糖尿病視網膜病變（DR）作為糖尿病的一種眼部神經-微血管并發癥，其發病機制錯綜復雜，涉及多種生物學過程和分子機制。內質網應激（ERS）在細胞穩態維持中發揮關鍵作用，高糖通過促發蛋白質折疊錯誤、氧化應激及鈣穩態紊亂激活ERS，從而推動糖尿病神經-微血管病變的發生和發展。ERS激活未折疊蛋白反應，通過影響線粒體相關內質網膜、自噬、細胞凋亡、微血管功能、氧化應激以及炎癥等途徑參與DR的發生和發展。當前，針對ERS的主要干預措施包括通過藥物及分子機制調控ERS信號軸以及其與自噬、氧化應激和炎癥等相關病理過程的相互作用，這些方法能直接或間接抑制持續性ERS，被證明能夠改善DR。隨著對ERS與DR研究的加深以及各種針對ERS藥物的研發，未來有望為DR的預防和治療提供新的見解和策略。
引用本文： 胡衛文, 周瓊. 內質網應激在糖尿病視網膜病變中的作用機制及治療研究進展. 中華眼底病雜志, 2025, 41(1): 69-75. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20240723-00279 復制
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糖尿病視網膜病變（DR），作為糖尿病所誘發的一種視網膜神經-微血管并發癥，是全球范圍內糖尿病患者失明的首要原因[1]。截至2019年，全球糖尿病患者人數達到4.63億，其中約22.27%遭受DR困擾，視力威脅型DR占6.17%；預計到2045年，全球糖尿病患者將增至7億，屆時約1.61億人患有DR，其中2 854萬人存在視力威脅[1]。中國糖尿病患者人數占全球的約四分之一，DR的患病率16.3%，其中威脅視力型DR的發生率為3.2%[2]。內質網應激（ERS），作為內質網功能失衡觸發的細胞應激狀態，通過激活未折疊蛋白反應機制來恢復內質網的正常功能[3]。ERS的影響范圍廣泛，不僅對細胞存活產生直接作用，還參與調控炎癥反應、氧化應激、血管新生及神經退行性變等病理過程，參與了DR的病理機制[3-4]。現就ERS與DR相關研究進展作一綜述。
1 ERS及其調控通路
1.1 ERS的概念及意義
內質網是細胞內負責蛋白質折疊、質量控制及鈣離子存儲的關鍵細胞器。細胞在經歷衰老、氧化應激、缺氧、高血糖或炎癥等應激條件時，可能導致內質網功能受損，進而引發未折疊或錯誤折疊蛋白的積累，進而促使細胞進入ERS狀態[4-5]。未折疊蛋白反應是細胞對ERS的一種保護性響應，旨在通過促進錯誤折疊蛋白質的降解、減少總體蛋白質合成量以及增強蛋白質折疊能力，提高蛋白質處理效率，從而恢復內質網功能，維持蛋白質的正確折疊和細胞生存[4-5]。
1.2 ERS的調控通路
研究表明，ERS啟動未折疊蛋白反應主要通過三個應激感應蛋白：肌醇需求酶-1（IRE1）、蛋白質激酶RNA樣內質網激酶（PERK）和活化轉錄因子（ATF）6[5]。當細胞處于靜息狀態時，這些感應蛋白與分子伴侶結合而處于失活狀態，如重鏈結合蛋白或糖調節蛋白78（GRP78）。一旦細胞發生ERS，GRP78會釋放感應蛋白，這些蛋白活化后通過多條相互作用和交叉調節的途徑啟動未折疊蛋白反應，以適應ERS并保護細胞免遭損害[5-6]（圖1）。
1.2.1 IRE1通路
IRE1是進化中最為保守的ERS跨膜感應蛋白，具備核糖核酸內切酶和蛋白激酶活性。IRE1主要由IRE1α和IRE1β兩種異構體構成，分別由內質網核信號轉導蛋白-1和內質網核信號轉導蛋白-2基因編碼[6]。IRE1α在多種細胞和組織中普遍存在，而IRE1β則局限于胃腸和呼吸道的上皮細胞[3]。在ERS中，IRE1蛋白的活性通過自磷酸化和寡聚化激活，隨后切割和剪接X-盒結合蛋白1（XBP1）的信使RNA（mRNA），并產生下游具有活性的轉錄因子XBP1剪接體[7]。除此之外，IRE1通過依賴性mRNA降解途徑下調特定的基因表達水平；亦可激活其他信號途徑，如c-Jun氨基末端激酶和IκB激酶激活[8]。IRE1通路的主要功能包括促進蛋白質正常折疊、調節免疫及炎癥反應、參與調控細胞生存和凋亡，以及維持細胞分化和功能[3-4]。
1.2.2 PERK通路
