【关键词】  血管内皮生长因子；抑制剂；贝伐单抗；糖尿病；糖尿病性视网膜病变

Application of VEGF inhibitors in diabetic retinopathy

    WANG Jing， ZHANG Xuedong.

    Department of Ophthalmology， the First Affiliated Hospital of Chongqing Medical University， Chongqing China， 400016

    ［Abstract］  Ocular neovascularization is the primary pathological change in diabetic retinopathy (DR) that can cause blindness. The vascular endothelial growth factor (VEGF) plays a key role during the process of neovascularization. VEGF inhibitors were combined with VEGF molecules to counteract its function， and thus inhibit neovascularization. There have been achievements in the therapy for treating vascular leakage and neovascularization of DR. As one of the VEGF inhibitors， Bevacizumab (Avastin) is a full-length humanized murine monoclonal antibody， which has been applied in the clinic because of its better curative effect and lower cost. This article summarizes the applied development of VEGF inhibitors [(especially Bevacizumab (Avastin)] for DR.

    ［Key words］  vascular endothelial growth factor inhibitors； Avastin； bevacizumab； diabetes mellitus； diabetic retinopathy

糖尿病性视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病常见的微血管并发症之一，已成为大多数发达国家工作年龄人群致盲的首要原因，其致盲的主要机制是新生血管形成导致玻璃体出血、牵引性视网膜脱离以及新生血管性青光眼。近年来，随着细胞生物学和分子生物学技术在DR发病机制方面的深入研究，细胞因子在其发生、发展中的作用越来越被重视。其中，血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)被认为是最可能的眼内新生血管生长因子，其生物活性可以被抑制剂阻断，从而达到抑制新生血管生成的效果。研究表明，VEGF抑制剂在治疗眼部新生血管性以及渗出性病变中疗效显著，尤其是Avastin，作为VEGF抑制剂之一，以其效优、价低及其良好的安全性广泛用于眼科。现将VEGF抑制剂（特别是Avastin）在治疗糖尿病性视网膜病变中的作用综述如下。

    1  VEGF与糖尿病性视网膜病变的关系

    1.1  VEGF的生物学作用  VEGF是血管内皮细胞特异的促有丝分裂素，对视网膜色素上皮细胞也有此作用，同时可以增加血管渗透性。在生理性血管生成过程中，VEGF作为一个关键的限速步骤因子，在调节血管形成中起着举足轻重的作用。

    VEGF基因位于6p21.3，全长14 kb，有8个外显子和7个内含子构成，编码产物为二硫键连接的34～45 kD的肝素结合二聚体糖蛋白，可与内皮细胞表面的受体特异性结合发挥生物学效应[1]。由于单基因剪切的位置不同，VEGF有4种亚型：VEGF121、VEGF165、VEGF189、VEGF206，其中VEGF165是主要亚型。VEGF广泛分布于人和动物体内的脑、肾、肝、眼等多种组织。在正常情况下，眼部视网膜的周细胞、视网膜色素上皮细胞和内皮细胞均可产生较低水平的VEGF，这对维持眼部血管的完整是必要的，然而过度表达将会促进血管的增殖。

    VEGF的生物学效应是通过与其特异性受体（VEGF recepter，VEGFR）结合而发挥作用的。

    1.2  VEGF在糖尿病患者视网膜中的作用  糖尿病造成视网膜血管渗漏和新生血管形成的始动因素是低氧，从而多途径、多步骤导致VEGF mRNA表达增强。临床及动物实验均已证实，DR个体眼内特别是视网膜局部存在高水平的VEGF，它作为一种内皮细胞特异的血管生成与渗漏因子，上调了视网膜局部细胞间黏附分子-1(interceliar adhesion molecule-1，ICAM-1)的基因表达，参与了糖尿病性视网膜病变中视网膜微血管渗透性的改变，造成视网膜白细胞的淤滞及血－视网膜屏障(blood retinal barrier，BRB)的破坏，引起视网膜渗出、出血及水肿(糖尿病性黄斑水肿)[2-5]。其次，VEGF作为血管内皮细胞特异的促有丝分裂素，与细胞表面相应受体结合后，激活细胞内的一系列信号转导途径，造成内皮细胞增殖、迁移，最终形成新生血管腔。目前认为， VEGF在视网膜缺血与增殖性DR的新生血管形成之间发挥桥梁作用，介导缺血视网膜出现血管增生，若阻断VEGF的作用，可以抑制视网膜ICAM-1的表达、白细胞淤滞和BRB的破坏，从而减少视网膜微血管渗漏，有助于获得较好的治疗新生血管的效果。因此，抑制VEGF表达、VEGF与受体结合及VEGF下游信号途径[如蛋白激酶C（protein kinase C，PKC)抑制剂]，均可作为治疗DR的靶方向。

