糖尿病視網膜病變（DR）是糖尿病造成嚴重視力損害的微血管并發癥之一，是成年人致盲的主要原因。代謝異常在DR的發生發展過程中發揮重要作用，包括糖代謝、脂代謝、氨基酸代謝、嘌呤代謝水平異常，其預示著DR進展過程中存在磷酸戊糖途徑、精氨酸代謝途徑、多元醇途徑和抗壞血酸途徑的失調。代謝組學在探究DR的發病機制和診斷DR上具有巨大優勢，有助于識別DR的特征性代謝變化，發現潛在的生物標志物。但現有關于DR的代謝組學研究存在一些局限，如由于種族、年齡、性別、樣本量的差異，一些研究中發現的潛在生物標志物很難在其他研究中得到驗證；對DR不同階段的生物標志物的研究較少。因此，未來還需要開展多中心、大規模的臨床研究，來篩選出具有實際臨床診斷價值的生物標志物。
引用本文： 李青博, 邵彥. 代謝組學在糖尿病視網膜病變中的研究進展. 中華眼底病雜志, 2023, 39(6): 510-514. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20211124-00655 復制
糖尿病是一種復雜的多因素代謝性疾病，其發病機制涉及多種代謝途徑的相互作用[1]。糖尿病視網膜病變（DR）是糖尿病造成嚴重視力損害的微血管并發癥之一。根據是否出現視網膜新生血管，DR在臨床上分為早期的非增生型DR（NPDR）和晚期的增生型DR（PDR）[2]。越來越多的證據表明，DR患者代謝水平的改變早于眼底病變[3]。這說明代謝組學在探究DR的發病機制和診斷早期DR上具有巨大潛力。現就DR代謝組學的研究現狀及進展作一綜述，旨在為尋找新的生物標志物和實現DR精準診療提供新的理論依據。
1 代謝組學概述
代謝組學是“組學”技術之一，是基因組學、轉錄組學和蛋白質組學的補充。代謝組學旨在通過分析代謝物的變化來揭示組織穩態的內在變化以及外源性因素的影響[4]。許多研究表明，糖尿病及其并發癥存在明顯的代謝紊亂[5-7]。因此，代謝組學為糖尿病及其并發癥的早期診斷提供了新的思路，為發現新型標志物和新的生化過程提供了強大的平臺[8]。
代謝組學利用核磁共振技術和質譜技術進行評估。核磁共振技術是一種非破壞性技術，且具有樣品制備簡單、自動化程度高、檢測無偏向性、可以實現高通量的優點。核磁共振技術的主要缺點是受到庫的質量和計算機算法的限制，且覆蓋深度遠不如質譜技術。質譜技術能夠檢測到極低水平的特定代謝物，且具有高度特異性。但是樣品需要通過液相色譜或氣相色譜進行分離，且通常一次只能檢測一個代謝物亞類，效率較低。此外，樣品在加工過程中會被消耗，若樣品量不足則質譜技術的使用將受到限制。鑒于代謝物的多樣性與復雜性，僅用核磁共振技術或質譜技術不能測定和識別樣品中所有的代謝物，所以代謝組學的評估需要兩種技術相結合[9]。
代謝組學研究可分為非靶向代謝組學和靶向代謝組學。非靶向代謝組學可以發現新的和潛在相關的代謝物，但受到可用庫和純化標準的限制[10]。靶向代謝組學具有數據采集時間短、數據分析簡單和效率高的優點，但靶向代謝組學依賴于特定的假設，無法檢測到未知的途徑。人類代謝組數據庫目前列出了114 100個代謝物條目，這些條目遠遠少于迄今確定的蛋白質組、基因變體和RNA轉錄本的數量，但代謝物的化學性質和異構體的多樣性使此類研究仍面臨巨大挑戰[11]。
2 代謝組學和DR
DR研究中涉及的代謝物主要包括碳水化合物、脂質和蛋白質等（表1）。研究主要集中于DR患者在血漿、玻璃體液、房水中代謝物水平的變化及機制探索。
表1
DR患者代謝物水平的變化
2.1 糖代謝和DR
對比DR患者與無DR（NDR）患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中乳酸水平升高，提示糖酵解增強[12]。檸檬酸鹽、異檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽和蘋果酸鹽水平也升高，提示三羧酸（TCA）循環增強[12]。1, 5-葡萄糖內酯和葡萄糖酸水平升高提示磷酸戊糖途徑顯著富集，這可能與磷酸戊糖途徑負責生成還原型輔酶Ⅱ來對抗氧化應激有關[13]。