PERK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其催化結構域高度同源于真核起始因子2α（eIF2α）家族激酶[3-4]。ERS發生時，GRP78釋放PERK，后者通過寡聚化和自磷酸化過程實現活化。活化的PERK可以磷酸化eIF2α，導致其失活，進而廣泛阻斷下游mRNA的翻譯，有效減輕內質網的蛋白負載[3-4]。當eIF2α失活時，部分5’端含短開放閱讀框的mRNA翻譯，如ATF4。ATF4進一步驅動C/EBP同源蛋白（CHOP）和生長阻滯-DNA損傷誘導因子-34（GADD34）[9]。其中，CHOP作為一種編碼與細胞凋亡相關基因的轉錄因子，不僅幫助減輕ERS下的蛋白負荷，也為細胞死亡通路發出信號[10]。GADD34則編碼蛋白磷酸酶-1的催化亞單位，通過去磷酸化eIF2α來抵消PERK的作用。因此，選擇性抑制GADD34可以延長eIF2α失活狀態，減輕細胞損傷[11]。PERK通路的主要功能包括減緩蛋白質翻譯、增強抗氧化應答、促進細胞凋亡以及調節脂質代謝和胰島素信號[3-4]。
1.2.3 ATF6通路
ATF6是一種單通道的2型跨膜蛋白，其N末端包含“胞質”結構域。這一部分由370～380個氨基酸構成，形成堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子[12]。在ERS發生時，ATF6從GRP78處釋放，并遷移到高爾基體，通過位點蛋白酶1和蛋白酶2的作用被裂解，從而釋放出具有轉錄激活功能的N-末端細胞質域，即激活轉錄因子-6水解片段。該片段隨后進入細胞核，參與內質網相關降解途徑和激活一系列下游基因的表達，包括XBP1基因[13]。ATF6通路能促進蛋白質質量控制基因的表達、維持內質網及細胞的穩態，同時參與調節細胞生存與凋亡過程[12-13]。
2 ERS與DR的相關性
研究表明，在1型或2型糖尿病患者中，ERS相關標志物（包括GRP78、IRE1α、PERK、CHOP及ATF6等蛋白）的表達水平顯著高于非糖尿病人群[14-15]。在2型糖尿病患者中，血清GRP78濃度的增加與糖化血紅蛋白和糖基化終末產物的表達水平呈正相關[16]；此外，ATF4和CHOP基因在某些患者外周血單核細胞中表達水平增高，這與血糖控制水平密切相關，這表明ERS參與了糖尿病進程[17]。ERS的持續激活不僅損害細胞功能，還可通過促炎、氧化應激、細胞凋亡及血管功能障礙，加劇糖尿病引起的神經-微血管損傷[3-4]。研究表明，糖尿病神經病變患者相較于無神經病變的糖尿病患者，其外周血單核細胞中重鏈結合蛋白的表達水平顯著增加[17]。糖尿病患者的血管內皮細胞功能障礙與IRE1α的活化密切相關[18]。與無腎病的糖尿病患者相比，伴有腎病的患者單核細胞存在更顯著的ERS反應[19]。與輕度糖尿病足潰瘍患者相比，嚴重足潰瘍（2級和3級）患者的ERS標志物表達水平更高[20]。
DR作為重要的糖尿病并發癥，涉及ERS在其發展的作用[21]。研究表明，糖尿病大鼠在造模后1、3、6個月，視網膜CHOP基因的轉錄水平顯著升高，與視網膜微血管內皮細胞凋亡密切相關，這提示ERS參與早期視網膜損傷[22]。內質網相關降解蛋白（如羥甲基戊二酰輔酶A還原酶降解蛋白-1）表達水平下降，亦可加劇DR進展[23]。轉錄因子7樣2與2型糖尿病風險高度相關，通過ERS途徑可能促進病理性新生血管形成，并通過上調血管內皮生長因子（VEGF）水平，推動增生型DR發展[24]。因此，ERS是DR發生和發展的關鍵中介，而靶向干預持續性ERS已被證實可有效改善DR[4, 25]。
3 ERS在DR中的作用機制
3.1 線粒體相關內質網膜（MAM）
在糖尿病背景下，MAM功能障礙觸發鈣穩態失調、氧化應激增強以及炎癥和細胞凋亡，加劇了ERS和線粒體損傷，顯著影響DR進展[26]。研究報道，高糖環境下三磷酸肌醇受體-1/葡萄糖調節蛋白-75/電壓依賴性陰離子通道-1軸活化導致視網膜血管內皮細胞中MAM功能異常增強，進而引起內質網轉向線粒體的鈣離子過載，并加速了鈣離子依賴性細胞死亡過程[27]。盡管適度的內質網-線粒體耦合對細胞功能重要，但過度耦合則帶來負面影響。研究指出，抑制ERS可減輕由MAM功能異常引起的細胞損傷，同時緩解高糖引發的視網膜線粒體損傷[21, 27]。目前對MAM與ERS在DR中的作用及其相互機制的理解有限，未來研究需聚焦于如何調控MAM功能以緩解ERS。
