糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病（DM）最常见的并发症之一，其发病机制至今仍未被完全阐明。研究发现炎症是DR发生发展的关键因素之一。作为一组全身代谢性疾病，DM引发的多不饱和脂肪酸（PUFA）代谢紊乱与DR的炎症机制密切相关。近年来代谢组学研究发现，在DR患者不同阶段及DM动物模型中，上调的PUFA及其衍生物大部分为促炎介质，而下调的PUFA及其衍生物多为抗炎介质。在DR进展过程中，一部分PUFA可能通过抑制小胶质细胞活化、减少炎症蛋白表达、拮抗花生四烯酸的促炎作用、抑制炎症小体的激活和中性粒细胞的迁移等机制发挥抗炎作用；而另一部分PUFA则可能通过形成类花生酸介质、促进白细胞黏附和诱导氧化应激反应等机制发挥促炎作用。PUFA在DR的炎症机制中发挥着复杂的双重作用。深入理解这些机制不仅有助于阐明DR的发病过程，也为开发新的治疗策略提供了潜在的靶点。
糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病（DM）最常见和最严重的眼部并发症[1]。根据病变严重程度，DR可分为增生型DR（PDR）和非PDR（NPDR）[2]。糖尿病黄斑水肿（DME）在疾病的任何阶段均可出现，是DR患者视力损伤的最常见原因[3]。随着DM患病率的不断上升，DR患病率也在逐年攀升，导致患者生活质量下降和疾病负担加重。DR的发病机制极其复杂，其中炎症反应已被确认为其发展的重要环节。DM导致的代谢紊乱，如糖、脂质和氨基酸代谢的异常，进一步促进了视网膜血管损伤和神经退行性变。此外，近年来的研究表明，脂肪酸代谢，尤其是多不饱和脂肪酸（PUFA）的代谢变化，与DR的发生和发展密切相关。代谢组学是一门新兴的“组学”科学，用尖端的分析化学技术和先进的计算方法来表征复杂的生化混合物，涵盖了脂质、氨基酸、糖、生物胺和有机酸等有机化合物[4]。近年来，代谢组学研究揭示了DR患者PUFA代谢的显著变化，并且与DR的炎症机制密切相关。现就PUFA在DR炎症中的研究进展作一综述。
1 DR的发病机制
DR的发病机制复杂，至今未被完全阐明，而炎症被认为是其关键因素之一[5]。在DM状态下，糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等的紊乱可通过促进炎症，诱发视网膜血管和神经元凋亡、血管通透性增加和新生血管形成。高血糖可引发晚期糖基化终末产物（AGE）沉积、AGE受体上调、蛋白激酶C激活、己糖激酶通路和多元醇通路激活，导致视网膜慢性炎症。早期DR中，视网膜血管内白细胞的整合素、细胞间粘附分子-1（ICAM-1）、血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）和选择素的表达增加，引起白细胞增多与粘滞，进而导致毛细血管内皮细胞损伤和死亡、血管通透性增加和无灌注区形成[6-7]。小胶质细胞在高血糖和慢性炎症下被激活，并向促炎型转化[8]，加剧血视网膜屏障（BRB）的破坏和神经血管单位的受损[9]。此外，循环中的巨噬细胞和中性粒细胞浸润视网膜，破坏BRB，促进炎症因子和趋化因子进入视网膜，加重组织损伤[10]。Müller细胞和星形胶质细胞在高糖环境下活化，增加促炎细胞因子的分泌，同样加重视网膜炎症[11]。
研究发现,除糖代谢紊乱之外，DM引发的脂肪酸代谢紊乱与DR炎症的发生和发展同样密切相关。脂肪酸根据所含的碳-碳双键的数目可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和PUFA。其中PUFA在维持人类健康方面有重要作用，影响着信号转导、光感受器发育、血管生成、炎症调节和各种离子通道的功能[12-13]。根据距羧基最远端双键的位置，PUFA可分为欧米伽-3 PUFA（ω-3 PUFA）和欧米伽-6 PUFA（ω-6 PUFA）。ω-3 PUFA包括亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）、ω-6 PUFA则包括亚油酸（LA）和花生四烯酸（AA）。PUFA经过环氧合酶（COX）、脂氧合酶（LOX）和细胞色素p450氧化酶（CYP）氧化后，可生成不同类别具有生物活性的产物，如前列腺素（PGs）、白三烯（LTs）、血栓素（TXs）和特异性促炎症消退介质（SPMs）（图1）。这些产物通过靶向转录因子来调节基因表达，在炎症过程中发挥重要作用[14]。
