“微生物-腸道-眼軸”的概念認為腸道菌群代謝物參與多種眼部疾病的致病過程。糖尿病視網膜病變（DR）患者腸道菌群的組成及多樣性較非DR患者發生明顯變化，腸道菌群代謝如脂多糖、短鏈脂肪酸、膽汁酸和支鏈氨基酸等通過調控炎性細胞因子釋放、線粒體功能、胰島素敏感性、機體免疫反應、視網膜細胞自噬等方式加重或減輕DR進展。這說明腸道菌群及其代謝物可以通過多種途徑在DR的發生和發展中發揮作用。腸道菌群的參與可能給未來預防及治療DR開創了新的道路。
引用本文： 劉心怡, 劉堃. 腸道菌群在糖尿病視網膜病變中的作用研究進展. 中華眼底病雜志, 2023, 39(3): 260-264. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20220812-00452 復制
人體內存在超過100萬億計的微生物，包括細菌、真菌、古細胞等，其中腸道菌群涵蓋超過1 000類菌種，并以厚壁菌、擬桿菌、變形菌和放線菌等為主要菌種[1]。腸道菌群具有消化食物、吸收營養物質、調節人體代謝及免疫等生理生化功能[2]，承擔著維持宿主腸道穩定運作的重要角色。由腸道菌群產生的多種產物，如膽汁酸、短鏈脂肪酸（SCFA）、氧化三甲胺（TMAO）、脂多糖（LPS）等通過多種代謝途徑影響宿主的機體健康[3-4]。已有研究表明，糖尿病患者腸道菌群的多樣性及組成結構較非糖尿病患者有明顯變化，并可能與葡萄糖代謝、胰島素抵抗等有關，繼而影響糖尿病并發癥如糖尿病視網膜病變（DR）的進展[5]。現就腸道菌群在DR發生和發展中的作用作一綜述，以期為DR基礎研究和臨床治療提供一些新的視角和參考。
1 微生物-腸道-眼軸
腸道菌群失調可造成腸道通透性增加，腸道微生物及其代謝物從破壞的腸道屏障轉移至全身各組織器官，誘發低度炎癥和代謝失調[6]。在許多眼科疾病如葡萄膜炎、老年性黃斑變性、青光眼中，腸道菌群的菌種及數量發生改變，腸道菌群代謝物通過調節炎性因子、氧化應激和影響血視網膜屏障等方式發揮作用，由此提出“微生物-腸道-眼軸”這一概念[7]。在這一概念提出后，多項研究開始關注DR中腸道菌群代謝物的作用，其可能與長期高糖環境造成的氧化應激、多種炎癥因子活化、血視網膜屏障破壞等反應有關。
2 糖尿病及DR患者的腸道菌群變化
2.1 糖尿病患者的腸道菌群變化
在2型糖尿病患者中，其腸道菌群較正常人群有明顯變化，其中變形桿菌、擬桿菌和乳酸菌成分增加，而梭菌和嗜黏蛋白阿克曼菌則顯著減少[8-9]。變形桿菌包含許多病理生物體，可能通過LPS、鞭毛或其他表面成分誘導糖尿病患者發生輕度炎癥[9]。而乳酸菌濃度被證實與空腹血糖以及糖化血紅蛋白水平呈正相關，梭菌的減少則與糖尿病患者體內脂聯素及高密度脂蛋白（HDL）的降低有關[8]。此外，研究發現糖尿病患者在不同疾病階段（空腹血糖受損、糖耐量受損、2型糖尿病），其腸道菌群組成成分之間也有顯著差異[10]。糖尿病患者菌群的另一特點是產丁酸鹽的菌群成分丟失，如梭菌、優桿菌、糞桿菌、羅氏菌等[9]。