血液指標對早產兒視網膜病變影響的研究進展

唐穩穩,馬清敏,李科軍,樊 芳,韓怡澤,程 靜,3,晏林偉,3,王亞峰,3

0 引言

早產兒視網膜病變(retinopathy of prematurity,ROP)是發生在早產兒的血管異常增生性視網膜病變,是可防可治的疾病,早期進行ROP的篩查可及時對患兒實施最佳的治療措施。調查發現,ROP是兒童致盲的首要原因,在全球每年約有500萬例ROP患兒永久性失明的情況下,中國占據了4 000例[1]。2010年,一項薈萃分析研究得出,在18.5萬患有ROP早產兒中,其中有2萬例隨后出現了嚴重的并發癥,最終導致嚴重的視力障礙或失明[2]。因此研究ROP的發病機制及影響因素具有重要的臨床意義。但是目前ROP發病機制尚未明確,除了早產、低出生體質量、出生后高濃度吸氧是國內外公認的危險因素外,國內外研究較多的影響因素還有分娩方式、多胎、貧血、輸血、新生兒支氣管肺的發育不良、表面活性劑的使用、動脈導管未閉、壞死性小腸結腸炎等[3]。近些年來,越來越多的學者發現患兒部分血液指標的異?？赡芘cROP發生有關,并且可以作為ROP的危險因素及預后的指標,本文就ROP與血小板、血紅蛋白、血糖、炎癥細胞、血脂等血液指標的相關性進行綜述。

1 ROP的臨床表現與發病機制

盡管新生兒護理水平在過去的幾十年里取得了巨大的進步,ROP仍然是新生兒科醫生和眼科醫生面臨的跨學科挑戰,及時確定ROP的嚴重程度并及早干預至關重要。ROP的嚴重程度是根據分區、分期以及是否出現眼后極部視網膜血管的迂曲和擴張來確定的。ROP的病理特征表現為視網膜血管化的異常,根據第三版國際ROP分類(International Classification of Retinopathy of Prematurity Third Edition,ICROP3)方法[4],將視網膜分為3區(圖1),病變嚴重程度分為五期。以視盤為中心,以視盤至黃斑距離的2倍為半徑的圓形區域為Ⅰ區,以視盤為中心,視盤至鼻側鋸齒緣的距離為半徑的圓形除去Ⅰ區的區域為Ⅱ區,其中,Ⅰ區邊緣周圍2個視盤直徑的環形區域定義為后Ⅱ區,剩下顳側的新月形區域為Ⅲ區。1期為視網膜有血管區和無血管區出現白色分界線,2期為分界線出現嵴樣隆起,3期嵴處出現新生血管并向玻璃體延伸,4期纖維血管牽拉形成視網膜脫離,未累積黃斑的為4A期,累積黃斑的為4B期,5期為全視網膜脫離。ICROP3將急進型后極部ROP(AP-ROP)更改為了急進型ROP(A-ROP),并提出了“后Ⅱ區”“切跡”及“5期亞分類”的概念。附加病變(plus)指后極部至少2個象限出現視網膜血管擴張、迂曲,提示活動期病變的嚴重性,記錄時用“+”表示。病變嚴重程度不同,治療方法也不同,早期病變越靠近后極部進展的危險性越大,當病變為Ⅰ型閾值前病變、閾值病變或AP-ROP時,應在確診的72 h內接受治療。目前臨床上的治療方法有視網膜冷凍術、視網膜激光光凝術、玻璃體內注射抗血管內皮生長因子藥物,發生視網膜脫離應行鞏膜扣帶術或玻璃體切割術,如果不及時治療,最終會導致視力嚴重損傷甚至失明,因此,及時篩查和診斷是至關重要的[5]。

