朱少進(jìn),謝 馳,王 軍,邱 翠,方 嚴(yán)
[1.安徽理工大學(xué),安徽淮南 232000;2.安徽理工大學(xué)第一附屬醫(yī)院(淮南市第一人民醫(yī)院)眼科]
Müller細(xì)胞是視網(wǎng)膜中含量最為豐富且重要的大膠質(zhì)細(xì)胞。德國學(xué)者穆勒是最早是在視網(wǎng)膜中發(fā)現(xiàn)Müller細(xì)胞,并將其描述為一種細(xì)纖維,垂直延伸到脊椎動物整個視網(wǎng)膜[1]。Müller細(xì)胞穿過視網(wǎng)膜各層組織,在其中呈放射樣分布,并從內(nèi)界膜(ILM)延伸到外核層,這一特性是保證其與所有視網(wǎng)膜神經(jīng)元相互作用的基礎(chǔ)。此外,Müller細(xì)胞靠近玻璃體、血管和視網(wǎng)膜下間隙,為這些組織和視網(wǎng)膜神經(jīng)元之間的解剖和功能相互聯(lián)系提供條件。由于在視網(wǎng)膜中獨特的位置,Müller細(xì)胞可以發(fā)揮各種功能來維持視網(wǎng)膜內(nèi)穩(wěn)態(tài),并在視網(wǎng)膜受損的情況下快速啟動保護(hù)性反應(yīng)。
在視網(wǎng)膜中,Müller細(xì)胞通過分泌多種神經(jīng)營養(yǎng)因子來保護(hù)自身功能與結(jié)構(gòu)、光感受器和視網(wǎng)膜神經(jīng)元等,以此保證視網(wǎng)膜正常的生理功能。一些實驗發(fā)現(xiàn),神經(jīng)營養(yǎng)因子具有強大的作用,為保護(hù)視網(wǎng)膜提供了理論依據(jù)與支持。Müller細(xì)胞參與血-視網(wǎng)膜屏障(BRB)的建立,BRB的完整性對視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)、功能和免疫特性至關(guān)重要。Müller細(xì)胞分泌色素上皮衍生因子(Pigment Epithelium-derived Factor,PEDF)和血小板反應(yīng)素-1等因子,可增加BRB內(nèi)屏障的緊密性[2]。視神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGCs)是視網(wǎng)膜視神經(jīng)形成的基本單位,不僅可以誘導(dǎo)光信號傳導(dǎo),也對視覺感受野形成的起維持作用。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-Derived Neurotrophic Factor,BDNF)具有強大的神經(jīng)保護(hù)作用,尤其是對RGCs的保護(hù)作用,是視力免于受損的關(guān)鍵作用機制[3]。睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(Ciliary Neurotrophic Factor,CNTF)是目前研究最多的一種神經(jīng)營養(yǎng)因子,多數(shù)集中在治療性神經(jīng)保護(hù)方面。廣泛的研究證實,CNTF支持幾乎所有視網(wǎng)膜變性動物模型中視桿感光細(xì)胞的存活。其他神經(jīng)營養(yǎng)因子如:膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Glial Cell Line-Derived Neurotrophic Factors,GDNF)和堿性成纖維細(xì)胞生長因子(basic Fibroblast Growth Factor,bFGF)等,在保護(hù)RGCs、抑制光感受器變性、抑制視網(wǎng)膜新生血管等方面也同樣具發(fā)揮重要的保護(hù)作用[4]。
許多視網(wǎng)膜疾病對患者的視力造成一定的損傷,視力很難再恢復(fù)。在非健康的視網(wǎng)膜中神經(jīng)營養(yǎng)因子被剝奪,導(dǎo)致了神經(jīng)細(xì)胞的死亡,從而破壞了對視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)與功能。長期以來,眾多學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)體外給予神經(jīng)營養(yǎng)因子可以對損傷后的RGCs進(jìn)行治療,通過促進(jìn)其再生、對光感受器進(jìn)行保護(hù)等途徑發(fā)揮作用[5],以此成為視網(wǎng)膜保護(hù)的重要措施之一。