視網(wǎng)膜色素變性免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制研究進(jìn)展

賈茜鈺 葉河江 陳婕

視網(wǎng)膜色素變性(retinitis pigmentosa，RP)是一組以進(jìn)行性視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞及色素上皮功能喪失為共同表現(xiàn)的視網(wǎng)膜退行性疾病(Retinal Degenerative,RD)，多為遺傳性。以夜盲、進(jìn)行性視野損害、眼底色素沉著并伴有視網(wǎng)膜電圖異常、心電圖異?；驘o(wú)波為主要臨床特征表現(xiàn)。發(fā)病率為1/4000[1]。RP多為單發(fā)性眼病，部分患者可伴有全身性其他部位的異常以綜合征的形式出現(xiàn)，這種伴有體內(nèi)其他系統(tǒng)異常者稱為伴發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性，多為隱匿遺傳，稱為遺傳性視網(wǎng)膜色素變性；由炎癥、中毒、外傷及血管病變等獲得性因素所引起的視網(wǎng)膜色素變性應(yīng)為色素性視網(wǎng)膜病變或繼發(fā)性視網(wǎng)膜色素變性。本文主要探討的RP免疫學(xué)發(fā)病機(jī)制，為RP監(jiān)測(cè)和治療提供新思路。

視網(wǎng)膜主要由感光細(xì)胞等神經(jīng)元細(xì)胞和其周圍的膠質(zhì)細(xì)胞構(gòu)成[2]，RP主要病理特點(diǎn)為膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度活化和神經(jīng)元的進(jìn)行性退變而引起，其中膠質(zhì)細(xì)胞的異常免疫反應(yīng)、膠質(zhì)瘢痕以及神經(jīng)遞質(zhì)代謝異常為特征的視網(wǎng)膜免疫微環(huán)境變化，對(duì)RP的發(fā)生發(fā)展發(fā)揮關(guān)鍵作用。生理狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞處于靜息或休眠狀態(tài)，通過(guò)遞呈抗原及免疫監(jiān)管進(jìn)行免疫應(yīng)答和免疫調(diào)節(jié)[3]。受傷或患病時(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞被活化[4]，由靜息狀態(tài)的多分枝細(xì)胞形態(tài)變成阿米巴樣并分泌了許多神經(jīng)毒性因子，誘發(fā)感光細(xì)胞發(fā)生凋亡[5]。小膠質(zhì)細(xì)胞活化后，導(dǎo)致感光細(xì)胞凋亡調(diào)控RP機(jī)制尚未完全闡明。免疫機(jī)制在RP發(fā)生發(fā)展占重要地位，主要包含炎癥反應(yīng)及其分泌的炎癥細(xì)胞因子、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、氧化應(yīng)激、壞死細(xì)胞死亡等。

1 炎癥因子激活

炎癥是免疫系統(tǒng)對(duì)感染或組織損傷的第一反應(yīng)，當(dāng)免疫系統(tǒng)的細(xì)胞感知病原體，刺激細(xì)胞損傷，引發(fā)炎性物質(zhì)釋放，這些炎癥物質(zhì)進(jìn)一步刺激分泌相應(yīng)細(xì)胞，并在免疫和代謝途徑中靶向刺激細(xì)胞[6]。NF-κB是一種關(guān)鍵的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子，在炎癥發(fā)作中具有重要作用[7-8]。李杰[9]研究表明針刺干預(yù)可調(diào)控 NF-κB信號(hào)通路從而抑制MNU誘導(dǎo)視網(wǎng)膜色素變性大鼠視小膠質(zhì)細(xì)胞活化，減少感光細(xì)胞凋亡。

