以血管內皮生長因子（VEGF）為靶點的干預治療已成為目前治療糖尿病視網膜病變（DR）的特異性強且有效的方法。但部分患者經抗VEGF藥物治療后無應答或應答不良，并且其消除水腫和改善視力的作用在同一患者中的表現似乎也不穩定。缺氧誘導因子-1α（HIF-1α）作為VEGF重要的上游轉錄調控因子，是組織低氧狀態下表達的具有氧濃度敏感性的蛋白，可同時靶向除VEGF之外的諸多下游靶基因，如胎盤生長因子、血管生成素樣蛋白4等，引起血視網膜屏障破壞、新生血管形成等，參與DR的多種病理改變，促進DR的發生發展。因此，采用直接干預HIF-1α或靶向一種或多種受HIF-1α調控的下游靶基因治療DR可能具有更好的療效。未來研發有效和安全的HIF-1α抑制劑或者抗VEGF協同HIF-1α其他靶基因抑制劑可能具有更廣闊的臨床應用前景。
引用本文： 賀夢霞, 謝潔, 孟倩麗. 缺氧誘導因子對糖尿病視網膜病變調控作用的研究現狀與進展. 中華眼底病雜志, 2021, 37(8): 661-664. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20200609-00268 復制
視網膜激光光凝、玻璃體切割手術、玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子（VEGF）藥物和皮質類固醇藥物治療嚴重糖尿病視網膜病變（DR）和糖尿病黃斑水腫（DME）具有確切效果[1]。尤其是以VEGF為靶點的干預治療已成為目前治療DR的特異性強且有效的方法。缺氧誘導因子（HIF）作為VEGF重要的上游轉錄調控因子，是組織低氧狀態下表達的具有氧濃度敏感性的蛋白[2]。作為HIF-1α信號通路中的關鍵分子，VEGF-A是血管內皮細胞特異性最高的有絲分裂原，其通過與相應的VEGF受體（VEGFR）結合，激活一系列下游信號，發揮促血管內皮細胞增生、遷移、增加血管滲透性等生物效應，在DME和增生型DR（PDR）的發生發展中具有重要作用[2-4]。這說明HIF介導的低氧信號通路在細胞氧感應機制研究中具有重要的理論價值和巨大的臨床應用潛力。現就HIF對DR調控作用的相關研究現狀與進展作一綜述。
1 HIF的生物學特點
1.1 HIF的結構和功能
HIF是由HIF-α亞基（HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α）和HIF-1β亞基組成的轉錄因子，它可以感知細胞中氧的水平并據此調節細胞的代謝活動。在正常氧濃度下，HIF-α中特定的脯氨酸殘基被HIF脯氨酸羥化酶（PHD）羥基化后，與von Hippel-Lindau蛋白結合并互相作用，從而激活E3泛素連接酶，導致HIF被蛋白酶體降解。當細胞處于低氧狀態下，胞漿內HIF-1α或HIF-2α與HIF-1β形成二聚體，進入細胞核，并與低氧反應元件結合，調控下游靶基因的轉錄表達，包括耗氧、紅細胞生成、血管生成和線粒體代謝相關的基因，以及通過轉錄及轉錄后機制調節血管生成、細胞增生和炎癥相關的靶基因[5-7]。研究發現，HIF-1在冠狀動脈疾病、外周動脈疾病、傷口愈合、器官移植排斥反應、結腸炎等疾病中可能具有保護作用；但在遺傳性紅細胞增多癥、癌癥、創傷性休克、肺動脈高壓、阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征、代謝性疾病、缺血性視網膜病變等疾病中具有促進或推動作用[8-9]。目前關于HIF-3α的功能尚不明確。HIF-3α進行差異剪接可產生多種異構體，之后翻譯成不同的多肽，可能對HIF-1α和HIF-2α產生負性調節作用[10]。