大部分視網(wǎng)膜疾病發(fā)展都是進(jìn)行性的,不可逆性,并最終導(dǎo)致視力喪失和失明,因此神經(jīng)保護(hù)性治療在視網(wǎng)膜疾病中所扮演了重要角色。更好地了解Müller細(xì)胞的對視網(wǎng)膜的保護(hù)機制,將有助于臨床科研人員尋找有效的治療策略,以提高反應(yīng)性Müller細(xì)胞的保護(hù)和再生性能,降低其毒性,使其成為視網(wǎng)膜疾病中新的治療靶點,為廣大眼疾患者帶來福音。本文對3類視網(wǎng)膜疾病和Müller細(xì)胞所分泌的5種神經(jīng)營養(yǎng)因子對此3類視網(wǎng)膜疾病保護(hù)機制及研究現(xiàn)狀等方面進(jìn)行了闡述,并展望其在治療中的應(yīng)用前景與價值。
原發(fā)性視網(wǎng)膜疾病種類多樣,臨床癥狀主要表現(xiàn)為最佳視力下降、視物扭曲和形成中心暗點等。視力減退或喪失嚴(yán)重影響了患者的生活質(zhì)量,并給個人和家庭帶來巨大的精神及經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。常見的視網(wǎng)膜疾病有三類,即光感受器退行性病變、糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)和RGCs所致疾病,這些視網(wǎng)膜疾病在最后病理階段表現(xiàn)往往是相同的,主要為氧化應(yīng)激和細(xì)胞凋亡,神經(jīng)保護(hù)劑對視網(wǎng)膜的神經(jīng)保護(hù)策略,通常是針對這些病理機制而發(fā)揮作用,而且可以應(yīng)用在多種視網(wǎng)膜疾病中。
1.1光感受器退行性病變 光感受器能將光能轉(zhuǎn)化為視覺信號,對于視力的形成具有十分關(guān)鍵的作用。光感受器的喪失會很快導(dǎo)致視覺功能異常,引起第二級和第三級視網(wǎng)膜神經(jīng)元傳入信號障礙,最終導(dǎo)致疾病晚期視網(wǎng)膜的重塑。因此,光感受器退行性病變對視力將會造成一定的威脅。視網(wǎng)膜色素變性(RP)和老年性黃斑變性(AMD)是兩種典型的由光感受器退行性病變導(dǎo)致的疾病。
RP是一種最常見的家族遺傳性視網(wǎng)膜疾病,與250多種不同的基因突變有關(guān),光感受器缺陷和凋亡是本病發(fā)生的重要機制,常常與視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞相關(guān);目前全球患病率為1/4000,估計患者人數(shù)已超過150萬人,是導(dǎo)致人類失明的主要病因之一[6]。RP的早期主要表型為夜間視力障礙和視桿細(xì)胞凋亡所致的周邊視力喪失,并隨著視桿細(xì)胞逐漸凋亡減少,視力喪失更加局限于中央視野,最終完全喪失?;颊吣挲g越小,疾病進(jìn)展速度越快,對視力威脅更大。眼底改變主要表現(xiàn)為視盤顏色呈蠟狀蒼白、赤道部色素沉著和血管變細(xì)等。目前針對此病尚無有效治療方法,但近年來基因治療、干細(xì)胞技術(shù)治療和視網(wǎng)膜假體植入等最新研究,為該疾病的治療方式帶來重大突破[7]。
AMD是一種常見的進(jìn)行性黃斑變性疾病,黃斑區(qū)結(jié)構(gòu)發(fā)生慢性退化性改變,最終導(dǎo)致中心視力的受損,患者雙眼常常同時或間歇性發(fā)生,現(xiàn)已成為老年人視力喪失的重要病因之一。臨床中主要將AMD分為兩種類型,包括干性和濕性,其中干性AMD比較常見,但濕性AMD是對患者視力的傷害較大,眼部的顯著特征為視網(wǎng)膜微血管結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生異常,如血管通透性增加,促使黃斑水腫生成,破壞了視網(wǎng)膜內(nèi)部的穩(wěn)定性。在疾病早期,視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞層和Bruch膜之間脂質(zhì)和蛋白質(zhì)的積累增多,形成的玻璃體細(xì)胞外沉積物,使得Bruch膜增厚,從而對中心視力造成輕度損害。隨著疾病的不斷發(fā)展,脈絡(luò)膜、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞層和視網(wǎng)膜神經(jīng)元的區(qū)域性丟失,眼底視網(wǎng)膜新生血管形成,對中心視力造成極大損傷。目前玻璃體腔注射抗血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)和眼底激光是治療濕性AMD的主要方式[8]。