圖1 以右眼為例,視網膜3區示意圖。

目前,ROP的具體發病機制及過程尚未完全闡明。胎兒視網膜血管化開始于胚胎16周,約36周時到達鼻側鋸齒緣,顳側鋸齒緣完成血管化需要到矯正胎齡40周左右,所以早產兒的視網膜血管尚未發育完全,需要在出生后繼續發育?，F認為ROP的發病機制主要是血管生成促進因子和抑制因子之間的失衡。血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)已被發現參與ROP的發生發展。VEGF是一個多肽家族,通過酪氨酸激酶受體生成,其在ROP中起重要作用。研究表明[6-8],ROP發病機制分為兩個階段,第一階段的特點是血管閉塞(vaso-obliterative),該階段開始發生在早產兒出生時,由于早產兒出生進入相對高氧的環境(子宮外環境的氧分壓(PaO2)接近100 mmHg,而子宮內的PaO2低于35 mmHg),高氧抑制VEGF的生成,VEGF的突然減少使正常視網膜發育中斷;第二階段的特點是血管增生(vaso-proliferative),在該階段由于視網膜逐漸發育成熟,血管發育的中斷使得視網膜沒有足夠的血液供應,導致視網膜缺氧,進一步導致VEGF表達增加,視網膜新生血管形成。此外,胰島素生長因子-1(insulin-like growth factors,IGF-1)可與VEGF協同來調節新血管的形成。這些因子的過量表達或失衡,則會導致ROP。

2 血液指標對ROP的影響

2.1血小板對ROP的影響

2.1.1血小板影響ROP的生理學基礎血小板是由巨核細胞產生沒有細胞核的細胞質塊,具有活躍的生理特性,可調節新生血管的生成及纖維蛋白的形成和沉積。研究表明,血小板可局部促進或抑制血管的生成。血小板內存在α顆粒,這些顆?？梢詢Υ娌煌难苌烧{節因子,包括促血管生成因子(如VEGF、IGF-1)和血管生成抑制因子(如內皮抑素),儲存在不同的顆粒中,并交替釋放,從而具有調節血管生成的功能[9]。血小板平均體積(mean platelet volume,MPV)是衡量血小板體積大小的指標,反映血小板的活性,體積較大的血小板代謝和酶活性更高,其內含有更多的α顆粒,低氧刺激血小板時,血小板表現為功能亢進,平均體積增大,較大體積的血小板釋放更多的促血管生成因子,從而誘導新生血管的形成[10-11],因此血小板在血管生成調控中起著重要作用。

2.1.2血小板計數對ROP的影響有研究表明血小板計數(platelet count,PLT)降低與ROP相關,并且PLT降低與發展為重度ROP顯著相關[11-14]。在一項回顧性研究中[13],研究者將早產兒分為無ROP組,輕度ROP組(無需治療),重度ROP組(需要治療),發現出生后1 wk內血小板計數低是發生ROP的危險因素,較低的血小板計數與進展為重度ROP相關,與孫慧清等[14]研究結果一致。Cakir等[12]回顧性研究發現,在校正了出生體質量、敗血癥等混雜因素后,患兒在矯正胎齡大于30周時發生血小板減少與重度ROP具有相關性,并且Cakir團隊的動物實驗表明,血小板對視網膜內皮細胞具有抗血管生成作用,可減少VEGFA的產生,當血小板降低時,內皮細胞中VEGFA mRNA和VEGFA蛋白表達上調,導致視網膜新生血管大量生成。除此之外,也有學者認為[9],血小板可以清除VEGF,從而在新生血管中發揮清道夫的作用,當血小板減少時,對VEGF的清除作用降低,VEGF增多導致新生血管大量生成。上述研究說明血小板計數較低可以增加早產兒患ROP的風險。

但也有研究未發現血小板計數降低與ROP之間的關系。?zkaya[15]回顧性研究發現,需要治療的ROP患兒與無需治療的ROP患兒PLT無明顯差異,可能是因為該研究未排除血小板輸注的數量或血小板減少持續時間對ROP造成的影響,因為血小板輸注可以使VEGFA蛋白表達減少,從而減少ROP的發生[12]。Bhandary等[16]前瞻性隊列研究中也未發現PLT與ROP之間的關系,可能是納入對象所處的新生兒科護理水平較高,新生兒的整體健康狀況得到改善,阻止了ROP的發展,并且該研究未排除新生兒敗血癥對結果造成的偏差。

