胰岛素滴眼液在治疗开角型青光眼中的安全性：一项随机I期临床试验

《Canadian Journal of Ophthalmology》：Safety of insulin eye drops in the tratment of open angle glaucoma: a randomized phase I clinical trial

　　贾鲁·刘（Jiaru Liu）| 沃萨姆·纳斯拉拉（Wissam Nassrallah）| 科林·阮-阮（Colin Quan-Nguyen）| 莉娜·埃尔·蒙吉（Lina El Mounji）| 乔治·杜尔（Georges Durr）| 尤尼斯·阿古米（Younes Agoumi）| 杰弗里·L·戈德堡（Jeffrey L. Goldberg）| 阿德里亚娜·迪·波洛（Adriana Di Polo）| 王倩倩（Qianqian Wang）
蒙特利尔大学眼科系，蒙特利尔

**摘要**
尽管眼内压（IOP）得到充分控制，青光眼的进展仍然凸显了对神经保护和神经再生疗法的需求。临床前研究表明胰岛素可以促进视网膜神经节细胞的存活和再生，但其在较高浓度（100单位和500单位/毫升）下局部给药的安全性在人类中的研究尚不充分。本研究旨在评估这两种浓度胰岛素眼药水在开角型青光眼（OAG）患者中的安全性和耐受性。

**设计**
这是一项一期、随机、双盲、安慰剂对照、单中心临床试验。

**参与者**
轻度至中度OAG患者被随机分为三组，分别以1:2:1的比例每天使用U-100胰岛素、U-500胰岛素或安慰剂，持续5天，并在1个月、3个月和6个月时进行随访。主要的安全性指标包括血糖、血清钾水平、眼部不良反应（AEs）和眼部耐受性评分。次要指标包括眼内压、最佳矫正视力（BCVA）、视网膜神经纤维层厚度、神经节细胞复合体、视野和OCT血管成像。

**结果**
共招募了18名开角型青光眼患者（平均年龄：66.2 ± 10.1岁）。未观察到与胰岛素相关的严重不良反应。一名空腹患者出现一过性低血糖症状（血糖3.9 mmol/L），经调整饮食后症状消失。血清钾水平、眼内压、BCVA、视野和OCT检查结果均无显著变化。胰岛素组的眼部症状仅限于用药时的短暂轻微烧灼感。一名患者在3个月时出现囊样黄斑水肿，这可能是由于原有的眼部病变所致。

**结论**
100单位和500单位/毫升浓度的胰岛素眼药水在短期使用中具有良好的耐受性，未导致明显的 systemic 或眼部毒性。

视网膜神经节细胞（RGC）丧失是开角型青光眼（OAG）致视力丧失的关键病理机制，临床表现为视野逐渐受损。许多患者即使达到目标眼内压仍会继续经历视力下降。这些观察结果凸显了开发新型疗法的迫切需求，这些疗法能够防止RGC死亡并刺激其再生。先前的研究表明，异常的胰岛素信号传导与神经退化有关，这种退化特征包括树突病变，这在青光眼等疾病的发病机制中均有体现。系统性和局部胰岛素治疗已被证明能够在动物模型中逆转树突损伤、恢复突触功能并增强RGC存活。这些结果为将胰岛素局部应用于人类青光眼治疗提供了科学依据。

**方法**
这是一项一期、单中心、双盲、随机、平行组的临床试验，旨在评估两种不同浓度的胰岛素（100单位/毫升或4单位/滴[Humulin R， Eli Lilly Canada Inc，多伦多]和500单位/毫升或20单位/滴[Entuzity Kwikpen， Eli Lilly Canada Inc]）与安慰剂在OAG患者中的安全性。该研究获得了蒙特利尔大学医院伦理委员会的批准，并已在Clinicaltrials.gov（NCT04118920；注册日期：2023年12月27日）上注册。研究遵循《赫尔辛基宣言》（2024年10月版）的原则进行。