1.2糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR) 糖尿病視網(wǎng)膜病變(Diabetic Retinopathy,DR)是糖尿病患者的主要并發(fā)癥,以視網(wǎng)膜微血管結(jié)構(gòu)和功能異常為顯著特征。DR已成為全球公共衛(wèi)生問題,困擾著全世界數(shù)百萬人的眼健康,目前全球糖尿病患者已超過4億人,預(yù)計20年后,患者人數(shù)將超過6億人,其中約有35%的患者存在出現(xiàn)DR的風(fēng)險,糖尿病病程超過20年的患者約有75%會發(fā)展為DR或糖尿病黃斑水腫(DME),給個人和社會造成了極大的經(jīng)濟(jì)壓力[9]。DR準(zhǔn)確的發(fā)病機制尚未明確,但長期以來研究發(fā)現(xiàn)高糖因素導(dǎo)致多元醇代謝異常、氧化應(yīng)激反應(yīng)和炎癥等,從而破壞視網(wǎng)膜微血管系統(tǒng),誘發(fā)DR的發(fā)生。按疾病發(fā)展的程度,臨床中主要將DR分為兩個階段,早期是非增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(NPDR),眼底常常會出現(xiàn)微血管瘤、硬性滲出和棉絨斑等癥狀;早期患者視力并未出現(xiàn)明顯下降,因此許多糖尿病患者常會忽視對眼底的檢查,但當(dāng)黃斑水腫形成時,視力往往會出現(xiàn)明顯受到損傷,錯失最佳治療的時期;疾病晚期是增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變(PDR),玻璃體積血、增殖性視網(wǎng)膜和新生血管的形成是本階段重要的眼底改變,通常伴隨視力嚴(yán)重下降,甚至是不可逆轉(zhuǎn)性。
對DR患者而言,嚴(yán)格控制血糖、及早診治、定期檢查眼底至關(guān)重要。目前針對DR的主要方法是眼底激光和玻璃體腔注射抗VEGF藥物,嚴(yán)重患者還需要進(jìn)行手術(shù)治療,這些治療方法可以在一定程度上延緩疾病發(fā)展的進(jìn)度,但難以防止視力的丟失,尤其是晚期患者的視力難以恢復(fù)。過去一些研究發(fā)現(xiàn)將神經(jīng)保護(hù)療法與早期DR的新篩查方法相結(jié)合可以顯著減少糖尿病患者視力喪失的人數(shù),若能安全、有效的將神經(jīng)營養(yǎng)因子引入治療方案,會給廣大患者帶來希望[10]。
1.3視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞病 RGCs是視網(wǎng)膜終端的神經(jīng)細(xì)胞,分布于視網(wǎng)膜表面,在視覺信息處理中扮演重要角色。RGCs的軸突是組成視神經(jīng)的重要成分,其生理功能是將視覺信號傳遞到腦部中樞神經(jīng)系統(tǒng),形成和維持視力與視野。一旦RGCs發(fā)生退行性病變或凋亡,視覺信號傳導(dǎo)通路將會受損,對視力造成損傷,甚至是不可逆性的。視網(wǎng)膜疾病中,影響RGCs的主要包括青光眼和缺血性視神經(jīng)病變。
青光眼是一類以眼壓升高、視神經(jīng)損傷和視野不可逆性缺失為特征的慢性退行性神經(jīng)病變眼疾,伴有RGCs的凋亡。如果不能采取有效的治療措施話,患者將會喪失大部分視野,最終致盲且無法恢復(fù)。在日常的臨床診治過程中,藥物或手術(shù)治療是重要手段,通過減少房水的產(chǎn)生和增加其吸收,恢復(fù)平衡,以控制眼內(nèi)壓的升高,阻止了RGCs的凋亡和視神經(jīng)的損害。廣泛的研究發(fā)現(xiàn)外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子可以阻斷RGCs的凋亡,促進(jìn)其軸突再生,可為臨床治療帶來新的方向[11]。缺血性視神經(jīng)病變是由為其提供營養(yǎng)的血管發(fā)生異常所導(dǎo)致的,視盤因缺氧常常會發(fā)生水腫,視野弧形缺損是其典型臨床癥狀。心腦血管疾病是常見的致病因素,臨床中除積極治療常見病因外,還多給予糖皮質(zhì)激素和復(fù)方樟柳堿治療。對于急性發(fā)病患者,為了及時保護(hù)神經(jīng),神經(jīng)營養(yǎng)因子和抗氧化劑等藥物常常被選用,通過有效減緩或阻斷RGCs的損傷和凋亡,減少軸突變性,從而更好保護(hù)視力[12]。
