糖尿病视网膜病变伴肾病的临床特征及基于细胞焦亡研究补肾活血方对db/db小鼠视网膜和肾脏的保护作用

目的:1.基于文献总结糖尿病视网膜病变(Diabetic Retinopathy,DR)和糖尿病肾病(Diabetic Nephropathy,DN)的中医证型、证素分布规律以及共同核心病因病机。2.基于文献计量学的方法对糖尿病与细胞焦亡相关研究文献进行可视化的分析,以期呈现该领域的动态进展与研究热点趋势。3.观察分析DR伴或不伴DN患者的外周血炎性指标与视网膜黄斑区光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography,OCT)影像生物学标志物的分布特征,以期寻求能预测DR和DN发生发展的临床生物学标志物。4.观察补肾活血方是否通过调控细胞焦亡关键蛋白及其相关促炎因子的表达保护db/db小鼠视网膜和肾脏组织,从而延缓早期DR和DN的进展,同时观察比较补肾活血新方与原方防治早期DR和DN的药效差异。方法:1.检索2010年1月至2022年4月在中国知网CNKI数据库、维普中文期刊、万方医学网及中国中医药文献检索平台上公开发表的有关DR与DN的中医证型、证素研究文献,运用WPS office中Excel软件建立数据库,统计分析DR与DN中医证型和病性病位证素频次和频率。2.本研究基于web of science核心合集数据库对1985年1月至2022年8月发表的糖尿病与细胞焦亡领域的文献进行全面检索,纳入该领域的已发表的研究类文献,同时对纳入文献的引用量、发表年份、发表杂志、作者、研究机构、国家以及研究主题等方面进行可视化分析。3.共收集169例2020年10月至2022年6月就诊于成都中医药大学附属医院眼科且临床资料完整的DR住院患者,根据是否并发DN分别将DR患者为DR和DR/DN两大组,再根据DR分期进一步分为非增殖期DR(NPDR)、增殖期DR(PDR)、NPDR/DN和PDR/DN 4个亚组,观察并比较分析以上分组之间的外周血炎性指标如中性粒细胞与淋巴细胞比值(NLR)和血小板与淋巴细胞比值(PLR),肾功能指标如血清胱抑素-C(CYS-C)、肌酐(Crea)、尿酸(UA)和尿白蛋白与肌酐比值(UACR),OCT影像学指标如高反射点(HRF)、内层视网膜结构紊乱(DRIL)、外层视网膜管状结构(ORTs)、中央视网膜厚度(CRT)、视网膜神经纤维层(RNFL)和神经节细胞层(GCL)厚度的分布特征。4.随机将10只18周龄db/m小鼠设为空白组(db/m),将50只18周龄db/db小鼠分为模型组(db/db)、补肾活血原方组(YF)、补肾活血新方高剂量组(GJL)、补肾活血新方中剂量组(ZJL)和补肾活血新方低剂量组(DJL),补肾活血原方和新方干预8周后处死小鼠取眼球、视网膜、肾脏和血液检测,运用HE染色、胰蛋白酶血管消化铺片及Masson染色观察视网膜和肾脏病理形态学改变,免疫荧光和Luminex多因子检测细胞焦亡关键蛋白NLRP3、GSDMD和焦亡相关促炎因子IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2、MCP-1、ICAM-1在视网膜、肾脏和血清中的表达。结果:1.共纳入文献320篇,其中DR相关文献109篇,DN相关文献211篇,涉及总病例人数31652人,其中DR患者11108人,DN患者20544人;经规范后得到DR中医证型24个,其中前五位高频证型依次是肝肾阴虚、气阴两虚、阴虚燥热、阴阳两虚及血瘀脉络,病位证素共5个,前3位依次是肾、肝、脾,病性证素共9个,前4位依次是阴虚、气虚、血瘀、阳虚;DN中医证型62个,其中前五位高频证型依次是气阴两虚、血瘀脉络、气阴两虚兼血瘀、阴阳两虚,病位证素共5个,前3位依次是肾、脾、肝,病性证素共13个,前4位依次是气虚、阴虚、血瘀、阳虚。2.共检索到2011年至2022年糖尿病与细胞焦亡相关研究的文献139篇,总被引频次共3009次,单篇文献最高被引频次255次,该文献第一作者Schmid-Burgk,JL来自德国;在20个发表国家中,中国以发文量100篇居于首位;在222个发表科研机构中,哈尔滨医科大学以发文量18篇和总被引184次同时占据发文量和影响力机构榜首;在980个作者中,来自中国的Chen,X以发文量5篇,总被引29次居于高影响力作者榜首;在98本期刊中,《CELL DEATH DISEASE》以发文untethered fluidic actuation量4篇,总被引29次,同时排在发文量和高影响力期刊中第一位;在349个关键词中,排在第一位的“pyroptosis”累计频次为65次;此外,对该领域的文献主题聚类分析分为三类,糖尿病与细胞焦亡,糖尿病慢性并发症与细胞焦亡,糖尿病合并其它疾病与细胞焦亡,2019年至今,糖尿病及LBH589浓度其慢性并发症相关的发文量迅速增长。