图1
ω-3及ω-6 PUFA的内源性代谢 ω-6 PUFA系列代谢从亚油酸开始，通过Δ6去饱和酶、脂肪酸延长酶和Δ5、Δ4去饱和酶的作用，逐步转化为γ-亚麻酸、双高γ-亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳四烯酸和二十二碳五烯酸；ω-3 PUFA系列代谢，从亚麻酸开始，经过与ω-6 PUFA系列类似的酶促作用转化为亚麻油酸、二十碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸。ω-3及ω-6 PUFA的代谢物经环氧合酶、脂氧合酶和细胞色素P450氧化酶的催化下生成具有不同生物活性的产物，如白三烯、血栓素和前列腺素等 PUFA：多不饱和脂肪酸；ω-3 PUFA：欧米伽-3 PUFA；ω-6 PUFA：欧米伽-6 PUFA
2 DR患者及DM动物模型PUFA代谢的变化
多种生物样本的代谢组学研究揭示了DR中PUFA代谢的改变。血液代谢组学研究表明，DR和NPDR患者的DHA、LA和AA表达水平均显著高于NDR患者，PDR患者的LA表达水平显著低于NDR患者，且PDR患者的DHA和EPA表达水平明显低于NPDR患者[15-16]。但部分研究表明，DR患者血液中的LA、ALA、AA、EPA和DHA表达水平降低，而AA的衍生物12-羟基二十碳四烯酸（12-HETE）和15-羟基二十碳四烯酸（15-HETE）表达水平升高[17]。研究表明，与NDR患者相比，NPDR组的DHA、EPA、二十二碳五烯酸和表达水平无明显变化[18]。血液中显著改变的PUFA及其衍生物也有望成为早期识别DR甚至预测其进展的生物标记物。如血清中13-氢过氧十八碳二烯酸（13-HpODE）以及12-HETE与2-哌啶酮的组合可有效预测DR的发生[19]。
研究发现，PDR患者玻璃体内ALA的衍生物（9S-羟基十八碳三烯酸、13S-羟基十八碳三烯酸）、LA的衍生物（13-氧代十八碳二烯酸、9-氧代十八碳二烯酸、9S-羟基十八碳二烯酸、±12(13)-环氧十八碳烯酸、±12(13)-二羟基十八碳烯酸、±9(10)-环氧十八碳烯酸、±9(10)-二羟基十八碳烯酸(9(10)-DiHOME））、EPA、AA及其衍生物如13,14-二氢PGs F2α、12S-羟基二十碳四烯酸、±14,15-二羟基二十碳三烯酸（14,15-DiHETrE）、DHA及其衍生物±19,20-环氧二十二碳五烯酸的表达水平显著上调[20]。同时，DME患者房水中的氧化脂肪酸和PGs表达水平显著上调，同样支持PUFA代谢紊乱在DME发病过程中的重要性。这提示眼内玻璃体和房水的代谢组学可能反映眼内的代谢情况[21]。
研究发现，DR患者泪液中的LA衍生物9(10)-DiHOME和13-羟基十八碳二烯酸的表达水平显著下调[22]。在粪便样本中，DR患者的EPA表达水平减少，而参与ALA代谢的PUFA氧化衍生物（创伤酸）显著增加[23]；PDR患者的AA代谢物HETE和LT的表达水平也显著升高，并且以LA减少为特征之一的代谢模式会显著增加DM患者发生PDR的风险[24]。除此之外，尸眼视网膜的脂质组学分析显示，DR患者中央视网膜的不饱和脂肪酸的表达水平明显低于健康对照组和DM组，但在外周视网膜中不饱和脂肪酸的表达水平则高于其余两组[25]。
db/db小鼠肾脏、神经、视网膜和血浆代谢组学研究表明，36∶4组成的脂质在每个组织中均频繁增加，这可能包括LA和/或棕榈酸和AA[26]。db/db小鼠血液中DHA和LA衍生物9,10-DHOME减少，AA及其衍生物（LTsB4、15（S）-HETE、14,15-DiHETrE）和EPA显著增加[27-28]。在氧诱导视网膜病变（OIR）小鼠模型的视网膜中，也出现了DHA、LA和AA衍生物（12-HETE）的升高[29]（表1）。
表1
各生物样本PUFA代谢组学变化