神經(jīng)營養(yǎng)因作為一類蛋白分子,在促進(jìn)神經(jīng)元生長和發(fā)育等方面具有重要意義。Müller細(xì)胞具有合成和分泌豐富的神經(jīng)營養(yǎng)因子的能力,是表達(dá)這些蛋白的天然靶點。在許多視網(wǎng)膜疾病中,被剝奪神經(jīng)營養(yǎng)因子后,神經(jīng)細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生障礙。作為對視網(wǎng)膜疾病具有潛力的補充治療方式,神經(jīng)營養(yǎng)因子得到了廣大科研人員的青睞。
2.1腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF) Barde等人首次在豬腦中成功地提取出BDNF,且在實驗中還發(fā)現(xiàn)了BDNF對雛雞感覺神經(jīng)元的存活以及纖維的生長有支持作用[13]。作為神經(jīng)營養(yǎng)因子家族的一員,BDNF不僅在突觸的可塑性中起扮演重要角色,還對神經(jīng)元的存活和分化具有重要作用。原肌球蛋白相關(guān)激酶B(TrkB)是BDNF的一種受體,在小鼠視網(wǎng)膜的色素上皮細(xì)胞、Müller細(xì)胞、無長突細(xì)胞和RGCs均可表達(dá),但在光感受器中未見表達(dá),BDNF通過激活TrkB途徑發(fā)揮作用機制,可以減輕光誘導(dǎo)所致小鼠視桿感光細(xì)胞的凋亡[14]。一些研究不僅在視網(wǎng)膜的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層(GCL)檢測到BDNF mRNA和蛋白質(zhì),還在內(nèi)核層(INL)中發(fā)現(xiàn)了其的表達(dá)。Seki等[15]學(xué)者實驗證實了大鼠視網(wǎng)膜中Müller細(xì)胞可以分泌BDNF,并驗證了去甲腎上腺素對其具有調(diào)控作用。Müller細(xì)胞在體外培養(yǎng)的環(huán)境下,檢測到培養(yǎng)液中BDNF mRNA和蛋白的表達(dá)均有所增加,若能充分利用這一特性,見可以為視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性疾病的治療提供新途徑。在病理條件下,視網(wǎng)膜中的谷氨酸釋放增加,對Müller細(xì)胞和其他神經(jīng)元造成損傷,但Müller細(xì)胞所分泌的BDNF可以促進(jìn)RGCs分泌谷氨酸/天冬氨酸轉(zhuǎn)運體(GLAST),增加谷氨酰胺合成酶(GS)mRNA與蛋白的表達(dá),提升了外谷氨酸攝取能力,保護(hù)神經(jīng)元免受其毒性侵害,這成為了保護(hù)視網(wǎng)膜的作用基礎(chǔ)。為了進(jìn)一步證實BDNF對眼底疾病治療和視網(wǎng)膜的保護(hù)作用,Berk等[16]人發(fā)現(xiàn)在大鼠玻璃體腔內(nèi)注射BDNF,在內(nèi)部通過激活TrkB通路,直接作用于Müller細(xì)胞,以促進(jìn)光感受器和視網(wǎng)膜神經(jīng)元的存活,除此之外,BDNF還可激活bFGF信號來抑制視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞和雙極細(xì)胞的腫脹,以維持視網(wǎng)膜正常的厚度。視網(wǎng)膜中Müller細(xì)胞的凋亡明顯受到外源性BDNF的調(diào)控,BDNF可以抑制其凋亡,通過對Müller細(xì)胞的保護(hù)來減少視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)的破壞。在糖尿病大鼠實驗?zāi)P椭?,視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞表達(dá)的BDNF顯著減少,如果能在DR早期口服二十碳五烯酸乙酯(EPA-E),通過增加18-羥基二十碳五烯酸(18-HEPE)代謝產(chǎn)物,來上調(diào)BDNF表達(dá),這對抑制視網(wǎng)膜神經(jīng)變性具有至關(guān)重要作用[17]。此外,Müller細(xì)胞可以通過自分泌或旁分泌方式被BDNF激活,以分泌如CNTF、bFGF等神經(jīng)營養(yǎng)因子,進(jìn)而間接誘導(dǎo)光感受器的存活以發(fā)揮對視網(wǎng)膜的保護(hù)作用。
