周 維 梁麗娜

視網(wǎng)膜色素變性(RP)是一種遺傳性視網(wǎng)膜退行性疾病。在疾病早期階段,表現(xiàn)為視桿細(xì)胞喪失導(dǎo)致周邊視野受限和夜視能力下降。隨著病情的發(fā)展,視錐細(xì)胞也會(huì)受到影響,出現(xiàn)白天視力下降[1]。這種與光感受器細(xì)胞相關(guān)的功能障礙可引發(fā)日常生活損害,并最終導(dǎo)致RP患者失明。關(guān)于RP的發(fā)病機(jī)制,目前有許多認(rèn)識(shí),如基因突變觸發(fā)RP,以及視網(wǎng)膜變性相關(guān)的微環(huán)境變化,如氧化[2-3]、炎癥[4-5]和代謝改變等[6]調(diào)節(jié)疾病的進(jìn)展。雖然國(guó)內(nèi)外眼科學(xué)者對(duì)RP的發(fā)病機(jī)制已進(jìn)行深入研究,但尚無(wú)確切的治療方法。基于多項(xiàng)RP動(dòng)物模型研究發(fā)現(xiàn),視網(wǎng)膜變性早期發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞(MG)的活化反應(yīng),MG調(diào)控的視網(wǎng)膜神經(jīng)炎癥反應(yīng)以及慢性促炎環(huán)境在視網(wǎng)膜退行性疾病中發(fā)揮關(guān)鍵作用。近年來(lái),MG介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)在RP研究中得到廣泛關(guān)注。本文就MG在RP的調(diào)控機(jī)制作一綜述。

1 MG

1.1 MG的生理功能

MG是中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的一種常駐巨噬細(xì)胞,占據(jù)中樞神經(jīng)系統(tǒng)細(xì)胞總數(shù)的5%～10%。MG起源于胚胎卵黃囊祖細(xì)胞,是大腦和視網(wǎng)膜中最突出的髓系細(xì)胞[7]。視網(wǎng)膜MG起源于中胚層,主要經(jīng)睫狀體扁平部和視神經(jīng)盤(pán)進(jìn)駐視網(wǎng)膜,生理?xiàng)l件下,視網(wǎng)膜MG處于靜息狀態(tài),呈分支狀,核呈圓形或卵圓形,胞質(zhì)較少,胞突不明顯,分布于神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層和叢狀層[8]。作為免疫細(xì)胞,MG在體內(nèi)參與先天性免疫系統(tǒng)第一道防線的形成,監(jiān)測(cè)神經(jīng)元微環(huán)境,抑制外來(lái)病原體或異常蛋白、核酸和細(xì)胞碎片的侵入,在視網(wǎng)膜組織早期發(fā)育和神經(jīng)軸突修剪等方面發(fā)揮重要作用[9]。MG可通過(guò)改變自身的狀態(tài)和形態(tài),影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能和病理過(guò)程。

1.2 MG活化的“雙刃劍”作用

MG活化介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)是各種視網(wǎng)膜退行性疾病的共同特點(diǎn),如糖尿病視網(wǎng)膜病變、青光眼、RP和年齡相關(guān)性黃斑變性等。研究表明,MG激活是各種炎癥性疾病的共同標(biāo)志,其介導(dǎo)的炎癥常導(dǎo)致神經(jīng)元損傷[10]。當(dāng)神經(jīng)元損傷或受到炎性刺激時(shí),靜息狀態(tài)的MG可活化,轉(zhuǎn)化為阿米巴樣形態(tài),胞體腫脹,突起縮短,其吞噬活性增強(qiáng),遷移到受損區(qū)域,吞噬來(lái)自損傷部位的細(xì)胞碎片并釋放炎癥介質(zhì)進(jìn)入細(xì)胞外空間,以維系中樞神經(jīng)系統(tǒng)微環(huán)境的平衡。激活的MG對(duì)外界刺激表現(xiàn)出不同的反應(yīng),并充當(dāng)一把“雙刃劍”,急性激活的MG通過(guò)清除入侵的病原體和細(xì)胞碎片促進(jìn)組織修復(fù);而持續(xù)激活的MG會(huì)誘發(fā)慢性神經(jīng)炎癥,促進(jìn)疾病惡化進(jìn)展。