丁酸鹽是一種重要的SCFA，是腸道菌群發酵膳食纖維的產物，可以增加腸道黏液的分泌，同時能夠影響緊密連接蛋白的表達維護腸道屏障完整[11-13]。因此產丁酸鹽的菌群減少也可能誘發腸道屏障的破壞，從而增加腸道通透性。研究表明，丁酸鹽增加與口服葡萄糖后胰島素反應增強有關，丁酸鹽可以促進餐后胰島素分泌和丙酸鹽生成[14]。因此丁酸鹽可能成為糖尿病治療的潛在靶點，飲食補充丁酸鈉的糖尿病前期小鼠，其體重和體脂肪量顯著降低，腸屏障功能障礙、胰島素抵抗狀態、高血糖和高胰島素血癥也明顯改善[15]。
二甲雙胍是治療2型糖尿病的一線藥物，能夠減輕胰島素抵抗并抑制肝臟糖原異生。腸道菌群可能在其治療效應中發揮中介作用。SCFA是一種重要的腸道菌群代謝物，對腸道上皮屏障有保護作用，其通過G蛋白偶聯受體游離脂肪酸受體2（FFAR2）來刺激胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的分泌，GLP-1作用于消化系統引發胰島素分泌、延遲胃排空等一系列反應[16]。一項涵蓋丹麥、瑞典及中國人群的研究表明，二甲雙胍通過提高SCFA的細菌數量間接降低葡萄糖，同時影響腸道對脂質的吸收及LPS誘導的炎癥反應[17]。“脆弱擬桿菌-甘氨熊脫氧膽酸（GUDVA）-法尼酯衍生物X受體（FXR）軸”則闡述了另一種機制：二甲雙胍治療后糖尿病患者腸道內脆弱擬桿菌數量減少，而FXR拮抗劑GUDVA水平升高，因此抑制FXR信號通路傳導從而增強GLP-1分泌[18]。阿卡波糖是另一類治療糖尿病的常用藥物，屬于葡萄糖苷酶抑制劑。在使用阿卡波糖治療后，腸道中乳酸菌、小桿菌、長雙歧桿菌、糞腸球菌水平升高，其中雙歧桿菌與HDL有關、糞腸球菌與LPS濃度相關[19]。然而，在停止阿卡波糖治療后，小鼠腸道菌群水平迅速恢復至對照組水平[20]。
2.2 DR患者腸道菌群變化
16srRNA基因測序結果顯示，DR患者腸道菌群以厚壁菌、擬桿菌、變形菌及放線菌為主[21]。與非糖尿病患者相比，DR患者中糞桿菌屬、羅氏菌屬、毛螺菌屬升高，Akkermansia菌降低；與無DR的糖尿病患者相比，DR患者普氏菌升高，而芽孢桿菌、韋榮球菌屬、泛菌屬降低。在動物研究中，黑孢屬、曲霉屬、彎孢屬等多種具有促炎癥作用的真菌在DR大鼠的糞便樣本中數量增加，提示這些病原菌可能與維持DR大鼠的炎癥狀態相關[22]。
國內一項研究結果顯示，DR患者腸道菌群的多樣性較無DR患者明顯降低；并且與糖尿病患者及健康人群相比，DR患者的擬桿菌和優桿菌數量更豐富，而巴斯德菌相對豐度最低[23]。擬桿菌屬于細胞壁富含LPS的革蘭陰性菌，而LPS與DR的視網膜損傷有關[24]。此外，脫硫桿菌在DR患者中升高，而在無DR的糖尿病患者中降低，其能夠降低含硫化合物含量并且通過丁酸鹽氧化途徑降解丁鹽酸[25]。而與DR患者相比，無DR的糖尿病患者中布勞特菌水平的升高更為顯著，布勞特菌數量與牛磺熊去氧膽酸（UDCA）水平呈正相關，后者與其受體Takeda蛋白偶聯受體-5（TGR5）結合可以延緩DR發生[26]。值得注意的是，巴斯德菌在糖尿病患者中水平上升而在DR患者中降低，可能有望成為預測性生物標志物。
