在糖尿病小鼠模型中，糖尿病视网膜中的自噬体和自噬蛋白升高，引发了视杆细胞的光感受器显著丧失，同时导致了突触外层与内层厚度的明显减少[36]。高糖环境下血视网膜屏障的泄漏导致低密度脂蛋白在视网膜中的积累，高度氧化糖化低密度脂蛋白可以诱导氧化应激后引发线粒体功能障碍，导致Müller细胞的自噬与细胞凋亡的发生[37]。
3 通过控制氧化应激预防治疗DRN
3.1 基因疗法
抗氧化基因1（OXR1）调节真核生物抗氧化应激过程，参与多种神经退行性疾病[38]。OXR1通过减少氧化应激以及氧化应激引起的损伤和细胞凋亡来防止神经退行性疾病的进展[39]。在DRN神经退行性变发作前，可检测到OXR1基因产物耗尽。在动物模型中，OXR1的恢复已被证明可以减少或消除氧化应激诱导的神经胶质细胞凋亡，延缓反应性胶质增生[40]。微核糖核酸（miRNA）作为转录后基因抑制剂的一类，同样可作为治疗靶点。研究表明，miRNA在氧化应激与DRN中起重要作用，通过使用表达OXR1基因的miRNA抗性形式的腺相关病毒载体，将额外的拷贝引入其中，使OXR1基因的表达水平提高到更高水平，可用于治疗DRN[41]。通过引入拮抗剂来阻断抑制性miRNA的作用，可以恢复视网膜OXR1的表达以改善机体氧化应激反应造成的神经退行性疾病[39]。OXR1基因是治疗神经退行性疾病的一个有吸引力的治疗靶点，需要进一步研究OXR1的分子和细胞机制，以更好地了解其如何激发细胞抗氧化应激能力。这些研究可以揭示治疗干预的其他潜在靶点，以调节机体氧化应激抗性基因的表达，从而治疗DRN[40]。
3.2 黄酮类化合物
黄酮类化合物是一组具有不同酚类结构的天然物质，存在于水果、蔬菜、谷物等，并从植物中分离出其有效成分，称为类黄酮，可以用作预防氧化应激的潜在药物[42]。黄酮类化合物通过接受电子形成相对稳定的苯氧基自由基来保护自由基造成的伤害，具有增强内源性抗氧化系统，改善氧化-抗氧化平衡，有效预防氧化损伤的作用，同时可以改善维持神经元视网膜所必需的神经营养因子的水平[43]。研究表明，黄酮类的槲皮素芦丁、葛根总黄酮以及黄芩素等，对抑制细胞凋亡有显著作用。在大鼠DR模型中，与对照组相比，槲皮素治疗组caspase-3的表达水平降低，通过抑制caspase-3和calpain的活化，证明槲皮素对大鼠视网膜神经元具有抗凋亡作用[44]。研究报道，在大鼠糖尿病模型中，与对照组相比，槲皮素芦丁组视网膜中caspase-3活性降低，视网膜中神经营养因子，如脑源性神经营养因子和神经生长因子（NGF）表达水平下降[44]。葛根总黄酮通过下调B淋巴细胞瘤-2相关蛋白和上调B淋巴细胞瘤-2来保护DR视网膜神经元凋亡[45]。研究报道，表儿茶素可以恢复糖尿病大鼠NGF受体原肌球蛋白受体激酶A磷酸化，并减少糖尿病神经元细胞凋亡。还可以抑制糖尿病诱导的p75神经营养因子受体（p75NTR）的上调和p75NTR在Müller细胞中的凋亡通路[46]。暴露于高葡萄糖培养基的Müller细胞产生高水平的ROS和谷氨酰胺合成酶，降低谷胱甘肽、谷氨酸转运蛋白和谷氨酸受体的表达水平。绿茶中富含表没食子儿茶素没食子酸酯，也有良好的疗效，这提示通过抗氧化机制保护视网膜免受谷氨酸毒性导致神经退行性变的影响[47]。黄酮类化合物在改善糖尿病视网膜细胞凋亡和神经元细胞死亡中起重要作用。与药物相比，食物中的天然黄酮类化合物更安全且易接受。其在DRN上的治疗效果多基于动物实验和体外实验，未来需更多的临床试验探索药物的有效剂量、生物利用率和潜在副作用等，以提高黄酮类化合物在DR防治中的临床价值。
3.3 重组Ad-β-连环蛋白载体
转录激活因子β-连环蛋白可以调节抗氧化清除剂的表达以加重机体氧化应激反应[48]，β-连环蛋白的下调导致ROS清除剂的表达降低和细胞内氧化应激增加，这进一步引发了高脂肪模型饲料诱导的糖尿病中的线粒体损伤和视网膜神经变性。通过玻璃体腔注射重组Ad-β-连环蛋白载体，糖尿病神经视网膜中β-连环蛋白的异位表达通过诱导内源性ROS清除剂显著改善糖尿病RGC的突触神经变性，从而抑制了氧化应激和线粒体损伤[49]。因此可以通过在糖尿病RGC中诱导ROS清除剂来降低氧化应激水平，改善线粒体功能和阻止DRN。未来的研究可以考虑通过对DRN患者进行基因检测或分子诊断，开发基于β-连环蛋白表达水平的个性化治疗策略，探索更精准的治疗方案。
3.4 自噬诱导剂
自噬途径可以清除细胞中所有不可逆氧化的生物分子，因此基于介导自噬途径的局部药物今年来被广泛研究[50]。mTOR信号通路在细胞生长、增殖以及细胞周期调控中发挥至关重要的调控作用，也是调控细胞自噬PI3K/Akt信号通路的中心环节[51]。mTORC1抑制因子依维莫司可有效地抑制mTOR信号通路的表达，促进自噬的发生，加速DR的发生以及成纤维细胞的增殖[52]。生长抑制素奥曲肽通过抑制mTOR诱导自噬，从而减少细胞凋亡并发挥神经保护作用[53]。中成药明目消朦片可以通过降低脂质化形式的LC3和p62的蛋白表达，有效抑制PI3K/Akt/mTOR信号通路的活化，进而增强自噬水平。实验证明了其能够降低血管内皮生长因子水平，抑制糖尿病大鼠视网膜Müller细胞GFAP表达水平，对早期DRN起保护作用[54]。在动物研究中，氯化锂通过mTOR非依赖性途径诱导自噬以延缓DRN[55]。单磷酸腺苷激活的蛋白激酶（AMPK）是生物能量代谢调节的关键分子，同时具有神经保护作用，可以促进线粒体自噬和合成。二甲双胍能够通过AMPK激活和抑制mTORC1信号传导来触发自噬以延缓DR[56]。自噬途径在DRN治疗中的应用前景广阔，未来的研究需要进一步探索自噬途径在DR中的具体作用机制及相关药物。
4 小结与展望
氧化应激反应可导致糖尿病患者视网膜发生各种生理反应，包括细胞凋亡、线粒体损伤以及自噬等，最终造成视网膜神经和胶质组织受损，导致视网膜神经变性的发生。通过抗氧化应激治疗，可减轻视网膜受到的氧化应激带来的反应损伤，因对DR的神经损伤研究较少，其治疗策略大多停留在动物实验或体外实验阶段，未来需更多的临床试验探索药物的有效剂量、生物利用率和潜在副作用等，开发针对这些机制的新药物和治疗策略，以更有效地预防和治疗DRN，以保护DR患者的视网膜神经功能。