3.2 自噬
自噬是一種細胞內過程，通過清除受損細胞器和蛋白質來維持細胞穩態。ERS激活自噬，降解受損內質網組分和錯誤折疊蛋白質，減輕ERS影響，恢復細胞穩定性[28]。然而，持續的ERS過度激活可能擾亂自噬平衡，影響細胞存活。研究顯示，在糖尿病患者視網膜中，持續ERS調控下自噬活性降低，而抑制ERS可增加自噬標記物輕鏈蛋白3B-Ⅱ型的表達[29]。ERS與自噬之間的關系是雙向的，互相調控，影響細胞對蛋白質積累的反應[30]。
3.3 細胞凋亡
既往研究表明，糖尿病視網膜神經-血管細胞凋亡與PERK/eIF2α/ATF4/CHOP信號通路激活密切相關[31-32]。在高糖環境中，ERS激活導致甘油醛-3-磷酸脫氫酶從細胞質向核內轉移，觸發視網膜Müller細胞的凋亡信號[33]。此外，高糖降低鈣泵蛋白表達，干擾鈣離子穩態和內質網功能，進而引發ERS和炎癥，誘導視網膜色素上皮細胞凋亡；通過上調鈣泵蛋白表達能有效減緩這一過程[34]。DR模型中，細胞凋亡信號調節激酶-1活化增強ERS相關蛋白如IRE1α和CHOP的表達，促進視網膜微血管內皮和Müller細胞凋亡[35-36]。研究表明，代謝記憶可增強持續性ERS，是DR中細胞凋亡的一個重要原因[37]。
3.4 視網膜微血管病變
高糖狀態下，IRE1α和PERK通路被激活，調節VEGF表達水平，從而加劇炎癥及病理性血管生成[38]。研究發現，高血糖誘導的ERS加劇了視網膜血管內皮細胞和周細胞損傷以及毛細血管無細胞化，通過抑制ERS可以有效緩解這些病理過程[25]。此外，12/15-脂氧合酶及15-羥基二十碳四烯酸在糖尿病環境中促進ERS，激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和VEGF受體-2，進而損害視網膜微血管功能；抑制ERS有助于改善視網膜微血管狀況[39]。多項研究表明，調控ERS對糖尿病視網膜微血管病變具有保護作用[40-42]。
3.5 氧化應激
大鼠糖尿病模型誘導45 d后，視網膜神經節細胞層和Müller細胞對CHOP的免疫反應呈陽性，而谷胱甘肽和脂質過氧化等氧化應激指標未見顯著變化，這提示ERS可能獨立于氧化應激或在其之前作為視網膜病變的早期事件[43]。隨著糖尿病的進展，ERS與氧化應激通過多種機制相互作用并相互加劇，如ERS可以增加活性氧的產生，而氧化應激則干擾蛋白質正常折疊及功能，進一步加重ERS[44]。現有研究顯示，通過天然提取藥物干預氧化應激與ERS，可顯著改善DR[33, 45-47]。
3.6 炎癥反應
炎癥是DR的核心病理過程，多種機制觸發其炎癥反應，ERS為一個誘因[48]。高糖環境下，XBP1基因條件性敲除的Müller細胞中炎癥因子的表達患者增加[49]。通過腺病毒載體過表達ATF4，可顯著提高視網膜中單核細胞趨化蛋白-1的水平及炎癥細胞的浸潤[50]。β-羥基丁酸的腹腔注射可抑制視網膜中PERK、IRE1及ATF-6通路，有效減輕糖尿病小鼠的視網膜炎癥損傷[51]。持續性ERS加劇了DR中的炎癥，而炎癥狀態也可加重ERS。糖尿病小鼠中腫瘤壞死因子-α的特異性表達導致ERS更為顯著，伴有視網膜血管內皮細胞功能障礙及更嚴重的視力損害[52]。
3.7 神經退行性變
視網膜神經元包括神經節細胞、雙極細胞、光感受器細胞和Müller細胞，其中ERS引發的細胞損傷是DR神經退行性變的重要原因[53-54]。研究發現，ERS可能早期介入糖尿病小鼠視網膜神經節細胞和Müller細胞的損傷機制[43]。相較于野生型小鼠，XBP1基因敲除小鼠出現更為顯著的視網膜功能退化，其突觸后密度蛋白-95的mRNA和蛋白水平也顯著下降。這表明在雙極細胞和（或）光感受器細胞中，XBP1缺失可能通過降低調控細胞骨架動態的蛋白水平，進而影響突觸結構，導致突觸功能減退和退行性改變[55]。
4 ERS與DR的治療