在另一項聚焦增生型DR（PDR）人群的研究中，相較于無DR的糖尿病患者，PDR患者腸道菌群的多樣性降低，其中紅蝽菌、韋榮氏菌、鏈球菌等22個菌種減少，伯克氏菌則相對富集，并且花生四烯酸相關代謝增強[27]。其中紅蝽菌參與調節人體內葡萄糖穩態，韋榮氏菌是代謝乳酸鹽的關鍵菌種，因此可能降低DR的危險性[28-29]。此外，擬桿菌與厚壁菌占菌群百分比的比值，即相對豐度比的增高可能是2型糖尿病患者中DR相關的一個特征性的潛在生物標志物[30]。
3 腸道菌群在DR發病機制中的作用
腸道菌群在人體腸道中進行著復雜的代謝活動，其過程中產生了大量代謝物。研究證實，腸道菌群代謝物質如LPS、SCFA、膽汁酸和支鏈氨基酸（BCAA）可能在DR的發病機制中發揮一定的作用（圖1）。
圖1
腸道菌群代謝物質作用機制圖 LPS：脂多糖；TLR2、4：Toll樣受體2、4；BCAA：支鏈氨基酸；PGN：肽聚糖；TMAO：氧化三甲胺；SCFA：短鏈脂肪酸；GLP-1: 胰高血糖素樣肽-1；TGR5: Takeda蛋白偶聯受體-5；FXR：法尼酯衍生物X受體。LPS與CD14受體結合，并激活TLR4受體，釋放炎癥細胞因子。SCFA刺激GLP-1分泌，促進胰島素分泌，并減輕視網膜細胞自噬及炎癥反應。膽汁酸激活FXR，促進TGR5分泌，增加GLP-1分泌并減輕線粒體功能障礙。BCAA及LPS可誘發胰島素抵抗。TMAO加重脂質代謝紊亂、誘導炎癥細胞因子釋放。PGN通過TLR2介導信號通路引發炎癥反應
3.1 LPS
內毒素LPS是革蘭陰性菌的細胞外壁上特有的成分，可以通過激活Toll樣受體4來識別病原體特有的分子模式，從而引發炎癥反應及細胞因子的表達釋放[31]。動物研究發現，腹腔內多次注射小劑量LPS可以導致健康小鼠出現類似DR的病理表現，包括視網膜小膠質細胞的活化、增生和遷移，單核細胞衍生的巨噬細胞浸潤視網膜，以及視網膜下積液，造成血視網膜屏障的破壞[32]。在高脂飲食狀態下，腸道上皮的保護性屏障被破壞，導致腸道滲透性增加，LPS從腸道中遷移進入血液循環，從而引起糖尿病早期的炎癥反應及胰島素抵抗。CD14是LPS的高親和力受體，能夠識別并結合LPS，引起細胞酪氨酸磷酸化、核因子-κB轉位、觸發細胞因子釋放和氧自由基產生，在機體免疫的一系列反應中發揮重要作用。同時，有研究在PDR患者的玻璃體腔中測得LPS結合蛋白以及游離CD14水平上升，也間接證明了DR患者眼內LPS水平升高，其中促炎癥細胞因子白細胞介素-8和單核細胞趨化蛋白-1也與其升高顯著相關[33]。
3.2 SCFA
如前文所述，SCFA通過G蛋白偶聯受體FFAR2刺激胰GLP-1的分泌，引發胰島素分泌、延遲胃排空等反應[16]。在視網膜病變小鼠玻璃體腔注射GLP1受體激動劑nly01后，nly01顯著抑制視網膜炎性細胞因子，促進修復性血管生成，抑制病理性視網膜新生血管生成[34]。GLP-1能夠降低糖尿病大鼠視網膜內磷酸化絲蘇氨酸蛋白激酶和磷酸化細胞外信號調節激酶1/2的水平，同時伴隨著具有調節炎癥基因作用的組蛋白去乙酰化酶6水平的降低，以減輕視網膜的細胞自噬[35]。同樣地，中國學者證實了在高糖條件下，GLP-1類似物能夠減緩視網膜神經節細胞的損傷并通過PINK1/Parkin途徑降低細胞自噬，提示GLP-1類似物具有對DR進行神經保護的治療價值[36]。