DR各阶段中PUFA代谢紊乱的存在及其重要性得到了一致的支持，这不仅有助于揭示DR的发病机制，还为早期诊断和干预提供了潜在的生物标记物和治疗靶点。
3 PUFA与DR炎症中的作用机制
DR的发病机制中，炎症反应起着重要作用。既往大量研究表明，PUFA与炎症密切相关。ω-3 PUFA被认为能通过多种机制抑制炎症，包括调节炎症细胞中基因表达，减少炎症蛋白，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1β和IL-6的生成，抑制AA代谢和环氧化酶-2（COX-2）基因的表达，减少强效促炎类花生酸的产生，增加弱效促炎类花生酸和特定的抗炎介质如SPM的生成，这些介质可促进炎症消退和促进凋亡细胞和细胞碎片的摄取和清除，并反调控促炎介质的产生[33]。
相反，ω-6 PUFA通常被认为具有促炎作用，但这一结论尚存争议。其促炎作用是由于ω-6 PUFA衍生的AA是类花生酸合成的前体。然而，并非所有由AA衍生的类花生酸都具有促炎作用，如脂氧素A4（LXA4）具有抗炎作用[34]。另外，尽管LA是AA合成的底物，膳食中增加LA的摄入并未显著增加炎症风险，甚至在低LA人群中，血液中炎症标记物的浓度较高，提示其可能具有抗炎作用[35]。
上述各类样本的代谢组学研究结果均表明，在DR不同临床阶段中都出现了PUFA代谢的异常，这提示PUFA代谢紊乱在DR的炎症进展中发挥着关键作用[15-17, 20, 30-32]。
3.1 ω-3 PUFA的抗炎作用
ω-3 PUFA主要来源于不同类型的鱼、鱼油及坚果等饮食。大量临床研究表明，饮食中高摄入ω-3 PUFA的DM患者发生DR的风险较低，因此ω-3 PUFA在预防DR进展方面具有巨大的潜力[36-38]。
3.1.1 DHA
DHA（22∶6 ω-3）是视网膜中最主要的PUFA，在DR中具有抗炎作用。其作用机制如下：（1）DHA通过抑制核转录因子κB（NF-κB）核易位和NF-κB抑制剂的磷酸化与降解来降低黏附分子的表达，还可通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）/NF-κB通路抑制AGEs诱导的小胶质细胞活化[39]；（2）酸性鞘磷脂酶（ASM）和中性鞘磷脂酶（NSM）是炎性细胞因子信号传导的重要早期反应物。在DR动物模型的视网膜血管系统中ASM被激活，DHA通过下调视网膜内皮细胞中细胞因子诱导的ASM和NSM表达和活性水平，从而抑制炎症反应[40-41]；（3）DHA可减少高糖环境下的视网膜色素上皮细胞的活性氧（ROS）过量产生和TNF-α释放，从而减轻细胞毒性[42]；（4）DHA衍生的消退素D1可通过抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体3炎症小体的激活和中性粒细胞的迁移，在DM小鼠视网膜中发挥保护作用[43]。临床研究也支持这一点，补充高剂量DHA与叶黄素类胡萝卜素复合维生素可进行性改善NPDR患者的黄斑功能和血清IL-6水平，在DME患者中，与玻璃体内注射雷珠单抗联合使用高浓度DHA膳食补充剂可持续改善黄斑中心凹的厚度，并减轻血清中炎症指标[44]。这些结果表明，DHA在DR视网膜炎症反应的多个环节中发挥着重要的抑制作用。
3.1.2 ALA
ALA（18∶3 ω-3）通过去饱和和碳链延伸产生EPA和DHA，并进一步代谢为下游的小分子如类二十烷酸和SPMs[45]。在DR中，ALA发挥着保护作用。在DR小鼠模型中，ALA可通过抑制IL-6、IL-1β、TNF-α和血管内皮生长因子的产生延缓DR的发展，并且降低链脲佐菌素诱导的视网膜COX-2、5-脂氧合酶（5-LOX）和12-脂氧合酶（12-LOX）表达[46]。另外，ALA还被证明可以增加脑源性神经营养因子（BDNF）的水平，保护神经元免受各种炎症和氧化应激的影响，从而防止视网膜神经元变性[47]。这些研究结果表明，ALA在抑制DR中的视网膜炎症方面具有显著作用。
3.1.3 EPA