目前被用于拮抗ERS的方法主要是采用藥物或分子手段干預ERS調控軸成員，以及改善其他相互調控的病理機制如自噬、氧化應激和炎癥，這些方法能直接或間接抑制持續性ERS，被證明能夠改善DR[4]。
4.1 化學藥物
根據作用機制，ERS相關化學藥物主要分為：阻斷ERS或調控蛋白質折疊，干預ERS調控軸成員，以及影響蛋白質翻譯后修飾。阻斷ERS或調控蛋白質折疊的藥物如4-苯丁酸和牛磺酸熊去氧膽酸，這些藥物作為分子伴侶能幫助蛋白質正確折疊，通過促進未折疊或部分折疊的多肽鏈形成三維結構。體內體外實驗證明，這些藥物可以作用于整個ERS途徑，減輕糖尿病模型中視網膜細胞ERS，從而改善DR[56]。熊去氧膽酸還通過抑制GRP78轉位和VE-鈣黏蛋白糖基化修飾，降低ERS相關細胞凋亡及VEGF生成，減少血管滲漏，保護細胞免受高糖損傷[56]。利拉魯肽是一種胰高血糖樣肽-1類似物，已證實能夠延緩DR進展[57]。其作用機制包括抑制PERK/eIF2α/ATF4/CHOP通路，減輕視網膜ERS[54]。此外，選擇性IRE1α抑制劑Ⅲ、IRE1/XBP1s激活劑、以及PERK抑制劑和ATF6抑制劑等，未來有望用于DR治療[3]。此外，影響蛋白質翻譯后修飾的藥物如衣霉素和葡萄糖胺也顯示出潛力。衣霉素通過抑制N-乙酰葡糖胺磷酸轉移酶活性，阻斷N-糖基化首步反應，其干擾效果可能導致未折疊或錯誤折疊的蛋白質積累，進一步促進視網膜ERS[58]。而葡萄糖胺濃度升高可能導致糖基化修飾增強，加劇內質網負擔，引發DR[25]。
4.2 天然提取物
多種中草藥通過現代科技從自然界植物、動物及礦物中提取活性成分并加以研發，具備多靶點、多環節、多成分的特點，并且副作用較少[59]。這些藥物依據辯證論治原理，整合各方面，能有效調控ERS，從而延緩DR進程[59]。研究表明，諾比列汀、黃芪多糖、槲皮素、萵苣黃素、藍莓花青素提取物和蘿卜硫素等具有緩解炎癥、抗氧化及神經保護等多重生物效應，能直接或間接抑制ERS，進一步延緩DR進展[34, 38, 46-48, 60-61]。
4.3 基因療法
基因編輯技術，尤其是核糖核酸干擾和規律成簇的間隔短回文重復序列相關蛋白9技術，已用于精準調控ERS相關路徑。核糖核酸干擾技術具體通過抑制與DR相關的ERS信號來發揮治療作用。研究表明，轉錄因子7樣2在糖尿病小鼠血視網膜屏障損傷中起重要作用，其靶向沉默能在高糖環境下抑制ATF6信號通路，從而減輕視網膜屏障的損傷[60]。分子伴侶58千道爾頓蛋白激酶抑制蛋白，作為熱休克蛋白40家族的一員，通過調節eIF2α的磷酸化在PERK介導的ERS中起關鍵作用[61]。動物實驗數據表明，58千道爾頓蛋白激酶抑制蛋白的沉默會加劇糖尿病血管滲漏，而其過表達則能減少由ERS誘導的CHOP活化及視網膜血管內皮細胞的VEGF表達增加[61]。規律成簇的間隔短回文重復序列相關蛋白9技術通過敲除IRE1α基因，阻斷IRE1α/XBP1信號通路，有效緩解了視網膜血管內皮細胞的ERS[62]。
4.4 干細胞療法
干細胞療法與化學藥物的結合展現了對視網膜神經退行性疾病的協同治療潛力[63]。褪黑素，這是一種主要在松果體中合成的神經內分泌激素，參與調節晝夜節律、增強免疫功能和抗氧化、抗衰老以及抗腫瘤的作用，其在神經細胞中通過抑制PERK/CHOP通路發揮保護作用[63]。近期研究揭示了褪黑素與脂肪來源骨髓間充質干細胞的聯用，能顯著延緩糖尿病神經病變和視網膜病變的進展[64]。
4.5 納米粒療法
神經營養素-4，屬于神經營養素家族，調控神經元存活、分化、生長及突觸發育等多項功能，并參與髓鞘形成[65]。研究表明，神經營養素-4能減輕DR中的ERS及視網膜神經節細胞損傷，被認為是糖尿病神經損傷的潛在藥物[65]。新開發出結合了神經營養素-4和樹狀納米粒的復合物，可長期維持玻璃體及視網膜組織中的蛋白濃度，特別促進視網膜神經節細胞的傷后恢復[66]。此外，葉黃素載體殼聚糖-海藻酸鈉納米載體通過調節ATF4及緊密連接蛋白-1，有助于維護糖尿病視網膜微血管功能，為DR治療開辟新策略[42]。
5 小結與展望
