糖尿病视网膜病变不同分期视网膜神经纤维层、神经节细胞层及内丛状层厚度变化及其意义

刁莉莉 史雪辉 张丛 姚宁

糖尿病视网膜病变 (diabetic retinopathy,DR) 是一种患病率不断增加的眼底疾病，也是许多国家成年人视力丧失的原因之一，影响着工作年龄人群。由于糖尿病(diabetes mellitus，DM)患者数的逐渐增加，DR发病率随之增加，已经成为全球性的健康问题[1]。

DR的早期临床征象为微血管病变，包括微血管瘤、硬性渗出和视网膜出血。微血管瘤、血管改变和新生血管形成了诊断和严重程度分级的基础。长期以来，DR被认为是一种血管性病变。近年来，越来越多的证据表明糖尿病视网膜神经退行性病变(diabetic retinal neurodegeneration ，DRN) 可能是DR的重要发病机制之一，DRN可导致神经细胞凋亡和胶质细胞活化，主要影响视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells，RGCs)[2]。组织学研究显示，RGCs的凋亡可能导致神经节细胞-内丛状层(ganglion cell-inner plexiform layer，GCIPL)变薄[3，4]。

RGCs主要存在于黄斑区视网膜神经纤维层(macular retinal nerve fiber layer，mRNFL)、神经节细胞层(ganglion cell layer，GCL)和内丛状层(inner plexiform layer，IPL)，此三层称作神经节细胞复合体(ganglion cell complex,GCC)。GCL和IPL分别由 RGCs 的细胞核和树突组成, RNFL包含 RGCs 的轴突[5],通过测量其厚度，可以为RGCs的损伤与凋亡提供参考依据。

频域相干光层析成像术(spectral-domain optical coherence tomography，SD-OCT)是黄斑部重要的无创检查技术，可以在活体获得高分辨率的视网膜断层图像，对视网膜各层结构进行定性定量分析[6]。以往有人利用SD-OCT研究青光眼、视神经病变和黄斑病变等多种威胁视力的疾病中RGCs的完整性，发现 RGCs 的完整性对视功能至关重要[7-9]。

本研究利用SD-OCT检测不同阶段DR患眼的神经视网膜层(mRNFL、GCL、IPL)的厚度变化，以评估 RGCs的体内形态学改变，为评判DRN是否为DR的早期病变以及糖尿病早期视功能损伤基础提供帮助。

资料与方法

一、一般资料

回顾性病例研究。纳入2017年1月至2019年12月在首都医科大学附属北京同仁医院就诊的2型糖尿病患者105例(105只眼)为DM组,男性59 例，女性46例，年龄35～84(60.78±8.99)岁，糖尿病病程1～30(11.11±6.87)年。排除标准：角膜病变、屈光间质明显混浊；存在糖尿病性黄斑水肿及其他视网膜脉络膜疾病者；有内眼手术或视网膜激光治疗史；屈光不正>3.00 D；青光眼病史；血液病、免疫系统疾病等引起视神经病变的全身病。正常对照组40例(40只眼)，年龄>18 周岁；无眼科疾病；屈光不正≤3.00 D，与DM组年龄、性别相匹配的正常人。

二、检查方法

1.眼部检查：对所有患者进行完整的眼科检查，包括视力、裂隙灯生物显微镜、检眼镜和OCT检查，DM患者同时进行荧光素眼底血管造影(fundus fluorescein angiography,FFA)(Spectralis HRA+OCT,海德堡公司,德国)检查用于评估有无DR及DR的分期，根据国际临床糖尿病视网膜病变严重性分级[10]。无糖尿病视网膜病变(non-diabetic retinopathy, NDR)35只眼、非增生型糖尿病视网膜病变 (nonproliferative diabetic retinopathy, NPDR)40只眼，增生型糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy, PDR)30只眼。

2.OCT检查：采用海德堡频域OCT(Spectralis HRA+OCT,海德堡公司,德国)对患者进行视网膜黄斑区全层扫描。扫描模式选用“Fast”模式进行，扫描范围以黄斑中心凹为中心，20°×20°体积扫描, 共25个水平截面。由仪器自带分析软件自动测定，根据早期糖尿病视网膜病变治疗研究(Early Treatment of Diabetic Retinopathy Study，ETDRS)的定义[11]，将黄斑区分为 3个同心圆，分别为直径≤1 mm 的中央区、1～3 mm的内环区和3～6 mm的外环区，由两条放射线将内、外环区又分为上方(superior，S)、鼻侧(nasal，N)、下方(inferior，I)和颞侧(temporal，T)4 个象限；共 9个区：中央区(C)、上方内环区(S1)、上方外环区(S2)、鼻侧内环区(N1)、鼻侧外环区(N2)、下方内环区(I1)、下方外环区(I2)、颞侧内环区(T1)和颞侧外环区(T2)。检查所有B扫描图像自动分割各层视网膜有无误差，若有误差，则手动调整视网膜分层，无误后，进行各分区的 mRNFL、GCL及IPL的厚度计算。

三、统计学方法

结 果

一、一般情况

4组受检者的性别、年龄差异均无统计学意义(P>0.05)；NDR组、NPDR组和PDR组糖尿病病程比较差异有统计学意义(P=0.003)，两两比较NPDR组、PDR组糖尿病病程差异无统计学意义(P>0.05)(表1)。

表1 各组患者一般资料

二、黄斑区GCL厚度比较

NDR组、NPDR组、PDR组颞侧外环GCL厚度与对照组比较差异无统计学意义，其余各分区及平均GCL厚度与对照组比较均变薄，差异有统计学意义(P<0.05)。NDR组、NPDR组、PDR组间两两比较差异均无统计学意义(P>0.05)(表2)。