EPA（20∶5 ω-3）在调控炎症反应中同样具有重要作用。其抗炎机制包括以下几个方面：首先，EPA抑制单核细胞和巨噬细胞中LPS诱导的COX-2、TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和IL-12的产生以及NF-κB通路的活化，增加鱼油（DHA和EPA的主要来源）摄入也可减少促炎细胞因子的表达[48-49]。再者，EPA衍生的类花生酸还可拮抗AA的促炎作用，其生物活性通常比AA衍生物低得多。如EPA衍生的前列腺素D3可抑制AA衍生的前列腺素D2介导的中性粒细胞迁移，EPA衍生的LTsB5的趋化中性粒细胞效力显著低于AA衍生的LTsB4[50-51]。在DM小鼠模型中，EPA代谢物18-HEPE上调Müller细胞中的BDNF，减轻氧化应激和炎症对神经元的有害影响[52]。这些研究结果表明，EPA在抑制炎症反应和保护神经元方面具有显著的潜力。
3.2 ω-6 PUFA在炎症中的双重作用
在DR炎症反应中，不同类型的ω-6 PUFA可能发挥相反的作用。
3.2.1 AA
AA（20∶4 ω-6）是多种炎症介质合成的前体。在炎症发生时，磷脂酶A2被激活，从细胞膜磷脂（特别是磷脂酰胆碱）的sn-2位置中切割并释放AA。AA在COX、LOX和CYP的催化下，形成类花生酸介质，如PGs、TXs和LTs，诱导发热、增加血管舒张和通透性、促进白细胞趋化等炎症反应。然而，并非所有AA衍生物都是促炎的。前列腺素E2虽然通常被认为是一种促炎介质，但在人全血培养环境中，它能够显著抑制单核细胞内由脂多糖诱导的TNF-α和IL-1β的产生[53]。此外，AA经15-脂氧合酶（15-LOX）氧化产生的LXA4则有助于消退急性炎症反应[34]。
AA的LOX和CYP衍生物在DR慢性炎症中发挥着重要作用。AA的5-LOX衍生物5-HETE在DR患者的玻璃体中增加，其通过促进视网膜的白细胞淤滞以及NF-κB的表达来参与炎症过程[54-55]。AA的12/15-LOX衍生物12-/15-HETE的表达水平在DR患者血清中也显著上调，并且12-HETE与1型糖尿病儿童和2型糖尿病成人患DR的风险增加呈正相关[56]。这可能与其的促炎机制有关：12-HETE通过激活Müller细胞来提高谷氨酸水平，并诱导视网膜炎症和氧化应激[57]；15-HETE通过上调内质网应激标志物，在人视网膜内皮细胞中诱导白细胞粘附[58]。抑制12/15-LOX的活性可能是缓解DR炎症的重要靶点。在人视网膜内皮细胞中，抑制12/15-LOX可阻断高糖诱导的ICAM-1表达[59]；在DM小鼠中，经12/15-LOX抑制剂黄芩素治疗后，视网膜中HETE、ICAM-1、VCAM-1、IL-6、ROS生成显著降低[60]。此外，AA的CYP衍生物EETs可通过PPARγ依赖性机制阻断NF-κB通路抑制炎症[61]。这些结果表明AA的LOX和CYP衍生物与DR的发病相关，但其在DR炎症通路上的作用机制尚需进一步研究。
2.2.2 LA
LA（18∶2 ω-6）是AA合成的底物。LA及其衍生物可能影响DR炎症进程。研究发现，DM小鼠中经LA治疗后，细胞因子恢复到接近正常水平[62]；另外LA衍生的13-HpODE在DR患者血清中显著升高，但具体作用尚不明确[16]。研究报道，13-HpODE在血管平滑肌细胞中可能通过诱导NF-κB通路来促进炎症反应，在分化肠上皮细胞中显著诱导TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1的表达，在人脐静脉血管内皮细胞中，13-HpODE可诱导ICAM-1的表达，可能由此介导炎症的开始[63]。研究表明，膳食LA摄入量和血浆LA浓度与血液中的炎症标记物无关[35, 64-65]。这表明，LA及其衍生物在DR慢性炎症中的作用尚不明确，需要在DM动物及细胞模型中进一步研究。
4 小结与展望