3.3 膽汁酸
由肝臟內膽固醇產生的初級膽汁酸在進入腸道后，經腸道菌群催化反應后轉變成次級膽汁酸。次級膽汁酸通過激活FXR及TGR5調節膽汁酸代謝以及葡萄糖、胰島素敏感性，其中激活后的FXR作用于TGR5，后者能夠增加下游GLP-1的分泌以提高胰島素敏感性，促進脂肪組織褐變[37]。近期研究發現，TGR5通過抑制Ca2+-蛋白激酶Cδ/drp1信號通路降低高糖狀態下的線粒體功能障礙，膽汁酸通過激活TGR5抑制DR的進展，因此TGR5有望成為DR的潛在治療策略[38]。
UDCA是一種內源性的膽汁酸，在UDCA治療下的糖尿病小鼠其熒光素滲漏及視網膜毛細血管密度均有所改善，并且免疫熒光標記技術顯示，UDCA可以降低apb5誘導的視網膜中F4/80+巨噬細胞的表達，以及血管生成因子和炎癥介質如血管內皮生長因子、細胞間粘附分子-1和單核細胞趨化蛋白-1的表達[39-40]。
3.4 BCAA
BCAA包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸，普雷沃菌和擬桿菌是生成BCAA的主要菌種。BCAA可以通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號途徑阻礙胰島素正常的信息傳導，或通過激活磷脂酰肌醇3激酶引發胰島素抵抗[41]。在糖尿病患者的視網膜中，BCAA的水平較正常人群升高，血漿中BCAA濃度的升高是糖尿病的危險因素之一，并且BCAA可以作為年輕人胰島素抵抗進展的標志物[42]。在中國人群中的研究也驗證了BCAA對糖尿病發展的預測價值[43]。
3.5 TMAO
腸道菌群將L-肉毒堿和膽堿轉化為TMAO的前體三甲胺，進入血液循環后再經肝臟黃素依賴型單加氧酶3轉化為TMAO。在DR患者的血漿中，TMAO水平明顯增高[44]。一方面，TMAO可能通過增強胰島素抵抗、加重脂質代謝紊亂參與DR發展[45]。另一方面，血漿TMAO濃度的提高還可能與DR中腫瘤壞死因子-α等促炎癥因子釋放引起慢性炎癥狀態有關，已有研究證實TMAO可以通過抑制沉默調節蛋白3-超氧化物歧化酶2-活性氧通路激活Nod樣受體蛋白3炎癥小體，誘發血管炎癥[46-47]。
3.6 肽聚糖
肽聚糖存在于大多數細菌的細胞壁中，是構建細菌細胞壁的基本骨架。在果蠅模型中，研究者發現當敲除肽聚糖識別蛋白基因后，免疫破壞狀態的果蠅腸道內植物乳桿菌異常增高，產生過量乳酸造成活性氧的堆積[48]。當腸道血管屏障破壞時，肽聚糖從腸腔中逸出沿著血液循環到達視網膜。在視網膜內皮細胞中，肽聚糖激活Toll樣受體2介導的髓細胞樣分化蛋白/ARNO/ADP核糖基化因子6信號通路破壞內皮細胞黏著連接的完整性，引發炎癥反應，以此加重DR病情[49]。
4 小結及展望
