《Diagnostics》：Systemic Redox Biomarkers in Diabetic Retinopathy: Comparative Evaluation of Thiol–Disulfide Homeostasis, Ischemia-Modified Albumin, and Superoxide Dismutase
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背景/目的：氧化应激参与糖尿病视网膜损伤，但糖尿病视网膜病变（DRP）中的系统性氧化还原生物标志物尚未完全明确。本研究旨在评估糖尿病视网膜病变患者、无视网膜病变的糖尿病患者以及健康对照者的系统性硫醇?二硫化物稳态（TDH）、缺血修饰白蛋白（IMA）以及血清和尿
背景/目的：氧化应激参与糖尿病视网膜损伤，但糖尿病视网膜病变（DRP）中的系统性氧化还原生物标志物尚未完全明确。本研究旨在评估糖尿病视网膜病变患者、无视网膜病变的糖尿病患者以及健康对照者的系统性硫醇?二硫化物稳态（TDH）、缺血修饰白蛋白（IMA）以及血清和尿液超氧化物歧化酶（SOD）活性。方法：本横断面比较性研究纳入31例未经治疗的DRP患者、31例无视网膜病变的糖尿病患者和45例健康对照者。研究人员在一次研究访视中测量了血清天然硫醇、总硫醇、二硫化物、IMA以及血清和尿液SOD活性，并在各组间进行比较。结果：三组间的血清天然硫醇、总硫醇和二硫化物浓度均存在差异（所有总体p ≤ 0.001）。与无视网膜病变的糖尿病患者相比，经Bonferroni校正后DRP患者的天然硫醇浓度较低（p = 0.011）；总硫醇的差异未达到校正后的显著性阈值（p = 0.029）。两个糖尿病组的二硫化物浓度均低于健康对照组。IMA浓度以及血清和尿液SOD活性在各组间无显著差异（所有p > 0.05）。在31例DRP患者中，15例伴有糖尿病黄斑水肿（DME），16例不伴DME。在有和无DME的患者之间，未检测到所测氧化还原生物标志物的统计学显著差异。结论：在本横断面队列中，较低的血清天然硫醇浓度与糖尿病视网膜病变相关，而IMA及血清和尿液SOD活性未显示显著的组间差异。这些发现提示循环硫醇状态值得在更大规模的纵向研究中进一步探讨。
研究背景与问题
糖尿病（DM）是一种慢性多系统代谢疾病，其微血管并发症之一——糖尿病视网膜病变（DRP）是全球视力损害的主要原因。传统上DRP被视为微血管疾病，但当代观点认为它是一种神经血管病变，涉及血管功能障碍、炎症、神经元损伤、代谢失调和氧化应激的相互作用。视网膜因高代谢需求、高耗氧量、富含多不饱和脂肪酸以及对严格调控的氧化还原信号的持续依赖，对氧化损伤尤为敏感。持续高血糖可通过线粒体功能障碍及多元醇、己糖胺、蛋白激酶C激活、晚期糖基化终末产物形成和脂质过氧化等多条通路增加活性氧（ROS）生成。氧化应激还与炎症信号、小胶质细胞激活、内皮功能障碍和神经退行性变双向交互，导致血?视网膜屏障受损和进行性神经血管损伤。因此，寻找能够表征系统性或局部氧化还原失衡的生物标志物成为重要研究方向。
目前，关于DRP中系统性氧化还原生物标志物的研究仍不充分。硫醇类化合物是内源性抗氧化防御的重要组成部分，其巯基可逆氧化形成二硫键，构成动态的硫醇?二硫化物稳态（TDH）。Erel和Ne?elio?lu开发的自动化检测法可同时定量天然硫醇、总硫醇和动态二硫化物浓度，为表征系统性硫醇氧化还原状态提供了实用手段。然而，针对DRP中TDH的数据仍然有限，已有研究结果在不同生物学区室间并不一致。缺血修饰白蛋白（IMA）作为氧化或缺血修饰的循环标志物，在缺血性和代谢性疾病中被广泛研究，但其组织特异性及区分视网膜疾病与全身代谢或血管影响的能力尚不确定。超氧化物歧化酶（SOD）是主要的酶促抗氧化防御系统，催化超氧自由基的歧化反应，但循环中SOD的测量结果异质性较大，可能无法直接反映视网膜组织内的线粒体或细胞内抗氧化活性。将这些标志物联合评估可能更具信息价值，因为它们代表了氧化还原生物学的互补方面：TDH反映循环硫醇池和可逆氧化还原平衡，IMA反映白蛋白的氧化/缺血修饰，SOD活性反映酶促抗氧化反应。同时，不应假设系统性生物标志物直接代表视网膜氧化应激，因为循环浓度可能受全身代谢、肾脏处理、炎症状态、营养因素及其他合并症的影响。