ERS在DR的發病機制中占據著舉足輕重的地位，其雙刃劍效應體現在適度的ERS對于細胞具有一定的保護作用，而持續性或過度的ERS則成為推動DR進展的關鍵因素。現有研究揭示了ERS在DR發生與發展中的核心角色，但對于其精確的分子機制及其與其他病理過程的相互作用，如線粒體損傷、自噬、細胞凋亡、氧化應激和炎癥，仍知之甚少。因此，未來研究的一個關鍵方向是深入解析DR中ERS的分子調控機制，特別是探索如何在細胞保護和死亡之間找到一個最佳平衡點。目前DR中ERS的治療研究主要在體外細胞模型和體內動物模型中進行，對于相關藥物的特異性、安全性和有效性尚未明確。發展針對特定ERS信號通路的抑制劑或激活劑，尤其是那些能夠精確調控ERS水平、防止細胞過度應激而不影響其生理功能的分子，將開辟治療DR的新途徑。
糖尿病視網膜病變（DR），作為糖尿病所誘發的一種視網膜神經-微血管并發癥，是全球范圍內糖尿病患者失明的首要原因[1]。截至2019年，全球糖尿病患者人數達到4.63億，其中約22.27%遭受DR困擾，視力威脅型DR占6.17%；預計到2045年，全球糖尿病患者將增至7億，屆時約1.61億人患有DR，其中2 854萬人存在視力威脅[1]。中國糖尿病患者人數占全球的約四分之一，DR的患病率16.3%，其中威脅視力型DR的發生率為3.2%[2]。內質網應激（ERS），作為內質網功能失衡觸發的細胞應激狀態，通過激活未折疊蛋白反應機制來恢復內質網的正常功能[3]。ERS的影響范圍廣泛，不僅對細胞存活產生直接作用，還參與調控炎癥反應、氧化應激、血管新生及神經退行性變等病理過程，參與了DR的病理機制[3-4]。現就ERS與DR相關研究進展作一綜述。
1 ERS及其調控通路
1.1 ERS的概念及意義
內質網是細胞內負責蛋白質折疊、質量控制及鈣離子存儲的關鍵細胞器。細胞在經歷衰老、氧化應激、缺氧、高血糖或炎癥等應激條件時，可能導致內質網功能受損，進而引發未折疊或錯誤折疊蛋白的積累，進而促使細胞進入ERS狀態[4-5]。未折疊蛋白反應是細胞對ERS的一種保護性響應，旨在通過促進錯誤折疊蛋白質的降解、減少總體蛋白質合成量以及增強蛋白質折疊能力，提高蛋白質處理效率，從而恢復內質網功能，維持蛋白質的正確折疊和細胞生存[4-5]。
1.2 ERS的調控通路
研究表明，ERS啟動未折疊蛋白反應主要通過三個應激感應蛋白：肌醇需求酶-1（IRE1）、蛋白質激酶RNA樣內質網激酶（PERK）和活化轉錄因子（ATF）6[5]。當細胞處于靜息狀態時，這些感應蛋白與分子伴侶結合而處于失活狀態，如重鏈結合蛋白或糖調節蛋白78（GRP78）。一旦細胞發生ERS，GRP78會釋放感應蛋白，這些蛋白活化后通過多條相互作用和交叉調節的途徑啟動未折疊蛋白反應，以適應ERS并保護細胞免遭損害[5-6]（圖1）。
1.2.1 IRE1通路
IRE1是進化中最為保守的ERS跨膜感應蛋白，具備核糖核酸內切酶和蛋白激酶活性。IRE1主要由IRE1α和IRE1β兩種異構體構成，分別由內質網核信號轉導蛋白-1和內質網核信號轉導蛋白-2基因編碼[6]。IRE1α在多種細胞和組織中普遍存在，而IRE1β則局限于胃腸和呼吸道的上皮細胞[3]。在ERS中，IRE1蛋白的活性通過自磷酸化和寡聚化激活，隨后切割和剪接X-盒結合蛋白1（XBP1）的信使RNA（mRNA），并產生下游具有活性的轉錄因子XBP1剪接體[7]。除此之外，IRE1通過依賴性mRNA降解途徑下調特定的基因表達水平；亦可激活其他信號途徑，如c-Jun氨基末端激酶和IκB激酶激活[8]。IRE1通路的主要功能包括促進蛋白質正常折疊、調節免疫及炎癥反應、參與調控細胞生存和凋亡，以及維持細胞分化和功能[3-4]。
1.2.2 PERK通路
PERK是一種絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其催化結構域高度同源于真核起始因子2α（eIF2α）家族激酶[3-4]。ERS發生時，GRP78釋放PERK，后者通過寡聚化和自磷酸化過程實現活化。活化的PERK可以磷酸化eIF2α，導致其失活，進而廣泛阻斷下游mRNA的翻譯，有效減輕內質網的蛋白負載[3-4]。當eIF2α失活時，部分5’端含短開放閱讀框的mRNA翻譯，如ATF4。ATF4進一步驅動C/EBP同源蛋白（CHOP）和生長阻滯-DNA損傷誘導因子-34（GADD34）[9]。其中，CHOP作為一種編碼與細胞凋亡相關基因的轉錄因子，不僅幫助減輕ERS下的蛋白負荷，也為細胞死亡通路發出信號[10]。GADD34則編碼蛋白磷酸酶-1的催化亞單位，通過去磷酸化eIF2α來抵消PERK的作用。因此，選擇性抑制GADD34可以延長eIF2α失活狀態，減輕細胞損傷[11]。PERK通路的主要功能包括減緩蛋白質翻譯、增強抗氧化應答、促進細胞凋亡以及調節脂質代謝和胰島素信號[3-4]。