腸道菌群參與調節機體重要的生理功能，“微生物-腸道-眼軸”揭示了腸道菌群與多種眼部疾病間的關系。盡管既往已有多項研究表明，腸道菌群代謝物通過多種途徑影響DR病程進展，提示腸道菌群的參與可能給未來預防及治療DR提供更多的新思路，但仍存在著樣本量較小、混雜因素對腸道菌群干擾等問題，腸道菌群及其代謝物對DR的實際臨床預測效果仍缺乏有力的證據。在未來仍需更加全面的多中心多區域研究對腸道菌群代謝物在DR中的作用機制進行進一步的闡明。
人體內存在超過100萬億計的微生物，包括細菌、真菌、古細胞等，其中腸道菌群涵蓋超過1 000類菌種，并以厚壁菌、擬桿菌、變形菌和放線菌等為主要菌種[1]。腸道菌群具有消化食物、吸收營養物質、調節人體代謝及免疫等生理生化功能[2]，承擔著維持宿主腸道穩定運作的重要角色。由腸道菌群產生的多種產物，如膽汁酸、短鏈脂肪酸（SCFA）、氧化三甲胺（TMAO）、脂多糖（LPS）等通過多種代謝途徑影響宿主的機體健康[3-4]。已有研究表明，糖尿病患者腸道菌群的多樣性及組成結構較非糖尿病患者有明顯變化，并可能與葡萄糖代謝、胰島素抵抗等有關，繼而影響糖尿病并發癥如糖尿病視網膜病變（DR）的進展[5]。現就腸道菌群在DR發生和發展中的作用作一綜述，以期為DR基礎研究和臨床治療提供一些新的視角和參考。
1 微生物-腸道-眼軸
腸道菌群失調可造成腸道通透性增加，腸道微生物及其代謝物從破壞的腸道屏障轉移至全身各組織器官，誘發低度炎癥和代謝失調[6]。在許多眼科疾病如葡萄膜炎、老年性黃斑變性、青光眼中，腸道菌群的菌種及數量發生改變，腸道菌群代謝物通過調節炎性因子、氧化應激和影響血視網膜屏障等方式發揮作用，由此提出“微生物-腸道-眼軸”這一概念[7]。在這一概念提出后，多項研究開始關注DR中腸道菌群代謝物的作用，其可能與長期高糖環境造成的氧化應激、多種炎癥因子活化、血視網膜屏障破壞等反應有關。
2 糖尿病及DR患者的腸道菌群變化
2.1 糖尿病患者的腸道菌群變化
在2型糖尿病患者中，其腸道菌群較正常人群有明顯變化，其中變形桿菌、擬桿菌和乳酸菌成分增加，而梭菌和嗜黏蛋白阿克曼菌則顯著減少[8-9]。變形桿菌包含許多病理生物體，可能通過LPS、鞭毛或其他表面成分誘導糖尿病患者發生輕度炎癥[9]。而乳酸菌濃度被證實與空腹血糖以及糖化血紅蛋白水平呈正相關，梭菌的減少則與糖尿病患者體內脂聯素及高密度脂蛋白（HDL）的降低有關[8]。此外，研究發現糖尿病患者在不同疾病階段（空腹血糖受損、糖耐量受損、2型糖尿病），其腸道菌群組成成分之間也有顯著差異[10]。糖尿病患者菌群的另一特點是產丁酸鹽的菌群成分丟失，如梭菌、優桿菌、糞桿菌、羅氏菌等[9]。丁酸鹽是一種重要的SCFA，是腸道菌群發酵膳食纖維的產物，可以增加腸道黏液的分泌，同時能夠影響緊密連接蛋白的表達維護腸道屏障完整[11-13]。因此產丁酸鹽的菌群減少也可能誘發腸道屏障的破壞，從而增加腸道通透性。研究表明，丁酸鹽增加與口服葡萄糖后胰島素反應增強有關，丁酸鹽可以促進餐后胰島素分泌和丙酸鹽生成[14]。因此丁酸鹽可能成為糖尿病治療的潛在靶點，飲食補充丁酸鈉的糖尿病前期小鼠，其體重和體脂肪量顯著降低，腸屏障功能障礙、胰島素抵抗狀態、高血糖和高胰島素血癥也明顯改善[15]。