依賴于特定的微環(huán)境及產(chǎn)生的刺激,MG可活化為促炎表型(M1型)和抗炎表型(M2型)。2種不同表型的MG具有相反特性,表現(xiàn)出致病或保護(hù)作用。M1型MG參與炎癥反應(yīng),與促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)有關(guān),這些因子促進(jìn)慢性神經(jīng)炎癥、氧化應(yīng)激反應(yīng)和神經(jīng)退行性病變[11]。而M2型MG可減輕炎癥反應(yīng)、吞噬老化損傷的細(xì)胞器和代謝廢物,降解神經(jīng)毒性蛋白,增強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)因子表達(dá),促進(jìn)神經(jīng)元存活和神經(jīng)突起外生長(zhǎng)。

2 MG活化與RP的關(guān)系

視網(wǎng)膜是中樞神經(jīng)系統(tǒng)的延續(xù),是“通往大腦的窗口”,MG是構(gòu)筑健康大腦和視網(wǎng)膜中的第一道防線,因此,視網(wǎng)膜MG同樣在視網(wǎng)膜生理病理過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。研究證明,MG對(duì)RP具有保護(hù)感光細(xì)胞和促進(jìn)感光細(xì)胞凋亡的雙重功能。

2.1 MG活化對(duì)RP的保護(hù)作用

Arroba等[12]發(fā)現(xiàn)MG可介導(dǎo)神經(jīng)保護(hù)作用,當(dāng)用氯膦酸二鈉脂質(zhì)體清除RP小鼠rd10模型視網(wǎng)膜MG,MG被耗盡后視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞數(shù)量減少,而在小鼠注射胰島素樣生長(zhǎng)因子-1后,視網(wǎng)膜外核層 (ONL)和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層的MG數(shù)量增加,同時(shí)視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的細(xì)胞凋亡數(shù)量減少,因此,推測(cè)胰島素樣生長(zhǎng)因子-1發(fā)揮的神經(jīng)保護(hù)作用在很大程度上與MG介導(dǎo)有關(guān)。MG的存在不僅有助于維持光感受器存活和視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu),而且還可在早期突觸的形成中發(fā)揮支持作用。在大腦皮層中,MG和發(fā)育中的錐體神經(jīng)元樹(shù)突之間的動(dòng)態(tài)接觸可誘導(dǎo)絲狀偽足和突觸的形成,當(dāng)MG被基因消除時(shí),這種接觸明顯減少[13]?；贖e等[14]的研究發(fā)現(xiàn),MG持續(xù)損耗導(dǎo)致英國(guó)皇家外科學(xué)院(RCS)大鼠視網(wǎng)膜對(duì)光反應(yīng)功能出現(xiàn)漸進(jìn)性退化,并且代謝型谷氨酸受體6在外叢狀層突觸后積累,增加了桿狀雙極細(xì)胞中異位樹(shù)突的數(shù)量和長(zhǎng)度。綜上所述,MG對(duì)視網(wǎng)膜發(fā)揮的保護(hù)作用,一方面是視網(wǎng)膜MG通過(guò)營(yíng)養(yǎng)支持來(lái)調(diào)節(jié)神經(jīng)元的存活,主要與MG分泌生長(zhǎng)因子和細(xì)胞外基質(zhì)分子刺激神經(jīng)元生長(zhǎng)有關(guān)[15-17]。另一方面,MG的保護(hù)作用可能與其吞噬功能有關(guān),活化的MG通過(guò)吞噬作用消除異常神經(jīng)元,維持微環(huán)境穩(wěn)態(tài)[18]。