    2  VEGF抑制剂

    2.1  VEGF抑制剂的分类  目前，美国食品和药物管理局（FDA）批准上市的用于眼部的VEGF抑制剂主要有三种：哌加他尼钠(Pegaptanib sodium，Macugen)、兰尼单抗(Ranibizumab，Lucentis)和贝伐单抗(Bevacizumab，Avastin)，以上均在年龄相关性黄斑变性（age-related macular degeneration，AMD）导致的脉络膜新生血管（choroidal neovascularization，CNV）的治疗方面取得了较好的疗效，Ranibizumab还被美国Science评为2006年十大科学进展之一，称其给黄斑变性患者带来了希望。Bevacizumab与Ranibizumab具有类似的结构和作用，但因其较好的疗效和安全性以及相对低廉的价格，被许多眼科专家尝试用于各类眼内新生血管疾病的治疗，在眼科领域里广受关注。

    2.2  Avastin的作用原理  Avastin(Bevacizumab)由美国生物科技公司基因技术公司(Genentech)研制，因疗效显著，于2004年被正式批准为第1线结直肠癌治疗药品。Avastin生物制剂是一种新型的抗VEGF人源化单克隆抗体，它的分子结构主要是由人的IgGI框架区和鼠单克隆抗体的抗原结合互补决定区组成，可以同VEGF的所有异构体发生高亲和力结合，间接阻断VEGF和其受体的结合从而发挥作用[6]。Avastin的结合表位已经通过对Fab-Ligand复合物的晶体结构分析而变得稳定，而人VEGF的Gly88是VEGF同其受体结合的关键点，也是Avastin结合种属特异性的基础，但VEGF并不中和VEGF家族的其他成员，如VEGF-C和VEGF-D等。Avastin的生物半衰期大约是17~21 d[7-9]。

    Avastin用于眼科的最早报道是全身用药治疗渗出性AMD[10]，用药后最佳矫正视力(best corrected visual acuity，BCVA)显著提高，中央视网膜厚度(central foveal thickness，CFT)降低，新生血管处渗漏减少。但是，以往报道Avastin全身应用可有危及生命的不良事件发生，因此人们一直寻找降低其潜在危险的方法。2005年7月，Rosenfeld在美国视网膜专科年会上首先提出Avastin玻璃体腔内注射治疗AMD继发的CNV和中央静脉阻塞(central retinal vein occlusion，CRVO)有效，引起人们的广泛关注。

    2.3  Avastin的副作用及安全性  全身用药肿瘤治疗研究显示，Avastin联合其他化疗药物的全身应用可产生严重的不良反应，包括血栓栓塞、胃肠道出血、伤口不愈合或愈合延迟、肿瘤部位出血、充血性心力衰竭有蛋白尿、以及能用药物控制的高血压等，此外还可引起头痛、发热、乏力、恶心/呕吐、关节痛、咳嗽/呼吸困难、皮疹、鼻出血等[11]。

    理论上，玻璃体腔内注射Avastin具有全身吸收引起的不良反应，但其应用剂量仅为静脉注射的1/400[12]，以非结合形式到达血液循环，出现全身反应的可能性不大。Avastin的安全性和有效性在动物试验、离体研究和临床中均有证实。统计表明，眼部不良反应可能有：角膜擦伤、晶状体损伤、眼内炎、视网膜脱离、葡萄膜炎或炎症反应、白内障进展、急性视力下降、视网膜动脉阻塞、视网膜下出血、视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)脱离；全身不良反应包括血压增高、急性缺血性心脏病发作、脑血管意外或死亡，发生率均未超过0.21%。因此，玻璃体腔内注射Avastin并未增加药物相关性眼病和全身不良反应的比率，短期应用具有安全性[13]。

    2.4  Avastin药品规格及玻璃体腔注射剂量  Avastin为无色透明、浅乳白色或灰棕色，pH值为6.2的无菌液体。市售有100 mg和400 mg两种规格，对应的体积为4 ml和16 ml(25 mg/ml)，不含防腐剂，以一次性小瓶包装，于2℃～8℃环境中避光保存。