3.临床研究(1)一般资料:DR与DR/DN两组间性别、糖尿病家族史、糖尿病病程及BMI之间比较没有差异(P>0.05),DR/DN组的平均年龄明显低于DR组(P<0.05),DR/DN组合并高血压病史比例明显高于DR组(P<0.05);亚组分析中4组之间性别、糖尿病家族史、糖尿病病程、高血压病史及BMI比较没有差异(P>0.05),平均年龄按NPDR>PDR>NPDR/DN>PDR/DN趋势明显降低(P<0.05)。(2)实验室检查指标:DR与DR/DN两组间HbA1c比较没有明显差异(P>0.05),DR组HGB明显高于DR/DN组(P<0.05),DR/DN组NLR、PLR、Crea、UA及CYS-C显著高于DR组(P<0.05);亚组分析显示4组间Hb A1c、NLR、UA比较没有明显差异(P>0.05),HGB按NPDR>PDR>NPDR/DN>PDR/DN趋势依次降低(P<0.05),PLR、Crea及CYS-C按NPDR0.05),DR/DN组的RNFL和GCL厚度明显低于DR组(P<0.05);亚组分析显示4组之间HRF、DRIL的阳性率及GCL厚度比较存在明显差异,HRF阳性率按照NPDRPDR>NPDR/DN>PDR/DN趋势依次降低(P<0.05)。(4)DR/DN的影响因素:高血压病史(OR=2.759)、NLR(OR=1.316)、PLR(OR=1.009)、Crea(OR=1.018)、UA(OR=1.004)、CYS-C(OR=3.742)是DR/DN的独立危险因素,年龄(OR=0.951)、HGB(OR=0.976)、RNFL(OR=0.909)和GCL(OR=0.945)是DR/DN独立保护因素;亚组分析中CYS-C(OR=5.781)、HRF(OR=1.322)、DRIL(OR=1.307)是PDR独立危险因素,CYS-C(OR=6.227)是NPDR/DN独立危险因素,CYS-C(OR=5.272)、UACR(OR=1.001)是PDR/DN独立危险因素。RNFL(OR=0.899)和GCL(OR=0.935)是NPDR/DN的独立保护因素,RNFL(OR=0.852)和GCL(OR=0.928)是PDR/DN的独立保护因素。(5)ROC曲线分析结果显示,CYS-C、PLR、Crea、UA及4项指标联合预测DR/DN的曲线下面积(AUC)分别是0.717、0.625、0.647、0.616和0.717,CYS-C、Crea、UACR及3项指标联合预测PDR/DN的AUC分别是0.787、0.683、0.783和0.795;GCL预测DR/DN、NPDR/DN及PDR/DN的AUC分别是0.642、0.605和0.642,RNFL预测PDR/DN的AUC是0.636。4.动物实验研究(1)空腹血糖和体重变化:从18周龄起,db/db小鼠的体重和空腹血糖均显著高于同周龄db/m组小鼠(P<0.05),给药8周后,补肾活血原方和新方干预均未能明显改善小鼠高血糖和肥胖状况(P>0.05);(2)视网膜病理形态学变化:db/m组视网膜结构和形态未见明显异常,与db/m组比较,db/db组视网膜神经节细胞和内核层细胞明显减少丢失,内核层和外丛状层细胞排列紊乱,各层视网膜出现毛细血管扩张和微血栓,视网膜GCL厚度明显降低(P<0.05);与db/db组比较,YF、GJL、ZJL和DJL各组上述视网膜病理改变有所改善,其中ZJL组GCL厚度明显增加(P<0.05)。(3)视网膜胰蛋白酶消化铺片:db/m组视网膜毛细血管网未见明显异常。与db/m组比较,db/db组视网膜毛细血管排列紊乱、扭曲集结,内皮细胞增生,周细胞减少,E/P值和无细胞血管数目显著增加(P<0.05)。与db/db组比较,YF、GJL、ZJL和DJL各组视网膜毛细血管病理改变减轻,无细胞血管数目明显减少(P<0.05),YF和ZJL组E/P值明显降低(P<0.05)。(4)视网膜免疫荧光:与db/m组比较,db/db组NLRP3、GSDMD、VEGF-A的表达水平显著增高(P<0.05)。与db/db组比较,YF、GJL、ZJL和DJL各组NLRP3、GSDMD、VEGF-A的表达水平显著降低(P<0.05)。(5)视网膜组织促炎因子表达:与db/m组比较,db/db组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、ANG-2、VEGF-A、MCP-1及ICAM-1的表达水平显著增高(P<0.05)。