2型糖尿病患者角膜光密度特征及影響因素

李盼盼 李俊杰 朱妍 龔燁珣 李晶晶 宋愈

糖尿病是以慢性血糖水平增高為特征的代謝性疾病，目前我國(guó)糖尿病患病率已上升至11.2%[1]。隨著糖尿病病程的延長(zhǎng)，患者全身疾病的發(fā)病率及嚴(yán)重程度將逐漸增加。有研究表明，超過(guò)50%的糖尿病患者伴有角膜異常[2]。角膜是主要的屈光介質(zhì)，角膜的透明性是維持正常視功能的前提。長(zhǎng)期高血糖會(huì)引起角膜內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)均發(fā)生變化，如角膜上皮鈣沉積、上皮基底細(xì)胞變性和糖原顆粒增加，基質(zhì)層細(xì)胞密度的降低和膠原蛋白束的異常，從而導(dǎo)致角膜透明度降低和光散射增加[3-5]。Pentacam AXL系統(tǒng)是一種基于Scheimpflug原理的眼前段分析儀，利用光的散射原理進(jìn)行光密度分析，來(lái)測(cè)量角膜不同層次、不同直徑區(qū)域角膜光密度(Corneal densitometry，CD)。CD值用灰度值0～100表示，0為完全透明，100為完全混濁[4]。Pentacam AXL系統(tǒng)能夠系統(tǒng)、量化評(píng)價(jià)角膜的透明性，即使在裂隙燈顯微鏡下未發(fā)現(xiàn)明顯病變的角膜中也可能檢測(cè)出CD值增加[6-7]。CD值的測(cè)量可能提供關(guān)于角膜微結(jié)構(gòu)變化的進(jìn)一步信息，并可能為慢性高血糖引起的角膜病變的機(jī)制提供新的見(jiàn)解[8]。本研究分析2型糖尿?。═ype 2 diabetes mellitus，T2DM）患者CD的特征，并進(jìn)一步分析T2DM患者角膜各層、各區(qū)域CD值與年齡、糖尿病病程及血糖不同時(shí)期控制水平的相關(guān)性。

1 對(duì)象與方法

1.1 對(duì)象

納入標(biāo)準(zhǔn)：①T2DM患者符合中國(guó)2 型糖尿病防治指南（2020 年版）診斷標(biāo)準(zhǔn)[1]；②順利完成Pentacam AXL三維眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)檢查。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并急慢性感染、嚴(yán)重肝腎疾病、惡性腫瘤、免疫系統(tǒng)疾病或血液系統(tǒng)疾??；②患角膜潰瘍、角膜瘢痕、圓錐角膜等角膜??；③患翼狀胬肉、葡萄膜炎、青光眼等眼部疾?。虎苎鄄客鈧?、眼部手術(shù)史者。

連續(xù)納入2021年12月至2022年2月于南通市第一人民醫(yī)院就診的T2DM患者為T2DM組；并選擇此時(shí)間段內(nèi)與之年齡相匹配的門診體檢健康人群為對(duì)照組。T2DM組共納入125例（125眼），其中男67 例，女58 例；對(duì)照組共納入126 例（126 眼），其中男66例，女60例。本研究遵循赫爾辛基宣言，經(jīng)南通市第一人民醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)（批號(hào)：2021KT117），所有研究對(duì)象均簽署知情同意書。

1.2 檢查方法

1.2.1 常規(guī)檢查 所有納入對(duì)象均采用裂隙燈顯微鏡（IEC601-1，日本Topcon公司）檢查眼前節(jié)，排除眼表疾病。采用非接觸式眼壓計(jì)（CT-1，日本Topcon公司）測(cè)量眼壓，連續(xù)測(cè)量 3次，記錄其平均值。采用角膜內(nèi)皮顯微鏡（SP-2000P，日本Topcon公司）檢查角膜內(nèi)皮，連續(xù)測(cè)量 3次，記錄其平均值。所有受檢者測(cè)量身高、體質(zhì)量，并計(jì)算體質(zhì)量指數(shù)（Body mass index，BMI）。

