崔 凌，黃光怡，徐 帆

0 引言

小膠質(zhì)細(xì)胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的主要類型之一，發(fā)揮著巨噬細(xì)胞的功能，參與CNS的免疫反應(yīng)[1-2]。視網(wǎng)膜和視神經(jīng)作為CNS的外延，小膠質(zhì)細(xì)胞在各類疾病的發(fā)生和發(fā)展中均扮演著重要的角色[3-4]。

靜息狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞呈分枝狀，時(shí)刻監(jiān)視著其周圍微環(huán)境的各種病理變化；在各種損傷因素的刺激下，例如視神經(jīng)損傷、炎癥、光損傷、視網(wǎng)膜脫離和視網(wǎng)膜色素變性等，小膠質(zhì)細(xì)胞立即激活，并改變其形態(tài)進(jìn)而向病變區(qū)域遷移，發(fā)揮著保護(hù)和損傷組織的雙重作用：一方面，小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)吞噬異己成分、分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子等促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞存活和組織再生；而另一方面，小膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度活化也可能通過(guò)分泌細(xì)胞毒性物質(zhì)，例如白介素 (interleukin,IL)-1、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α等誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡，進(jìn)而加重組織損傷[5-6]。近十余年來(lái)，隨著分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞的生物學(xué)功能與眼科疾病的相關(guān)性及其具體分子機(jī)制有了更為深刻的認(rèn)識(shí)。本文將針對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞與眼科疾病的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 視神經(jīng)損傷和小膠質(zhì)細(xì)胞

小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)死亡的神經(jīng)元的吞噬，在視神經(jīng)損傷患者的視功能預(yù)后中發(fā)揮著重要作用。在視神經(jīng)損傷的患者中，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells，RGCs)凋亡相關(guān)因子會(huì)呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)，RGCs凋亡是其主要的病理變化，并導(dǎo)致不可逆的視功能喪失，嚴(yán)重威脅患者的生活質(zhì)量[7]。當(dāng)發(fā)生視神經(jīng)損傷時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞立即開(kāi)始識(shí)別和遷移至損傷部位，發(fā)揮其吞噬功能，清除凋亡的神經(jīng)元細(xì)胞。為了研究視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬功能，研究人員利用4Di-10ASP染料對(duì)RGCs進(jìn)行染色，當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬RGCs后，亦可在小膠質(zhì)細(xì)胞中觀察到4Di-10ASP染色的情況[8]。完成了首次吞噬的小膠質(zhì)細(xì)胞，仍可繼續(xù)遷移，并再次吞噬死亡的RGCs。與大腦中小膠質(zhì)細(xì)胞激活后，其分枝狀形態(tài)完全改變?yōu)樽冃蜗x(chóng)樣的過(guò)程不同，視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞在受到損傷刺激后，仍部分保留分枝狀的形態(tài)。當(dāng)損傷刺激停止后，小膠質(zhì)細(xì)胞可以重新遷移至節(jié)細(xì)胞層和內(nèi)叢狀層，并恢復(fù)為分枝狀的形態(tài)[9]。

為進(jìn)一步分析小膠質(zhì)細(xì)胞吞噬功能對(duì)視神經(jīng)損傷后RGCs發(fā)揮了何種作用，研究人員利用各類小膠質(zhì)細(xì)胞激活抑制劑進(jìn)行干預(yù)，觀察RGCs存活率的變化。近年來(lái)研究證實(shí)，利用亞精胺[10]、腺苷酸激酶抑制劑[11-12]、ASK1-p38信號(hào)通路抑制劑[13]、枸杞[14]等均可以通過(guò)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活，進(jìn)而保護(hù)視神經(jīng)損傷后的RGCs，提高細(xì)胞存活率。同時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞和RGCs之間，也能通過(guò)細(xì)胞間的表面受體和配體，如Recombinant Cluster of Differentiation 200 (CD200)，及受體Recombinant CD200 Receptor 1(CD200R1),發(fā)揮相互的調(diào)控作用[15]。上述研究提示我們，通過(guò)干預(yù)視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞異?；罨軌?qū)σ暽窠?jīng)損傷誘導(dǎo)的RGCs死亡發(fā)揮調(diào)控作用。

此外，視神經(jīng)損傷的程度也決定了小膠質(zhì)細(xì)胞行為[16]。在輕度的視神經(jīng)損傷小鼠模型中，利用TUNAL染色和電鏡觀察，證實(shí)在損傷后2～28d，RGCs的數(shù)量和活力均沒(méi)有顯著下降。同時(shí)，在視神經(jīng)損傷的近端重建過(guò)程中，并沒(méi)有小膠質(zhì)細(xì)胞激活。與此相反，在傷后7～28d激活的小膠質(zhì)細(xì)胞緊密包裹著損傷的視神經(jīng)遠(yuǎn)端斷裂的神經(jīng)軸突周圍。而這些現(xiàn)象對(duì)于輕度視神經(jīng)損傷治療策略制定和其下游分子機(jī)制，仍有待研究。