与db/db组比较,YF组IL-17A、TNF-α和ANG-2的表达水平显著降低(P<0.05),GJL组IL-17A、TNF-α和MCP-1的表达水平显著降低(P<0.05),ZJL组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、ANG-2、VEGF-A及ICAM-1的表达水平显著降低(P<0.此网站05),DJL组IL-1β、IL-17A和TNF-α的表达水平显著降低(P<0.05)。(6)肾脏病理形态学改变:db/m组肾小球、肾小管及肾间质等未见明显异常。与db/m组比较,db/db组肾脏病理改变表现为肾小球肥大、囊腔狭窄和囊壁增厚,肾小球系膜和基底膜增厚,肾小管扩张肾小管上皮细胞变性坏死,肾间质局部可见炎性细胞浸润及纤维组织增生,肾小管间质纤维化面积显著升高(P<0.05)。与db/db组比较,YF、GJL、ZJL和DJL各组改善了上述肾脏病理改变,ZJL和DJL组肾小管间质纤维化面积显著减少(P<0.05)。(7)肾脏免疫荧光:与db/m组比较,db/db组NLRP3、GSDMD、VEGF-A的表达水平显著增高(P<0.05)。与db/db组比较,YF、GJL、ZJL和DJL各组GSDMD的表达水平显著降低(P<0.05),GJL和ZJL组NLRP3的表达水平显著降低(P<0.05),ZJL组VEGF-A的表达水平显著降低(P<0.05)。(8)肾脏组织促炎因子表达:与db/m组比较,db/db组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2、MCP-1及ICAM-1表达显著增加(P<0.05)。与db/db组比较,YF、ZJL和DJL组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2、MCP-1及ICAM-1表达水平显著降低(P<0.05),GJL组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A和ANG-2表达水平显著降低(P<0.05)。(9)血清促炎因子表达:与db/m组比较,db/db组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2、MCP-1及ICAM-1表达显著增加(P<0.05)。与db/db组比较,YF、ZJL和DJL组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2和MCP-1表达水平显著降低(P<0.05),其中ZJL组ICAM-1的表达水平显著降低(P<0.05),GJL组IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A和ANG-2表达水平显著降低(P<0.05)。(10)db/db小鼠视网膜、肾脏和血清中促炎因子表达比较:视网膜中IL-1β、TNF-α、VEGF-A、MCP-1和ICAM-1表达水平明显低于肾脏中的表达水平(P<0.05),且IL-6、TNF-α、ANG-2、MCP-1和ICAM-1表达水平显著低于血清中的表达水平(P<0.05);小鼠肾脏中IL-1β和VEGF-A的表达水平明显高于血清中的表达水平(P<0.05),但IL-6、TNF-α和ANG-2表达水平显著低于血清中的表达水平(P<0.05)。结论:1.DR和DN的共同病性特征为本虚标实、虚实夹杂;病位主要在肾,与肝脾密切相关;虚性病性证素主要是气虚、阴虚、阳虚,实性病性证素以血瘀为主,故肾虚血瘀可能是DR和DN共同核心病因病机。2.基于2011—2022年糖尿病与细胞焦亡领域文献全面分析,实现了对该领域具有重要意义和突出贡献的研究可视化分析,从而构画展现了该领域的发展和热点趋势,同时,为未来开展糖尿病与细胞焦亡相关研究提供了可参考的研究资料和方向。3.(1)低龄合并高血压的DR患者并发DN风险性高,HGB、NLR、PLR、CYS-C、Crea与UA可能成为DR预测DN的血清生物学标志物;同时,PLR、CYS-C、Crea、UA以及四指标联合可用于DR合并DN风险评估和辅助诊断。(2)黄斑中心凹颞侧RNFL和GCL厚度可能成为DR预测DN的OCT影像生物学标志物;同时,GCL厚度对DR合并DN的风险预测和诊断可能有重要价值。4.(1)补肾活血方可能通过抑制细胞焦亡信号通路中关键蛋白NLRP3、GSDMD及其相关促炎因子IL-1β、IL-17A、IL-6、TNF-α、VEGF-A、ANG-2、MCP-1、ICAM-1的表达,改善db/db小鼠视网膜神经组织退行性病变、微血管病变以及肾小球和肾小管等肾脏组织病变,减轻视网膜和肾脏组织炎症反应,延缓早期DR和DN的发生发展。(2)配伍和剂量的改变影响了补肾活血方调控的促炎细胞因子种类、炎症反应程度和作用部位,补肾活血新方中剂量可能是防治DR和DN的最优量效配比组方。