DR作为DM最严重的眼部并发症，其发病机制十分复杂。炎症已被认为是DR发病机制中的核心因素。多组学不同生物样本中的促炎物质的增加及抗炎物质的下降也印证了炎症在DR发病过程中的重要作用[66-67]。多样本代谢组学的揭示了各类PUFA及其衍生物在不同阶段DR中紊乱情况，结合PUFA调节炎症的作用为DR的病理机制提供了新的理解，为DR的预防和治疗提供了新的视角。但目前PUFA在DR炎症中的多种具体机制尚未完全明确，未来仍需更多研究来揭示其作用。DR代谢组学的研究还存在一些局限性，例如，由于分析方法、种族、地区、样本量和临床特征的差异，许多潜在生物标记物在不同研究中无法被重复验证；部分研究样本量太少，结果可信度不高；代谢物水平和用药情况相关，部分研究将非糖尿病患者纳入对照组，这意味着DR组在降糖药的使用上与对照组不同，得出的结果可能有所偏颇。这些可能是不同DR代谢组学中PUFA变化趋势不一致的可能原因。未来的研究需要进一步探讨PUFA代谢产物在DR中的具体作用机制，并通过大规模临床试验验证PUFA补充对DR患者的保护效果。此外，随着代谢组学技术的进步，并结合蛋白组学、基因组学和转录组学，将发现更多的PUFA代谢途径和新型代谢产物，从多角度阐释DR的发病机制，为DR的早期精准诊断和治疗和病程监测提供更广阔的研究空间。
糖尿病视网膜病变（DR）是糖尿病（DM）最常见和最严重的眼部并发症[1]。根据病变严重程度，DR可分为增生型DR（PDR）和非PDR（NPDR）[2]。糖尿病黄斑水肿（DME）在疾病的任何阶段均可出现，是DR患者视力损伤的最常见原因[3]。随着DM患病率的不断上升，DR患病率也在逐年攀升，导致患者生活质量下降和疾病负担加重。DR的发病机制极其复杂，其中炎症反应已被确认为其发展的重要环节。DM导致的代谢紊乱，如糖、脂质和氨基酸代谢的异常，进一步促进了视网膜血管损伤和神经退行性变。此外，近年来的研究表明，脂肪酸代谢，尤其是多不饱和脂肪酸（PUFA）的代谢变化，与DR的发生和发展密切相关。代谢组学是一门新兴的“组学”科学，用尖端的分析化学技术和先进的计算方法来表征复杂的生化混合物，涵盖了脂质、氨基酸、糖、生物胺和有机酸等有机化合物[4]。近年来，代谢组学研究揭示了DR患者PUFA代谢的显著变化，并且与DR的炎症机制密切相关。现就PUFA在DR炎症中的研究进展作一综述。
1 DR的发病机制
DR的发病机制复杂，至今未被完全阐明，而炎症被认为是其关键因素之一[5]。在DM状态下，糖代谢、脂质代谢、氨基酸代谢等的紊乱可通过促进炎症，诱发视网膜血管和神经元凋亡、血管通透性增加和新生血管形成。高血糖可引发晚期糖基化终末产物（AGE）沉积、AGE受体上调、蛋白激酶C激活、己糖激酶通路和多元醇通路激活，导致视网膜慢性炎症。早期DR中，视网膜血管内白细胞的整合素、细胞间粘附分子-1（ICAM-1）、血管细胞粘附分子-1（VCAM-1）和选择素的表达增加，引起白细胞增多与粘滞，进而导致毛细血管内皮细胞损伤和死亡、血管通透性增加和无灌注区形成[6-7]。小胶质细胞在高血糖和慢性炎症下被激活，并向促炎型转化[8]，加剧血视网膜屏障（BRB）的破坏和神经血管单位的受损[9]。此外，循环中的巨噬细胞和中性粒细胞浸润视网膜，破坏BRB，促进炎症因子和趋化因子进入视网膜，加重组织损伤[10]。Müller细胞和星形胶质细胞在高糖环境下活化，增加促炎细胞因子的分泌，同样加重视网膜炎症[11]。
研究发现,除糖代谢紊乱之外，DM引发的脂肪酸代谢紊乱与DR炎症的发生和发展同样密切相关。脂肪酸根据所含的碳-碳双键的数目可分为饱和脂肪酸、单不饱和脂肪酸和PUFA。其中PUFA在维持人类健康方面有重要作用，影响着信号转导、光感受器发育、血管生成、炎症调节和各种离子通道的功能[12-13]。根据距羧基最远端双键的位置，PUFA可分为欧米伽-3 PUFA（ω-3 PUFA）和欧米伽-6 PUFA（ω-6 PUFA）。ω-3 PUFA包括亚麻酸（ALA）、二十碳五烯酸（EPA）、二十二碳六烯酸（DHA）、ω-6 PUFA则包括亚油酸（LA）和花生四烯酸（AA）。PUFA经过环氧合酶（COX）、脂氧合酶（LOX）和细胞色素p450氧化酶（CYP）氧化后，可生成不同类别具有生物活性的产物，如前列腺素（PGs）、白三烯（LTs）、血栓素（TXs）和特异性促炎症消退介质（SPMs）（图1）。这些产物通过靶向转录因子来调节基因表达，在炎症过程中发挥重要作用[14]。
图1