1.2.2 Pentacam AXL檢查 所有Pentacam AXL三維眼前節(jié)分析診斷系統(tǒng)（AXL，德國(guó)Oculus公司）檢查均由同一熟練技師在暗室環(huán)境中完成?；颊咄自谧匀粻顟B(tài)下，下頜置于下頜托，額頭固定于頭架，瞬目數(shù)次以保證淚膜分布均勻，測(cè)量時(shí)睜大雙眼注視前方Pentacam旋轉(zhuǎn)軸中心。操作者瞄準(zhǔn)和對(duì)焦后自動(dòng)采集圖像，獲取成像質(zhì)量最佳的圖像進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，記錄角膜表層（距角膜上皮120 μm，包括角膜上皮層和淺層基質(zhì)）、中層、內(nèi)層（距角膜內(nèi)皮60 μm，包括角膜內(nèi)皮層和深層基質(zhì)）以及角膜全層分別以角膜頂點(diǎn)為中心0～2、＞2～6、＞6～10、＞10～12 mm及0～12 mm直徑區(qū)域CD的平均值。記錄眼軸長(zhǎng)度（Axial length，AL），角膜體積（Corneal volume，CV），角膜白到白（White to white，WTW），前房深度（Anterior chamber depth，ACD），中央角膜厚度（CCT），角膜頂點(diǎn)處的角膜厚度（Corneal thickness，CT）以及2、6、8、10 mm直徑圓環(huán)上CT的平均值。

1.2.3 HbA1c、GA測(cè)量 所有T2DM患者空腹8 h，于次日晨抽取肘靜脈血4 mL，分離血清，當(dāng)日送檢，檢查糖化血紅蛋白（Glycated hemoglobin，HbA1c）、糖化白蛋白（Glycated albumin，GA），并計(jì)算GA/HbA1c。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

病例對(duì)照研究。采用SPSS 22.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。本研究只納入右眼數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。計(jì)量資料經(jīng)Kolmogorov-Smirnov檢驗(yàn)后符合正態(tài)分布，以表示，組間差異比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)；不符合正態(tài)分布數(shù)據(jù)，以M（Q1，Q3）表示，組間差異比較采用Wilcoxon檢驗(yàn)。計(jì)數(shù)資料比較采用卡方檢驗(yàn)。采用Spearman秩相關(guān)分析角膜不同層次不同范圍的CD值與T2DM患者的糖尿病病程、HbA1c、GA的相關(guān)性；采用Pearson線性相關(guān)分析角膜不同層次不同范圍的CD值與年齡、GA/HbA1 的相關(guān)性。用偏相關(guān)系數(shù)控制相關(guān)因素后，進(jìn)一步分析T2DM患者CD與糖尿病病程和HbA1c的相關(guān)性。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 對(duì)照組和T2DM組受檢者基本資料

T2DM組的BMI高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（Z=-6.90，P＜0.001）。2組受檢者的年齡、眼壓、AL、CCT、WTW、CV、ACD和角膜內(nèi)皮細(xì)胞密度（Endothelium corneal density，ECD）差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見(jiàn)表1。T2DM組患者的DM病程為5（1，10）年，BMI為26.4（24.4，27.8）kg/m2，HbA1c為8.5（7.6，10.1）%，GA為19.60（14.75，24.05）%，GA/HbA1c為2.20±0.58。

表1.對(duì)照組和T2DM組受檢者基本資料比較Table 1.Comparison of basic data between control group and T2DM group

2.2 對(duì)照組和T2DM組受檢者不同直徑圓環(huán)上CT比較

T2DM組角膜中心及角膜直徑2、6、8、10 mm圓環(huán)上CT略高于對(duì)照組，但差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＞0.05），見(jiàn)表2。