2.2睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF) CNTF是神經(jīng)營養(yǎng)因子保護(hù)作用中被研究最廣泛的一個因子,大部分研究表明:在一些視網(wǎng)膜變性的動物模型中,CNTF對視桿感光細(xì)胞的存活都具有一定的支持作用。在由缺血引起的大鼠視網(wǎng)膜變性中,只有Müller細(xì)胞可以上調(diào)CNTF的表達(dá),在第2周時視網(wǎng)膜內(nèi)CNTF水平達(dá)到頂峰;因為Müller細(xì)胞貫穿視網(wǎng)膜組織,所以其分泌的CNTF可以與視網(wǎng)膜內(nèi)所有的神經(jīng)元相互接觸,對視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞的變性起到保護(hù)作用[18]。CNTF和其受體亞基CNTFR-α、LIFR-β、gpl30結(jié)合形成復(fù)合物,通過活化JAK/TYK激酶,使得gpl30和LIFR-β胞內(nèi)段中的酪氨酸殘基磷酸化增加,為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄活化因子3(STAT3)提供結(jié)合位點,進(jìn)一步促使Müller活化細(xì)胞Jak/ STAT3 信號通路,以維持視網(wǎng)膜的的正常功能。CNTF在視網(wǎng)膜疾病中具有豐富的價值,鉛中毒可能會致視網(wǎng)膜缺血性損傷,視網(wǎng)膜內(nèi)BDNF、CNTF和GDNF等因子減少,近期有研究發(fā)現(xiàn)小鼠腹腔注射α-硫辛酸可以促進(jìn)眼部CNTF的表達(dá),CNTF通過激活Jak-STAT和ras-MAPK途徑來發(fā)揮抗炎作用,以保護(hù)視網(wǎng)膜免受缺血缺氧造成的損傷[19,20]。Jacque等學(xué)者臨床研究發(fā)現(xiàn),外源性CNTF對2型特發(fā)性黃斑毛細(xì)血管擴張癥具有一定的保護(hù)作用,CNTF可以減少光感受器丟失,光學(xué)相干斷層掃描(OCT)影像檢查發(fā)現(xiàn),CNTF治療組橢圓體帶損失減少了31%,證實了CNTF對視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能都具有保護(hù)作用[21]。作為一種常見的細(xì)胞外因子,CNTF可以防止視蛋白、光感受器外節(jié)和11-順式視網(wǎng)膜的過度產(chǎn)生,從而保護(hù)視桿和視錐細(xì)胞免受光損傷。Krisztina等[22]人在研究神經(jīng)營養(yǎng)因子水平與光損傷保護(hù)作用之間的關(guān)系中發(fā)現(xiàn),CNTF在小鼠視神經(jīng)切斷后1W開始表達(dá),2W水平達(dá)到高峰,4W卻又降至正常水平;CNTF首先在視網(wǎng)膜內(nèi)側(cè)的神經(jīng)節(jié)細(xì)胞中表達(dá),然后出現(xiàn)在Müller細(xì)胞中,上調(diào)的CNTF主要作用于光感受器膜來激活細(xì)胞內(nèi)的ERK通路,以此保護(hù)光感受器免受光損傷。在DR早期神經(jīng)保護(hù)方面,CNTF也扮演著重要角色,以往一些研究發(fā)現(xiàn):實驗組糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中CNTF的蛋白質(zhì)和mRNA水平明顯降低;治療組中,玻璃體腔注射CNTF可以維持視網(wǎng)膜中酪氨酸羥化酶(TH)和β-Ⅲ微管蛋白的水平,抑制大鼠視網(wǎng)膜內(nèi)caspase-3的活性,使RGCs和多巴胺能無長突細(xì)胞凋亡的數(shù)量明顯減少,從而對視網(wǎng)膜起到支持和保護(hù)作用[23]。Xi等[24]人也證實了在玻璃體腔中注入外源性CNTF可激活NgR / RhoA / Rock1信號通路,保護(hù)糖尿病引起的RGCs的丟失,因此在早期DR治療中,可以引入CNTF,這也提供了一種新的方案。廣泛研究均表現(xiàn)出CNTF在治療視網(wǎng)膜疾病方面具有巨大潛力,發(fā)揮了重要作用,但如何使CNTF安全有效進(jìn)入視網(wǎng)膜,長期緩慢釋放,是目前困擾臨床研究人員的難點,現(xiàn)階段實驗發(fā)現(xiàn)細(xì)胞包囊技術(shù)(ECT)、病毒載體介導(dǎo)的基因治療和納米技術(shù)等新技術(shù)可能會成為理想的途徑,但仍需臨床實驗進(jìn)行驗證[25]。