**纳入和排除标准**
纳入标准为年龄≥18岁，被诊断为中度OAG（定义为视盘杯盘比0.7–0.85的中度青光眼特征和/或视野缺损在注视范围内不超过10°，Humphrey视野计检测的平均偏差介于?6至?12 dB之间）。若患者双眼均符合纳入标准，则选择病情更严重的眼眼。排除标准包括除青光眼以外的其他活动性眼部疾病、过去3个月内接受过白内障手术或任何其他眼内手术的患者；血清钾水平异常、电解质失衡、糖尿病、胰岛素相关疾病或需严格限制饮食的患者也被排除。

**程序**
潜在参与者由治疗他们的眼科医生在临床咨询时进行介绍，并由受过培训的研究助理提供额外信息。签署书面同意书后，进行血红蛋白A1c（HbA1c）和血清钾等筛查项目。随后进行基线全面眼科检查及其他辅助检测。

**随机化和研究阶段**
符合条件的患者被随机分配接受100单位/毫升胰岛素（U-100）、500单位/毫升高浓度胰岛素（U-500）或安慰剂（SYSTANE ULTRA润滑眼药水及丙二醇溶液，Alcon Laboratories，加拿大密西沙加）。为确保药物稳定性，研究药房每天使用无菌、相同的滴管制备药物。研究分为两个阶段：首先在9名患者中测试U-100胰岛素，随机分配为U-100与安慰剂的2:1比例；确认所有患者1个月时均未出现严重不良反应后，继续测试U-500胰岛素，随机分配为2:1比例（U-500与安慰剂），最终每组各有6名患者和6名安慰剂组患者。

**治疗和随访周期**
治疗期为5天。患者继续按常规使用青光眼滴眼液。试验用眼药水在中午或下午早期使用，不干扰常规滴眼液的使用时间。使用指尖采血法在用药前及用药后30分钟、2小时、3小时分别检测血糖。每天由眼科医生进行眼科检查。治疗后1个月、3个月和6个月进行随访和辅助检查。

**结果指标**
主要结果指标关注胰岛素的安全性，包括血糖、血清钾水平和报告的不良反应。不良反应由患者报告或通过眼科检查发现。眼部刺激通过视觉模拟量表评估，患者根据0（无不适）到100（最不适）的100分等级评分来评价不适程度。次要结果指标进一步评估安全性和潜在疗效，包括使用Snellen表测得的最佳矫正视力（BCVA，以logMAR表示）、眼内压（IOP）、视网膜神经纤维层（RNFL）和神经节细胞复合体（GCC）厚度（使用OCT [Zeiss, CIRRUS 500/5000，德国奥伯科亨]测定）、Humphrey视野计24-2视野计（Zeiss, Humphrey Field Analyzer 3，型号840）的平均偏差（MD）以及视盘周围和黄斑区域的毛细血管密度（使用OCT-A [Zeiss, CIRRUS 500/500]测定）。

**统计分析**
所有统计分析使用GraphPad Prism版本10.4（GraphPad，加利福尼亚州拉霍亚）进行。连续变量采用单因素方差分析（ANOVA），分类变量采用Fisher精确检验来收集各组的人口统计特征。Shapiro–Wilk检验用于检测数据正态性；当数据非正态分布时，采用Kruskal–Wallis检验（p < 0.05）。采用双因素重复测量ANOVA分析治疗组和时间对主要和次要结果指标的影响。

**样本量计算**
回顾性研究表明，较低浓度的胰岛素眼药水在人体应用中无低血糖风险，仅会出现轻微眼部症状（如刺痛感）。在29名患者的研究中，1名患者因无法忍受的烧灼感而退出（占总数的3.4%）。本研究使用的胰岛素浓度为25单位/毫升，每天使用3次（总剂量为3单位，假设每次滴注体积为40 μL）。根据较高胰岛素浓度带来的风险增加，我们预测在12名治疗患者中检测到1例严重不良反应的概率为95%。因此，计划招募18名患者：6名使用U-100胰岛素，6名使用U-500胰岛素，6名使用安慰剂。