2.2 MG活化對(duì)RP的神經(jīng)毒性作用

在血-視網(wǎng)膜屏障損傷引起的視網(wǎng)膜疾病中,外周血的免疫細(xì)胞進(jìn)入視網(wǎng)膜,MG到達(dá)神經(jīng)細(xì)胞損傷部位,吞噬、消化和分解凋亡的神經(jīng)細(xì)胞核碎片,在病變微環(huán)境刺激下MG增生、活化并產(chǎn)生大量的促炎細(xì)胞因子和趨化因子,啟動(dòng)一系列的炎癥反應(yīng)過(guò)程[19-20]。MG在RP過(guò)程中產(chǎn)生的神經(jīng)毒性作用,可能是活化的MG接收到受損感光細(xì)胞發(fā)出的信號(hào)后,遷移到損傷部位,釋放細(xì)胞毒性因子進(jìn)一步加重感光細(xì)胞變性死亡。在這一過(guò)程中,變性凋亡的感光細(xì)胞與活化遷移到ONL的MG釋放趨化因子,吸引更多的MG到病變部位加劇損害。視網(wǎng)膜中駐留的MG和外周來(lái)源的巨噬細(xì)胞是神經(jīng)炎癥的主要參與者,它們的激活顯著加速了rd10小鼠的視網(wǎng)膜變性[21]。

3 MG活化的調(diào)控機(jī)制

3.1 CC趨化因子配體2/趨化因子受體2軸

CC趨化因子配體2(CCL2)及其趨化因子受體2(CCR2)的表達(dá)改變已被發(fā)現(xiàn)是多種神經(jīng)退行性病變的病理機(jī)制。CCL2也被稱做單核細(xì)胞趨化蛋白1,由巨噬細(xì)胞、成纖維細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞產(chǎn)生。研究表明,CCL2通過(guò)趨化作用參與單核細(xì)胞和T細(xì)胞募集、星形膠質(zhì)細(xì)胞活化、MG遷移/增殖和血-腦屏障功能障礙病變過(guò)程[22],它將募集的免疫細(xì)胞趨化到損傷部位,啟動(dòng)炎癥反應(yīng)的發(fā)生和維持[23]。CCL2表達(dá)與MG激活相關(guān),與老年性黃斑變性等視網(wǎng)膜變性疾病有密切的關(guān)系。CCR2通過(guò)與其高親和配體結(jié)合后引起靶細(xì)胞效應(yīng),可誘導(dǎo)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和其他炎癥細(xì)胞的趨化,參與機(jī)體的多種生理和病變過(guò)程[24]。Guo等[25]采用CCR2基因敲除RP小鼠(CCR2-/-rd10)研究CCL2/CCR2對(duì)rd10小鼠視網(wǎng)膜形態(tài)學(xué)和視功能的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CCR2-/-rd10小鼠的MG數(shù)量顯著低于CCR2+/+rd10小鼠,CCR2敲除能增加小鼠感光細(xì)胞層厚度以及視紫紅質(zhì)基因的表達(dá),對(duì)視網(wǎng)膜功能有更好的保護(hù)作用,說(shuō)明CCL2/CCR2軸在rd小鼠視網(wǎng)膜變性中起作用,感光細(xì)胞的存活可能與CCR2敲除后能抑制MG向M1型活化釋放炎癥細(xì)胞因子有關(guān)。Funatsu等[26]研究發(fā)現(xiàn),在RP過(guò)程中,CCL2/CCR2軸上調(diào)能觸發(fā)MG激活,并促進(jìn)MG向M1型活化,CCL2/CCR2軸可募集外周單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞遷移到視網(wǎng)膜中,加劇神經(jīng)炎癥反應(yīng),從而導(dǎo)致rd10小鼠的視錐細(xì)胞死亡。