2.3膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF) GDNF及其配體包括GDNF、神經(jīng)肽(NTN)、青蒿琥酯、Persephin等與其受體(GFRs)相互作用,通過受體酪氨酸激酶Ret激活細(xì)胞的作用機制提供保護(hù)支持。Lin等[26]學(xué)者在于1993年在培養(yǎng)的小鼠膠質(zhì)瘤細(xì)胞系上清液中提取出GDNF,并認(rèn)為其可以促進(jìn)多巴胺能神經(jīng)元的存活和形態(tài)分化,廣泛分布于全身各組織中。GDNF作為中腦多巴胺能神經(jīng)元的有效生存因子被首次發(fā)現(xiàn),隨后在帕金森氏病動物模型中被證實了可以挽救神經(jīng)元。眼部中的GDNF主要表達(dá)于視網(wǎng)膜,在視網(wǎng)膜病變過程中,Müller細(xì)胞通過表達(dá)不同含量的GDNF和GFRs,反作用于Müller細(xì)胞等神經(jīng)元,從而發(fā)揮保護(hù)作用。Müller細(xì)胞的凋亡極大破壞了視網(wǎng)膜的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和功能;在高糖環(huán)境下,玻璃體腔內(nèi)給予GDNF不僅可以有效減少Müller細(xì)胞的凋亡,還可以促進(jìn)Müller細(xì)胞分泌合成GDNF和GFRs,這種調(diào)節(jié)機制可以有效預(yù)防DR早期視網(wǎng)膜病變,成為了治療DR的有效手段。在糖尿病早期的大鼠模型中,玻璃體腔注射GDNF可以明顯增加視網(wǎng)膜中的GLAST水平并降低TUNEL陽性信號,使視網(wǎng)膜細(xì)胞免于變性與破壞。Joseph等[27]研究人員在對50例玻璃體樣本檢測中發(fā)現(xiàn),其中包括DR組22例患者,非糖尿病組28例患者,檢測結(jié)果顯示DR組患者的玻璃體內(nèi)神經(jīng)營養(yǎng)因子的含量均顯著高于非糖尿病患者組,這可能是高糖缺氧環(huán)境條件會誘導(dǎo)細(xì)胞因子刺激Müller細(xì)胞合成經(jīng)神經(jīng)營養(yǎng)因子,促進(jìn)其表達(dá),并證實了GDNF可通過抑制由氧化應(yīng)激和炎癥引起的感光細(xì)胞死亡,來實現(xiàn)對視網(wǎng)膜的保護(hù)。GSK812是一種新型小分子神經(jīng)保護(hù)劑,可以在體內(nèi)誘導(dǎo)視網(wǎng)膜中GDNF的表達(dá),通過作用機制對視網(wǎng)膜的光感受細(xì)胞進(jìn)行長期的保護(hù)[28],為RP和AMD患者的治療策略帶來了光明。Cristina等[29]學(xué)者也發(fā)現(xiàn)基于聚乳酸-羥基乙酸(PLGA)的GDNF微球緩釋制劑MSs在玻璃體內(nèi)可以緩慢釋放藥物,持續(xù)地發(fā)揮對視網(wǎng)膜的保護(hù)作用,以挽救光感受器的功能和結(jié)構(gòu),維持正常視力。GDNF介導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)機制是通過Müller細(xì)胞的間接傳遞給感光細(xì)胞,若單純的將體外GDNF直接作用于感光細(xì)胞,并不能提高它們的存活率,聯(lián)合使用神經(jīng)營養(yǎng)因子能更好的發(fā)揮保護(hù)作用。在驗證GDNF和CNTF二者是否具有協(xié)同作用的實驗中,對切斷視神經(jīng)的小鼠模型給予3種不同的治療方式,GDNF治療組中RCGs數(shù)量是對照組的3.8倍,CNTF組中RCGs的數(shù)量是對照組的3.7倍,但兩者聯(lián)合使用倍數(shù)可增加到14.3倍,這足以表明GDNF和二者協(xié)同使用可以有效提升病理條件下RGCs的存活率,為青光眼和視網(wǎng)膜缺血性病變的治療提供了新的選擇[30]。