**参与者招募和保留**
共有29名参与者接受资格筛查（图1），其中10名被排除（6名因HbA1c升高，2名在资格确认后自愿退出，2名因其他排除标准）。最终共有18名患者完成研究，包括所有必要的5天随访 visits。

**表1. 参与者的基线人口统计和临床特征**
表1总结了18名参与者的基线人口统计和临床特征。年龄、性别及HbA1c等系统因素，以及眼部参数（包括治疗前眼内压、BCVA、HVF MD等）在各组间无统计学差异。青光眼亚型、所用青光眼药物数量、既往眼部手术和激光手术史在各组间也无统计学差异。

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**图1. 患者招募、随机化和随访流程图**
共有29名患者接受资格评估，10名因不合格或拒绝参与而被排除。最终有19名患者被纳入研究，其中1名在最终分析中被排除。患者分为三组：U-100胰岛素组（n=6）、U-500胰岛素组（n=6）或安慰剂组（n=6）。所有参与者均接受了规定的干预措施并完成了规定的随访。

**结论**
U-100和U-500浓度的胰岛素眼药水在短期使用中具有良好的耐受性，未引起显著的全身或眼部毒性。在2小时和3小时的时间点，观察到血糖水平上升。没有出现低血糖的情况。重复测量数据的P值以及双因素方差分析（two-way ANOVAs）结果分别低于其对应的图表显示的水平。为了确定统计学上的显著差异（*p < 0.05），使用了Benjamini和Hochberg的多重比较测试方法。每个条形图上方的圆圈代表个别患者，误差条表示标准偏差（各组样本量：U-100 = 6名患者；U-500 = 6名患者；安慰剂组 = 6名患者）。

**钾水平的变化**：
从基线到治疗结束后，钾水平没有显著变化，U-100组、U-500组与对照组之间也没有差异（见图3）。

**眼部症状**：
两个胰岛素组中，参与者唯一报告的显著眼部相关症状是短暂的灼热感（见图4）。不同组之间灼热感的严重程度没有显著差异。治疗类型（胰岛素 vs 安慰剂）对整个随访期间报告的灼热感有显著影响（p = 0.0082）。U-500组中有更多患者在治疗后期报告了灼热感，而其他组在整个治疗期间灼热感保持稳定。U-100组和U-500组的平均严重程度评分均低于25%。

**不良事件**：
- **治疗阶段**：
- 一名U-100组参与者在治疗的第一天3小时检查时出现了无症状的接近低血糖的情况（血糖水平为3.9 mmol/L），通过摄入果汁迅速恢复了正常水平（7.5 mmol/L）。进一步询问后发现该参与者正在进行间歇性禁食。研究人员建议该参与者在剩余的治疗期间按时进食，此后未再出现类似的血糖下降情况。
- 一名U-500组参与者原有的红色眼炎和浅表点状角膜炎（SPK）症状有所加重。治疗第三天时，红色症状加剧，使用无防腐剂的人工泪液后有所改善。
- 一名有心脏心律失常病史的U-500组参与者在治疗第四天早晨出现了症状性心房颤动，被送往急诊室进行评估和治疗。该参与者未能完成整个治疗阶段，并最终退出了研究。这被归类为严重的、非预期的不良事件，但认为可能与治疗无关。

**随访阶段**：
- **U-500组一名参与者**在治疗后3个月出现了囊样黄斑水肿（CME），而在1个月随访时并未发现这一情况。该患者患有葡萄膜炎性青光眼，2014至2015年间双眼曾多次发作葡萄膜炎，并在研究前9年已在患眼植入了引流管。治疗期间没有新的葡萄膜炎发作。经过局部非甾体抗炎药物治疗后，CME症状得到缓解。这一中度严重的不良事件被认为与胰岛素治疗无关。