研究设计与方法
本研究为横断面比较性研究，由一家三级转诊医院的眼科和医学生物化学科室实施。研究对象于2023年8月至2024年2月期间前瞻性招募，在一次研究访视中完成生物标志物测量。最终队列包括31例未经治疗的DRP患者、31例糖尿病患者（无视网膜病变）和45例健康对照者。DRP定义为既往未接受过玻璃体内注射、视网膜激光治疗或玻璃体视网膜手术。排除标准包括可能影响动态TDH的系统性疾病（如慢性炎症或风湿病、高血压、心血管疾病、肝肾功能不全、脑血管疾病、甲状腺疾病、维生素缺乏症、恶性肿瘤），以及吸烟、饮酒、体重指数超过30 kg/m2、服用维生素或抗氧化补充剂、口服避孕药或激素替代疗法者。
关键技术方法包括：（1）采用Erel和Ne?elio?lu的自动化分光光度法评估TDH：用硼氢化钠还原二硫键，甲醛淬灭过量还原剂，DTNB定量巯基，计算天然硫醇、总硫醇和二硫化物浓度；（2）采用白蛋白钴结合试验检测IMA，以吸光度单位（ABSU）报告；（3）采用基于Marklund?Marklund方法的邻苯三酚自氧化抑制法测定血清和尿液SOD活性，以U/L报告；（4）所有参与者均接受最佳矫正视力、眼前段检查、散瞳眼底检查、压平眼压计测量和频域光学相干断层扫描（OCT）检查，必要时行荧光素眼底血管造影；（5）统计方法：连续变量用Kruskal?Wallis检验进行总体比较，预设的三组两两比较用Mann?Whitney U检验，Bonferroni校正阈值为p < 0.0167；IMA和SOD组间比较用单因素方差分析。
研究结果
3.1 基线特征：共分析107人：DRP组31人（29.0%），糖尿病无视网膜病变组（DM组）31人（29.0%），健康对照组45人（42.0%）。三组平均年龄分别为60.61±7.1岁、61.13±8.1岁和58.53±7.8岁（p = 0.181），女性比例分别为58.1%、67.7%和51.1%（p = 0.465）。DRP组中，15人（48.4%）伴有糖尿病黄斑水肿（DME），16人（51.6%）不伴DME；20人（64.5%）为轻中度非增殖性DRP（NPDR），9人（29.0%）为重度NPDR，2人（6.5%）为增殖性DRP（PDR）。
3.2 硫醇?二硫化物参数：三组间血清天然硫醇、总硫醇和二硫化物的浓度均存在显著差异（所有总体p ≤ 0.001）。DRP组天然硫醇、总硫醇和二硫化物均值分别为258.16±31.05、298.97±36.35和20.40±3.61 μmol/L；DM组分别为279.72±50.79、319.76±57.20和20.02±4.37 μmol/L；对照组分别为304.16±40.49、350.68±45.36和23.25±3.10 μmol/L。Kruskal?Wallis效应量（η2H）分别为：天然硫醇0.197，总硫醇0.190，二硫化物0.142，二硫化物/天然硫醇比值0.051。
