Müller細胞在特發(fā)性黃斑裂孔形成及愈合機制中的研究進展

張子敔，劉 濤

0引言

特發(fā)性黃斑裂孔(idiopathic macular hole，IMH)是指發(fā)病原因不明的黃斑區(qū)視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層組織缺損。最初由Knapp于1869年描述并報道，占所有黃斑裂孔類型的83%，常見于老年女性，在一般人群中發(fā)病率為0.2%～0.8%[1-2]。IMH常見癥狀包括中心視力下降、視物變形等。近年來，隨著對眼底疾病的深入研究，人們對IMH的發(fā)病機制、愈合過程及機制有了進一步的認識。

1 IMH發(fā)病機制

1988年Gass[3]在觀察大量臨床病例的基礎(chǔ)上提出了革命性見解，認為玻璃體對中心凹的切線力是黃斑裂孔形成的主要原因。這一觀點為后來的玻璃體手術(shù)治療IMH奠定了理論基礎(chǔ)。Kwok等[4]通過對IMH患者剝除的內(nèi)界膜(internal limiting membrane，ILM)進行的組織學研究，認為ILM上的Müller細胞以及肌成纖維細胞等細胞成分增殖收縮是黃斑裂孔繼續(xù)擴大的原因之一。Woon等[5]從機械力的角度解釋了IMH形成的原因，包括3個方面：(1)中心凹處內(nèi)層視網(wǎng)膜復(fù)合體(包括神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細胞層和內(nèi)叢狀層)為淺盤狀形態(tài)，具有穩(wěn)定性。當內(nèi)層視網(wǎng)膜復(fù)合體受到觸發(fā)力時，例如玻璃體牽拉等，形態(tài)隨之變化，穩(wěn)定性被破壞；(2)內(nèi)層視網(wǎng)膜與外層視網(wǎng)膜的運動通過Müller細胞連接起來。當觸發(fā)力作用于中心凹處的內(nèi)層視網(wǎng)膜時，該力便會通過Müller細胞從內(nèi)層視網(wǎng)膜中心凹處傳到外層視網(wǎng)膜復(fù)合體(包括外核層和感光細胞的內(nèi)外節(jié))，由于Müller細胞在中心凹處以前后且離心的方式特殊排列，故傳導(dǎo)至外層視網(wǎng)膜復(fù)合體為前后且離心方向的力；(3)由于Müller細胞的特殊排列方式，傳導(dǎo)至中心凹處外層視網(wǎng)膜復(fù)合體的觸發(fā)力為切線力；當組織間黏附力無法抵制觸發(fā)力時，黃斑裂孔(macular hole，MH)就會形成。IMH發(fā)生是多因素的，除了中心凹前表面的前后牽拉力及切線力外，可能還有其他因素導(dǎo)致IMH的形成。為此，Tornambe[6]觀察大量IMH患者的OCT圖像后，提出了水化理論，即玻璃體后脫離造成視網(wǎng)膜缺損后，黃斑區(qū)內(nèi)表面被液化玻璃體水化。在正常生理狀態(tài)下，視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮層的完整性保證視網(wǎng)膜穩(wěn)態(tài)；一旦視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮出現(xiàn)小缺口，破壞視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮的完整性及穩(wěn)態(tài)，黃斑區(qū)的獨特結(jié)構(gòu)使其在不平衡狀態(tài)下積聚液體，并暴露于玻璃體液體中，從而導(dǎo)致孔緣變厚并外翻；當更多液體積聚時，裂孔進一步擴大。

2 ILM及Müller細胞結(jié)構(gòu)與功能

Wollensak等[7]證實ILM位于視網(wǎng)膜和玻璃體間，是視網(wǎng)膜Müller細胞基底膜形成的一層10μm厚透明無結(jié)構(gòu)的均質(zhì)膜，主要由IV型膠原、纖連蛋白、層粘連蛋白構(gòu)成[8]；其內(nèi)表面與玻璃體后皮質(zhì)接觸，其外層與Müller細胞的纖維支架腳板相吻合。ILM從視盤邊緣向周邊覆蓋整個視網(wǎng)膜內(nèi)表面；黃斑區(qū)的ILM較厚，與玻璃體皮質(zhì)黏連較為牢固，但在中心凹處較薄，且缺乏細胞纖維腳板附著；在病理狀態(tài)下，ILM成為Müller細胞、肌成纖維細胞等成分的增殖支架。

Müller細胞是人視網(wǎng)膜主要的神經(jīng)膠質(zhì)細胞，分布于視網(wǎng)膜各層，在視網(wǎng)膜發(fā)育過程中引導(dǎo)視網(wǎng)膜神經(jīng)元遷移。在生理狀態(tài)下，對視網(wǎng)膜神經(jīng)元起支持、營養(yǎng)等作用，維持細胞外環(huán)境穩(wěn)定，調(diào)節(jié)血-視網(wǎng)膜屏障；在病理狀態(tài)下，一方面?zhèn)鬟f視網(wǎng)膜神經(jīng)元損傷的內(nèi)源性信號，另一方面保護視網(wǎng)膜神經(jīng)元，并在視網(wǎng)膜受到損傷時發(fā)生增殖、去分化，可呈現(xiàn)出神經(jīng)干細胞特性，替代部分損傷的視網(wǎng)膜神經(jīng)元[9]。結(jié)合Müller細胞在成熟視網(wǎng)膜中的位置及作用，推測Müller細胞可能介導(dǎo)損傷信號的傳遞，激活內(nèi)源性保護機制，從而有助于閉合MH。