二甲雙胍是治療2型糖尿病的一線藥物，能夠減輕胰島素抵抗并抑制肝臟糖原異生。腸道菌群可能在其治療效應中發揮中介作用。SCFA是一種重要的腸道菌群代謝物，對腸道上皮屏障有保護作用，其通過G蛋白偶聯受體游離脂肪酸受體2（FFAR2）來刺激胰高血糖素樣肽-1（GLP-1）的分泌，GLP-1作用于消化系統引發胰島素分泌、延遲胃排空等一系列反應[16]。一項涵蓋丹麥、瑞典及中國人群的研究表明，二甲雙胍通過提高SCFA的細菌數量間接降低葡萄糖，同時影響腸道對脂質的吸收及LPS誘導的炎癥反應[17]。“脆弱擬桿菌-甘氨熊脫氧膽酸（GUDVA）-法尼酯衍生物X受體（FXR）軸”則闡述了另一種機制：二甲雙胍治療后糖尿病患者腸道內脆弱擬桿菌數量減少，而FXR拮抗劑GUDVA水平升高，因此抑制FXR信號通路傳導從而增強GLP-1分泌[18]。阿卡波糖是另一類治療糖尿病的常用藥物，屬于葡萄糖苷酶抑制劑。在使用阿卡波糖治療后，腸道中乳酸菌、小桿菌、長雙歧桿菌、糞腸球菌水平升高，其中雙歧桿菌與HDL有關、糞腸球菌與LPS濃度相關[19]。然而，在停止阿卡波糖治療后，小鼠腸道菌群水平迅速恢復至對照組水平[20]。
2.2 DR患者腸道菌群變化
16srRNA基因測序結果顯示，DR患者腸道菌群以厚壁菌、擬桿菌、變形菌及放線菌為主[21]。與非糖尿病患者相比，DR患者中糞桿菌屬、羅氏菌屬、毛螺菌屬升高，Akkermansia菌降低；與無DR的糖尿病患者相比，DR患者普氏菌升高，而芽孢桿菌、韋榮球菌屬、泛菌屬降低。在動物研究中，黑孢屬、曲霉屬、彎孢屬等多種具有促炎癥作用的真菌在DR大鼠的糞便樣本中數量增加，提示這些病原菌可能與維持DR大鼠的炎癥狀態相關[22]。
國內一項研究結果顯示，DR患者腸道菌群的多樣性較無DR患者明顯降低；并且與糖尿病患者及健康人群相比，DR患者的擬桿菌和優桿菌數量更豐富，而巴斯德菌相對豐度最低[23]。擬桿菌屬于細胞壁富含LPS的革蘭陰性菌，而LPS與DR的視網膜損傷有關[24]。此外，脫硫桿菌在DR患者中升高，而在無DR的糖尿病患者中降低，其能夠降低含硫化合物含量并且通過丁酸鹽氧化途徑降解丁鹽酸[25]。而與DR患者相比，無DR的糖尿病患者中布勞特菌水平的升高更為顯著，布勞特菌數量與牛磺熊去氧膽酸（UDCA）水平呈正相關，后者與其受體Takeda蛋白偶聯受體-5（TGR5）結合可以延緩DR發生[26]。值得注意的是，巴斯德菌在糖尿病患者中水平上升而在DR患者中降低，可能有望成為預測性生物標志物。
在另一項聚焦增生型DR（PDR）人群的研究中，相較于無DR的糖尿病患者，PDR患者腸道菌群的多樣性降低，其中紅蝽菌、韋榮氏菌、鏈球菌等22個菌種減少，伯克氏菌則相對富集，并且花生四烯酸相關代謝增強[27]。其中紅蝽菌參與調節人體內葡萄糖穩態，韋榮氏菌是代謝乳酸鹽的關鍵菌種，因此可能降低DR的危險性[28-29]。此外，擬桿菌與厚壁菌占菌群百分比的比值，即相對豐度比的增高可能是2型糖尿病患者中DR相關的一個特征性的潛在生物標志物[30]。