    由于玻璃体腔内药物代谢动力学研究的局限，注射剂量基于动物实验研究，多为经验性用药，目前为1~1.25 mg（0.04~0.05 ml）。在1期剂量递增研究中，45名CNV/AMD患者，分别单次玻璃体腔内注射Avastin 1.0、1.5、2.0 mg，注射后仅见注射部位结膜充血和结膜下出血，未见其他并发症。12周内平均BCVA提高；第1、6、12周BCVA均提高；第12周时CNV稳定或减小。BCVA出现剂量依赖性：1.0 mg组提高0.3行，1.5 mg组提高0.6行，2.0 mg组提高1.0行[14]。

    3  VEGF抑制剂对糖尿病性视网膜病变的临床应用

    3.1  VEGF抑制剂对糖尿病性视网膜病变的治疗  Pegaptanib(Macugen，Eyetech Pharmaceuticals，New York，NY，USA)是VEGF-165的特异性抗体，是一种人工合成的抗VEGF的RNA适配子，也是首个治疗渗出性AMD的血管抑制剂，批准的使用剂量为0.3 mg，采用玻璃体内注射的给药方式，间隔6周可进行重复治疗[15]。Ranibizumab (Lucentis，Genetech)是人类重组VEGF抗体，已被批准用于眼科治疗，但其价格较高，不适宜广泛应用。Bevacizumab和Ranibizumab来自相同的鼠单克隆抗体，两者治疗效果均优于其他方法，但Bevacizumab半衰期更长，允许更长的注射间隔，且其价格较有明显的优势，依剂量不同每次费用仅17~50美元，约为Ranibizumab的1%~2.6%，有很好的应用前景。我们推测，Bevacizumab(Avastin)联合PRP、Ranibizumab、曲安奈德、玻璃体切割术等可减少再治疗次数及药物不良反应，提高治疗效果，但这些措施均有待进一步尝试。因此，在下面的叙述中我们主要针对Avastin对糖尿病性视网膜病变治疗的研究进行探讨。

    3.2  Avastin治疗糖尿病性黄斑水肿

    3.2.1  Avastin对糖尿病性黄斑水肿的治疗  糖尿病性黄斑水肿（diabetic macular edema，DME）是糖尿病患者视力下降的重要原因之一，尽管多种机制已被提出，但导致其血管渗漏、组织水肿的病理生理机制尚不清楚。目前有研究表明，高表达的VEGF通过破坏细胞间紧密连接、细胞吞饮作用及激活视网膜内的PKC，使血管内皮细胞增殖和血管渗漏，这是DME多种可能的发病机制之一[16-19]。DME患者玻璃体内VEGF明显高于无DME的糖尿病患者和非糖尿病患者，且玻璃体内VEGF水平明显高于血管内水平[20]。

    前瞻性研究[21]证实，玻璃体腔内注射Avastin对其他方法(如全视网膜光凝法、曲安奈德玻璃体内注射等)治疗无效的弥漫性糖尿病性黄斑水肿治疗效果好，治疗眼CFT降低，BCVA提高，1/3患者视力提高至少3行，这为面临视力问题的糖尿病性黄斑水肿的患者带来了希望。

    3.2.2  Avastin与其他方法治疗糖尿病性黄斑水肿的比较

    目前治疗DME的方法有激光光凝、玻璃体腔注射曲安奈德、玻璃体手术等。美国糖尿病性视网膜病变早期治疗与研究组(ETDRS)研究显示：对糖尿病性黄斑水肿进行局部光凝可减少视力下降的风险，减少持续性水肿的发生，增加改进最佳矫正视力的机会，这种治疗对局部轻微增厚的DME效果并不明显。长期临床研究显示，传统的激光治疗在一定程度上能缓解部分水肿，但对于严重的弥漫性水肿或伴有视网膜前增生膜的水肿却收效甚微。而曲安奈德作为一种长效糖皮质激素，可以治疗顽固性DME，效果显著且价格便宜，并可反复注射，但可能会导致药物可控制的眼压升高。另外，玻璃体视网膜手术也可解除黄斑部机械性牵引，效果明显，是治疗顽固性黄斑水肿的重要手段之一。

