Hyperglykämie führt dazu, dass sich glykosylierende Verbindungen anhäufen, die mit Lipiden und Proteinen zu glykierten Proteinen und Lipiden (AGE) reagieren. AGEs schädigen Gefäßzellen und fördern diabetische Retinopathie (DR). Die Glykierung verändert die Konformation der betroffenen Moleküle, damit deren Enzymaktivität, Rezeptorerkennung und Abbaubarkeit und stört schließlich die Zellfunktionen. Reichern sich AGEs in retinalen Blutgefäßen an, steigt die Permeabilität der Endothelzellen und vaskuläre Lecks entstehen. Ebenfalls erhöhen sie die Expression von AGE-Rezeptor(RAGE)-Genen in Perizyten und Endothelzellen, was unter anderem über den NF-kB-Weg und TNF-α den oxidativen Stress und proinflammatorische Zytokine und Chemokine erhöht. Zugleich erhöhen AGEs die Expression von VEGF und anderen angiogenen Faktoren.
Im diabetischen Auge ist der Peroxisome Proliferator-activated Receptor-γ (PPARγ) herabreguliert, was zur DR beiträgt. PPARγ erhöht den NO-Spiegel und reguliert so die Vasodilatation. Ist er gestört, entstehen Fettsäurestoffwechsel-Störungen und Insulinresistenz. Hyperglykämie erzeugt oxidativen Stress und verringert über die NADPH-Oxidase die Expression und Aktivität von PPARγ. Der oxidative Stress senkt die Bioverfügbarkeit von NO und fördert die endotheliale Dysfunktion weiter. In insulinresistenten Zellen kann PPARγ nicht mehr die extrazelluläre H2O2-Entgiftung unterstützen. Auch verringert oxidativer Stress die Fähigkeit von endothelialen Vorläuferzellen, das Endothel zu erneuern. Zusammengefasst löst PPARγ eine antioxidative Antwort aus, ist aber im diabetischen Auge herabreguliert. Daher sind Strategien vielversprechend, die Sensitivität oder Anzahl des Rezeptors erhöhen. Eine Hyperglykämie erhöht die Spiegel von proinflammatorischen Zytokinen, Chemokinen und Adhäsionsmolekülen. Bei DR-Patienten scheint der Spiegel von TNF- α signifikant verändert und ein Biomarker für die Schwere der Krankheit aber auch für nichtproliferative DR zu sein. IL-1β ist im Glaskörper und Serum von Patienten mit proliferativer DR erhöht. Wird IL-1β in den Glaskörper injiziert, sterben Kapillarzellen. Es ist zytotoxisch für die Gefäße der Aderhaut und könnte so das retinale Epithel beschädigen. Hyperglykämie veranlasst Müller- Zellen, hohe Spiegel von IL-1β zu produzieren, das das proapoptotische IL-8 induziert. MR