腫瘤壞死因子-α(TNF-α)作為NF-κB的一個(gè)下游靶基因，可以通過(guò)誘導(dǎo) NF-κB信號(hào)通路的激活，加重炎癥損傷，在相關(guān)研究表明TNF-α及TRAF2(受體相關(guān)因子2)，將內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)與炎癥反應(yīng)信號(hào)傳導(dǎo)整合激活JNK蛋白激酶的耦合引起活化JNK通過(guò)磷酸化轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)錄因子激活蛋白-1(transcription factor activator protein-1,AP-1)，誘導(dǎo)炎癥基因的表達(dá)證實(shí)了先天免疫機(jī)制與TNFα-JNK相關(guān)[10]。Zhang K[11]研究表明IRE1α(肌醇需要酶1α)-TRAF2復(fù)合物還具有激活JNK，JNK誘導(dǎo)AP1表達(dá)。Papa S[12]報(bào)道在無(wú)另外的AP1效應(yīng)的情況下，單獨(dú)的程序性細(xì)胞死亡的連續(xù)未折疊蛋白反應(yīng)拮抗能夠產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子，例如TNFα，IL-6和IL-1炎性因子的產(chǎn)生。Karlstetter M[13]研究在人類基因分型RP28小鼠模型中，炎性因子Caspase 8表達(dá)也升高。Yoshida N[14]在對(duì)RP患者研究中表明，RP患者的房水和玻璃體液中IL-1a和IL-1β炎性細(xì)胞的水平均增加。持續(xù)的慢性炎癥反應(yīng)可能是RP發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)，提示干預(yù)眼部炎癥反應(yīng)作為治療RP患者的潛在治療方法。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究rd10 和RHO模型小鼠均產(chǎn)生IL-1b炎性因子[15]。且研究發(fā)現(xiàn)IL-6均發(fā)生在RP患者中，炎性因子TNFα表達(dá)亦增加[16]。 Zeng H[17]在模型小鼠視網(wǎng)膜變性研究中，大多數(shù)TNFα 染色發(fā)生在小膠質(zhì)細(xì)胞中，但不發(fā)生在光感受器中。由此可見(jiàn)視網(wǎng)膜色素變性先天免疫機(jī)制可能與誘導(dǎo)視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞中免疫相關(guān)炎癥因子相關(guān)。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)具有極強(qiáng)的內(nèi)穩(wěn)態(tài)體系，其內(nèi)穩(wěn)態(tài)體系是實(shí)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的基本條件，但仍然有諸多因素可導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的內(nèi)穩(wěn)態(tài)失衡，形成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。例如缺血再灌注損傷、遺傳、氧化應(yīng)激、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)鈣代謝紊亂、化學(xué)因素等均可引發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激。ER應(yīng)激為未折疊蛋白應(yīng)答(Unfolded Protein Response,UPR)，其可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的炎性轉(zhuǎn)錄因子啟動(dòng)免疫病理過(guò)程[18]。在高等真核生物中信號(hào)通路主要有三個(gè)感受器，位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的跨膜蛋白，分別代表三個(gè)信號(hào)通路—IRE1α，PERK(雙鏈RNA依賴性蛋白激酶(PKR)樣ER激酶)和ATF6(激活轉(zhuǎn)錄因子6)，這些傳感器結(jié)合未折疊的蛋白質(zhì)伴侶，稱為結(jié)合免疫球蛋白(BIP)，并在BIP優(yōu)先結(jié)合未折疊蛋白時(shí)被激活。研究表明在RP模型中UPR被證明[19]。Yang[20]研究表明rd小鼠ER應(yīng)激相關(guān)蛋白PERK、Capase-12、eIF2α、GRP78蛋白表達(dá)上調(diào)，進(jìn)而引起光感受器凋亡。光感受器分泌的光感受器間維甲酸結(jié)合蛋白(IRBP)在光感受器存活和功能中起關(guān)鍵作用。相關(guān)研究[21]表明視網(wǎng)膜色素變性患者存在ER應(yīng)激是通過(guò)X-結(jié)合蛋白-19，ATF4和ATF6活化引起IRBP缺陷來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

3 氧化應(yīng)激

視網(wǎng)膜色素變性患者的眼部房水和全身血液中的抗氧化能力降低，其原因可能是蛋白質(zhì)折疊產(chǎn)生活性氧物質(zhì)并消耗抗氧化劑，但錯(cuò)誤折疊明顯增加[22]。

研究表明NADPH氧化酶抑制劑可削弱氧化應(yīng)激，從而保留視網(wǎng)膜色素變性病變視錐和桿細(xì)胞[23-24]。Gostner JM報(bào)道抗氧化劑還可以通過(guò)促進(jìn)Th2細(xì)胞因子抑制Th1免疫應(yīng)答，延緩視網(wǎng)膜變性[25]。RP氧化應(yīng)激形成與視網(wǎng)膜缺乏血流調(diào)節(jié)息息相關(guān)，視網(wǎng)膜缺血缺氧進(jìn)而光感受器數(shù)量減少[26]。 Lee SY[27]實(shí)驗(yàn)建立rd1和rd10視網(wǎng)膜色素變性小鼠模型后，口服給予n-乙酰半胱氨酸(NAC)結(jié)果表明通過(guò)抑制氧化損傷來(lái)減少視錐細(xì)胞死亡并保持視功能。Komeima K[28]通過(guò)建立rd1小鼠驗(yàn)證視錐細(xì)胞死于氧化損傷的假設(shè)后使用自制α-硫辛酸、生育酚等抗氧化劑混合物，在模型小鼠出生后第18天至第35天之間每天注射自制混合物或其中的每種成分,證實(shí)干預(yù)手段顯著降低了氧化損傷；與此同時(shí)，錐細(xì)胞密度增加了2倍，證明抗氧化治療RP具有積極意義。Oveson BC[29]運(yùn)用膽紅素和?；切苋パ跄懰醿煞N治療減少了rd10 視網(wǎng)膜色素變性模型小鼠光誘導(dǎo)的外視網(wǎng)膜中超氧化物自由基的積累，通過(guò)外核層厚度評(píng)估的視桿細(xì)胞死亡，表明RP患者的血清膽紅素水平與視力喪失的相關(guān)性可以提供一種有用的策略來(lái)檢驗(yàn)錐體視網(wǎng)膜色素變性患者的氧化損傷。 Berson EL[30]對(duì)225名年齡在18至60歲的非吸煙視網(wǎng)膜色素變性患者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照雙盲試驗(yàn)，數(shù)據(jù)表明使用12mg/天的葉黃素減緩不吸煙成人RP患者的視野喪失，機(jī)理可能與葉黃素抗氧化機(jī)制有關(guān)。綠原酸可能對(duì)視網(wǎng)膜變性邊緣的外周區(qū)域產(chǎn)生有益作用，補(bǔ)充抗氧化劑綠原酸可改善視網(wǎng)膜色素變性患者的多焦視網(wǎng)膜電圖[31]。