3 MH愈合機制及過程

1997年Eckardt等[10]提出玻璃體切除(pars plana vitrectomy，PPV)聯(lián)合內(nèi)界膜剝除術(shù)(internal limiting membrane peeling，ILMP)治療MH；ILM剝除這一過程，不僅解除了ILM對MH切線力，而且所引起視網(wǎng)膜的輕微損傷可導(dǎo)致玻璃體中的透明質(zhì)細胞，即巨噬細胞樣細胞受到刺激，浸潤視網(wǎng)膜組織，激活Müller細胞，誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細胞增殖，促進MH閉合[11-12]；而且，ILMP可增加視網(wǎng)膜順應(yīng)性，使視網(wǎng)膜更自由地移動，這一特性更有利于裂孔的完全閉合[8]；有報道指出，PPV聯(lián)合ILMP治療IMH的閉合率可達到95%[13]。Michalewska等[14]提出PPV聯(lián)合內(nèi)界膜瓣翻轉(zhuǎn)覆蓋術(shù)，以及Morizane等提出的PPV聯(lián)合ILM填塞術(shù)均有效提高孔徑較大(裂孔最小直徑>500μm)MH的閉合率[15]。一方面，翻轉(zhuǎn)覆蓋在MH上方的ILM瓣對視網(wǎng)膜組織移行、裂孔閉合發(fā)揮橋梁作用，緩解了視網(wǎng)膜長度的相對不足，可提高孔徑較大(裂孔最小直徑>500μm)MH的閉孔率；同時，將含有Müller細胞的ILM覆蓋在孔緣周圍，可為神經(jīng)膠質(zhì)細胞增殖提供支架，增殖的神經(jīng)膠質(zhì)細胞填充了裂孔缺損，同時也可能促進了中心凹處感光細胞的復(fù)位[8]，得到較好的術(shù)后解剖結(jié)構(gòu)及功能恢復(fù)；另一方面，翻轉(zhuǎn)覆蓋于MH上的ILM瓣使裂孔形成閉合腔，促進視網(wǎng)膜色素上皮細胞(retinal pigment epithelium，RPE)發(fā)揮“泵”作用吸收視網(wǎng)膜下液，提高視網(wǎng)膜復(fù)位率[14]；ILM瓣還可防止玻璃體液體直接接觸孔緣并沿著孔緣進入黃斑裂孔內(nèi)，減少孔緣水化和外翻[16]。Ogugua等發(fā)現(xiàn)隨著時間的推移，孔緣和翻轉(zhuǎn)的ILM瓣之間形成較強粘附力，從而防止MH在愈合過程中再次形成裂孔[17]。Jong等和Naresh研究表明，孔徑較大的MH在閉合過程中，填入黃斑裂孔中的ILM與覆蓋在黃斑裂孔上方的ILM瓣發(fā)揮相似的作用，且兩種術(shù)式術(shù)后解剖及功能結(jié)果類似[18-19]。由此可見ILM以及Müller細胞在閉合MH過程中起關(guān)鍵性作用。

4相關(guān)因子對Müller細胞調(diào)節(jié)作用

MH形成后，淋巴細胞可破壞血-視網(wǎng)膜屏障進入玻璃體腔，與移行的巨噬樣細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞等接觸，分泌相關(guān)細胞因子，促進炎癥反應(yīng)。巨噬樣細胞可能通過組織壞死生長因子-α誘導(dǎo)膠質(zhì)增生來激活Müller細胞[14]。而ILM剝除后，一方面去除ILM“牽拉作用”；另一方面“剝除”這一機械損傷過程刺激并激活了Müller細胞，首先表現(xiàn)為神經(jīng)膠質(zhì)細胞骨架蛋白包括神經(jīng)膠質(zhì)纖維酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein,GFAP)、波形蛋白(vimentin)和巢蛋白(nestin)表達上調(diào),而GFAP、vimentin和nestin的表達上調(diào)是神經(jīng)膠質(zhì)細胞反應(yīng)的關(guān)鍵特征[20]，這一類中間絲蛋白的增加使Müller細胞剛性增強，這可能有利于減輕視網(wǎng)膜機械損傷。