值得注意的是，單眼視神經(jīng)損傷或干預(yù)也可能引起對(duì)側(cè)眼視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞改變。Cen等[17]對(duì)單眼視神經(jīng)橫斷傷大鼠的雙眼小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)、分布和功能進(jìn)行了分析。他們發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞密度在視神經(jīng)損傷3d～2wk后快速升高，在3～12wk又逐漸減低，在1～3wk時(shí)還伴隨著節(jié)細(xì)胞層(ganglion cell layer，GCL)小膠質(zhì)細(xì)胞分枝狀形態(tài)的轉(zhuǎn)變。損傷眼中，小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量和形態(tài)隨著時(shí)間而發(fā)生變化。而在非損傷眼中，盡管僅在視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)域檢測(cè)到小膠質(zhì)細(xì)胞密度的增加具有統(tǒng)計(jì)學(xué)上的意義，但是小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)的變化及其趨勢(shì)與損傷眼相似。而Galindo-Romero對(duì)單側(cè)視神經(jīng)橫斷傷眼玻璃體腔注射腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)，也發(fā)現(xiàn)在對(duì)側(cè)眼小膠質(zhì)細(xì)胞顯著激活并發(fā)揮吞噬作用[18]。上述結(jié)果提示我們，在單眼視神經(jīng)損傷的動(dòng)物模型中，利用對(duì)側(cè)眼作為對(duì)照組時(shí)應(yīng)考慮小膠質(zhì)細(xì)胞變化的因素。

在具有視神經(jīng)再生能力的兩棲動(dòng)物中，小膠質(zhì)細(xì)胞激活和作用的方式具有獨(dú)特性。Zou等[19]研究發(fā)現(xiàn)在斑馬魚(yú)視神經(jīng)損傷模型中，RGCs的存活率和神經(jīng)軸突再生對(duì)于斑馬魚(yú)視功能的恢復(fù)具有重要作用。由于RGCs死亡率低，因而小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量?jī)H在傷后3d短暫升高，在傷后14d逐漸下降[19]。在這過(guò)程中，較低的三碘甲狀腺氨酸(T3)水平，可以有效地抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活，并快速降低視神經(jīng)損傷引起的炎癥反應(yīng)程度[20]。在視神經(jīng)橫斷的有爪蟾蜍中，小膠質(zhì)細(xì)胞在傷后18h，開(kāi)始聚集于視網(wǎng)膜并沿視神經(jīng)排列。在再生的視神經(jīng)軸突進(jìn)入大腦前5d達(dá)到高峰，并于連接視網(wǎng)膜和中腦頂蓋神經(jīng)纖維的重建后逐漸減低[15]。上述結(jié)果提示我們，小膠質(zhì)細(xì)胞在視神經(jīng)橫斷后的再生中扮演了重要角色。

2 糖尿病視網(wǎng)膜病變和小膠質(zhì)細(xì)胞

高血糖狀態(tài)不僅誘發(fā)新生血管形成，同時(shí)也伴隨著神經(jīng)元的死亡，表明糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)符合視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性改變的特征[21-22]。大量的研究表明，DR進(jìn)程中存在著視網(wǎng)膜的慢性炎癥[23-24]，而慢性炎癥會(huì)引起視網(wǎng)膜炎癥因子的升高，如TNF、IL-1、IL-6等[25-27]，進(jìn)而影響視網(wǎng)膜血管滲透性和細(xì)胞凋亡[28-29]。同時(shí)，血糖升高也能引起微環(huán)境中相關(guān)分子的改變而激活小膠質(zhì)細(xì)胞。因此，小膠質(zhì)細(xì)胞與DR的關(guān)系逐漸受到學(xué)者重視。