表2.對(duì)照組和T2DM組受檢者不同直徑圓環(huán)CT (μm)比較Table 2.Comparison of CT (μm) of different diameter circles between control group and T2DM group

2.3 對(duì)照組和T2DM組受檢者不同層次、不同直徑區(qū)域CD值比較

T2DM組角膜表層、中層、全層各直徑區(qū)域CD值以及角膜內(nèi)層0～2、＞2～6、＞10～12、0～12 mm直徑區(qū)域CD值均明顯高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（均P＜0.05）；角膜內(nèi)層6～10 mm直徑區(qū)域的CD值與對(duì)照組相比，差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（t=-1.79，P=0.078）。見(jiàn)表3。

表3.對(duì)照組和T2DM組受檢者角膜不同層次、不同直徑區(qū)域CD值比較Table 3.Comparison of CD at different levels and different diameters on different corneal layer between control group and T2DM group

2.4 對(duì)照組和T2DM組受檢者的年齡與CD值的相關(guān)關(guān)系

對(duì)照組的年齡與角膜表層、中層、內(nèi)層及全層0～2、＞2～6、＞10～12、0～12 mm直徑區(qū)域CD值均呈正相關(guān)（r=0.25～0.62，均P＜0.05)；T2DM組患者的年齡與角膜表層、中層、內(nèi)層及全層0～2、＞2～6、＞10～12、0～12 mm直徑區(qū)域CD值均呈正相關(guān)（r=0.18～0.62，均P＜0.05）。

2.5 T2DM患者糖尿病病程及不同時(shí)期血糖控制水平與CD值的相關(guān)關(guān)系

用偏相關(guān)系數(shù)控制年齡、HbA1c 因素后，T2DM組患者的糖尿病病程與角膜中層0～2 mm直徑區(qū)域CD值呈正相關(guān)（r=0.23，P=0.021）；與角膜內(nèi)層6～10 mm、全層6～10 mm直徑區(qū)域CD均呈負(fù)相關(guān)（r=-0.25，P=0.005；r=-0.19，P=0.037）。T2DM組患者的糖尿病病程與角膜其他層次、其他直徑區(qū)域CD值均無(wú)相關(guān)性（均P＞0.05）。

用偏相關(guān)系數(shù)控制年齡、糖尿病病程因素后，T2DM組患者的HbA1c與角膜中層＞2～6 mm直徑區(qū)域CD值呈正相關(guān)（r=0.19，P=0.030)；與角膜其他層次直徑區(qū)域CD值均無(wú)相關(guān)性（均P＞0.05）。GA、GA/HbA1c與角膜各層次、各直徑區(qū)域CD值均無(wú)相關(guān)性（均P＞0.05）。

3 討論

正常的角膜不吸收可見(jiàn)光，對(duì)光的散射較小[9]，當(dāng)角膜發(fā)生自身病變（如角膜浸潤(rùn)、感染性角膜炎、圓錐角膜等）或受其他系統(tǒng)性疾病（如類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、糖尿病等）影響時(shí)，角膜內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)均會(huì)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致透明度降低和光后向散射增加，可表現(xiàn)為CD值增加[6-7]。在本研究中，我們使用Pentacam AXL測(cè)量分析T2DM患者角膜各層、各直徑區(qū)域的CD值，并進(jìn)一步分析T2DM患者各層、各直徑區(qū)域CD值與年齡、糖尿病病程及不同時(shí)期血糖控制參數(shù)的相關(guān)性，以探討反映糖尿病患者早期角膜病變的敏感指標(biāo)。