3 腸道菌群在DR發病機制中的作用
腸道菌群在人體腸道中進行著復雜的代謝活動，其過程中產生了大量代謝物。研究證實，腸道菌群代謝物質如LPS、SCFA、膽汁酸和支鏈氨基酸（BCAA）可能在DR的發病機制中發揮一定的作用（圖1）。
圖1
腸道菌群代謝物質作用機制圖 LPS：脂多糖；TLR2、4：Toll樣受體2、4；BCAA：支鏈氨基酸；PGN：肽聚糖；TMAO：氧化三甲胺；SCFA：短鏈脂肪酸；GLP-1: 胰高血糖素樣肽-1；TGR5: Takeda蛋白偶聯受體-5；FXR：法尼酯衍生物X受體。LPS與CD14受體結合，并激活TLR4受體，釋放炎癥細胞因子。SCFA刺激GLP-1分泌，促進胰島素分泌，并減輕視網膜細胞自噬及炎癥反應。膽汁酸激活FXR，促進TGR5分泌，增加GLP-1分泌并減輕線粒體功能障礙。BCAA及LPS可誘發胰島素抵抗。TMAO加重脂質代謝紊亂、誘導炎癥細胞因子釋放。PGN通過TLR2介導信號通路引發炎癥反應
3.1 LPS
內毒素LPS是革蘭陰性菌的細胞外壁上特有的成分，可以通過激活Toll樣受體4來識別病原體特有的分子模式，從而引發炎癥反應及細胞因子的表達釋放[31]。動物研究發現，腹腔內多次注射小劑量LPS可以導致健康小鼠出現類似DR的病理表現，包括視網膜小膠質細胞的活化、增生和遷移，單核細胞衍生的巨噬細胞浸潤視網膜，以及視網膜下積液，造成血視網膜屏障的破壞[32]。在高脂飲食狀態下，腸道上皮的保護性屏障被破壞，導致腸道滲透性增加，LPS從腸道中遷移進入血液循環，從而引起糖尿病早期的炎癥反應及胰島素抵抗。CD14是LPS的高親和力受體，能夠識別并結合LPS，引起細胞酪氨酸磷酸化、核因子-κB轉位、觸發細胞因子釋放和氧自由基產生，在機體免疫的一系列反應中發揮重要作用。同時，有研究在PDR患者的玻璃體腔中測得LPS結合蛋白以及游離CD14水平上升，也間接證明了DR患者眼內LPS水平升高，其中促炎癥細胞因子白細胞介素-8和單核細胞趨化蛋白-1也與其升高顯著相關[33]。
3.2 SCFA
如前文所述，SCFA通過G蛋白偶聯受體FFAR2刺激胰GLP-1的分泌，引發胰島素分泌、延遲胃排空等反應[16]。在視網膜病變小鼠玻璃體腔注射GLP1受體激動劑nly01后，nly01顯著抑制視網膜炎性細胞因子，促進修復性血管生成，抑制病理性視網膜新生血管生成[34]。GLP-1能夠降低糖尿病大鼠視網膜內磷酸化絲蘇氨酸蛋白激酶和磷酸化細胞外信號調節激酶1/2的水平，同時伴隨著具有調節炎癥基因作用的組蛋白去乙酰化酶6水平的降低，以減輕視網膜的細胞自噬[35]。同樣地，中國學者證實了在高糖條件下，GLP-1類似物能夠減緩視網膜神經節細胞的損傷并通過PINK1/Parkin途徑降低細胞自噬，提示GLP-1類似物具有對DR進行神經保護的治療價值[36]。
3.3 膽汁酸