三、黄斑区IPL厚度比较

NDR组、NPDR组、PDR组平均IPL厚度均小于对照组，差异均有统计学意义，黄斑区各分区IPL厚度中，DM组中央区、上方内环、鼻侧内环、下方内环、上方外环以及鼻侧外环变薄，与对照组比较差异均有统计学意义(P<0.05)，NDR组、NPDR组、PDR组间两两比较各分区IPL厚度差异均无统计学意义(P>0.05)(表3) 。

表2 各组患者GCL厚度比较(μm)

表3 各组患者IPL厚度比较(μm)

表4 各组患者mRNFL厚度比较(μm)

四、黄斑区RNFL厚度比较

NDR组、NPDR组、PDR组和对照组比较mRNFL厚度差异均无统计学意义(P>0.05)。组间两两比较各分区mRNFL厚度均无统计学意义(P>0.05)(表4)。

讨 论

既往DR 被认为是糖尿病微血管并发症，分类系统仅基于视网膜微血管的结构改变[12]。然而，一个新的病理生理学模型在近十年被逐渐重视，强调DRN是DR的重要和早期组成部分[13]。糖尿病发生后视网膜神经细胞易受到损伤，而且可能出现在血管损伤之前，在DR早期出现视网膜胶质细胞和神经细胞的代谢改变和慢性流失，视网膜神经保护作用遭到破坏，影响正常代谢和功能[14]。

Hammes等[15]对 TUNEL 标记的链脲佐菌素(STZ)诱导的糖尿病大鼠和DM患者去世后的视网膜组织切片进行研究，胰蛋白酶可消化分离出血管细胞，TUNEL标记整个视网膜细胞结果发现，凋亡细胞的总数量约是胰蛋白酶消化视网膜血管细胞的 10 倍，因此说明，糖尿病患者视网膜内不仅只有血管细胞凋亡。另有研究表明，糖尿病可诱导神经节细胞、无长突细胞和Müller细胞的神经凋亡以及Müller细胞中胶质纤维酸性蛋白的表达增加[16]。这些改变可能与细胞外谷氨酸水平升高、神经毒性因子增加、小胶质细胞反应性变化、神经保护因子减少等多种因素相关[17，18]。

本研究对DM患者的mRNFL、GCL及IPL厚度分别进行检测。结果发现，与正常对照组相比，GCL和IPL厚度发生明显改变。GCL厚度除颞侧外环外，其余各分区均显著变薄；IPL厚度上方、鼻侧明显薄于正常对照组；而不同阶段的DM各组厚度变化无明显的统计学意义(P>0.05)。这些结果表明，DM患者在未出现明显的视网膜微血管改变前就发生了视网膜神经细胞的改变。以往相关的研究中多是对GCIPL厚度进行测量，研究结果也不相同。Carpineto等[19]发现DR患者GCIPL变薄，而Araszkiewicz[20]则发现DR患者GCIPL增厚。上述研究测量GCIPL厚度,不能真实反映GCL和IPL各层厚度的变化，可能存在两层厚度变化不一致。本研究采用海德堡公司的 SD-OCT，对GCL及IPL分别进行测量，可实现单一视网膜组织的精确分层测量评价。本研究结果与Scarinci等[21]的研究结果基本一致，其发现GCL厚度变薄，未发现IPL变薄，考虑原因可能为其研究对象均为1型DM患者，而本研究均为2型DM患者，1型与2型DM发病机制及其对视网膜产生的影响可能存在一定差异。

既往对于黄斑区RNFL的研究相对较少，多是对视盘周围的RNFL研究[19]，与本研究不具可比性。有文献报道视盘周围RNFL的厚度与视网膜总厚度相关，黄斑区RNFL厚度是一个相对更稳定的指标[22]。本研究黄斑区RNFL厚度DM各组与对照组相比差异均无统计学意义(均P>0.05)，与Chhablani等[5]的研究结果类似，考虑原因可能为：RGCs 损伤后，首先发生进行性树突收缩，随后胞体和轴突消失[23]；其次神经节细胞层的细胞体大小是RNFL中轴突直径的 10～20 倍[24]，个体存在差异，因此RNFL的厚度变化可能不易发现。本研究样本量较少，需要进一步增大样本量，以期得到更准确的结果。

在我们的研究中，分析了从NDR、NPDR到PDR多个阶段的视网膜内层厚度变化，差异均无统计学意义(均P>0.05)，说明DM患者视网膜GCL和IPL厚度变化与DR分级(及严重程度)无明显关系，与Chhablani等[5]的研究结果一致。本研究发现部分分区PDR组视网膜内层厚度略大于NDR组及NPDR组，考虑原因可能是随着DR的进展，内层视网膜血管网的通透性增加，导致视网膜神经上皮层轻度的水肿、增厚，从而抵消了由于神经节细胞的凋亡导致的视网膜神经上皮层变薄。

目前，DR的治疗主要针对较晚期发生的视网膜新生血管、糖尿病黄斑水肿、玻璃体积血、牵拉性视网膜脱离等，多采用激光治疗、玻璃体内注射抗VEGF药物及手术治疗，但疗效不佳。DR在早期缺乏明显的症状，不易被发现，容易错过最佳的治疗机会，甚至造成不可逆的视力损害，因此早期发现DR并给予干预治疗，对防止严重并发症的发生至关重要。本研究结果表明SD-OCT早期即可发现糖尿病患者视网膜神经退行性改变，甚至在可见的视网膜微血管改变前，因此早期保护神经元和RGCs至关重要。本研究为横断面研究，未来的前瞻性研究可对DM患者进行纵向研究，探究在DR进展中DRN和血管改变的相关性，以及DRN的影响因素，为临床预防DR的发生提供帮助。