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糖尿病视网膜病变动物模型是在糖尿病模型基础上发展而来的。传统的糖尿病动物模型主要有自发性遗传性、胰腺切除、化学物质诱导和转基因动物模型。自发性遗传性动物模型对动物的种属、繁殖和饲养条件要求较严格，提供实验用的数量有限，故实际应用受到限制。化学性糖尿病动物模型诱发简便，是目前应用较广泛的模型。但多数的动物模型仅表现为背景性糖尿病视网膜病变，增殖性视网膜病变少见。常用的实验动物有猴、猫、狗、猪、鼠等，因为其视网膜有精细复杂的血管网，可用于糖尿病视网膜病变实验研究［1］。
利用糖尿病视网膜病动物模型实验，可以从不同角度对疾病的发病机制和治疗进行研究。
1 代谢与糖尿病视网膜病
慢性高血糖是糖尿病视网膜病变发生的关键因素。Engerman等对糖尿病猫进行5年观察后，发现血糖控制不良则视网膜损害呈进行性，而控制良好者视网膜损害则停止［2］。在高血糖状态下，视网膜组织首先发生代谢异常，其次组织结构发生异常。视网膜组织的葡萄糖酵解过程的3个关键限速酶：己糖激酶、磷酸果糖激酶和丙酮酸激酶的活性均显著下降［3］。醛糖还原酶活性增强，山梨醇通道活跃，山梨醇在细胞内聚积，引起渗透压增高，导致周细胞蜕变、减少，毛细血管张力降低，管径扩张，形成短路血管，进而形成微血管瘤［2］。研究发现在糖尿病大鼠发病1个月内发生视网膜组织代谢异常，而其最早的组织病理损害（周细胞丧失）在6个月内出现，提示在疾病初期，视网膜组织中就出现了代谢紊乱［3］。ALX诱导的糖尿病大鼠即使在血糖降至正常时其视网膜内过量的山梨醇、果糖仍滞留而不排出［4］。另外慢性高血糖可能诱导一个或多个关键基因的表达发生改变，人类和实验动物中所见糖尿病视网膜病在血糖控制后仍继续发展可能与此有关［5］。
高血糖还可影响肌醇代谢，通过与肌醇竞争肌醇受体而引起细胞内肌醇缺乏。Mandarino在实验动物中观察到在视网膜山梨醇上升的同时伴有肌醇含量下降，因而提出山梨醇／肌醇导致糖尿病视网膜病的假说［6］。有研究证实异常的肌醇磷脂代谢是造成周细胞衰亡的机制之一，并且应用肌醇或醛糖还原酶抑制剂可逆转肌醇磷脂代谢，这为防治早期糖尿病视网膜病奠定了基础［7］。
2 血液流变学与糖尿病视网膜病变
血液流变学的异常被认为在糖尿病视网膜病变的早期有某些作用。研究发现在明显的糖尿病视网膜病变发生之前，视网膜血流速度已发生异常改变，而视网膜血管直径尚无改变［8］。在糖尿病视网膜病变时，血小板凝聚性显著增强；在应用抗凝剂治疗后，血小板凝聚明显降低［9］。血小板可能不是栓塞视网膜毛细血管的主要因素，内皮细胞和白细胞才是关键因素［10，11］。糖尿病鼠视网膜上有多处白细胞增多、循环血液中白细胞/单核细胞密度与对照组相比亦明显增高；糖尿病猴的视网膜上也发现中性粒细胞集聚异常增多，白细胞对血管内皮细胞的黏附增强。具有活性的白细胞可能产生细胞毒性产物破坏视网膜细胞和微血管；栓塞毛细血管导致视网膜血流速度减慢、微血管瘤及新生血管的发生。白细胞可能通过该途径影响视网膜的微循环［12］。
实验发现突发的高血糖对红细胞流速无影响，持续的高血糖才对红细胞流速有影响。这也证实了糖尿病影响微血管及其血流速度［13］。抗凝剂（cilostazol）治疗可以影响糖尿病鼠的视网膜血流速度从而改善视网膜病变的病情发展，说明血液流变的异常在视网膜病的发展中起一定作用［14］。大剂量的阿司匹林可以降低糖尿病大鼠视网膜毛细血管、小动脉及小静脉上白细胞的黏附作用，保护血-视网膜屏障并可抑制白细胞表面黏附素及毛细血管上的黏附分子ICAM-1的表达，影响eNOS、NF-κB和TNF-α的表达。故认为糖尿病视网膜的微血管病变与炎症反应有关，阿司匹林在早期糖尿病视网膜病变中有抗感染作用［15］。