對比PDR患者與非糖尿病（ND）患者玻璃體代謝物水平發現，與血漿表現相似，PDR患者玻璃體中乳酸水平也升高[14]。微循環改變與缺氧共同誘導糖酵解產生乳酸。此外，炎癥也可以刺激乳酸的產生[15]。PDR患者玻璃體中半乳糖醇降低[14]。醛糖還原酶（AR）是多元醇途徑中的限速酶，葡萄糖和半乳糖都是該酶的底物，同時被AR還原為山梨糖醇和半乳糖醇[16]。由于AR對半乳糖的親和力高于對葡萄糖的親和力，因此在正常血糖下葡萄糖很難被AR還原為山梨糖醇。但是當細胞內葡萄糖水平升高時，以葡萄糖為底物的多元醇途徑變得活躍，故半乳糖醇生成受阻。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中乳酸和琥珀酸水平降低[17]。乳酸可以轉化為丙酮酸，然后被氧化為乙酰輔酶A，后繼續進入TCA循環[18]。琥珀酸是TCA循環的中間產物，參與線粒體內三磷酸腺苷（ATP）的產生。這與玻璃體和血漿中所呈現出的結果相反，由于高糖導致線粒體功能障礙，繼而導致細胞分裂和呼吸能力降低[19]。因此，Jin等[17]猜測乳酸和琥珀酸的同時減少可能與線粒體損傷和能量代謝減少有關。然而，Matsumoto等[20]認為，與視網膜前膜患者相比，PDR患者房水中琥珀酸水平沒有明顯差異，玻璃體液中琥珀酸水平上升，這可能提示玻璃體液比房水能夠更加敏感地反應DR代謝組學的變化。
2.2 脂代謝和DR
對比DR患者與NDR患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中脂肪酸、磷脂和鞘脂水平升高[21-22]。磷脂酰膽堿的增多和鞘脂合成的加速導致鞘脂水平升高，繼而加劇了細胞增生和血管形成[12]。DR患者血漿中酰基肉堿、脫羥基肉堿水平升高[21]。有研究表明，肉堿穿梭通路在新生血管性老年性黃斑變性（nAMD）中發生了改變[23]。因為PDR與nAMD患者眼底均出現了新生血管，故猜測脂代謝的變化可能與缺血或新生血管形成有關[24]。但也有研究認為，肉堿與糖尿病并發癥之間沒有關系[25-27]。這可能與研究設計、臨床表型的差異和樣本量小有關。
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中酰基肉堿、辛酸肉堿和癸酰肉堿水平也升高[28]，但具體機制不詳。
有學者在糖尿病動物模型中觀察到與上述類似的現象[29]。糖尿病大鼠血漿總脂肪酸水平升高，花生四烯酸降低，視網膜中長鏈多不飽和脂肪酸降低，這可能會促進DR炎癥的發展[30]。
2.3 氨基酸代謝和DR
對比DR患者與NDR患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中大多數氨基酸水平顯著升高[12, 21, 31-32]。高水平的精氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸和脯氨酸反映了精氨酸代謝的上調[24]。精氨酸代謝的上調會導致一氧化氮的減少和氧化應激的增加，繼而加速了視網膜病變的進展[33]。目前的研究發現，與糖尿病對照組相比，DR患者的精氨酸含量增加，但與NPDR患者相比，PDR患者的精氨酸含量沒有增加[31]。這似乎說明了血漿精氨酸升高總體上與DR相關，但與PDR無關。