由肝臟內膽固醇產生的初級膽汁酸在進入腸道后，經腸道菌群催化反應后轉變成次級膽汁酸。次級膽汁酸通過激活FXR及TGR5調節膽汁酸代謝以及葡萄糖、胰島素敏感性，其中激活后的FXR作用于TGR5，后者能夠增加下游GLP-1的分泌以提高胰島素敏感性，促進脂肪組織褐變[37]。近期研究發現，TGR5通過抑制Ca2+-蛋白激酶Cδ/drp1信號通路降低高糖狀態下的線粒體功能障礙，膽汁酸通過激活TGR5抑制DR的進展，因此TGR5有望成為DR的潛在治療策略[38]。
UDCA是一種內源性的膽汁酸，在UDCA治療下的糖尿病小鼠其熒光素滲漏及視網膜毛細血管密度均有所改善，并且免疫熒光標記技術顯示，UDCA可以降低apb5誘導的視網膜中F4/80+巨噬細胞的表達，以及血管生成因子和炎癥介質如血管內皮生長因子、細胞間粘附分子-1和單核細胞趨化蛋白-1的表達[39-40]。
3.4 BCAA
BCAA包括亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸，普雷沃菌和擬桿菌是生成BCAA的主要菌種。BCAA可以通過哺乳動物雷帕霉素靶蛋白信號途徑阻礙胰島素正常的信息傳導，或通過激活磷脂酰肌醇3激酶引發胰島素抵抗[41]。在糖尿病患者的視網膜中，BCAA的水平較正常人群升高，血漿中BCAA濃度的升高是糖尿病的危險因素之一，并且BCAA可以作為年輕人胰島素抵抗進展的標志物[42]。在中國人群中的研究也驗證了BCAA對糖尿病發展的預測價值[43]。
3.5 TMAO
腸道菌群將L-肉毒堿和膽堿轉化為TMAO的前體三甲胺，進入血液循環后再經肝臟黃素依賴型單加氧酶3轉化為TMAO。在DR患者的血漿中，TMAO水平明顯增高[44]。一方面，TMAO可能通過增強胰島素抵抗、加重脂質代謝紊亂參與DR發展[45]。另一方面，血漿TMAO濃度的提高還可能與DR中腫瘤壞死因子-α等促炎癥因子釋放引起慢性炎癥狀態有關，已有研究證實TMAO可以通過抑制沉默調節蛋白3-超氧化物歧化酶2-活性氧通路激活Nod樣受體蛋白3炎癥小體，誘發血管炎癥[46-47]。
3.6 肽聚糖
肽聚糖存在于大多數細菌的細胞壁中，是構建細菌細胞壁的基本骨架。在果蠅模型中，研究者發現當敲除肽聚糖識別蛋白基因后，免疫破壞狀態的果蠅腸道內植物乳桿菌異常增高，產生過量乳酸造成活性氧的堆積[48]。當腸道血管屏障破壞時，肽聚糖從腸腔中逸出沿著血液循環到達視網膜。在視網膜內皮細胞中，肽聚糖激活Toll樣受體2介導的髓細胞樣分化蛋白/ARNO/ADP核糖基化因子6信號通路破壞內皮細胞黏著連接的完整性，引發炎癥反應，以此加重DR病情[49]。
4 小結及展望
腸道菌群參與調節機體重要的生理功能，“微生物-腸道-眼軸”揭示了腸道菌群與多種眼部疾病間的關系。盡管既往已有多項研究表明，腸道菌群代謝物通過多種途徑影響DR病程進展，提示腸道菌群的參與可能給未來預防及治療DR提供更多的新思路，但仍存在著樣本量較小、混雜因素對腸道菌群干擾等問題，腸道菌群及其代謝物對DR的實際臨床預測效果仍缺乏有力的證據。在未來仍需更加全面的多中心多區域研究對腸道菌群代謝物在DR中的作用機制進行進一步的闡明。