**次要结果**：
IOP（眼内压）、BCVA（最佳矫正视力）、视野参数、RNFL（视网膜神经纤维层厚度）及GCC（玻璃体后界膜厚度）等次要结果见补充图1-5。在整个治疗期间及随访时，三组之间的平均IOP没有显著差异（补充图1A）。治疗后的IOP在U-100组和安慰剂组显著低于治疗前水平，但在U-500组中无差异（补充图1B-D）。由于样本量较小，这一发现可能不具有临床意义。所有其他参数在两组中均保持稳定（补充图1-5）。胰岛素治疗并未对这些临床参数产生负面影响。

**讨论**：
胰岛素的局部应用主要针对前段眼部疾病（如角膜上皮缺陷和干眼症），研究发现低浓度制剂可促进伤口愈合（每天最多5单位/mL，持续最多25天）。7,9, 11 预临床体外研究表明，胰岛素也能到达眼后段。Koevary等人证明，通过眼部途径给予的胰岛素可通过角膜和巩膜的渗透性进入房水和巩膜，并在视网膜和视神经中积聚。16,17 使用世界卫生组织推荐的标准剂量（26单位/mL），猪胰岛素浓度为0.75%（195单位/mL）时，非糖尿病大鼠的视神经中胰岛素浓度在20分钟内即可达到峰值。16 同样，El Hajji等人发现单次滴眼（0.5单位）后，小鼠视网膜中的胰岛素浓度比接受安慰剂组高7倍。5 伦理限制使得我们无法确认胰岛素在人眼后段的吸收程度，因此无法直接测量视网膜或视神经中的胰岛素浓度。然而，Chaudhary等人发现接受局部胰岛素治疗的非人灵长类动物的视网膜和视觉功能有所改善，表明胰岛素可在这些动物眼中被吸收。19 鉴于恒河猴的眼轴长度与成人眼睛相似，20 局部胰岛素应用可能是一种有效的、直接的眼内药物递送方式，且全身副作用较少。21

本研究显示，即使在较高剂量下，局部应用的胰岛素也有良好的安全性。大多数不良事件属于轻微或与治疗无关的。更重要的是，所有组的血糖水平均保持稳定，仅在一名进行间歇性禁食的U-100组参与者中出现了一次接近低血糖的情况，但在患者恢复正常饮食后症状消失。规律进食后未再出现低血糖，表明在这种剂量下单独使用局部胰岛素不太可能导致全身性低血糖。眼部症状仅限于使用胰岛素滴眼液时短暂的、可忍受的灼热感，另有1例因低浓度导致红色症状加重和浅表点状角膜炎，使用人工泪液后有所改善。有心律失常病史的参与者出现的严重不良事件（心房颤动）被归因于其原有的眼部疾病，而非胰岛素治疗本身。晚发性囊样黄斑水肿可能与患者的基础眼部状况有关，而非胰岛素治疗所致。

**总结**：
U-100组和U-500组的安全性结果与其他临床研究一致。7, 8, 9, 10, 11 Saludares等人在类似研究中使用相同剂量时也发现了类似的安全性结果。他们的研究未发现22名患者的血清电解质、血糖水平或HbA1c有显著变化，也未出现严重的眼部问题。22 他们的研究中每位患者使用一只眼睛接受治疗，另一只眼睛使用安慰剂；而我们的研究使用不同的患者作为对照组。Saludares的研究中患者 also 自行滴眼一个月。我们的研究遵循加拿大国家规定，患者在医院接受5天治疗，而Saludares的研究在2个月后结束随访。22

本研究存在一些局限性：首先，作为I期临床试验，样本量较小，难以发现罕见的、意外的胰岛素相关不良事件；短暂的治疗期也限制了我们对长期使用胰岛素潜在副作用的判断。由于政府规定，滴眼液需要每日配制，患者无法在家自行使用，因此我们将治疗时间限制在5天内。但在较高剂量下良好的安全性结果表明，未来使用多剂量胰岛素滴眼液进行长期治疗具有较大可行性。此外，由于未考虑患者的生活方式因素（我们的目标是观察治疗对正常生活方式的影响），可能未能发现运动期间或之后的低血糖情况。总体而言，本研究的安全性结果令人放心；但对于进行间歇性禁食或严格饮食限制的患者，可能需要进一步研究。