1.2 HIF的誘導機制
諸多研究已證實，低氧與炎癥反應、免疫應答、自噬等相互聯系、相互依賴，誘導HIF激活，進而產生多種生物學效應。當炎癥刺激時，中性粒細胞浸潤可導致微血管功能障礙使氧供減少；同時炎癥組織代謝水平升高，需氧量增加，使組織處于缺氧狀態，從而激活HIF-α亞基，產生一系列轉錄反應，以協調缺氧組織中的氧供并促進代謝活動[6, 9, 11]。當免疫細胞在生理或者病理狀態下出現缺氧時，可激活免疫生態微環境中的HIF，進而影響免疫細胞功能，包括三羧酸循環、脂肪酸氧化、戊糖磷酸途徑、脂肪酸合成等[12]。參與固有免疫應答的樹突狀細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞和T細胞等與不同的HIF亞基或者PHD結合后可誘發細胞凋亡、炎性細胞的遷移、傷口愈合等生物學效應；而參與適應性免疫應答的B細胞、T細胞等與HIF亞基或PHD結合后可影響細胞生存、分化、新陳代謝、凋亡、細胞因子表達等[11, 13]。此外，當細胞處于缺氧狀態時，可促進自噬發生繼而激活HIF-1α以調節細胞功能來適應缺氧狀態[14]。
1.3 HIF上下游調控通路
HIF-1α和HIF-2α與其轉錄共激活因子HIF-1β亞基和轉錄輔因子P300/CBP結合，在不同的上游調控因子作用下發揮功能。HIF-1α的上游調控因子主要包括哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）復合物（mTORC）1、mTORC2、M2型丙酮酸激酶等；HIF-2α的上游調控因子主要包括mTORC2、沉默信息調節因子1等。HIF調控不同的下游靶基因在生理和病理過程中發揮不同的作用，HIF-1α和HIF-2α可共同調控VEGF-A促進血管生成、基質細胞衍生因子（SDF）-1及趨化因子受體4發揮遷移、粘附作用、堿性螺旋-環-螺旋轉錄因子促進上皮間充質轉化等。HIF-1α調控誘導型一氧化氮合酶參與炎癥及胰島素抵抗、腺病毒E1B相互作用蛋白（BNIP）3及BNIP3L促進自噬等。HIF-2α調控細胞周期蛋白1參與細胞周期促進增生、Delta樣配體4/Notch發揮血管重建功能等[15]。
2 HIF對DR的調控作用
長期慢性高血糖狀態下，晚期糖基化終末產物的產生、蛋白激酶C激活、多元醇途徑激活及己糖胺途徑的激活導致氧化應激、炎癥、活性氧產生及線粒體功能障礙等，從而引起視網膜微血管基底膜增厚、周細胞丟失、血視網膜屏障（BRB）受損等，這些病理改變導致視網膜缺血缺氧，激活HIF及其以VEGF為主的下游一系列因子參與DR的發展，嚴重的視網膜缺血缺氧將導致視網膜病理性新生血管形成，其長入玻璃體腔則可能導致牽引性視網膜脫離。因此，長期高血糖及低氧被認為是DR發展的關鍵因素[16-17]。當視網膜出現缺血缺氧時，HIF-1α通過調控血管生成素樣蛋白2（ANGPT2）、ANGPT4、血管內皮蛋白酪氨酸磷酸酶、VEGF、血小板源生長因子-β、SDF-1、胎盤生長因子（PIGF）等下游靶基因導致視網膜新生血管形成，其中VEGF起主導作用，并可同時引起視網膜血管滲漏及黃斑水腫[17-18]。
2.1 HIF對非PDR（NPDR）的調控作用