2.4色素上皮衍生因子(PEDF) PEDF是位于位于染色體17p13.1上的Serpin家族F成員1(SERPINF1/EPC1)基因進(jìn)行編碼,并由418個氨基酸構(gòu)成[31]。在各類條件下,PEDF具有重要功能,包括神經(jīng)保護(hù)及營養(yǎng)、血管抑制和抗炎等,其介導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)和抑制血管生成的機制對維持視網(wǎng)膜的完整性和功能十分重要。Müller細(xì)胞是神經(jīng)保護(hù)劑的重要來源,其分泌的PEDF對病理條件下的RGCs的存活和保護(hù)有重要意義;通過病毒轉(zhuǎn)染或移植途徑來增加Müller細(xì)胞中PEDF的含量,可為視網(wǎng)膜疾病提供新的治療方法。Wolfram等[32]人在探究Müller細(xì)胞源性PEDF保護(hù)RGCs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制中發(fā)現(xiàn),PNPLA2基因編碼的PEDF受體(PEDF-R)不僅能延長視網(wǎng)膜神經(jīng)元的存活,STAT3信號通路也在此過程中被激活。在缺血性視網(wǎng)膜損傷動物模型中,玻璃體內(nèi)注射PEDF可以增加內(nèi)層視網(wǎng)膜(IRL)的厚度、內(nèi)核層(INL)中和神經(jīng)細(xì)胞數(shù)量以及內(nèi)叢層(IPL)內(nèi)完整軸突的數(shù)量,這是為視網(wǎng)膜的結(jié)構(gòu)與功能提供保護(hù)的基礎(chǔ)。Vasanthy等[33]人認(rèn)為PEDF可以通過裂解caspase-2介導(dǎo)RGCs進(jìn)行神經(jīng)保護(hù),在缺血性視網(wǎng)膜疾病中PEDF所發(fā)揮的保護(hù)作用越發(fā)明顯。血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)主要促進(jìn)視網(wǎng)膜微血管生成,但PEDF的作用與其相反,對血管生成則是抑制作用,在視網(wǎng)膜內(nèi)二者之間處于動態(tài)平衡,對視網(wǎng)膜微血管的通透性和新生血管的形成起到重要的調(diào)節(jié)作用。在高糖和低氧環(huán)境早期,絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號通路將會被PEDF抑制,減少VEGF的表達(dá),同時其還可以與VEGF搶奪受體VEGFR2,以維持視網(wǎng)膜內(nèi)VEGF處于正常水平。在DR中,檢測到眼部PEDF分泌的含量有所減少,以此促進(jìn)了VEGF表達(dá)增加,破壞了血-視網(wǎng)膜屏障(BRB)的功能與穩(wěn)定性,視網(wǎng)膜新生血管也迅速形成,對患者的視力構(gòu)成了巨大的威脅。Hua等[34]人也證實了在高糖環(huán)境下小鼠視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞表達(dá)VEGF增加,而PEDF表達(dá)減少,兩者含量的失衡導(dǎo)致了視網(wǎng)膜新生血管的形成;同樣VEGF與PEDF失衡也會誘導(dǎo)脈絡(luò)膜新生血管形成。PEDF的半衰期非常短,如果使用外源性PEDF注入玻璃體腔,需要進(jìn)行多次注射才能維持治療的水平,但多次注射容易造成眼部感染,不良反應(yīng)事件會增加;為了克服這一難題,眾多學(xué)者不斷進(jìn)行深入研究,基于VEGF與PEDF二者特性設(shè)計的基因治療方式成為主流,視網(wǎng)膜神經(jīng)干細(xì)胞(NSCs)移植可以有效發(fā)揮作用,開發(fā)的PEDF-34眼藥水被證實對保護(hù)RGCs和促進(jìn)軸突再生具有支持作用,因此避免了外源性PEDF反復(fù)注射引起的感染等不良事件,極大方便了患者,為治療提供了新的選擇[35]。