尽管降低眼内压仍是青光眼的主要治疗策略，但神经保护和神经再生已成为防止RGC（视网膜神经节细胞）丢失和逆转损伤的关键研究方向。23, 24, 25 传统上认为胰岛素仅具有外周作用，但实际上它能穿越血-视网膜屏障，影响多种大脑生理过程，包括神经元存活、神经传导和认知功能。27 体外研究表明，胰岛素可在中枢神经系统的轴突、树突和突触中合成类似胰岛素的肽类物质（尤其是在嗅球、皮层、杏仁核、海马体和下丘脑），说明胰岛素对神经元完整性和存活有重要作用。28, 29, 30 特别在RGC中，胰岛素对于激活mammalian rapamycin complexes 1和2靶点至关重要，这些靶点维持树突网络的复杂性和扩展性。4 动物模型显示，胰岛素治疗在青光眼中的神经保护机制显著。Agostinone等人使用小鼠视神经轴突切断模型证明，无论是系统注射还是局部滴眼（在树突退缩后给药），胰岛素都能促进神经元树突的再生。4 通过恢复RGC树突上的兴奋性突触位点，胰岛素恢复了视网膜对光的反应并促进了神经元存活。后续小鼠青光眼模型也显示，胰岛素滴眼能改善视神经高压损伤后的树突再生。Chaudhary等人的研究表明，非人灵长类动物每天滴用5单位胰岛素16周后，视网膜神经纤维层厚度和RGC存活率得到改善，与非青光眼对照组相当。19 在青光眼患者中，多种神经保护和神经再生疗法正处于早期试验阶段。烟酰胺在预防视网膜神经节细胞（RGCs）的代谢衰退方面显示出潜力，能够改善电图和视野参数。重组人神经生长因子通过激活小鼠模型中的原肌球蛋白受体激酶A来支持RGC的再生。睫状神经营养因子可能维持RGC的逆向运输功能并防止其退化，目前正在进行关于眼内植入物的二期研究。这些策略为青光眼的神经保护和再生提供了有希望的道路，但缺乏在人类中的长期验证。胰岛素是一种广泛使用且具有悠久临床应用的分子，可能成为神经再生疗法的潜在补充。由于它是局部治疗手段，青光眼患者普遍都能从中受益。总之，我们发现每天使用100单位/毫升或500单位/毫升的局部胰岛素在短期内对青光眼患者是安全的。作为神经再生疗法，胰岛素是一个发展中的领域，对因青光眼而遭受进行性损伤的患者具有重要的治疗意义。尽管动物模型研究表明胰岛素在青光眼治疗中有良好的效果，且我们的一期研究证明了局部胰岛素在短期内的安全性，但仍需要更大规模的前瞻性研究来评估其在青光眼患者中的疗效和长期安全性。

**作者贡献声明：**
- 刘嘉茹：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学、研究设计、资金获取、数据分析、概念构思
- Wissam Nassrallah：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、软件应用、项目协调、方法学、研究设计、数据分析、数据管理
- Colin Quan-Nguyen：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、项目协调、方法学、研究设计、数据分析、数据管理
- Lina El Mounji：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、数据分析
- Georges Durr：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、方法学、研究设计、数据管理
- Younes Agoumi：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、方法学、研究设计、数据管理、概念构思
- Jeffrey L. Goldberg：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证
- Adriana Di Polo：撰写 – 审稿与编辑、可视化、验证、监督、资源管理、概念构思
- Qianqian Wang：撰写 – 审稿与编辑、撰写 – 原始草稿、可视化、验证、监督、资源管理、项目协调、方法学、研究设计、资金获取、数据分析、概念构思