NPDR的基本病理改變是BRB破壞導致血管通透性增加，其臨床特征表現為微動脈瘤、視網膜內出血、視網膜內微血管異常等[19]。Lu等[18]發現，在鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病大鼠和高糖培養的人視網膜微血管內皮細胞中，ANGPTL4、前纖維蛋白-1（Profilin-1）、HIF-1α以及VEGF的蛋白和mRNA表達水平顯著升高；高糖條件下，ANGPTL-4激活Profilin-1信號通路，從而引起細胞炎癥反應，增加血管通透性并促進血管生成。因此，Profilin-1或ANGPTL4基因可能成為DR治療的靶點。研究發現，早期DR大鼠的視網膜外屏障破壞可能更嚴重，是引起視網膜水腫的主要原因[20]。D'Amico等[21]發現，NAP（davunetide）是一種可以保護視網膜免受高糖損傷的多肽，在早期DR中，NAP通過上調HIF-3α表達水平來降低HIF-1α、HIF-2α和VEGF的表達，進而減輕大鼠的視網膜損害，并可通過上調閉合蛋白（Occludin）和閉鎖小帶蛋白-1（ZO-1）阻止視網膜外屏障的破壞[22]。Wei等[23]發現，在STZ誘導的糖尿病大鼠中，mTOR在HIF-1α/VEGF信號通路中起重要作用，通過雷帕霉素抑制mTOR可以下調已經升高的HIF-1α和VEGF的水平，從而減輕DR大鼠的視網膜細胞損傷。PIGF基因敲除的糖尿病小鼠可出現絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化增加，以及ZO-1、血管內皮-鈣粘蛋白、細胞間黏附分子-1和血管細胞黏附分子-1上調，從而減少糖尿病視網膜損害，增強BRB功能；同時沉默PIGF基因可抑制HIF-1α/VEGF信號通路，提示靶向PIGF基因具有潛在的治療DR的價值[24]。PIGF作為VEGF的同源基因，可能起到與抗VEGF藥物治療相當的效果。Gong等[25]報道，STZ誘導的糖尿病大鼠視網膜中HIF-1α、特異性蛋白1（SP1）和ROBO4（Roundabout 4）表達上調，在高糖或缺氧的人視網膜色素上皮細胞中，沉默HIF-1α可以抑制SP1進而導致ROBO4基因表達下調；同時miR-125b-5p和miR-146a-5p也可導致ROBO4低表達，從而改善DR的視網膜細胞功能。
2.2 HIF對PDR的調控作用
PDR的典型病理特征為病理性新生血管的形成。缺氧在視網膜缺血和新生血管形成中起主要作用。近年來VEGF在PDR發病機制中的重要作用已被逐漸闡明并得到廣泛認可。HIF作為缺氧條件下穩定激活并誘導缺氧條件下細胞存活所需的基因產物（主要是VEGF）表達的重要轉錄因子[26]，在PDR中的作用機制也受到廣泛關注和深入探討。氧誘導視網膜病變（OIR）動物模型已被證實可誘導出現視網膜新生血管、視網膜血管滲漏及視網膜無灌注區形成等，可以很好地模擬人類PDR視網膜微血管的病理改變，因此已被廣泛用于PDR的研究中[27]。Mowat等[28]發現，OIR模型中HIF-1α和HIF-2α蛋白水平升高，但二者的分布不同，HIF-1α在整個視網膜神經節細胞中均表達上調，而HIF-2α僅在Müller細胞和星形膠質細胞中表達。HIF抑制劑吖啶黃可降低HIF-1α和HIF-2α的轉錄活性，使用吖啶黃可下調OIR小鼠視網膜中HIF反應基因的表達，如Angpt-2、PDGF-B和VEGF-A，從而抑制視網膜和脈絡膜新生血管形成[29]。Han等[30]報道，在OIR大鼠視網膜中，miR-203a-3p可以特異性結合VEGF和HIF-1α的3'UTR區域。miR-203a-3p的上調可能通過靶向下調VEGF和HIF-1α基因表達來抑制PDR的病理性視網膜血管生成。這提示靶向HIF基因治療DR具有可行性。Yu等[31]報道，毛蘭素能夠阻斷猴脈絡膜視網膜內皮細胞及小膠質細胞中細胞外調節蛋白激酶1/2（ERK1/2）介導的HIF-1α活化，并通過抑制高糖誘導的VEGFR2及其下游信號的活化，從而下調VEGF，達到抑制視網膜新生血管生成的效果；同時，在STZ誘導的糖尿病小鼠及OIR小鼠中，毛蘭素可減輕視網膜新生血管的形成。HIF抑制劑拓撲替康和阿霉素都能顯著預防OIR中視網膜病理性新生血管以及抑制視網膜神經變性，這提示以HIF為靶點的藥物研發可能成為新的治療視網膜病理性新生血管和神經變性的方向[32]。