2.5堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF) 1974年Gospodarowicz首次從牛腦組織中分離出bFGF[36],緊隨其后越來越多的學(xué)者均在此方向做了深入的研究。bFGF分布于全身各部位,具有多種生物學(xué)活性功能。在視網(wǎng)膜中,bFGF廣泛分布于Müller細(xì)胞、色素上皮層、INL光感受器外段及RGCs等。缺血再灌注、強光和機械性等其他因素對視網(wǎng)膜造成不同程度損傷,在這些損傷中,bFFG通過保護(hù)機制對視網(wǎng)膜提供重要的支持作用。在小鼠視網(wǎng)膜損傷6h后,bFGF開始表達(dá),48h含量達(dá)到頂峰,并可持續(xù)到16天,內(nèi)源性儲存庫釋放的bFGF可以刺激Müller細(xì)胞產(chǎn)生的更多bFGF,這反過來可以促進(jìn)光感受器的存活[37]。Müller細(xì)胞源性bFGF對視網(wǎng)膜微血管的活性具有調(diào)節(jié)作用。在缺血低氧的環(huán)境下,視網(wǎng)膜中的bFGF主要來源于Müller細(xì)胞,短期缺氧bFGF會提供抗血管生成的環(huán)境,以抑制新生血管的生成;實驗發(fā)現(xiàn)bFGF在短暫性視網(wǎng)膜缺血再灌注后明顯升高,使得ERK-1/22的磷酸化在24小時內(nèi)明顯減少,進(jìn)一步對視網(wǎng)膜中血管內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行抑制,降低其表達(dá)。牛膺筠在對小鼠視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷實驗?zāi)P偷难芯恐邪l(fā)現(xiàn),玻璃體腔注射bFGF可以對其進(jìn)行有效的治療和保護(hù),其機制可能是抑制細(xì)胞內(nèi)Ca2+濃度的升高和caspase-3的表達(dá),以此降低細(xì)胞凋亡的數(shù)量;他隨后研究還發(fā)現(xiàn)bFGF可以阻止相關(guān)凋亡基因的表達(dá),進(jìn)而減少神經(jīng)細(xì)胞的凋亡,從而修復(fù)和保護(hù)視網(wǎng)膜缺血再灌注損傷[38,39]。研究證實bFGF對小鼠視網(wǎng)膜光損傷具有一定保護(hù)作用,在光損傷前3h將bFGF注射到小鼠的視網(wǎng)膜玻璃體腔內(nèi),檢測發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜光感受器幾乎全部得到保護(hù),其機制可能是通過AKT和ERK信號以及轉(zhuǎn)錄因子CREB的激活介導(dǎo)的[40]。金學(xué)民等人也同樣發(fā)現(xiàn)小鼠玻璃體腔內(nèi)注射bFGF可預(yù)防或修復(fù)早期光誘導(dǎo)的光感受器細(xì)胞變性,其作用機制可能是bFGF受體、Ca2+通道參與視細(xì)胞的功能與存活[41]。
視網(wǎng)膜Müller細(xì)胞分泌的各種神經(jīng)營養(yǎng)因子,不僅能單獨發(fā)揮重要保護(hù)作用,還能通過相互協(xié)調(diào)對視網(wǎng)膜功能提供支持,其如何在視網(wǎng)膜中提供長期且有效的保護(hù)機制仍有待進(jìn)一步探索。雖然目前對此研究比較多,但大多集中在外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子對視網(wǎng)膜疾病的療效評價,如何將外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子安全、快速和有效地轉(zhuǎn)入視網(wǎng)膜內(nèi),并使其長期緩慢釋放,長久發(fā)揮保護(hù)作用,仍是當(dāng)下困擾我們的難題。通過對Müller細(xì)胞的干預(yù)和保護(hù),定向刺激、誘導(dǎo)其分泌各類神經(jīng)營養(yǎng)因子,以取代外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子,從而可以避免外源性神經(jīng)營養(yǎng)因子轉(zhuǎn)入眼內(nèi)的所致的不良反應(yīng),并可以長期穩(wěn)定的發(fā)揮對視網(wǎng)膜保護(hù)作用,令其成為視網(wǎng)膜疾病的治療靶點,為視網(wǎng)膜疾病治療方案提供新策略。目前針對對Müller細(xì)胞在視網(wǎng)膜中的保護(hù)作用研究似乎并不廣泛,Müller細(xì)胞所具有的強大治療潛力有待進(jìn)一步開發(fā)。重視Müller細(xì)胞眼科基礎(chǔ)科研中研究,不斷探究其多能性在視網(wǎng)膜疾病中的致病機制、保護(hù)機制和再生機制,是今后戰(zhàn)勝眼底疾病的重要途徑[42]。