2.1.3血小板體積對ROP的影響有研究發現血小板平均體積和ROP存在相關性。吳曉蓉等[17]發現MPV的變化可能與ROP的檢查時間的差異相關,在矯正胎齡36～37周時(臨床研究證實閾值前病變和閾值病變分別平均發生于矯正胎齡36周和37周,即第二階段),ROP組的MPV較無ROP組的大,可能是由于此時間段視網膜處于缺氧狀態,VEGF表達的持續增加刺激了新生血管的大量形成,血小板在此過程中發揮新生血管生成調節和運輸新生血管生成因子的作用,外周血中血小板功能亢進,體積增大,MPV值也相對增高。目前國內外關于血小板參數與ROP相關性的研究較少,血小板對VEGF平衡的影響和對ROP嚴重程度的影響以及發病機制還需進一步的研究。

2.2血紅蛋白和輸血后胎兒血紅蛋白及成人血紅蛋白對ROP的影響

2.2.1血紅蛋白對ROP的影響低血紅蛋白水平與ROP的發生發展密切相關。血紅蛋白含量降低致使攜帶氧氣減少,在ROP的第一個階段,低血紅蛋白(haemoglobin,Hb)的患兒不能對發育中的視網膜增加的氧氣需求做出反應,第二個階段,缺氧使VEGF水平增加,促進新生血管的形成。Lundgren等[18]對227名孕周為28周以下的早產兒進行回顧性研究,發現需要治療的ROP患兒出生后第1 wk的血紅蛋白水平明顯低于無需治療的ROP患兒,并進行Logistic回歸分析得出需要治療的ROP患兒出生后1 wk內貧血的持續時間是ROP治療的獨立危險因素,預防早期貧血可降低患ROP的風險。Akyüz ünsal等[19]回顧性分析150例早產新生兒的病例中全血細胞計數參數,研究結果表明平均紅細胞血紅蛋白(mean red cell haemoglobin,MCH)是所有參數中最顯著的預測值。MCH代表紅細胞中Hb的平均值,他們認為MCH與ROP關系的潛在機制可能與一氧化氮(NO)通路有關,過多的NO會導致血管擴張、毛細血管滲漏和水腫,Hb能清除NO并產生Hb-NO復合物。也有研究認為[20],早產兒貧血易誘發ROP的原因可能是缺血、缺氧通過激活缺氧誘導因子-1轉錄來誘導VEGF的分泌,促進新生血管形成;也可能是嚴重缺血、缺氧損傷了毛細血管內皮細胞,使5-羥色胺釋放增加導致眼底靜脈擴張,或伴隨視網膜中央靜脈壓升高,使血管壁滲透性增加以致發生出血、滲出等改變[21]。這些研究都表明足夠的Hb對預防ROP的重要性。

2.2.2輸血后胎兒血紅蛋白和成人血紅蛋白對ROP的影響胎兒血紅蛋白(foetal haemoglobin,HbF)是胎兒發育過程中主要的氧載體蛋白,參與將母體血液中的氧氣輸送到胎兒的器官和組織,早產兒出生后體內的HbF會向成人血紅蛋白(adult haemoglobin,HbA)轉換,HbF比HbA具有更高的氧親和力,HbF被HbA取代的過程中會導致的氧解離曲線右移,導致血漿中溶解的氧氣比例更高,組織暴露于氧氣的幾率增加[22],因此,不同的輸血方案對ROP的影響也不同,貧血的患兒輸注成人紅細胞要比輸注自體臍帶血紅細胞ROP發生率高,輸血時以HbA替代HbF可促進ROP的發生發展[23]。在Prasad等[22,24]前瞻性研究中發現,輕度ROP組(無需治療組)患兒血液中HbF濃度較重度ROP組(需要治療組)高,輸血時以HbA替代HbF可促進ROP的發生,HbF對ROP具有保護作用。輸注HbA使機體氧濃度升高,VEGF下調,從而導致視網膜血管系統發育的停滯[25]。還有研究者認為[26],患兒輸注成人血液后,血中游離鐵含量的突然增加可催化芬頓反應(芬頓反應是一種氧化還原反應,其原理為亞鐵離子和過氧化氫反應,生成具有強氧化性的羥基自由基[27]),這種反應會產生破壞視網膜的游離羥基,從而誘發視網膜病變[28]。