2.3 HIF對DME的調控作用
DME的主要病理改變是視網膜毛細血管內皮細胞之間連接破壞以及壁內周細胞丟失導致的BRB破壞[33]。阻斷HIF-1α可使ANGPTL4的表達減少，繼而降低信號轉導和轉錄激活因子3的活性，增加Occludin和ZO-1的表達，減輕血視網膜外屏障的損害，從而減輕DME[34]。ANGPTL4可與內皮細胞上的神經菌毛蛋白（NRP）1和NRP2結合，導致RhoA/Rho相關蛋白激酶信號傳導途徑的激活和內皮細胞之間連接的破壞。通過NRP1的可溶性片段阻斷ANGPTL4與NRP1結合，可阻斷ANGPTL4下游RhoA被激活，從而減輕視網膜血管滲漏和內皮細胞滲透性[35]。由此可見HIF-1α通過調控下游ANGPTL4靶基因，繼而影響不同的信號通路引起BRB的破壞，導致DME發生發展。Maugeri等[36]發現，垂體腺苷酸環化酶激活多肽和血管活性腸肽可以降低HIF-1α并增加HIF-3α表達，繼而降低VEGF的表達，減輕高糖和低氧對DME的影響。尼古丁可通過上調HIF-1α/HIF-2α、VEGF/VEGFR和ERK1/2并破壞暴露于高糖和低氧下的BRB，從而引起DME[37]。
3 展望
目前抗VEGF藥物在DR治療中效果明確，但臨床實踐中也顯示出其局限性。抗VEGF藥物治療后并非所有DME患者均能得到最佳的療效，并且其消除水腫和改善視力的作用在同一患者中的表現似乎并不穩定。HIF-1α作為VEGF重要的上游調控因子，可同時靶向除VEGF基因之外的多種下游靶基因，如PIGF、ANGPTL4等，引起BRB破壞、新生血管形成等，參與DR的多種病理改變，促進DR的發生發展。諸多體外、體內實驗發現使用HIF-1α的抑制劑能夠有效抑制病理性新生血管的生成、減輕BRB的功能障礙及抑制視網膜神經變性等。因此，針對DR的治療，直接干預HIF-1α或靶向一種或多種受HIF-1α調控的下游靶基因可能具有更好的療效，但其有效性和特異性以及由此造成的毒副作用等仍需要進一步的研究。未來研發有效和安全的HIF-1α抑制劑或者抗VEGF協同HIF-1α其他靶基因抑制劑可能具有更廣闊的臨床應用前景。
視網膜激光光凝、玻璃體切割手術、玻璃體腔注射抗血管內皮生長因子（VEGF）藥物和皮質類固醇藥物治療嚴重糖尿病視網膜病變（DR）和糖尿病黃斑水腫（DME）具有確切效果[1]。尤其是以VEGF為靶點的干預治療已成為目前治療DR的特異性強且有效的方法。缺氧誘導因子（HIF）作為VEGF重要的上游轉錄調控因子，是組織低氧狀態下表達的具有氧濃度敏感性的蛋白[2]。作為HIF-1α信號通路中的關鍵分子，VEGF-A是血管內皮細胞特異性最高的有絲分裂原，其通過與相應的VEGF受體（VEGFR）結合，激活一系列下游信號，發揮促血管內皮細胞增生、遷移、增加血管滲透性等生物效應，在DME和增生型DR（PDR）的發生發展中具有重要作用[2-4]。這說明HIF介導的低氧信號通路在細胞氧感應機制研究中具有重要的理論價值和巨大的臨床應用潛力。現就HIF對DR調控作用的相關研究現狀與進展作一綜述。
1 HIF的生物學特點
1.1 HIF的結構和功能