本研究發(fā)現(xiàn)對(duì)照組和T2DM組角膜同一層次中CD值從中央到周邊均逐漸增加；而同一區(qū)域，CD值從表層到內(nèi)層逐漸減小，這與既往研究[8,10]一致。CD值與角膜膠原纖維分布的密度和膠原纖維直徑的大小有關(guān)，角膜膠原纖維直徑越小，纖維小板排列越精密，CD值越小。既往研究發(fā)現(xiàn)人類角膜中心有200～250個(gè)纖維小板，從角膜基質(zhì)淺層到深層膠原纖維直徑逐漸減小，纖維小板的堆積密度增加；從角膜中央到周邊，角膜厚度增加，角膜周邊基質(zhì)中的膠原蛋白增加，膠原纖維直徑逐漸增加，膠原纖維間距離增加[10-11]。?zyol等[10]研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者角膜直徑0～10 mm區(qū)域內(nèi)前層和0～2 mm區(qū)域內(nèi)全層的光后向散射明顯高于正常對(duì)照組；Calvo-Maroto等[12]研究也發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者在角膜中央直徑3 mm和5 mm區(qū)域的光后向散射均明顯高于正常人；在Gao等[4]研究中，與正常人群相比，糖尿病患者各層次各區(qū)域內(nèi)CD值明顯增加，這與本研究結(jié)果一致。我們分析其原因可能是因?yàn)楦咛黔h(huán)境下糖基化終末產(chǎn)物在角膜上皮基底膜、基質(zhì)、后彈力層處異常累積[13]，從而導(dǎo)致CD值增加。此外，長(zhǎng)期高血糖導(dǎo)致角膜膠原纖維的變性也可能增加CD值。糖尿病患者角膜中央?yún)^(qū)域的光后向散射發(fā)生明顯變化，CD值的變化可以作為評(píng)估角膜病理生理超微結(jié)構(gòu)變化的反應(yīng)指標(biāo)，從而作為一種監(jiān)測(cè)和評(píng)估糖尿病角膜病變的有效手段[4,11]。

在Gao等[4]研究中，與正常人群相比，糖尿病患者CCT增加，ECD降低（均P＜0.05）。但本研究中2組患者CCT和ECD差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。Kim等[14]研究結(jié)果表明糖尿病患者的病程越長(zhǎng)，對(duì)CV、ECD和CCT的影響越大。我們分析可能是因?yàn)樵贕ao等[4]研究中糖尿病患者的病程（平均9.02年）比本研究中T2DM患者的病程長(zhǎng)。本研究中，T2DM患者CV、CCT增加，ECD降低，且差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，由此認(rèn)為在T2DM患者中，CD可能先于CT和ECD發(fā)生改變。

本研究發(fā)現(xiàn)2組患者不同層次、不同直徑區(qū)域內(nèi)CD值與受檢者年齡均呈正相關(guān)，既往有研究發(fā)現(xiàn)角膜膠原纖維隨著年齡增長(zhǎng)發(fā)生糖基化作用，角膜膠原纖維變粗、變硬，且越接近鞏膜，這種作用產(chǎn)生的效應(yīng)越大[15]。在Gao等[4]研究中用偏相關(guān)系數(shù)控制年齡因素后，角膜中層和內(nèi)層0～2 mm的CD值與DM病程呈正相關(guān)（r=0.29、0.35，P＜0.001），這與本研究一致，但Gao等[4]的研究中僅分析角膜中央0～2 mm區(qū)域不同層次CD值與DM病程的相關(guān)性，未進(jìn)一步分析其他直徑區(qū)域的CD值與DM病程的相關(guān)性。本研究T2DM病程與角膜中層和全層＞6～10 mm直徑區(qū)域的CD均呈負(fù)相關(guān)（均P＜0.05），考慮一是因?yàn)橹苓厖^(qū)的CD值測(cè)量會(huì)受到角膜直徑大小和睫毛、眼瞼遮擋等原因的影響，周邊區(qū)的CD值尤其是＞10～12 mm區(qū)域的重復(fù)性較差，可靠性較低[16]；二是因?yàn)榻悄ぶ苓厖^(qū)CD值易受血脂水平的影響，如Yilmaz等[17]研究發(fā)現(xiàn)角膜周邊區(qū)的CD值與血清甘油三酯水平之間呈正相關(guān)（r=0.33，P=0.03），但本研究未統(tǒng)計(jì)分析T2DM患者血脂的情況，不能排除血脂對(duì)CD值的影響。