1.2.3 ATF6通路
ATF6是一種單通道的2型跨膜蛋白，其N末端包含“胞質”結構域。這一部分由370～380個氨基酸構成，形成堿性亮氨酸拉鏈轉錄因子[12]。在ERS發生時，ATF6從GRP78處釋放，并遷移到高爾基體，通過位點蛋白酶1和蛋白酶2的作用被裂解，從而釋放出具有轉錄激活功能的N-末端細胞質域，即激活轉錄因子-6水解片段。該片段隨后進入細胞核，參與內質網相關降解途徑和激活一系列下游基因的表達，包括XBP1基因[13]。ATF6通路能促進蛋白質質量控制基因的表達、維持內質網及細胞的穩態，同時參與調節細胞生存與凋亡過程[12-13]。
2 ERS與DR的相關性
研究表明，在1型或2型糖尿病患者中，ERS相關標志物（包括GRP78、IRE1α、PERK、CHOP及ATF6等蛋白）的表達水平顯著高于非糖尿病人群[14-15]。在2型糖尿病患者中，血清GRP78濃度的增加與糖化血紅蛋白和糖基化終末產物的表達水平呈正相關[16]；此外，ATF4和CHOP基因在某些患者外周血單核細胞中表達水平增高，這與血糖控制水平密切相關，這表明ERS參與了糖尿病進程[17]。ERS的持續激活不僅損害細胞功能，還可通過促炎、氧化應激、細胞凋亡及血管功能障礙，加劇糖尿病引起的神經-微血管損傷[3-4]。研究表明，糖尿病神經病變患者相較于無神經病變的糖尿病患者，其外周血單核細胞中重鏈結合蛋白的表達水平顯著增加[17]。糖尿病患者的血管內皮細胞功能障礙與IRE1α的活化密切相關[18]。與無腎病的糖尿病患者相比，伴有腎病的患者單核細胞存在更顯著的ERS反應[19]。與輕度糖尿病足潰瘍患者相比，嚴重足潰瘍（2級和3級）患者的ERS標志物表達水平更高[20]。
DR作為重要的糖尿病并發癥，涉及ERS在其發展的作用[21]。研究表明，糖尿病大鼠在造模后1、3、6個月，視網膜CHOP基因的轉錄水平顯著升高，與視網膜微血管內皮細胞凋亡密切相關，這提示ERS參與早期視網膜損傷[22]。內質網相關降解蛋白（如羥甲基戊二酰輔酶A還原酶降解蛋白-1）表達水平下降，亦可加劇DR進展[23]。轉錄因子7樣2與2型糖尿病風險高度相關，通過ERS途徑可能促進病理性新生血管形成，并通過上調血管內皮生長因子（VEGF）水平，推動增生型DR發展[24]。因此，ERS是DR發生和發展的關鍵中介，而靶向干預持續性ERS已被證實可有效改善DR[4, 25]。
3 ERS在DR中的作用機制
3.1 線粒體相關內質網膜（MAM）
在糖尿病背景下，MAM功能障礙觸發鈣穩態失調、氧化應激增強以及炎癥和細胞凋亡，加劇了ERS和線粒體損傷，顯著影響DR進展[26]。研究報道，高糖環境下三磷酸肌醇受體-1/葡萄糖調節蛋白-75/電壓依賴性陰離子通道-1軸活化導致視網膜血管內皮細胞中MAM功能異常增強，進而引起內質網轉向線粒體的鈣離子過載，并加速了鈣離子依賴性細胞死亡過程[27]。盡管適度的內質網-線粒體耦合對細胞功能重要，但過度耦合則帶來負面影響。研究指出，抑制ERS可減輕由MAM功能異常引起的細胞損傷，同時緩解高糖引發的視網膜線粒體損傷[21, 27]。目前對MAM與ERS在DR中的作用及其相互機制的理解有限，未來研究需聚焦于如何調控MAM功能以緩解ERS。
3.2 自噬
自噬是一種細胞內過程，通過清除受損細胞器和蛋白質來維持細胞穩態。ERS激活自噬，降解受損內質網組分和錯誤折疊蛋白質，減輕ERS影響，恢復細胞穩定性[28]。然而，持續的ERS過度激活可能擾亂自噬平衡，影響細胞存活。研究顯示，在糖尿病患者視網膜中，持續ERS調控下自噬活性降低，而抑制ERS可增加自噬標記物輕鏈蛋白3B-Ⅱ型的表達[29]。ERS與自噬之間的關系是雙向的，互相調控，影響細胞對蛋白質積累的反應[30]。