HIF是由HIF-α亞基（HIF-1α、HIF-2α和HIF-3α）和HIF-1β亞基組成的轉錄因子，它可以感知細胞中氧的水平并據此調節細胞的代謝活動。在正常氧濃度下，HIF-α中特定的脯氨酸殘基被HIF脯氨酸羥化酶（PHD）羥基化后，與von Hippel-Lindau蛋白結合并互相作用，從而激活E3泛素連接酶，導致HIF被蛋白酶體降解。當細胞處于低氧狀態下，胞漿內HIF-1α或HIF-2α與HIF-1β形成二聚體，進入細胞核，并與低氧反應元件結合，調控下游靶基因的轉錄表達，包括耗氧、紅細胞生成、血管生成和線粒體代謝相關的基因，以及通過轉錄及轉錄后機制調節血管生成、細胞增生和炎癥相關的靶基因[5-7]。研究發現，HIF-1在冠狀動脈疾病、外周動脈疾病、傷口愈合、器官移植排斥反應、結腸炎等疾病中可能具有保護作用；但在遺傳性紅細胞增多癥、癌癥、創傷性休克、肺動脈高壓、阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征、代謝性疾病、缺血性視網膜病變等疾病中具有促進或推動作用[8-9]。目前關于HIF-3α的功能尚不明確。HIF-3α進行差異剪接可產生多種異構體，之后翻譯成不同的多肽，可能對HIF-1α和HIF-2α產生負性調節作用[10]。
1.2 HIF的誘導機制
諸多研究已證實，低氧與炎癥反應、免疫應答、自噬等相互聯系、相互依賴，誘導HIF激活，進而產生多種生物學效應。當炎癥刺激時，中性粒細胞浸潤可導致微血管功能障礙使氧供減少；同時炎癥組織代謝水平升高，需氧量增加，使組織處于缺氧狀態，從而激活HIF-α亞基，產生一系列轉錄反應，以協調缺氧組織中的氧供并促進代謝活動[6, 9, 11]。當免疫細胞在生理或者病理狀態下出現缺氧時，可激活免疫生態微環境中的HIF，進而影響免疫細胞功能，包括三羧酸循環、脂肪酸氧化、戊糖磷酸途徑、脂肪酸合成等[12]。參與固有免疫應答的樹突狀細胞、巨噬細胞、中性粒細胞、NK細胞和T細胞等與不同的HIF亞基或者PHD結合后可誘發細胞凋亡、炎性細胞的遷移、傷口愈合等生物學效應；而參與適應性免疫應答的B細胞、T細胞等與HIF亞基或PHD結合后可影響細胞生存、分化、新陳代謝、凋亡、細胞因子表達等[11, 13]。此外，當細胞處于缺氧狀態時，可促進自噬發生繼而激活HIF-1α以調節細胞功能來適應缺氧狀態[14]。
1.3 HIF上下游調控通路
HIF-1α和HIF-2α與其轉錄共激活因子HIF-1β亞基和轉錄輔因子P300/CBP結合，在不同的上游調控因子作用下發揮功能。HIF-1α的上游調控因子主要包括哺乳動物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）復合物（mTORC）1、mTORC2、M2型丙酮酸激酶等；HIF-2α的上游調控因子主要包括mTORC2、沉默信息調節因子1等。HIF調控不同的下游靶基因在生理和病理過程中發揮不同的作用，HIF-1α和HIF-2α可共同調控VEGF-A促進血管生成、基質細胞衍生因子（SDF）-1及趨化因子受體4發揮遷移、粘附作用、堿性螺旋-環-螺旋轉錄因子促進上皮間充質轉化等。HIF-1α調控誘導型一氧化氮合酶參與炎癥及胰島素抵抗、腺病毒E1B相互作用蛋白（BNIP）3及BNIP3L促進自噬等。HIF-2α調控細胞周期蛋白1參與細胞周期促進增生、Delta樣配體4/Notch發揮血管重建功能等[15]。
2 HIF對DR的調控作用