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中甲硫氨酸、精氨酸、脯氨酸、瓜氨酸和鳥氨酸水平升高[28]。這可能是由于精氨酸代謝紊亂導致蛋白質穩態失衡或細胞死亡后細胞內代謝物釋放到玻璃體中所致[34]。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中天冬酰胺、谷氨酰胺、組氨酸和蘇氨酸水平升高[17]。這四種氨基酸可以分解成草酰乙酸、α-酮戊二酸或琥珀酰輔酶A，后通過TCA循環和氧化磷酸化轉化為CO2和H2O，同時生成ATP。TCA循環由異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶控制，這兩個酶又受到高濃度ATP和還原型輔酶Ⅰ（NADH）的抑制。高血糖和缺氧促進細胞內游離NADH池中電子和質子的積累[35]。高水平的NADH抑制了DR患者的TCA循環，繼而降低了天冬酰胺、谷氨酰胺、組氨酸和蘇氨酸的分解代謝[36]。DR患者房水中二甲基乙酰胺（DMA）水平升高[17]。DMA是不對稱二甲基精氨酸（ADMA）最重要的代謝物之一。ADMA是一氧化氮合酶（NOS）的內源性抑制劑，可降低一氧化氮的利用率[37]。同時，ADMA可誘導內皮型NOS解偶聯，繼而導致氧化應激的發生[38]。雖然目前還沒有關于DMA和DR的直接研究，但可以推測DMA的升高至少部分反映了DR患者氧化應激和內皮功能的增強狀態。DR患者房水中α-羥丁酸（α-HB）水平降低[17]。α-HB是一種有機酸，由蘇氨酸和蛋氨酸分解代謝和谷胱甘肽合成代謝產生[39]。隨著DR患者氧化應激和內皮功能障礙的進展，氨基酸分解代謝和抗氧化合成代謝下降，繼而α-HB的生成減少。
在糖尿病大鼠模型中，亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸的增加可能與谷氨酸的神經毒性有關[40-41]。支鏈氨基酸激活哺乳動物雷帕霉素通路，該通路在調節細胞生長、增生以及上調血管內皮生長因子（VEGF）通路中發揮作用。VEGF通路的激活會導致半胱天冬酶-3表達增加，繼而造成視網膜損傷[40]。在氧誘導視網膜病變（OIR）小鼠模型中，賴氨酸、泛酸和琥珀酸升高同時伴隨著精氨酸代謝的上調[28]。精氨酸酶Ⅱ活性增加導致NOS途徑中精氨酸的短缺，導致內皮細胞功能障礙，從而導致血管舒張受損[28, 42]。它還導致NOS解偶聯，隨后增加活性氧和活性氮的產生，從而導致進一步的視網膜損傷[33]。
2.4 嘌呤代謝和DR
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中鳥嘌呤、肌苷和次黃嘌呤增加，黃嘌呤水平降低[34]。一方面，這可能是由于黃嘌呤氧化酶的上調所致。另一方面，玻璃體的組成反映了視網膜和晶狀體代謝的累積效應，玻璃體中嘌呤水平升高可能是嘌呤產生和釋放增加或吸收減少的結果。嘌呤代謝的增強會誘導活性氧的生成，從而造成潛在的氧化應激。同時，在OIR小鼠模型中也觀察到嘌呤代謝途徑的下調，但與人樣本不同的是，黃嘌呤和次黃嘌呤均降低[28]。
2.5 抗壞血酸（AA）和DR
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中AA降低[14]。長期的慢性高血糖會抑制脫氫抗壞血酸通過葡萄糖轉運蛋白在血視網膜屏障處的轉運，從而降低AA。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中AA水平也降低[17]。
AA是一種主要的抗氧化劑，對于外源性放射性物質或線粒體代謝產生的超氧化物具有解毒作用。全身或局部的AA缺乏可能會誘導視網膜周細胞和內皮功能的障礙[43]。
2.6 取樣方法分析
由于橫斷面采樣的局限性，某些已識別的標志物可能僅代表短期代謝紊亂，尚不能確定為與DR發展相關的慢性因素。
血漿取樣操作簡單且安全，是代謝組學最常用的檢測物[44]，但易受到抗凝劑、飲食和晝夜節律等混雜因素和合并癥的干擾。同時，由于醛糖還原酶定位于視網膜毛細血管內皮細胞[45]，故血漿中無法觀測到多元醇途徑的改變。
玻璃體代謝物的變化能直接反應視網膜穩態的變化[34, 46]，但早期NPDR患者多不進行玻璃體切割手術，故無法得知NPDR患者的玻璃體代謝物的變化。同時，與房水取樣相比，玻璃體取樣具有內在侵襲性，易引發感染及并發癥，故在安全性方面可能會引起擔憂。