    虽然目前对于VEGF抑制剂缺乏长期的安全性、有效性的研究，但在短期临床使用中，视力提高明显，短期内无眼压升高，安全剂量使用无视网膜毒性作用等，已充分表明其治疗效果的优越性。可以说在一定程度上，Avastin可以辅助激光、曲安奈德注射、手术等措施，减少治疗次数，降低并发症，提高治疗的有效性。

    3.3  Avastin治疗增殖性糖尿病性视网膜病变（proliferative diabetic retinopathy，PDR）

    3.3.1  Avastin对PDR的治疗  糖尿病性视网膜病变的新生血管形成后结构不良，容易发生渗漏、出血，同时周围常伴有结缔组织增生，从而引起视网膜、玻璃体机化膜，最终出现视网膜脱离。已有研究证明，VEGF可诱导实验性视网膜新生血管（retinal neovascularization，RNV）形成；当RNV发生消退时，VEGF的水平也下降至正常，提示RNV的发生和消退与VEGF的水平密切相关[22]。随着VEGF抑制剂在临床的广泛应用，PDR的治疗有了更有效、直接的方法。

    Jorge等[23]研究显示，VEGF抑制剂(Avastin)能快速改善糖尿病性视网膜病变所致反复发生的新生血管渗漏。玻璃体腔内注射Avastin，短期内可使PDR继发玻璃体腔积血的患者视力得到改善，积血快速吸收；迅速消退虹膜和视网膜新生血管[24]；减少活动性新生血管复发频率及PDR的严重程度，降低出现牵引性视网膜脱离(tractional retinal detachment，TRD)的危险，可作为全视网膜光凝(pan retinal photocoagulation，PRP)的辅助手段，甚至可使PDR患者避免玻璃体手术。另外，VEGF抑制剂预处理对玻璃体切割术中出血的控制、增加玻璃体清除程度及速度等都是有帮助的[25-27]。

    目前，Avastin疗效研究仅处于短期观察阶段，如果证实抗新生血管渗漏的作用长期、安全、有效，那么Avastin有可能取代PRP成为PDR的首选治疗手段[28]。

    3.3.2  Avastin与其他方法治疗PDR的比较  糖尿病性视网膜病变发展到PDR期，可以以全视网膜光凝、玻璃体视网膜手术等措施控制患者视网膜无灌注区范围、玻璃体积血、视网膜脱离等，但却不能很好地提高视功能。1997年Ferris[30]提出，全视网膜光凝是当时治疗PDR相关性新生血管唯一有效的方法[29]，其治疗最佳时间是重度NPDR期。成功的PRP可能会控制病情的发展，减少严重视力下降的风险，但不能解决玻璃体内纤维增生的问题，亦不能排除严重玻璃体出血复发或视网膜脱离范围扩大的可能。若出现玻璃体视网膜机化膜、牵拉性视网膜脱离等情况，则需借助玻璃体视网膜手术处理。

    玻璃体手术能清除腔内积血，去除腔内增生性病理因子，解除玻璃体视网膜增殖条索的牵引，使视网膜脱离复位，同时为眼内视网膜激光光凝提供了必要的条件。但PDR有着与其他增殖性玻璃体视网膜病变不同的特点，如增殖性纤维血管膜与视网膜黏连紧密，视网膜广泛水肿，剥膜时容易出血和出现视网膜裂孔等并发症。

    因此，对PDR患者使用Avastin配合PRP、玻璃体切割术，可以降低PDR的严重程度，减少进行玻璃体视网膜手术的几率，控制术中出血，消退新生血管及减缓病情发展等，达到改善晚期糖尿病患者的视网膜情况及提高生活质量的目的。

    4  前景与展望

    综上所述，短期临床资料表明，VEGF抑制剂在治疗糖尿病性视网膜病变中（如糖尿病性黄斑水肿、增殖性糖尿病性视网膜病变等）有显著的效果，治疗眼视力稳定或有所提高，可减轻增殖性病变的牵引，抑制毛细血管渗漏，减少术中出血，并具有抗炎作用，尤其是Avastin，其效果明显，价格优廉，具有广阔的研究和应用前景。但需要强调的是，VEGF抑制剂能改善糖尿病性视网膜病变的严重程度，但它本质上是一个治标不治本的药物，其长期的安全性和有效性尚有待进一步研究。目前VEGF抑制剂在我国仍未被批准用于临床，本综述将为其基础性研究和进一步的临床应用提供参考。

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