神經(jīng)膠質(zhì)細胞增殖是對損傷快速反應(yīng)的有益過程，這一過程激活不同的內(nèi)源性保護機制，釋放多種保護神經(jīng)元的相關(guān)因子。Shiode等[8]表明ILM中存在神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)，激活的Müller細胞也可合成和分泌大量NGF；Wang等[21]發(fā)現(xiàn)NGF通過酪氨酸激酶(TrkA)、磷脂酰肌醇3激酶(PI3K)/蛋白激酶B(Akt)(PI3K/Akt)和細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(ERK1/2)通路促進Müller細胞增殖和細胞周期進展；也有研究表明ILM的3種主要成分IV型膠原、纖連蛋白和層粘連蛋白，均可促進Müller細胞的增殖，其中IV型膠原和纖連蛋白還可促進Müller細胞的遷移[22]；遷移至神經(jīng)損傷部位的Müller細胞分泌的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、堿性成纖維細胞生長因子等因子可抑制細胞凋亡，維持視網(wǎng)膜神經(jīng)元和感光細胞的存活[8]；Lenzi等[23]研究發(fā)現(xiàn)NGF直接對抗退化或刺激Müller細胞神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factor)的表達，間接提高感光細胞的存活率；另一方面增生的膠質(zhì)組織趨化感光細胞復(fù)位，或未受損的感光細胞促進受損感光細胞外節(jié)恢復(fù)[14,23]，均有利于術(shù)后視力的恢復(fù)。由此可推測誘導(dǎo)Müller細胞增殖不僅可提高MH閉合率，而且有助于術(shù)后視功能恢復(fù)。

Müller細胞與視網(wǎng)膜神經(jīng)元在發(fā)育上有共同的祖細胞，具有成為視網(wǎng)膜神經(jīng)元祖細胞的潛力，可能成為視網(wǎng)膜神經(jīng)元再生的重要細胞來源。Zhang等[24]研究發(fā)現(xiàn)，視網(wǎng)膜損傷后，外源性NGF通過TrkA和PI3K/Akt信號通路促進G1/S-特異性周期蛋白-D1(cyclin D1)、pAkt、配對的表達盒6(PAX6)、性別決定區(qū)域Y-box 2(SOX2)、LIN28等神經(jīng)生成重要調(diào)節(jié)因子表達的增加，并通過抑制let-7b、let-7d、let-7i和miR-98的表達，間接上調(diào)cyclin D1、NGF和Achaete-scute homolog (MASH)的表達，促進Müller細胞向視網(wǎng)膜神經(jīng)干細胞而非神經(jīng)膠質(zhì)細胞去分化，并進一步向感光細胞再分化；由此可推測激活的Müller細胞分泌的內(nèi)源性NGF促進Müller細胞上調(diào)表達SOX2、LIN28等神經(jīng)生成重要調(diào)節(jié)因子，抑制下游let-7家族成員的表達,隨著神經(jīng)生成重要調(diào)節(jié)因子表達的增加，可促進Müller細胞去分化為感光神經(jīng)元。Mohan等還發(fā)現(xiàn)Müller細胞被激活后CD44表達上調(diào)，促進Müller細胞遷移以及神經(jīng)膠質(zhì)細胞向纖維母細胞轉(zhuǎn)化，加速組織的增生修復(fù)[25]。

雖然Müller細胞增生能有效閉合MH，但過度膠質(zhì)增生對視網(wǎng)膜神經(jīng)元有細胞毒性作用，這可能預(yù)示著視功能不良預(yù)后[26]。研究發(fā)現(xiàn)與無明顯神經(jīng)膠質(zhì)增生的患者相比，有明顯神經(jīng)膠質(zhì)增生的患者光感受器層缺損發(fā)生率較高，且神經(jīng)膠質(zhì)細胞增殖生成的神經(jīng)膠質(zhì)組織僅替代外核層，而非光感受器層，由此可以推測神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生的存在可能延緩相鄰光感受器層缺損的修復(fù)，并可能會阻礙正常感光細胞的排列[8,27]。Michalewska等[14]報道稱翻轉(zhuǎn)ILM瓣術(shù)后OCT顯示中央凹高反射病灶，提示中央凹過度膠質(zhì)增生；雖然中央凹高反射病灶會逐漸消失，但神經(jīng)膠質(zhì)細胞的持續(xù)活化可能導(dǎo)致組織損傷。由此推測，如果形成瘢痕愈合，視網(wǎng)膜無法愈合為正常結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致功能缺陷，影響視功能恢復(fù)。

5總結(jié)與展望

隨著對IMH認識的深入及術(shù)式的完善，IMH術(shù)后閉合率逐步提高，除了解除ILM“牽拉作用”，形成ILM橋梁作用及神經(jīng)膠質(zhì)細胞激活增生外，手術(shù)造成的輕微創(chuàng)傷激活Müller細胞，以及其自身分泌NGF、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子等相關(guān)因子，誘導(dǎo)神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生，共同導(dǎo)致MH閉合，并在一定程度上改善術(shù)后視功能；但神經(jīng)膠質(zhì)細胞的過度增生也會導(dǎo)致視網(wǎng)膜組織損傷，影響感光細胞排列，這可能是眾多IMH術(shù)后視功能改善不明顯的原因之一。然而目前大部分文獻主要研究IMH術(shù)后早期的閉孔機制，長期的愈合機制研究甚少；神經(jīng)膠質(zhì)細胞增生后向視網(wǎng)膜各層結(jié)構(gòu)演變的過程仍需大量研究；此外，如何調(diào)控神經(jīng)膠質(zhì)細胞過度增生也將是未來研究所需要探索的問題。