長期慢性高血糖狀態下，晚期糖基化終末產物的產生、蛋白激酶C激活、多元醇途徑激活及己糖胺途徑的激活導致氧化應激、炎癥、活性氧產生及線粒體功能障礙等，從而引起視網膜微血管基底膜增厚、周細胞丟失、血視網膜屏障（BRB）受損等，這些病理改變導致視網膜缺血缺氧，激活HIF及其以VEGF為主的下游一系列因子參與DR的發展，嚴重的視網膜缺血缺氧將導致視網膜病理性新生血管形成，其長入玻璃體腔則可能導致牽引性視網膜脫離。因此，長期高血糖及低氧被認為是DR發展的關鍵因素[16-17]。當視網膜出現缺血缺氧時，HIF-1α通過調控血管生成素樣蛋白2（ANGPT2）、ANGPT4、血管內皮蛋白酪氨酸磷酸酶、VEGF、血小板源生長因子-β、SDF-1、胎盤生長因子（PIGF）等下游靶基因導致視網膜新生血管形成，其中VEGF起主導作用，并可同時引起視網膜血管滲漏及黃斑水腫[17-18]。
2.1 HIF對非PDR（NPDR）的調控作用
NPDR的基本病理改變是BRB破壞導致血管通透性增加，其臨床特征表現為微動脈瘤、視網膜內出血、視網膜內微血管異常等[19]。Lu等[18]發現，在鏈脲佐菌素（STZ）誘導的糖尿病大鼠和高糖培養的人視網膜微血管內皮細胞中，ANGPTL4、前纖維蛋白-1（Profilin-1）、HIF-1α以及VEGF的蛋白和mRNA表達水平顯著升高；高糖條件下，ANGPTL-4激活Profilin-1信號通路，從而引起細胞炎癥反應，增加血管通透性并促進血管生成。因此，Profilin-1或ANGPTL4基因可能成為DR治療的靶點。研究發現，早期DR大鼠的視網膜外屏障破壞可能更嚴重，是引起視網膜水腫的主要原因[20]。D'Amico等[21]發現，NAP（davunetide）是一種可以保護視網膜免受高糖損傷的多肽，在早期DR中，NAP通過上調HIF-3α表達水平來降低HIF-1α、HIF-2α和VEGF的表達，進而減輕大鼠的視網膜損害，并可通過上調閉合蛋白（Occludin）和閉鎖小帶蛋白-1（ZO-1）阻止視網膜外屏障的破壞[22]。Wei等[23]發現，在STZ誘導的糖尿病大鼠中，mTOR在HIF-1α/VEGF信號通路中起重要作用，通過雷帕霉素抑制mTOR可以下調已經升高的HIF-1α和VEGF的水平，從而減輕DR大鼠的視網膜細胞損傷。PIGF基因敲除的糖尿病小鼠可出現絲氨酸/蘇氨酸激酶磷酸化增加，以及ZO-1、血管內皮-鈣粘蛋白、細胞間黏附分子-1和血管細胞黏附分子-1上調，從而減少糖尿病視網膜損害，增強BRB功能；同時沉默PIGF基因可抑制HIF-1α/VEGF信號通路，提示靶向PIGF基因具有潛在的治療DR的價值[24]。PIGF作為VEGF的同源基因，可能起到與抗VEGF藥物治療相當的效果。Gong等[25]報道，STZ誘導的糖尿病大鼠視網膜中HIF-1α、特異性蛋白1（SP1）和ROBO4（Roundabout 4）表達上調，在高糖或缺氧的人視網膜色素上皮細胞中，沉默HIF-1α可以抑制SP1進而導致ROBO4基因表達下調；同時miR-125b-5p和miR-146a-5p也可導致ROBO4低表達，從而改善DR的視網膜細胞功能。
2.2 HIF對PDR的調控作用