3.2 CX3C趨化因子受體1信號(hào)通路

CX3C趨化因子受體1(CX3CR1)作為趨化因子受體在機(jī)體的神經(jīng)組織、淋巴組織及髓細(xì)胞系等系統(tǒng)均有表達(dá),而在中樞神經(jīng)系統(tǒng)及視網(wǎng)膜中則由MG特異性表達(dá)[27],CX3C趨化因子配體1(CX3CL1)只能特異性結(jié)合CX3CR1。在不同疾病中,CX3CL1-CX3CR1信號(hào)通路對(duì)MG的影響表現(xiàn)出不同甚至相反的作用。MG可通過(guò)CX3CL1-CX3CR1信號(hào)通路影響光感受器細(xì)胞形成。CX3CL1-CX3CR1信號(hào)通路與MG活化之間存在著密切的關(guān)系,CX3CR1缺乏導(dǎo)致ONL中活化為M1型MG積累增多并且光感受器脆弱性增加。抑制CX3CR1信號(hào)通路可導(dǎo)致纖毛蛋白分布改變和外節(jié)段延伸失敗并最終導(dǎo)致視錐細(xì)胞受損[28]。rd10小鼠中敲除CX3CR1觀察到視網(wǎng)膜ONL變薄,表明CX3CR1缺乏導(dǎo)致視桿細(xì)胞損失,也加劇視錐細(xì)胞的形態(tài)變化和功能喪失。另一方面,缺乏CX3CR1的MG顯示吞噬作用增強(qiáng),炎癥細(xì)胞因子和M1型MG激活標(biāo)志物表達(dá)增加。外源性CX3CL1給藥可增強(qiáng)rd10視網(wǎng)膜中CX3CL1-CX3CR1信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),有效減少M(fèi)1型MG激活和吞噬作用,改善光感受器變性的結(jié)構(gòu)和功能特征,提示CX3CL1-CX3CR1信號(hào)通路可通過(guò)負(fù)向調(diào)節(jié)光感受器的MG吞噬和抑制MG向M1型活化而發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[29]。視網(wǎng)膜光損傷過(guò)程中,CX3CL1和CX3CR1對(duì)MG發(fā)揮誘導(dǎo)活化的作用,趨化MG向M1型活化并分泌腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白細(xì)胞介素1β(IL-1β)等炎癥因子,誘導(dǎo)過(guò)度炎癥反應(yīng),造成神經(jīng)損傷,進(jìn)而加重光感受器細(xì)胞凋亡。由此可見(jiàn),MG激活與光感受器的損傷有著直接聯(lián)系,通過(guò)調(diào)控CX3CL1-CX3CR1信號(hào)通路影響MG活化可能成為阻止神經(jīng)元細(xì)胞損傷和提高存活的一種治療方式。

3.3 微小RNA

微小RNA(miRNA)是一類(lèi)高度保守的非編碼小分子RNA,一般由約22個(gè)核苷酸構(gòu)成,通過(guò)與靶基因miRNA的3’非翻譯區(qū)(UTR)互補(bǔ)或部分互補(bǔ)結(jié)合,使其降解或抑制其翻譯,從而參與細(xì)胞增殖、凋亡、分化和代謝等多種生物學(xué)過(guò)程。研究表明,多種miRNA可以調(diào)節(jié)免疫反應(yīng)和炎癥反應(yīng),并能影響炎癥因子的表達(dá)。Bian等[30]證明神經(jīng)祖細(xì)胞來(lái)源的外泌體(NPC-exos)中包含的miRNA抑制M1型MG活化分泌促炎細(xì)胞因子,如TNF-α、IL-1β和環(huán)氧化酶-2,延緩RCS大鼠光感受器退化,防止ONL變薄,并減少光感受器細(xì)胞凋亡。有研究者將腺相關(guān)病毒(AAV)作為載體將miR-204前體遞送至顯性RP小鼠視網(wǎng)膜,結(jié)果顯示,AAV-miR-204給藥保留RP小鼠的視網(wǎng)膜功能,并且miR-204通過(guò)下調(diào)MG激活為M1型和抑制光感受器細(xì)胞死亡,使轉(zhuǎn)基因視網(wǎng)膜的表達(dá)譜向健康視網(wǎng)膜的表達(dá)方向轉(zhuǎn)變[31]。結(jié)果揭示,miRNA在減弱MG向M1型活化和維持光感受器細(xì)胞存活中的作用。Zhang等[32]研究表明,玻璃體內(nèi)注射間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源細(xì)胞外囊泡(MSC-EVs)可改善rd10小鼠視功能,顯著增加視網(wǎng)膜ONL厚度,提高光感受器細(xì)胞的存活率,延緩rd10小鼠光感受器細(xì)胞的死亡,其作用機(jī)制可能與MSC-EVs調(diào)節(jié)miR-146a-Nr4a3軸發(fā)揮的保護(hù)作用有關(guān)。miR-146a-5p以Nr4a3為靶目標(biāo)負(fù)向調(diào)節(jié)核因子-κB信號(hào)通路和抑制炎癥反應(yīng),miR-146a-5p的過(guò)表達(dá)下調(diào)M1型MG活化釋放IL-1β、TNF-α和IL-6等促炎細(xì)胞因子,上調(diào)M2型MG活化釋放抗炎細(xì)胞因子,從而保存rd10小鼠的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)和功能。綜上所述,通過(guò)作用于miRNA可直接調(diào)節(jié)MG的活化發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。