研究表明，視網膜產生和釋放的多種分子均可通過玻璃體到達前房[47-48]。同時，前房穿刺作為多種眼部疾病的治療方案，在急性病理條件下進行前房穿刺也沒有報告任何安全問題[49-50]。故房水取樣在保證準確性的基礎上又能保證安全性，在DR風險預測方面將有廣闊的臨床應用前景。
3 小結與展望
通過對DR患者各種生物樣本（房水、玻璃體液和血漿）的代謝組學檢測，揭示了DR獨特的代謝特征，為探索DR的有效生物標志物提供了理論支撐。然而，現有研究仍存在一些局限性。首先，由于種族、年齡、性別、樣本量的差異，一些研究中發現的潛在生物標志物很難在其他研究中得到驗證。其次，對DR不同階段的生物標志物的研究較少。因此，需要進一步開展多中心、大規模的臨床研究，來篩選出具有實際臨床診斷價值的生物標志物。同時，代謝組學與多組學的結合也為探索DR潛在機制提供了新的指導。
糖尿病是一種復雜的多因素代謝性疾病，其發病機制涉及多種代謝途徑的相互作用[1]。糖尿病視網膜病變（DR）是糖尿病造成嚴重視力損害的微血管并發癥之一。根據是否出現視網膜新生血管，DR在臨床上分為早期的非增生型DR（NPDR）和晚期的增生型DR（PDR）[2]。越來越多的證據表明，DR患者代謝水平的改變早于眼底病變[3]。這說明代謝組學在探究DR的發病機制和診斷早期DR上具有巨大潛力。現就DR代謝組學的研究現狀及進展作一綜述，旨在為尋找新的生物標志物和實現DR精準診療提供新的理論依據。
1 代謝組學概述
代謝組學是“組學”技術之一，是基因組學、轉錄組學和蛋白質組學的補充。代謝組學旨在通過分析代謝物的變化來揭示組織穩態的內在變化以及外源性因素的影響[4]。許多研究表明，糖尿病及其并發癥存在明顯的代謝紊亂[5-7]。因此，代謝組學為糖尿病及其并發癥的早期診斷提供了新的思路，為發現新型標志物和新的生化過程提供了強大的平臺[8]。
代謝組學利用核磁共振技術和質譜技術進行評估。核磁共振技術是一種非破壞性技術，且具有樣品制備簡單、自動化程度高、檢測無偏向性、可以實現高通量的優點。核磁共振技術的主要缺點是受到庫的質量和計算機算法的限制，且覆蓋深度遠不如質譜技術。質譜技術能夠檢測到極低水平的特定代謝物，且具有高度特異性。但是樣品需要通過液相色譜或氣相色譜進行分離，且通常一次只能檢測一個代謝物亞類，效率較低。此外，樣品在加工過程中會被消耗，若樣品量不足則質譜技術的使用將受到限制。鑒于代謝物的多樣性與復雜性，僅用核磁共振技術或質譜技術不能測定和識別樣品中所有的代謝物，所以代謝組學的評估需要兩種技術相結合[9]。
代謝組學研究可分為非靶向代謝組學和靶向代謝組學。非靶向代謝組學可以發現新的和潛在相關的代謝物，但受到可用庫和純化標準的限制[10]。靶向代謝組學具有數據采集時間短、數據分析簡單和效率高的優點，但靶向代謝組學依賴于特定的假設，無法檢測到未知的途徑。人類代謝組數據庫目前列出了114 100個代謝物條目，這些條目遠遠少于迄今確定的蛋白質組、基因變體和RNA轉錄本的數量，但代謝物的化學性質和異構體的多樣性使此類研究仍面臨巨大挑戰[11]。
2 代謝組學和DR
DR研究中涉及的代謝物主要包括碳水化合物、脂質和蛋白質等（表1）。研究主要集中于DR患者在血漿、玻璃體液、房水中代謝物水平的變化及機制探索。
表1
DR患者代謝物水平的變化
2.1 糖代謝和DR
對比DR患者與無DR（NDR）患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中乳酸水平升高，提示糖酵解增強[12]。檸檬酸鹽、異檸檬酸鹽、琥珀酸鹽、富馬酸鹽和蘋果酸鹽水平也升高，提示三羧酸（TCA）循環增強[12]。1, 5-葡萄糖內酯和葡萄糖酸水平升高提示磷酸戊糖途徑顯著富集，這可能與磷酸戊糖途徑負責生成還原型輔酶Ⅱ來對抗氧化應激有關[13]。