4 壞死細(xì)胞死亡

細(xì)胞壞死是免疫反應(yīng)所引起的一種細(xì)胞死亡，細(xì)胞和線粒體腫脹是壞死細(xì)胞死亡標(biāo)志。壞死細(xì)胞與氧化應(yīng)激有關(guān)，而細(xì)胞凋亡可能來(lái)自溶酶體膜透化，溶酶體膜通透性隨氧化應(yīng)激而增加而破裂產(chǎn)生壞死細(xì)胞死亡，從而將細(xì)胞質(zhì)釋放到外部，細(xì)胞內(nèi)容物的這種釋放促進(jìn)炎癥[32]。研究表明[33]鈣蛋白酶介導(dǎo)的溶酶體膜透化作用是溶酶體功能障礙和與光感受器細(xì)胞死亡相關(guān)的自噬下調(diào)的基礎(chǔ)。在rd10小鼠感光細(xì)胞凋亡之前，自噬標(biāo)記物L(fēng)C3-Ⅱ(LC3的脂化形式)表達(dá)降低。通過(guò)雷帕霉素誘導(dǎo)自噬并且通過(guò)鈣蛋白酶和組織蛋白酶抑制劑在離體和體內(nèi)抑制細(xì)胞死亡。羅維[34]實(shí)驗(yàn)證明中藥復(fù)方補(bǔ)精益視片可抑制鈣蛋白酶的活性，恢復(fù)感光細(xì)胞自噬而抑制感光細(xì)胞凋亡，從而促進(jìn)感光細(xì)胞的存活。壞死細(xì)胞死亡也是由ATP耗盡引起的。 ATP耗竭的其中一個(gè)原因是由氧化性DNA損傷引發(fā)的聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1過(guò)度活躍[35]。相關(guān)研究[36]結(jié)果表明酶聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)活性參與rd1感光細(xì)胞死亡，促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性的發(fā)生發(fā)展。Sato K[37]實(shí)驗(yàn)表明壞死細(xì)胞死亡與TNFα介導(dǎo)相關(guān)。TNFα拮抗劑可同時(shí)降低炎癥反應(yīng)和壞死細(xì)胞死亡[38]。

5 結(jié)論和展望

目前 RP發(fā)病機(jī)制尚不完全明確，臨床上尚缺能有效逆轉(zhuǎn)RP進(jìn)展、恢復(fù)患者視力的治療手段。大多數(shù)藥理學(xué)者試圖通過(guò)神經(jīng)保護(hù)藥物(神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、抗氧化劑和抗凋亡因子)，減緩RP疾病的發(fā)展，保存有效視覺(jué)功能。但均存在局限性、并發(fā)癥及現(xiàn)階段基因治療的價(jià)格昂貴，并且很多基因由于結(jié)構(gòu)特殊或分子量大、無(wú)合適載體能進(jìn)行有效轉(zhuǎn)染。故可根據(jù)RP免疫學(xué)機(jī)制可從免疫細(xì)胞因子活性抑制劑，抗氧化應(yīng)激，拮抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)等治療靶點(diǎn)臻選有效治療途徑。遺傳性RP發(fā)生在高度表達(dá)的蛋白質(zhì)突變中，以滿足引起ER應(yīng)激的視網(wǎng)膜獨(dú)特代謝需求以及可能誘發(fā)炎癥的其他病理特征，現(xiàn)許多抗氧化劑和抗炎劑在常見(jiàn)的動(dòng)物模型RP基因中是有效的。中醫(yī)藥針刺治療可通過(guò)提高機(jī)體免疫效應(yīng)、改善視網(wǎng)膜微循環(huán)、調(diào)節(jié)眼部?jī)?nèi)環(huán)境、進(jìn)而促進(jìn)RP視覺(jué)功能恢復(fù)，影響視覺(jué)神經(jīng)傳導(dǎo)通路。綜上所述，尋找免疫炎癥細(xì)胞及炎癥因子活性的代謝通路，研究阻斷其活性的藥物及治療方法，可能為RP的治療提供新的途徑與方向。