糖尿病導(dǎo)致的血液高糖狀態(tài)能夠激活視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞[3,30]。研究表明，糖尿病能夠?qū)е氯┨沁€原酶表達(dá)升高，而醛糖還原酶的積累又是誘導(dǎo)炎癥反應(yīng)的重要因素。學(xué)者在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步證實(shí)，DR患者的視網(wǎng)膜組織中醛糖還原酶的堆積，能夠促使視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞活化，進(jìn)而增強(qiáng)其遷移和炎癥因子分泌[31]。利用小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物CD45、CD68和人類白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigen DR，HLA-DR)對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行標(biāo)記，發(fā)現(xiàn)在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者中，小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量顯著增加，且主要圍繞視網(wǎng)膜動(dòng)脈、擴(kuò)張的靜脈、棉絨斑和視網(wǎng)膜內(nèi)層的微血管瘤。在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的GCL層和玻璃體腔新生血管區(qū)域，小膠質(zhì)細(xì)胞活化數(shù)量也顯著升高。而在糖尿病黃斑水腫的患者中，小膠質(zhì)細(xì)胞活化廣泛存在于整個(gè)視網(wǎng)膜和視網(wǎng)膜下腔區(qū)域[32]。在DR的大鼠中也可以觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞的激活[33]。小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量在誘導(dǎo)性糖尿病4wk后顯著增加。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞向視網(wǎng)膜損傷部位聚集，并促進(jìn)了DR的神經(jīng)損傷進(jìn)程。在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)在視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層的新生血管周圍聚集。當(dāng)新生血管突破內(nèi)界膜并長(zhǎng)入玻璃體腔時(shí)，其周圍可檢測(cè)到顯著增加的小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物，如HLA-DR、CD45和CD68[34]。在天然形成的2型糖尿病大鼠模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)在視網(wǎng)膜下腔集聚，并在視網(wǎng)膜色素上皮層(retinal pigment epithelium，RPE)中形成微孔結(jié)構(gòu)，允許炎癥因子穿過(guò)[35]。此外，在病變?cè)缙趦H有電生理改變時(shí)[36]，小膠質(zhì)細(xì)胞可通過(guò)釋放促炎因子，加重炎癥反應(yīng)[37]。利用光學(xué)相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)進(jìn)行視網(wǎng)膜形態(tài)學(xué)分析，也發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜下有散在高密度光點(diǎn)形成，其與小膠質(zhì)細(xì)胞增殖及分布一致[38]。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞還能夠通過(guò)與RPE相互作用，進(jìn)而影響外層血視網(wǎng)膜屏障的完整性[39]。另一方面，在糖尿病小鼠中進(jìn)行玻璃體腔注射炎癥因子，也可以誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞活化，并加重視網(wǎng)膜水腫、滲出、新生血管等病理過(guò)程[35]。上述結(jié)果表明，小膠質(zhì)細(xì)胞活化在DR中扮演著重要的角色。

因?yàn)樾∧z質(zhì)細(xì)胞的激活在DR中的促進(jìn)作用，利用藥物靶向抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活成為了干預(yù)初期DR的方向[40]。利用鏈脲霉素和四氧嘧啶破壞胰島β細(xì)胞，進(jìn)而誘導(dǎo)大鼠1型糖尿病模型，是研究糖尿病早期病變的經(jīng)典動(dòng)物模型[41]。在鏈脲霉素誘導(dǎo)后4wk，既可觀察到視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞激活，以及高水平的TNF-α和IL-1β分泌[42]。糖化白蛋白可通過(guò)促分裂原活化蛋白(mitogen activated protein，MAP)激酶信號(hào)通路加速糖尿病視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細(xì)胞激活和炎癥因子的釋放。利用糖化白蛋白特異性抗體進(jìn)行中和，可以阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞激活和TNF-α的分泌[43]。利用天然黃酮高良姜進(jìn)行干預(yù)，能夠抑制視網(wǎng)膜小膠質(zhì)誘導(dǎo)的糖尿病中血視網(wǎng)膜屏障的破壞[44]。相似的，燈盞乙素也能抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，進(jìn)而減少糖尿病中血視網(wǎng)膜屏障的氧化應(yīng)激損傷[45]。同時(shí)，學(xué)者們也發(fā)現(xiàn)利用CD5-2能夠通過(guò)抑制mircoRNA-27a，并抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，能夠抑制糖尿病引起的視網(wǎng)膜心血管異常狀態(tài)[46]。通過(guò)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，能有效的緩解DR的進(jìn)展。

近幾年，針對(duì)抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化進(jìn)而改善DR的臨床研究也陸續(xù)展開(kāi)。在一項(xiàng)糖尿病黃斑水腫治療的研究中，利用二甲胺四環(huán)素抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，可以改善中央黃斑水腫、視功能和血管滲漏情況[47]。在另一項(xiàng)隨機(jī)雙盲對(duì)照臨床試驗(yàn)中，研究人員挑選輕型的非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變或沒(méi)有高危因素的增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變患者，利用強(qiáng)力霉素(一種半合成的次生四環(huán)素)治療，同樣具有抗炎效果，并改善黃斑中心凹倍頻視野，表明視網(wǎng)膜內(nèi)層功能得到改善[48]。因此，抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活的靶向藥物對(duì)DR的治療有重要的作用。