3.3 細胞凋亡
既往研究表明，糖尿病視網膜神經-血管細胞凋亡與PERK/eIF2α/ATF4/CHOP信號通路激活密切相關[31-32]。在高糖環境中，ERS激活導致甘油醛-3-磷酸脫氫酶從細胞質向核內轉移，觸發視網膜Müller細胞的凋亡信號[33]。此外，高糖降低鈣泵蛋白表達，干擾鈣離子穩態和內質網功能，進而引發ERS和炎癥，誘導視網膜色素上皮細胞凋亡；通過上調鈣泵蛋白表達能有效減緩這一過程[34]。DR模型中，細胞凋亡信號調節激酶-1活化增強ERS相關蛋白如IRE1α和CHOP的表達，促進視網膜微血管內皮和Müller細胞凋亡[35-36]。研究表明，代謝記憶可增強持續性ERS，是DR中細胞凋亡的一個重要原因[37]。
3.4 視網膜微血管病變
高糖狀態下，IRE1α和PERK通路被激活，調節VEGF表達水平，從而加劇炎癥及病理性血管生成[38]。研究發現，高血糖誘導的ERS加劇了視網膜血管內皮細胞和周細胞損傷以及毛細血管無細胞化，通過抑制ERS可以有效緩解這些病理過程[25]。此外，12/15-脂氧合酶及15-羥基二十碳四烯酸在糖尿病環境中促進ERS，激活煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶和VEGF受體-2，進而損害視網膜微血管功能；抑制ERS有助于改善視網膜微血管狀況[39]。多項研究表明，調控ERS對糖尿病視網膜微血管病變具有保護作用[40-42]。
3.5 氧化應激
大鼠糖尿病模型誘導45 d后，視網膜神經節細胞層和Müller細胞對CHOP的免疫反應呈陽性，而谷胱甘肽和脂質過氧化等氧化應激指標未見顯著變化，這提示ERS可能獨立于氧化應激或在其之前作為視網膜病變的早期事件[43]。隨著糖尿病的進展，ERS與氧化應激通過多種機制相互作用并相互加劇，如ERS可以增加活性氧的產生，而氧化應激則干擾蛋白質正常折疊及功能，進一步加重ERS[44]。現有研究顯示，通過天然提取藥物干預氧化應激與ERS，可顯著改善DR[33, 45-47]。
3.6 炎癥反應
炎癥是DR的核心病理過程，多種機制觸發其炎癥反應，ERS為一個誘因[48]。高糖環境下，XBP1基因條件性敲除的Müller細胞中炎癥因子的表達患者增加[49]。通過腺病毒載體過表達ATF4，可顯著提高視網膜中單核細胞趨化蛋白-1的水平及炎癥細胞的浸潤[50]。β-羥基丁酸的腹腔注射可抑制視網膜中PERK、IRE1及ATF-6通路，有效減輕糖尿病小鼠的視網膜炎癥損傷[51]。持續性ERS加劇了DR中的炎癥，而炎癥狀態也可加重ERS。糖尿病小鼠中腫瘤壞死因子-α的特異性表達導致ERS更為顯著，伴有視網膜血管內皮細胞功能障礙及更嚴重的視力損害[52]。
3.7 神經退行性變
視網膜神經元包括神經節細胞、雙極細胞、光感受器細胞和Müller細胞，其中ERS引發的細胞損傷是DR神經退行性變的重要原因[53-54]。研究發現，ERS可能早期介入糖尿病小鼠視網膜神經節細胞和Müller細胞的損傷機制[43]。相較于野生型小鼠，XBP1基因敲除小鼠出現更為顯著的視網膜功能退化，其突觸后密度蛋白-95的mRNA和蛋白水平也顯著下降。這表明在雙極細胞和（或）光感受器細胞中，XBP1缺失可能通過降低調控細胞骨架動態的蛋白水平，進而影響突觸結構，導致突觸功能減退和退行性改變[55]。
4 ERS與DR的治療
目前被用于拮抗ERS的方法主要是采用藥物或分子手段干預ERS調控軸成員，以及改善其他相互調控的病理機制如自噬、氧化應激和炎癥，這些方法能直接或間接抑制持續性ERS，被證明能夠改善DR[4]。
4.1 化學藥物