HbA1c是紅細(xì)胞中的血紅蛋白與血液中糖類相結(jié)合的產(chǎn)物，半衰期為90～120 d，不受每天血糖波動(dòng)的影響，也不受運(yùn)動(dòng)或食物等外部環(huán)境短時(shí)間變化的影響，能夠有效地反映糖尿病患者過(guò)去3個(gè)月左右血糖的控制情況，是監(jiān)測(cè)長(zhǎng)期血糖控制狀況的指標(biāo)[18]。GA是血液中的葡萄糖與血清蛋白的糖基化產(chǎn)物，半衰期為12～21 d，可以監(jiān)測(cè)近2～3周血糖波動(dòng)水平，是中期血糖控制狀況的指標(biāo)[9]。GA/HbA1c的半衰期為9 d，能夠反映比GA周期更短的血糖波動(dòng)情況，是監(jiān)測(cè)糖尿病患者短期血糖控制狀況的新型指標(biāo)[18]。本研究采用偏相關(guān)系數(shù)控制年齡和病程因素后進(jìn)一步分析患者長(zhǎng)期、中期及短期血糖控制水平與角膜不同層次，不同區(qū)域CD值的相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)中期及短期血糖控制水平與角膜不同層次，不同區(qū)域CD值均無(wú)明顯相關(guān)性；僅反映患者血糖長(zhǎng)期控制水平的HbA1c與角膜中層＞2～6 mm直徑區(qū)域CD值呈正相關(guān)，這也提示我們，對(duì)于長(zhǎng)期血糖控制不佳的患者，其角膜病變?cè)缙诳赡艹霈F(xiàn)在角膜中層近中央?yún)^(qū)域。

本研究對(duì)比分析角膜不同層次、不同直徑區(qū)域范圍內(nèi)的CD值，用偏相關(guān)系數(shù)控制相關(guān)因素后，進(jìn)一步分析代表T2DM患者長(zhǎng)期（HbA1c）、中期（GA）、短期（GA/HbA1c）血糖控制水平的指標(biāo)與CD值的相關(guān)性，分析數(shù)據(jù)更加全面，可信度更高。然而，本研究也存在一定局限性：早期研究顯示糖尿病患者的角膜敏感性和神經(jīng)纖維密度降低[19]，本研究未行相關(guān)檢查，未能進(jìn)一步分析神經(jīng)纖維密度降低與CD的關(guān)系。

綜上所述，T2DM患者的CD較健康人群明顯增加，且CD先于CV、CT和ECD出現(xiàn)變化。角膜局部區(qū)域CD主要與糖尿病持續(xù)時(shí)間和長(zhǎng)期血糖控制水平相關(guān)，與中期和短期血糖控制水平無(wú)明顯相關(guān)性。CD的測(cè)量可能提供關(guān)于角膜微觀結(jié)構(gòu)變化的進(jìn)一步信息，并可能為慢性高血糖引起的角膜病變的病理生理機(jī)制提供新的研究方向，從而成為診斷糖尿病角膜病變的敏感指標(biāo)。

利益沖突申明本研究無(wú)任何利益沖突

作者貢獻(xiàn)聲明李盼盼：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析和解釋；撰寫論文；獲取研究經(jīng)費(fèi)。李俊杰：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析和解釋；撰寫論文。朱妍：參與選題、設(shè)計(jì)和修改論文。龔燁 ：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計(jì)及資料的分析。李晶晶：收集數(shù)據(jù)，參與選題、設(shè)計(jì)。宋愈：參與選題、設(shè)計(jì)、資料的分析和解釋，修改論文中關(guān)鍵性結(jié)論