綜上所述,及早糾正貧血可有效減少ROP嚴重病變的發生,為ROP的自行消退提供有利條件,仍需要進行大規模的前瞻性研究以評估早產兒貧血的早期識別對ROP的預測價值。

2.3血糖對ROP的影響血糖會對視網膜產生生物學改變,多數研究發現,血糖水平升高與ROP的發展呈正相關。為探討血糖與ROP的關系,Mohsen等[29]對65例患兒進行前瞻性研究,發現發生ROP患兒的最高血糖濃度和平均血糖濃度均明顯高于非ROP患兒,并采用Logistic回歸分析得出患兒出生后第1 wk平均血糖濃度升高是ROP發展的獨立危險因素,該項研究結果與Vannadil等[30]研究結論相吻合。關于血糖水平升高對ROP影響機制的研究中發現,主要和VEGF、IGF-1有關,并且兩者起協同作用。在細胞培養研究中發現[31],視網膜Müller細胞的VEGF蛋白在葡萄糖濃度較高時表達增加,原因是高血糖可通過激活蛋白激酶C刺激VEGF的產生[32]。血清中低IGF-1水平促進視網膜病理性新生血管生成,同時,低IGF-1水平會阻礙視網膜正常血管的發育,導致局部缺血,產生大量VEGF,從而導致視網膜血管增生性改變;此外,IGF-1被認為可以抵消胰島素抵抗,IGF-1與胰島素具有同源性,當血糖濃度升高時,胰島素會增加,它會抑制胰島素樣生長因子結合蛋白1(insulin-like growth factor binding protein-1,IGFBP-1)的生成,IGFBP-1降低會削弱IGF-1與其受體結合的能力,從而導致IGF-1增加,IGF-1和胰島素協同作用降低血糖,因此IGF-1缺乏可能導致血糖濃度不穩定,血糖升高直接激活蛋白激酶C,刺激產生VEGF,IGF-1的缺乏也會促進新生血管的形成,從而促進ROP的發生[30,33-34],可見高血糖只是低IGF-1水平的臨床表現還是ROP的真正原因尚不清楚。然而,與上述研究結果相反,一些學者并未發現血糖水平與ROP相關[35-36],因為在判定視網膜病變的危險因素時,他們忽略了高血糖持續時間對ROP產生的影響,高血糖持續時間比平均血糖水平更重要。

2.4炎癥細胞對ROP的影響母親孕期全身性炎癥和新生兒炎癥暴露都會增加患ROP的風險。母親孕期炎癥主要是發生絨毛膜羊膜炎(histologic chorioamnionitis,HCA),產后新生兒炎癥暴露主要是由于早產兒膿毒癥。HCA是圍產期常見的炎癥損傷,HCA是母體對子宮內絨毛膜和胎盤膜羊膜感染的反應,子宮內細菌感染是絨毛膜羊膜炎的主要誘因。一項薈萃分析表明母親患絨毛膜羊膜炎增加ROP的發生風險[37]。膿毒癥是指各種病原體感染所引起的全身炎癥反應綜合征(systemic inflammatory response syndrome,SIRS)。Wang等[38]通過meta分析得出,膿毒癥與任何階段的ROP尤其是嚴重ROP程度密切相關,膿毒癥會增加早產兒患ROP的風險。在動物模型中發現[39],早期嚴重的全身炎癥反應綜合征可導致視網膜血管發育異常和血管吻合增多,這與小膠質細胞激活有關。此外,可能是因為病原微生物及其毒素對血管內皮細胞造成損傷,使白細胞容易黏附在血管壁上,在視網膜小血管中形成微血栓,這些微血栓會導致血管阻塞及血管滲漏[38]。中性粒細胞計數是反映炎癥最直觀的的指標,一項回顧性病例對照研究表明[40],出生后1 mo的患ROP的早產兒中性粒細胞計數較非ROP早產兒高。