3 神经元及神经胶质疾病和糖尿病视网膜病变
以往的研究多认为糖尿病视网膜病变是血管损伤的疾病［10］。目前研究发现在糖尿病早期视网膜神经元已有死亡，胶质细胞的活化及神经元的蜕变可能是糖尿病视网膜病变中重要的一环。
在糖尿病视网膜病变时，胶质细胞活化使视网膜神经元的结构和代谢异常,如胶质细胞上的GFAP和内皮细胞上的转膜蛋白表达下降从而改变了神经胶质细胞和内皮细胞之间的连接关系，使胶质细胞维护血-视网膜屏障的功能下降［16］。糖尿病大鼠与正常鼠相比，视网膜神经元凋亡增加，内核层及内丛状层的厚度显著下降，总视网膜的厚度明显下降。经用胰岛素治疗后，凋亡的神经元数目减少。糖尿病患者的视网膜标本研究也证实神经元凋亡的增加［17］。
在糖尿病大鼠视网膜的Muller细胞和光感受器细胞可见L-谷氨酸盐和γ-氨基丁酸（GABA）的表达增加［18］。糖尿病的早期，视网膜上的神经递质（血管活性肠多肽及P物质）表达下降，而GABA及氨基己酸增高，刺激神经毒素活性增强，从而压抑和（或）破坏视网膜内层神经元的活动能力［19］。研究还发现在糖尿病时，视网膜神经胶质细胞的反应异常及神经胶质的谷氨酸盐代谢改变使视网膜上的谷氨酸盐增加，谷氨酸盐早期的或持续的神经毒作用可能是神经元蜕变的原因［20］。甚至在尚未出现视网膜病变的糖尿病患者中，通过对患者眼睛的神经元细胞免疫组化分析，发现VEGF蛋白的增加，说明糖尿病视网膜病变是从视网膜神经元和神经胶质的疾病开始，只有在晚期才累及视网膜血管结构［21］。
4 血管生长因子与糖尿病视网膜病变
目前发现的血管生长因子很多，其中血管内皮生长因子（VEGF）表达增加已经成为目前糖尿病视网膜病变发病机制的研究焦点。VEGF是血管系统形成的必需成分。目标性破坏（敲除）大鼠VEGF基因，可导致血管形成障碍和子宫内死亡。组织缺氧可增强VEGF的表达，而这正是视网膜新生血管形成的一个主要刺激物。甚至在可识别视网膜病变早期征象如毛细血管周细胞和内皮细胞消失之前，就已经存在视网膜血流减少和伴发组织缺氧，并且这些变化很可能伴有VEGF合成及分泌的增加［4］。研究发现有糖尿病倾向的大鼠在糖尿病尚未确诊前，视网膜上VEGF表达即有轻度增加；当糖尿病发作后，视网膜上VEGF、VEGF mRNA和VEGF受体表达都明显增加［22］。视网膜神经节细胞层及内、外核层VEGF及其受体 flk-1及 flt-1表达也显著增高［23］。Juan等发现6周的糖尿病大鼠视网膜VEGF及其受体flk-1、bFGF（成纤维细胞生长因子）和有丝分裂原激活蛋白激酶（MAPK）和酪氨酸激酶(TK)表达增加。异黄酮的治疗可抑制糖尿病大鼠视网膜上的TK蛋白质的磷酸化表达，而对VEGF、flk-1和bFGF无影响［24］。
在糖尿病鼠的视网膜上发现IGF-I（胰岛素样生长因子）受体和Akt磷酸化水平轻度增高。色素上皮细胞上IGF-1基因的高表达,能使色素上皮细胞趋化迁移及增生，这可能与糖尿病视网膜病变的增殖性病变有关［25］。
5 小结
糖尿病视网膜病变动物模型是在糖尿病模型基础上发展而来的。多数的动物模型仅表现为背景性糖尿病视网膜病变，增殖性视网膜病变少见。常用的糖尿病视网膜病变实验动物有猴、猫、狗、猪、鼠等。利用糖尿病视网膜病动物模型实验，可以从不同角度对疾病的发病机制和治疗进行研究。
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基金项目： 湖南省科技厅课题（编号： 04SK3034/3）
作者单位：1 671000云南大理,大理医学院附院眼科
2 410011 湖南长沙，中南大学湘雅二医院眼科
(编辑：俊 红)