ω-3及ω-6 PUFA的内源性代谢 ω-6 PUFA系列代谢从亚油酸开始，通过Δ6去饱和酶、脂肪酸延长酶和Δ5、Δ4去饱和酶的作用，逐步转化为γ-亚麻酸、双高γ-亚麻酸、花生四烯酸、二十二碳四烯酸和二十二碳五烯酸；ω-3 PUFA系列代谢，从亚麻酸开始，经过与ω-6 PUFA系列类似的酶促作用转化为亚麻油酸、二十碳四烯酸、二十碳五烯酸、二十二碳五烯酸和二十二碳六烯酸。ω-3及ω-6 PUFA的代谢物经环氧合酶、脂氧合酶和细胞色素P450氧化酶的催化下生成具有不同生物活性的产物，如白三烯、血栓素和前列腺素等 PUFA：多不饱和脂肪酸；ω-3 PUFA：欧米伽-3 PUFA；ω-6 PUFA：欧米伽-6 PUFA
2 DR患者及DM动物模型PUFA代谢的变化
多种生物样本的代谢组学研究揭示了DR中PUFA代谢的改变。血液代谢组学研究表明，DR和NPDR患者的DHA、LA和AA表达水平均显著高于NDR患者，PDR患者的LA表达水平显著低于NDR患者，且PDR患者的DHA和EPA表达水平明显低于NPDR患者[15-16]。但部分研究表明，DR患者血液中的LA、ALA、AA、EPA和DHA表达水平降低，而AA的衍生物12-羟基二十碳四烯酸（12-HETE）和15-羟基二十碳四烯酸（15-HETE）表达水平升高[17]。研究表明，与NDR患者相比，NPDR组的DHA、EPA、二十二碳五烯酸和表达水平无明显变化[18]。血液中显著改变的PUFA及其衍生物也有望成为早期识别DR甚至预测其进展的生物标记物。如血清中13-氢过氧十八碳二烯酸（13-HpODE）以及12-HETE与2-哌啶酮的组合可有效预测DR的发生[19]。
研究发现，PDR患者玻璃体内ALA的衍生物（9S-羟基十八碳三烯酸、13S-羟基十八碳三烯酸）、LA的衍生物（13-氧代十八碳二烯酸、9-氧代十八碳二烯酸、9S-羟基十八碳二烯酸、±12(13)-环氧十八碳烯酸、±12(13)-二羟基十八碳烯酸、±9(10)-环氧十八碳烯酸、±9(10)-二羟基十八碳烯酸(9(10)-DiHOME））、EPA、AA及其衍生物如13,14-二氢PGs F2α、12S-羟基二十碳四烯酸、±14,15-二羟基二十碳三烯酸（14,15-DiHETrE）、DHA及其衍生物±19,20-环氧二十二碳五烯酸的表达水平显著上调[20]。同时，DME患者房水中的氧化脂肪酸和PGs表达水平显著上调，同样支持PUFA代谢紊乱在DME发病过程中的重要性。这提示眼内玻璃体和房水的代谢组学可能反映眼内的代谢情况[21]。
研究发现，DR患者泪液中的LA衍生物9(10)-DiHOME和13-羟基十八碳二烯酸的表达水平显著下调[22]。在粪便样本中，DR患者的EPA表达水平减少，而参与ALA代谢的PUFA氧化衍生物（创伤酸）显著增加[23]；PDR患者的AA代谢物HETE和LT的表达水平也显著升高，并且以LA减少为特征之一的代谢模式会显著增加DM患者发生PDR的风险[24]。除此之外，尸眼视网膜的脂质组学分析显示，DR患者中央视网膜的不饱和脂肪酸的表达水平明显低于健康对照组和DM组，但在外周视网膜中不饱和脂肪酸的表达水平则高于其余两组[25]。
db/db小鼠肾脏、神经、视网膜和血浆代谢组学研究表明，36∶4组成的脂质在每个组织中均频繁增加，这可能包括LA和/或棕榈酸和AA[26]。db/db小鼠血液中DHA和LA衍生物9,10-DHOME减少，AA及其衍生物（LTsB4、15（S）-HETE、14,15-DiHETrE）和EPA显著增加[27-28]。在氧诱导视网膜病变（OIR）小鼠模型的视网膜中，也出现了DHA、LA和AA衍生物（12-HETE）的升高[29]（表1）。
表1
各生物样本PUFA代谢组学变化
DR各阶段中PUFA代谢紊乱的存在及其重要性得到了一致的支持，这不仅有助于揭示DR的发病机制，还为早期诊断和干预提供了潜在的生物标记物和治疗靶点。
3 PUFA与DR炎症中的作用机制
DR的发病机制中，炎症反应起着重要作用。既往大量研究表明，PUFA与炎症密切相关。ω-3 PUFA被认为能通过多种机制抑制炎症，包括调节炎症细胞中基因表达，减少炎症蛋白，如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素（IL）-1β和IL-6的生成，抑制AA代谢和环氧化酶-2（COX-2）基因的表达，减少强效促炎类花生酸的产生，增加弱效促炎类花生酸和特定的抗炎介质如SPM的生成，这些介质可促进炎症消退和促进凋亡细胞和细胞碎片的摄取和清除，并反调控促炎介质的产生[33]。