3.4 轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β信號(hào)通路

轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β(TGF-β)是一種已知抑制MG的抗炎細(xì)胞因子,通過(guò)TGF-β1型受體(TGFBR1)和TGF-β2型受體(TGFBR2)發(fā)出信號(hào)[33],從而觸發(fā)靶基因的下游表達(dá)。有研究表明[34],TGF-β誘導(dǎo)的神經(jīng)保護(hù)通路被抑制后,MG激活為M1型后促進(jìn)炎癥細(xì)胞因子分泌進(jìn)而導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織的退行性變化。外源性TGF-β可以抑制M1型MG分泌TNF和IL-6 等炎癥細(xì)胞因子[35]。Z?ller等[36]用Cx3cr1CreERT2小鼠誘導(dǎo)MG中配體結(jié)合受體TGFBR2缺失,研究表明,TGF-β信號(hào)通路受阻促進(jìn)MG向M1型活化,CCL2和CXCL10等促炎細(xì)胞因子分泌顯著增加。在繼發(fā)性視錐細(xì)胞變性的研究中發(fā)現(xiàn),RP小鼠rd1模型經(jīng)PLX5622處理后,體內(nèi)的MG被消耗,無(wú)法分泌IL-1α、IL-1β和TNF等炎癥因子。證明在繼發(fā)性視錐細(xì)胞變性過(guò)程中MG活化對(duì)誘發(fā)視網(wǎng)膜炎癥具有促進(jìn)作用。為了進(jìn)一步研究TGF-β基因?qū)σ暰W(wǎng)膜變性的影響,治療組rd1模型小鼠采用AAV介導(dǎo)的綠色熒光蛋白(AAV8-GFP)聯(lián)合AAV8-TGF-β1,對(duì)照組為AAV8-GFP,結(jié)果發(fā)現(xiàn),TGF-β1處理小鼠中央視網(wǎng)膜視錐細(xì)胞數(shù)量是對(duì)照組小鼠的2倍,推測(cè)原因可能是TGF-β1抑制M1型MG的激活及其由此分泌的炎癥因子,延長(zhǎng)視錐細(xì)胞存活的生命周期,從而有助于挽救RP中視錐細(xì)胞的退化[37]。因此,以上研究結(jié)果揭示通過(guò)調(diào)控MG活化和發(fā)揮TGF-β受體信號(hào)機(jī)制可保護(hù)退化的視錐細(xì)胞和保存視功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

目前圍繞MG的治療包括藥物、干細(xì)胞移植和基因治療等方法。研究表明,米諾環(huán)素可顯著減少RP動(dòng)物模型中MG介導(dǎo)的光感受器凋亡[38],并且可以改善RP患者視功能[39]。這些發(fā)現(xiàn)為應(yīng)用米諾環(huán)素治療視網(wǎng)膜病變提供了基礎(chǔ)[40]。干細(xì)胞移植治療[41-42]通過(guò)抑制MG激活,延緩光感受器退化。作為介導(dǎo)移植干細(xì)胞和受體細(xì)胞之間通信的外泌體,通過(guò)傳遞功能物質(zhì),如miRNA、脂質(zhì)和各種蛋白質(zhì),誘導(dǎo)組織再生和減少炎癥[43-44]。

RP可被視為一種神經(jīng)系統(tǒng)炎癥,免疫平衡改變可激活MG和破壞血-視網(wǎng)膜屏障。研究表明,RP病程中,MG不僅具有損傷作用,也有保護(hù)作用。明確MG活化在特定環(huán)境中的作用機(jī)制,充分利用好“雙刃劍”,盡可能發(fā)揮保護(hù)作用,將是今后我們治療RP的研究熱點(diǎn)。通過(guò)干預(yù)MG異常活化可預(yù)防或減輕神經(jīng)元死亡,并潛在地減緩RP的發(fā)生和進(jìn)展,有望成為治療RP的新選擇。