中性粒細胞與淋巴細胞比值(NLR)和血小板與淋巴細胞比值(PLR)已被提出作為多種疾病診斷和預后的潛在炎癥標志物,近些年來,這兩種新型標志物與ROP的相關性也有一定的研究。有學者在研究早產兒出生后1 wk的全血細胞計數(complete blood count,CBC)中發現,ROP患兒NLR較非ROP早產兒的高,并且NLR與ROP的發展獨立相關[41]。與上述結論相反的是,Ozturk等[42]回顧性分析發現NLR或PLR不是ROP患兒治療需求的預測危險因素,可能是由于該研究所選取的是早產兒出生24 h內的CBC,早期新生兒的免疫系統未發育成熟影響檢測結果。由此可見,關于ROP與NLR、PLR的研究結果存在爭議,可能與采集患兒血液標本的時間有關。

2.5血脂對ROP的影響脂質代謝異常與ROP相關,但是目前國內外關于脂質代謝紊亂對ROP的影響這方面的研究較少。Yang等[43]采用質譜分析的技術研究了代謝改變在ROP發展中的作用,該研究發現ROP組與非ROP組相比,患兒血漿中存在顯著的代謝紊亂,其中包括脂質水平的升高及脂質代謝的過度活躍。視網膜富含脂質,脂質氧化是視網膜能量的主要來源,血脂異?？梢杂绊懸暰W膜病理性血管生成,發現ROP組脂質代謝途徑的異常激活(如脂肪酸ω氧化和脂肪酸β氧化)可能導致乳酸積累和酮體的產生。血脂異?？杀憩F為血清總膽固醇、低密度脂蛋白和甘油三酯水平升高,或血清高密度脂蛋白濃度下降。

近些年來,也有一些學者研究脂聯素與ROP發展之間的關系。脂聯素是由脂肪細胞分泌的一種內源性生物活性蛋白,具有調節糖和脂質代謝的作用。脂聯素調節脂質代謝主要是通過促進脂肪酸氧化和抑制脂質合成兩種途徑,從而降低血液中甘油三酯或膽固醇的含量。近年來研究發現脂聯素可能通過調節血清腫瘤壞死因子α、IGF-1和VEGF水平抑制新生血管形成作用,從而參與ROP的發生及發展[44]。張琴等[45]納入48例ROP患兒母親和48例早產非視網膜病變患兒母親,得出孕晚期脂質代謝紊亂是ROP的影響因素,可能與脂聯素相關,并采用Logistic回歸分析顯示母親孕晚期總膽固醇、甘油三酯、低密度脂蛋白、載脂蛋白B升高,高密度脂蛋白、載脂蛋白A1的水平降低為ROP的危險因素。目前國內外關于ROP患兒的血脂水平對ROP影響的研究較少,仍需大量的研究來證實。

3 總結與展望

綜上所述,ROP的危險因素并不是單獨作用,而是多種因素相互作用,并且有些因素相互協同。比如研究發現高血糖與MPV存在內在聯系,糖尿病患者中血管內皮病變加速了血小板活化,外周血MPV值增大,MPV的增高會加速視網膜病變的進展[46]。近些年來,質譜技術廣泛應用在ROP代謝組學的研究,越來越多的研究發現ROP患兒血漿中代謝物的潛在信號通路,如糖代謝、氧化還原穩態和精氨酸途徑與ROP的發展密切相關,ROP的代謝組學特征可能為發現新的ROP治療策略提供線索,但其臨床意義需要進一步驗證[43,47]?？傊?ROP是多種病因共同作用的結果,探索出一種微創、高效、客觀的檢測方法對ROP的診斷及治療預后非常重要,血液學參數可能成為ROP發展的指示性危險因素,也可以為早產兒的護理提供指導意義,具體機制有待通過進一步的前瞻性研究來闡明。