PDR的典型病理特征為病理性新生血管的形成。缺氧在視網膜缺血和新生血管形成中起主要作用。近年來VEGF在PDR發病機制中的重要作用已被逐漸闡明并得到廣泛認可。HIF作為缺氧條件下穩定激活并誘導缺氧條件下細胞存活所需的基因產物（主要是VEGF）表達的重要轉錄因子[26]，在PDR中的作用機制也受到廣泛關注和深入探討。氧誘導視網膜病變（OIR）動物模型已被證實可誘導出現視網膜新生血管、視網膜血管滲漏及視網膜無灌注區形成等，可以很好地模擬人類PDR視網膜微血管的病理改變，因此已被廣泛用于PDR的研究中[27]。Mowat等[28]發現，OIR模型中HIF-1α和HIF-2α蛋白水平升高，但二者的分布不同，HIF-1α在整個視網膜神經節細胞中均表達上調，而HIF-2α僅在Müller細胞和星形膠質細胞中表達。HIF抑制劑吖啶黃可降低HIF-1α和HIF-2α的轉錄活性，使用吖啶黃可下調OIR小鼠視網膜中HIF反應基因的表達，如Angpt-2、PDGF-B和VEGF-A，從而抑制視網膜和脈絡膜新生血管形成[29]。Han等[30]報道，在OIR大鼠視網膜中，miR-203a-3p可以特異性結合VEGF和HIF-1α的3'UTR區域。miR-203a-3p的上調可能通過靶向下調VEGF和HIF-1α基因表達來抑制PDR的病理性視網膜血管生成。這提示靶向HIF基因治療DR具有可行性。Yu等[31]報道，毛蘭素能夠阻斷猴脈絡膜視網膜內皮細胞及小膠質細胞中細胞外調節蛋白激酶1/2（ERK1/2）介導的HIF-1α活化，并通過抑制高糖誘導的VEGFR2及其下游信號的活化，從而下調VEGF，達到抑制視網膜新生血管生成的效果；同時，在STZ誘導的糖尿病小鼠及OIR小鼠中，毛蘭素可減輕視網膜新生血管的形成。HIF抑制劑拓撲替康和阿霉素都能顯著預防OIR中視網膜病理性新生血管以及抑制視網膜神經變性，這提示以HIF為靶點的藥物研發可能成為新的治療視網膜病理性新生血管和神經變性的方向[32]。
2.3 HIF對DME的調控作用
DME的主要病理改變是視網膜毛細血管內皮細胞之間連接破壞以及壁內周細胞丟失導致的BRB破壞[33]。阻斷HIF-1α可使ANGPTL4的表達減少，繼而降低信號轉導和轉錄激活因子3的活性，增加Occludin和ZO-1的表達，減輕血視網膜外屏障的損害，從而減輕DME[34]。ANGPTL4可與內皮細胞上的神經菌毛蛋白（NRP）1和NRP2結合，導致RhoA/Rho相關蛋白激酶信號傳導途徑的激活和內皮細胞之間連接的破壞。通過NRP1的可溶性片段阻斷ANGPTL4與NRP1結合，可阻斷ANGPTL4下游RhoA被激活，從而減輕視網膜血管滲漏和內皮細胞滲透性[35]。由此可見HIF-1α通過調控下游ANGPTL4靶基因，繼而影響不同的信號通路引起BRB的破壞，導致DME發生發展。Maugeri等[36]發現，垂體腺苷酸環化酶激活多肽和血管活性腸肽可以降低HIF-1α并增加HIF-3α表達，繼而降低VEGF的表達，減輕高糖和低氧對DME的影響。尼古丁可通過上調HIF-1α/HIF-2α、VEGF/VEGFR和ERK1/2并破壞暴露于高糖和低氧下的BRB，從而引起DME[37]。
3 展望
目前抗VEGF藥物在DR治療中效果明確，但臨床實踐中也顯示出其局限性。抗VEGF藥物治療后并非所有DME患者均能得到最佳的療效，并且其消除水腫和改善視力的作用在同一患者中的表現似乎并不穩定。HIF-1α作為VEGF重要的上游調控因子，可同時靶向除VEGF基因之外的多種下游靶基因，如PIGF、ANGPTL4等，引起BRB破壞、新生血管形成等，參與DR的多種病理改變，促進DR的發生發展。諸多體外、體內實驗發現使用HIF-1α的抑制劑能夠有效抑制病理性新生血管的生成、減輕BRB的功能障礙及抑制視網膜神經變性等。因此，針對DR的治療，直接干預HIF-1α或靶向一種或多種受HIF-1α調控的下游靶基因可能具有更好的療效，但其有效性和特異性以及由此造成的毒副作用等仍需要進一步的研究。未來研發有效和安全的HIF-1α抑制劑或者抗VEGF協同HIF-1α其他靶基因抑制劑可能具有更廣闊的臨床應用前景。