相反，ω-6 PUFA通常被认为具有促炎作用，但这一结论尚存争议。其促炎作用是由于ω-6 PUFA衍生的AA是类花生酸合成的前体。然而，并非所有由AA衍生的类花生酸都具有促炎作用，如脂氧素A4（LXA4）具有抗炎作用[34]。另外，尽管LA是AA合成的底物，膳食中增加LA的摄入并未显著增加炎症风险，甚至在低LA人群中，血液中炎症标记物的浓度较高，提示其可能具有抗炎作用[35]。
上述各类样本的代谢组学研究结果均表明，在DR不同临床阶段中都出现了PUFA代谢的异常，这提示PUFA代谢紊乱在DR的炎症进展中发挥着关键作用[15-17, 20, 30-32]。
3.1 ω-3 PUFA的抗炎作用
ω-3 PUFA主要来源于不同类型的鱼、鱼油及坚果等饮食。大量临床研究表明，饮食中高摄入ω-3 PUFA的DM患者发生DR的风险较低，因此ω-3 PUFA在预防DR进展方面具有巨大的潜力[36-38]。
3.1.1 DHA
DHA（22∶6 ω-3）是视网膜中最主要的PUFA，在DR中具有抗炎作用。其作用机制如下：（1）DHA通过抑制核转录因子κB（NF-κB）核易位和NF-κB抑制剂的磷酸化与降解来降低黏附分子的表达，还可通过抑制过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）/NF-κB通路抑制AGEs诱导的小胶质细胞活化[39]；（2）酸性鞘磷脂酶（ASM）和中性鞘磷脂酶（NSM）是炎性细胞因子信号传导的重要早期反应物。在DR动物模型的视网膜血管系统中ASM被激活，DHA通过下调视网膜内皮细胞中细胞因子诱导的ASM和NSM表达和活性水平，从而抑制炎症反应[40-41]；（3）DHA可减少高糖环境下的视网膜色素上皮细胞的活性氧（ROS）过量产生和TNF-α释放，从而减轻细胞毒性[42]；（4）DHA衍生的消退素D1可通过抑制核苷酸结合寡聚化结构域样受体3炎症小体的激活和中性粒细胞的迁移，在DM小鼠视网膜中发挥保护作用[43]。临床研究也支持这一点，补充高剂量DHA与叶黄素类胡萝卜素复合维生素可进行性改善NPDR患者的黄斑功能和血清IL-6水平，在DME患者中，与玻璃体内注射雷珠单抗联合使用高浓度DHA膳食补充剂可持续改善黄斑中心凹的厚度，并减轻血清中炎症指标[44]。这些结果表明，DHA在DR视网膜炎症反应的多个环节中发挥着重要的抑制作用。
3.1.2 ALA
ALA（18∶3 ω-3）通过去饱和和碳链延伸产生EPA和DHA，并进一步代谢为下游的小分子如类二十烷酸和SPMs[45]。在DR中，ALA发挥着保护作用。在DR小鼠模型中，ALA可通过抑制IL-6、IL-1β、TNF-α和血管内皮生长因子的产生延缓DR的发展，并且降低链脲佐菌素诱导的视网膜COX-2、5-脂氧合酶（5-LOX）和12-脂氧合酶（12-LOX）表达[46]。另外，ALA还被证明可以增加脑源性神经营养因子（BDNF）的水平，保护神经元免受各种炎症和氧化应激的影响，从而防止视网膜神经元变性[47]。这些研究结果表明，ALA在抑制DR中的视网膜炎症方面具有显著作用。
3.1.3 EPA
EPA（20∶5 ω-3）在调控炎症反应中同样具有重要作用。其抗炎机制包括以下几个方面：首先，EPA抑制单核细胞和巨噬细胞中LPS诱导的COX-2、TNF-α、IL-1、IL-6、IL-8和IL-12的产生以及NF-κB通路的活化，增加鱼油（DHA和EPA的主要来源）摄入也可减少促炎细胞因子的表达[48-49]。再者，EPA衍生的类花生酸还可拮抗AA的促炎作用，其生物活性通常比AA衍生物低得多。如EPA衍生的前列腺素D3可抑制AA衍生的前列腺素D2介导的中性粒细胞迁移，EPA衍生的LTsB5的趋化中性粒细胞效力显著低于AA衍生的LTsB4[50-51]。在DM小鼠模型中，EPA代谢物18-HEPE上调Müller细胞中的BDNF，减轻氧化应激和炎症对神经元的有害影响[52]。这些研究结果表明，EPA在抑制炎症反应和保护神经元方面具有显著的潜力。