3.3 两两比较：采用Bonferroni校正阈值p < 0.0167。与健康对照组相比，DRP患者的天然硫醇、总硫醇和二硫化物浓度均显著降低（所有p < 0.001）。糖尿病无视网膜病变患者的天然硫醇和总硫醇浓度数值上低于健康对照组，但差异未达到Bonferroni校正阈值（分别为p = 0.049和p = 0.020）；二硫化物浓度显著降低（p = 0.001）。DRP患者的天然硫醇和总硫醇浓度数值上也低于糖尿病无视网膜病变患者；校正多重比较后，天然硫醇的差异仍具统计学意义（p = 0.011），而总硫醇的差异未达到校正阈值（p = 0.029）。二硫化物浓度在两个糖尿病组间无差异（p = 0.784）。
3.4 IMA和SOD：IMA（ANOVA p = 0.200）、血清SOD（ANOVA p = 0.926）和尿液SOD（ANOVA p = 0.408）均未检测到显著的总体组间差异。
3.5 DME亚组分析：在DRP患者中，按DME状态进行的探索性比较未显示任何测量的氧化还原生物标志物存在统计学显著差异。
讨论与结论
本研究的主要发现在于，三组间天然硫醇和总硫醇浓度呈现梯度式横断面差异，DRP患者浓度最低。天然硫醇和总硫醇浓度在DRP组数值上低于糖尿病无视网膜病变组，但多重比较校正后仅天然硫醇的配对差异保持显著。两个糖尿病组的二硫化物浓度均低于健康对照组，而二硫化物/天然硫醇比值虽有总体差异（p = 0.026），但未报告事后对比。相比之下，IMA浓度及血清和尿液SOD活性均未检测到显著的组间差异。这些结果表明，在这些未经调整的横断面比较中，天然硫醇比其他测量标志物表现出更明显的关联。
氧化应激为这些观察提供了生物学合理性。高血糖驱动的ROS生成与线粒体功能障碍、多元醇和己糖胺通路的激活、蛋白激酶C信号传导、晚期糖基化终末产物形成和脂质过氧化密切相关。这些通路并非孤立作用，氧化还原失衡可放大炎症信号和小胶质细胞激活，而炎症又可促进进一步的氧化损伤。硫醇类化合物参与非酶促抗氧化防御，但血清硫醇浓度本身并不能直接量化整体抗氧化能力。动态TDH反映了还原型硫醇与二硫键之间的可逆关系，这一系统参与蛋白质功能、信号传导和抵御氧化暴露。本研究中，天然硫醇和总硫醇浓度呈现梯度模式，健康对照组最高，糖尿病无视网膜病变组居中，DRP组最低。两个糖尿病组之间的差异值得关注，因为两者均暴露于糖尿病，而临床可检测到的视网膜病变将DRP组区分开来。二硫化物浓度在两个糖尿病组中均降低，这不能用简单的氧化模型预测——持续的氧化负荷可能逐渐消耗整体硫醇池，使可用于可逆二硫键形成的底物减少，从而导致天然硫醇、总硫醇和二硫化物共同下降。
IMA浓度在三组间无显著差异，这与部分既往报告不同。这种差异可能源于IMA的非视网膜特异性，以及本研究采用了严格的排除标准以减少非视网膜来源的IMA变异。血清和尿液SOD活性在各组间相似，这可能反映了慢性氧化暴露下消耗与代偿之间的净平衡，以及循环SOD不能直接代表视网膜组织内线粒体或细胞内SOD活性的局限性。
在DRP患者中，根据DME状态进行的亚组分析未显示显著差异，但这应谨慎解释，因为研究并未专门针对DME亚组分析设定足够的统计效力。
研究的优势包括前瞻性招募、同时纳入糖尿病和健康对照组、入组未经治疗的DRP患者、同步评估TDH、IMA及血清和尿液SOD活性，以及严格的排除标准以减少全身性混杂因素的影响。局限性在于：横断面设计无法确定时间或因果关系；DRP和DME亚组规模较小；糖尿病病程、血糖控制、肾功能、白蛋白和用药数据不完整，限制了混杂因素的调整；IMA未进行白蛋白校正，尿液SOD未进行肌酐标准化；空腹状态、采集时间、溶血筛查、实验室盲法和检测顺序未被记录；未进行连续入组确认。
结论：在本横断面研究中，经多重比较校正后，糖尿病视网膜病变患者的血清天然硫醇浓度低于无视网膜病变的糖尿病患者。IMA及血清和尿液SOD活性未显示显著的总体组间差异。需要更大规模的纵向研究，配备经过验证的分析数据和相关混杂因素的校正，以评估这些发现的可重复性和临床相关性。