根據作用機制，ERS相關化學藥物主要分為：阻斷ERS或調控蛋白質折疊，干預ERS調控軸成員，以及影響蛋白質翻譯后修飾。阻斷ERS或調控蛋白質折疊的藥物如4-苯丁酸和牛磺酸熊去氧膽酸，這些藥物作為分子伴侶能幫助蛋白質正確折疊，通過促進未折疊或部分折疊的多肽鏈形成三維結構。體內體外實驗證明，這些藥物可以作用于整個ERS途徑，減輕糖尿病模型中視網膜細胞ERS，從而改善DR[56]。熊去氧膽酸還通過抑制GRP78轉位和VE-鈣黏蛋白糖基化修飾，降低ERS相關細胞凋亡及VEGF生成，減少血管滲漏，保護細胞免受高糖損傷[56]。利拉魯肽是一種胰高血糖樣肽-1類似物，已證實能夠延緩DR進展[57]。其作用機制包括抑制PERK/eIF2α/ATF4/CHOP通路，減輕視網膜ERS[54]。此外，選擇性IRE1α抑制劑Ⅲ、IRE1/XBP1s激活劑、以及PERK抑制劑和ATF6抑制劑等，未來有望用于DR治療[3]。此外，影響蛋白質翻譯后修飾的藥物如衣霉素和葡萄糖胺也顯示出潛力。衣霉素通過抑制N-乙酰葡糖胺磷酸轉移酶活性，阻斷N-糖基化首步反應，其干擾效果可能導致未折疊或錯誤折疊的蛋白質積累，進一步促進視網膜ERS[58]。而葡萄糖胺濃度升高可能導致糖基化修飾增強，加劇內質網負擔，引發DR[25]。
4.2 天然提取物
多種中草藥通過現代科技從自然界植物、動物及礦物中提取活性成分并加以研發，具備多靶點、多環節、多成分的特點，并且副作用較少[59]。這些藥物依據辯證論治原理，整合各方面，能有效調控ERS，從而延緩DR進程[59]。研究表明，諾比列汀、黃芪多糖、槲皮素、萵苣黃素、藍莓花青素提取物和蘿卜硫素等具有緩解炎癥、抗氧化及神經保護等多重生物效應，能直接或間接抑制ERS，進一步延緩DR進展[34, 38, 46-48, 60-61]。
4.3 基因療法
基因編輯技術，尤其是核糖核酸干擾和規律成簇的間隔短回文重復序列相關蛋白9技術，已用于精準調控ERS相關路徑。核糖核酸干擾技術具體通過抑制與DR相關的ERS信號來發揮治療作用。研究表明，轉錄因子7樣2在糖尿病小鼠血視網膜屏障損傷中起重要作用，其靶向沉默能在高糖環境下抑制ATF6信號通路，從而減輕視網膜屏障的損傷[60]。分子伴侶58千道爾頓蛋白激酶抑制蛋白，作為熱休克蛋白40家族的一員，通過調節eIF2α的磷酸化在PERK介導的ERS中起關鍵作用[61]。動物實驗數據表明，58千道爾頓蛋白激酶抑制蛋白的沉默會加劇糖尿病血管滲漏，而其過表達則能減少由ERS誘導的CHOP活化及視網膜血管內皮細胞的VEGF表達增加[61]。規律成簇的間隔短回文重復序列相關蛋白9技術通過敲除IRE1α基因，阻斷IRE1α/XBP1信號通路，有效緩解了視網膜血管內皮細胞的ERS[62]。
4.4 干細胞療法
干細胞療法與化學藥物的結合展現了對視網膜神經退行性疾病的協同治療潛力[63]。褪黑素，這是一種主要在松果體中合成的神經內分泌激素，參與調節晝夜節律、增強免疫功能和抗氧化、抗衰老以及抗腫瘤的作用，其在神經細胞中通過抑制PERK/CHOP通路發揮保護作用[63]。近期研究揭示了褪黑素與脂肪來源骨髓間充質干細胞的聯用，能顯著延緩糖尿病神經病變和視網膜病變的進展[64]。
4.5 納米粒療法
神經營養素-4，屬于神經營養素家族，調控神經元存活、分化、生長及突觸發育等多項功能，并參與髓鞘形成[65]。研究表明，神經營養素-4能減輕DR中的ERS及視網膜神經節細胞損傷，被認為是糖尿病神經損傷的潛在藥物[65]。新開發出結合了神經營養素-4和樹狀納米粒的復合物，可長期維持玻璃體及視網膜組織中的蛋白濃度，特別促進視網膜神經節細胞的傷后恢復[66]。此外，葉黃素載體殼聚糖-海藻酸鈉納米載體通過調節ATF4及緊密連接蛋白-1，有助于維護糖尿病視網膜微血管功能，為DR治療開辟新策略[42]。
5 小結與展望
ERS在DR的發病機制中占據著舉足輕重的地位，其雙刃劍效應體現在適度的ERS對于細胞具有一定的保護作用，而持續性或過度的ERS則成為推動DR進展的關鍵因素。現有研究揭示了ERS在DR發生與發展中的核心角色，但對于其精確的分子機制及其與其他病理過程的相互作用，如線粒體損傷、自噬、細胞凋亡、氧化應激和炎癥，仍知之甚少。因此，未來研究的一個關鍵方向是深入解析DR中ERS的分子調控機制，特別是探索如何在細胞保護和死亡之間找到一個最佳平衡點。目前DR中ERS的治療研究主要在體外細胞模型和體內動物模型中進行，對于相關藥物的特異性、安全性和有效性尚未明確。發展針對特定ERS信號通路的抑制劑或激活劑，尤其是那些能夠精確調控ERS水平、防止細胞過度應激而不影響其生理功能的分子，將開辟治療DR的新途徑。