對比PDR患者與非糖尿病（ND）患者玻璃體代謝物水平發現，與血漿表現相似，PDR患者玻璃體中乳酸水平也升高[14]。微循環改變與缺氧共同誘導糖酵解產生乳酸。此外，炎癥也可以刺激乳酸的產生[15]。PDR患者玻璃體中半乳糖醇降低[14]。醛糖還原酶（AR）是多元醇途徑中的限速酶，葡萄糖和半乳糖都是該酶的底物，同時被AR還原為山梨糖醇和半乳糖醇[16]。由于AR對半乳糖的親和力高于對葡萄糖的親和力，因此在正常血糖下葡萄糖很難被AR還原為山梨糖醇。但是當細胞內葡萄糖水平升高時，以葡萄糖為底物的多元醇途徑變得活躍，故半乳糖醇生成受阻。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中乳酸和琥珀酸水平降低[17]。乳酸可以轉化為丙酮酸，然后被氧化為乙酰輔酶A，后繼續進入TCA循環[18]。琥珀酸是TCA循環的中間產物，參與線粒體內三磷酸腺苷（ATP）的產生。這與玻璃體和血漿中所呈現出的結果相反，由于高糖導致線粒體功能障礙，繼而導致細胞分裂和呼吸能力降低[19]。因此，Jin等[17]猜測乳酸和琥珀酸的同時減少可能與線粒體損傷和能量代謝減少有關。然而，Matsumoto等[20]認為，與視網膜前膜患者相比，PDR患者房水中琥珀酸水平沒有明顯差異，玻璃體液中琥珀酸水平上升，這可能提示玻璃體液比房水能夠更加敏感地反應DR代謝組學的變化。
2.2 脂代謝和DR
對比DR患者與NDR患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中脂肪酸、磷脂和鞘脂水平升高[21-22]。磷脂酰膽堿的增多和鞘脂合成的加速導致鞘脂水平升高，繼而加劇了細胞增生和血管形成[12]。DR患者血漿中酰基肉堿、脫羥基肉堿水平升高[21]。有研究表明，肉堿穿梭通路在新生血管性老年性黃斑變性（nAMD）中發生了改變[23]。因為PDR與nAMD患者眼底均出現了新生血管，故猜測脂代謝的變化可能與缺血或新生血管形成有關[24]。但也有研究認為，肉堿與糖尿病并發癥之間沒有關系[25-27]。這可能與研究設計、臨床表型的差異和樣本量小有關。
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中酰基肉堿、辛酸肉堿和癸酰肉堿水平也升高[28]，但具體機制不詳。
有學者在糖尿病動物模型中觀察到與上述類似的現象[29]。糖尿病大鼠血漿總脂肪酸水平升高，花生四烯酸降低，視網膜中長鏈多不飽和脂肪酸降低，這可能會促進DR炎癥的發展[30]。
2.3 氨基酸代謝和DR
對比DR患者與NDR患者血漿代謝物水平發現，DR患者血漿中大多數氨基酸水平顯著升高[12, 21, 31-32]。高水平的精氨酸、鳥氨酸、瓜氨酸和脯氨酸反映了精氨酸代謝的上調[24]。精氨酸代謝的上調會導致一氧化氮的減少和氧化應激的增加，繼而加速了視網膜病變的進展[33]。目前的研究發現，與糖尿病對照組相比，DR患者的精氨酸含量增加，但與NPDR患者相比，PDR患者的精氨酸含量沒有增加[31]。這似乎說明了血漿精氨酸升高總體上與DR相關，但與PDR無關。
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中甲硫氨酸、精氨酸、脯氨酸、瓜氨酸和鳥氨酸水平升高[28]。這可能是由于精氨酸代謝紊亂導致蛋白質穩態失衡或細胞死亡后細胞內代謝物釋放到玻璃體中所致[34]。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中天冬酰胺、谷氨酰胺、組氨酸和蘇氨酸水平升高[17]。這四種氨基酸可以分解成草酰乙酸、α-酮戊二酸或琥珀酰輔酶A，后通過TCA循環和氧化磷酸化轉化為CO2和H2O，同時生成ATP。TCA循環由異檸檬酸脫氫酶和α-酮戊二酸脫氫酶控制，這兩個酶又受到高濃度ATP和還原型輔酶Ⅰ（NADH）的抑制。高血糖和缺氧促進細胞內游離NADH池中電子和質子的積累[35]。高水平的NADH抑制了DR患者的TCA循環，繼而降低了天冬酰胺、谷氨酰胺、組氨酸和蘇氨酸的分解代謝[36]。DR患者房水中二甲基乙酰胺（DMA）水平升高[17]。DMA是不對稱二甲基精氨酸（ADMA）最重要的代謝物之一。