3 青光眼和小膠質(zhì)細(xì)胞

青光眼是神經(jīng)退行性疾病，伴隨著RGCs死亡和視野進(jìn)行性喪失[49-50]。眼壓升高是目前公認(rèn)的青光眼最主要的危險(xiǎn)因素。盡管通過(guò)藥物、手術(shù)或激光治療，可以使眼壓降低到適當(dāng)水平，但是仍有大部分患者視功能仍然進(jìn)行性的減退。神經(jīng)炎癥被認(rèn)為在這其中扮演了重要的角色。研究人員已經(jīng)證實(shí)，在臨床患者和青光眼動(dòng)物模型中，視網(wǎng)膜和前房可以檢測(cè)出升高的炎癥介質(zhì)，例如TNF、IL-6、IL-9、IL-10、IL-12和NO。而這些炎癥因子誘導(dǎo)的慢性炎癥，是青光眼中RGCs喪失的重要原因[51]。因此，探究青光眼患者視網(wǎng)膜和視神經(jīng)慢性炎癥相關(guān)機(jī)制，逐步受到人們的重視。

小膠質(zhì)細(xì)胞被認(rèn)為是青光眼誘導(dǎo)的炎性激活的重要因素之一。在青光眼中，小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)形態(tài)、基因表達(dá)、細(xì)胞增殖、細(xì)胞黏附和免疫應(yīng)答反應(yīng)的改變，參與了RGCs的退行性改變。在人類青光眼患者中，可以發(fā)現(xiàn)激活的小膠質(zhì)細(xì)胞呈簇出現(xiàn)在視乳頭[51]。同時(shí)，在死亡的RGCs附近，也能直接觀察到小膠質(zhì)細(xì)胞增殖。Bosco等[52]進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在DBA/2J色素播散型青光眼小鼠模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞在RGCs數(shù)量減少前就已經(jīng)被激活，且聚集于視乳頭以及篩板周圍的無(wú)髓鞘視神經(jīng)軸突，而這些部位被認(rèn)為是DBA/2J小鼠視神經(jīng)病變起始部位[53-54]。隨著病情進(jìn)展，小膠質(zhì)細(xì)胞逐漸遷移至內(nèi)層視網(wǎng)膜。伴隨著DBA/2J小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞激活，基因微陣列分析中視網(wǎng)膜和視乳頭基因表達(dá)的改變也證實(shí)了固有免疫反應(yīng)的激活[55-56]。此外，利用二甲胺四環(huán)素抑制小膠質(zhì)細(xì)胞的激活也可以減少缺血和青光眼模型中RGCs的死亡[57]。上述研究證實(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞激活在青光眼RGCs死亡中發(fā)揮著重要的作用。

小膠質(zhì)細(xì)胞在青光眼病情進(jìn)展中也可能發(fā)揮著保護(hù)作用[58]。在青光眼患者眼中，小膠質(zhì)細(xì)胞可呈現(xiàn)出較多的變形蟲(chóng)樣的形態(tài)，并呈簇包圍著篩板和視網(wǎng)膜血管，提示我們小膠質(zhì)細(xì)胞可能在防止血視網(wǎng)膜屏障破壞方面發(fā)揮著保護(hù)效應(yīng)[59]。在單眼的青光眼動(dòng)物模型的正常對(duì)照眼中，也可以觀察到與損傷眼形態(tài)不同的小膠質(zhì)細(xì)胞分布于視網(wǎng)膜各個(gè)層次，表明小膠質(zhì)細(xì)胞可能參與了組織的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，保護(hù)非損傷眼的神經(jīng)軸突[60]。上述內(nèi)容提示，小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)于青光眼的發(fā)病進(jìn)展及治療效果仍有待研究。

4 小結(jié)

此外，小膠質(zhì)細(xì)胞還參與了視網(wǎng)膜色素變性、視網(wǎng)膜光損傷、視神經(jīng)炎、年齡相關(guān)性黃斑病變等一系列眼病[61-62]。小膠質(zhì)細(xì)胞異常活化，介導(dǎo)了視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)加重了眼部原有的病變。因此，我們需要探討視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞異?；罨姆肿诱{(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及小膠質(zhì)細(xì)胞和視網(wǎng)膜各類細(xì)胞間的相互作用，以期尋找合適的干預(yù)靶點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，評(píng)估靶向干預(yù)小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)于上述各類疾病的潛在治療效果，為未來(lái)的臨床轉(zhuǎn)化研究奠定基礎(chǔ)。