3.2 ω-6 PUFA在炎症中的双重作用
在DR炎症反应中，不同类型的ω-6 PUFA可能发挥相反的作用。
3.2.1 AA
AA（20∶4 ω-6）是多种炎症介质合成的前体。在炎症发生时，磷脂酶A2被激活，从细胞膜磷脂（特别是磷脂酰胆碱）的sn-2位置中切割并释放AA。AA在COX、LOX和CYP的催化下，形成类花生酸介质，如PGs、TXs和LTs，诱导发热、增加血管舒张和通透性、促进白细胞趋化等炎症反应。然而，并非所有AA衍生物都是促炎的。前列腺素E2虽然通常被认为是一种促炎介质，但在人全血培养环境中，它能够显著抑制单核细胞内由脂多糖诱导的TNF-α和IL-1β的产生[53]。此外，AA经15-脂氧合酶（15-LOX）氧化产生的LXA4则有助于消退急性炎症反应[34]。
AA的LOX和CYP衍生物在DR慢性炎症中发挥着重要作用。AA的5-LOX衍生物5-HETE在DR患者的玻璃体中增加，其通过促进视网膜的白细胞淤滞以及NF-κB的表达来参与炎症过程[54-55]。AA的12/15-LOX衍生物12-/15-HETE的表达水平在DR患者血清中也显著上调，并且12-HETE与1型糖尿病儿童和2型糖尿病成人患DR的风险增加呈正相关[56]。这可能与其的促炎机制有关：12-HETE通过激活Müller细胞来提高谷氨酸水平，并诱导视网膜炎症和氧化应激[57]；15-HETE通过上调内质网应激标志物，在人视网膜内皮细胞中诱导白细胞粘附[58]。抑制12/15-LOX的活性可能是缓解DR炎症的重要靶点。在人视网膜内皮细胞中，抑制12/15-LOX可阻断高糖诱导的ICAM-1表达[59]；在DM小鼠中，经12/15-LOX抑制剂黄芩素治疗后，视网膜中HETE、ICAM-1、VCAM-1、IL-6、ROS生成显著降低[60]。此外，AA的CYP衍生物EETs可通过PPARγ依赖性机制阻断NF-κB通路抑制炎症[61]。这些结果表明AA的LOX和CYP衍生物与DR的发病相关，但其在DR炎症通路上的作用机制尚需进一步研究。
2.2.2 LA
LA（18∶2 ω-6）是AA合成的底物。LA及其衍生物可能影响DR炎症进程。研究发现，DM小鼠中经LA治疗后，细胞因子恢复到接近正常水平[62]；另外LA衍生的13-HpODE在DR患者血清中显著升高，但具体作用尚不明确[16]。研究报道，13-HpODE在血管平滑肌细胞中可能通过诱导NF-κB通路来促进炎症反应，在分化肠上皮细胞中显著诱导TNF-α和单核细胞趋化蛋白-1的表达，在人脐静脉血管内皮细胞中，13-HpODE可诱导ICAM-1的表达，可能由此介导炎症的开始[63]。研究表明，膳食LA摄入量和血浆LA浓度与血液中的炎症标记物无关[35, 64-65]。这表明，LA及其衍生物在DR慢性炎症中的作用尚不明确，需要在DM动物及细胞模型中进一步研究。
4 小结与展望
DR作为DM最严重的眼部并发症，其发病机制十分复杂。炎症已被认为是DR发病机制中的核心因素。多组学不同生物样本中的促炎物质的增加及抗炎物质的下降也印证了炎症在DR发病过程中的重要作用[66-67]。多样本代谢组学的揭示了各类PUFA及其衍生物在不同阶段DR中紊乱情况，结合PUFA调节炎症的作用为DR的病理机制提供了新的理解，为DR的预防和治疗提供了新的视角。但目前PUFA在DR炎症中的多种具体机制尚未完全明确，未来仍需更多研究来揭示其作用。DR代谢组学的研究还存在一些局限性，例如，由于分析方法、种族、地区、样本量和临床特征的差异，许多潜在生物标记物在不同研究中无法被重复验证；部分研究样本量太少，结果可信度不高；代谢物水平和用药情况相关，部分研究将非糖尿病患者纳入对照组，这意味着DR组在降糖药的使用上与对照组不同，得出的结果可能有所偏颇。这些可能是不同DR代谢组学中PUFA变化趋势不一致的可能原因。未来的研究需要进一步探讨PUFA代谢产物在DR中的具体作用机制，并通过大规模临床试验验证PUFA补充对DR患者的保护效果。此外，随着代谢组学技术的进步，并结合蛋白组学、基因组学和转录组学，将发现更多的PUFA代谢途径和新型代谢产物，从多角度阐释DR的发病机制，为DR的早期精准诊断和治疗和病程监测提供更广阔的研究空间。