ADMA是一氧化氮合酶（NOS）的內源性抑制劑，可降低一氧化氮的利用率[37]。同時，ADMA可誘導內皮型NOS解偶聯，繼而導致氧化應激的發生[38]。雖然目前還沒有關于DMA和DR的直接研究，但可以推測DMA的升高至少部分反映了DR患者氧化應激和內皮功能的增強狀態。DR患者房水中α-羥丁酸（α-HB）水平降低[17]。α-HB是一種有機酸，由蘇氨酸和蛋氨酸分解代謝和谷胱甘肽合成代謝產生[39]。隨著DR患者氧化應激和內皮功能障礙的進展，氨基酸分解代謝和抗氧化合成代謝下降，繼而α-HB的生成減少。
在糖尿病大鼠模型中，亮氨酸、異亮氨酸和纈氨酸的增加可能與谷氨酸的神經毒性有關[40-41]。支鏈氨基酸激活哺乳動物雷帕霉素通路，該通路在調節細胞生長、增生以及上調血管內皮生長因子（VEGF）通路中發揮作用。VEGF通路的激活會導致半胱天冬酶-3表達增加，繼而造成視網膜損傷[40]。在氧誘導視網膜病變（OIR）小鼠模型中，賴氨酸、泛酸和琥珀酸升高同時伴隨著精氨酸代謝的上調[28]。精氨酸酶Ⅱ活性增加導致NOS途徑中精氨酸的短缺，導致內皮細胞功能障礙，從而導致血管舒張受損[28, 42]。它還導致NOS解偶聯，隨后增加活性氧和活性氮的產生，從而導致進一步的視網膜損傷[33]。
2.4 嘌呤代謝和DR
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中鳥嘌呤、肌苷和次黃嘌呤增加，黃嘌呤水平降低[34]。一方面，這可能是由于黃嘌呤氧化酶的上調所致。另一方面，玻璃體的組成反映了視網膜和晶狀體代謝的累積效應，玻璃體中嘌呤水平升高可能是嘌呤產生和釋放增加或吸收減少的結果。嘌呤代謝的增強會誘導活性氧的生成，從而造成潛在的氧化應激。同時，在OIR小鼠模型中也觀察到嘌呤代謝途徑的下調，但與人樣本不同的是，黃嘌呤和次黃嘌呤均降低[28]。
2.5 抗壞血酸（AA）和DR
對比PDR患者與ND患者玻璃體代謝物水平發現，PDR患者玻璃體中AA降低[14]。長期的慢性高血糖會抑制脫氫抗壞血酸通過葡萄糖轉運蛋白在血視網膜屏障處的轉運，從而降低AA。
對比DR患者與ND患者房水代謝物水平發現，DR患者房水中AA水平也降低[17]。
AA是一種主要的抗氧化劑，對于外源性放射性物質或線粒體代謝產生的超氧化物具有解毒作用。全身或局部的AA缺乏可能會誘導視網膜周細胞和內皮功能的障礙[43]。
2.6 取樣方法分析
由于橫斷面采樣的局限性，某些已識別的標志物可能僅代表短期代謝紊亂，尚不能確定為與DR發展相關的慢性因素。
血漿取樣操作簡單且安全，是代謝組學最常用的檢測物[44]，但易受到抗凝劑、飲食和晝夜節律等混雜因素和合并癥的干擾。同時，由于醛糖還原酶定位于視網膜毛細血管內皮細胞[45]，故血漿中無法觀測到多元醇途徑的改變。
玻璃體代謝物的變化能直接反應視網膜穩態的變化[34, 46]，但早期NPDR患者多不進行玻璃體切割手術，故無法得知NPDR患者的玻璃體代謝物的變化。同時，與房水取樣相比，玻璃體取樣具有內在侵襲性，易引發感染及并發癥，故在安全性方面可能會引起擔憂。
研究表明，視網膜產生和釋放的多種分子均可通過玻璃體到達前房[47-48]。同時，前房穿刺作為多種眼部疾病的治療方案，在急性病理條件下進行前房穿刺也沒有報告任何安全問題[49-50]。故房水取樣在保證準確性的基礎上又能保證安全性，在DR風險預測方面將有廣闊的臨床應用前景。
3 小結與展望
通過對DR患者各種生物樣本（房水、玻璃體液和血漿）的代謝組學檢測，揭示了DR獨特的代謝特征，為探索DR的有效生物標志物提供了理論支撐。然而，現有研究仍存在一些局限性。首先，由于種族、年齡、性別、樣本量的差異，一些研究中發現的潛在生物標志物很難在其他研究中得到驗證。其次，對DR不同階段的生物標志物的研究較少。因此，需要進一步開展多中心、大規模的臨床研究，來篩選出具有實際臨床診斷價值的生物標志物。同時，代謝組學與多組學的結合也為探索DR潛在機制提供了新的指導。
