樹突狀細(xì)胞在糖尿病角膜病變發(fā)生和發(fā)展中的作用

張媛 綜述 周慶軍 謝立信 審校

1武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心 430060；2山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院) 山東省眼科研究所 山東省眼科學(xué)重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，青島 266071

糖尿病是一種由多因素引起的、以血糖升高為特征的常見慢性疾病。近年來，其發(fā)病率有逐年上升的趨勢。據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會統(tǒng)計，2019年全球20～79歲的成年人中，約有4.63億人患有糖尿病。預(yù)計到2045年，這一數(shù)字將增至7億[1]。目前，中國有超過10%的成年人患有糖尿病[2]。血糖控制不佳會使機體多個組織、器官發(fā)生病變，引起糖尿病腎病、糖尿病周圍神經(jīng)病變、糖尿病心腦血管病及糖尿病眼部并發(fā)癥等[3]。長期高血糖會對糖尿病患者的角膜上皮及神經(jīng)造成慢性損害，約有2/3的糖尿病患者會發(fā)生糖尿病角膜病變(diabetic keratopathy，DK)。樹突狀細(xì)胞(dendritic cells，DCs)是一類專職抗原提呈細(xì)胞，能捕獲抗原，參與并調(diào)節(jié)各類炎癥反應(yīng)。DCs參與糖尿病發(fā)生和發(fā)展的多個過程，角膜內(nèi)的DCs亦參與并調(diào)節(jié)角膜相關(guān)的病理改變。本文就DCs在DK發(fā)生和發(fā)展中的作用進行綜述。

1 DK的發(fā)病機制及病理改變

DK的發(fā)病機制復(fù)雜，包括基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)上調(diào)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)/磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)通路的下調(diào)、晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)的堆積及氧化應(yīng)激等[4]。微小RNA(microRNAs，miRNAs)是一類具有調(diào)控功能的小分子RNA，近年來其在DK發(fā)生和發(fā)展中的重要性逐漸被發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究表明，miRNA-146a、miRNA-182和miRNA-204-5p等miRNAs參與DK的上皮與神經(jīng)病變[5-7]。高血糖會誘發(fā)角膜上皮、上皮下神經(jīng)叢、角膜基質(zhì)及角膜內(nèi)皮的異常，引起角膜功能障礙。糖尿病可導(dǎo)致角膜上皮細(xì)胞間的緊密連接被打斷、黏附性下降，上皮基底細(xì)胞的缺失及基底膜的改變。在DK中，角膜神經(jīng)纖維的長度變短、密度下降。糖尿病動物模型角膜基質(zhì)內(nèi)存在膠原分子和蛋白聚糖的非酶化交聯(lián)，這可能是由AGEs的聚集所導(dǎo)致。有研究顯示，高血糖會使糖尿病患者角膜內(nèi)皮的形態(tài)及數(shù)量發(fā)生改變[8]。此外，DK動物模型角膜內(nèi)DCs的數(shù)量及分布發(fā)生了變化，推測DCs是引起DK的重要因素之一[9]。

2 DCs的分類及其功能特征

DCs于1973年由Steinman和Cohn首次發(fā)現(xiàn)，是人體免疫系統(tǒng)的重要成員之一[10]。DCs起源于多能干細(xì)胞，根據(jù)來源和形態(tài)可將其分為髓樣DCs和漿細(xì)胞樣DCs[11]。大多數(shù)DCs屬于髓樣DCs，廣泛分布于機體的組織和器官。當(dāng)DCs位于上皮組織，如皮膚、角膜、肺臟和胃的上皮層時，被特定稱為朗格罕斯細(xì)胞。根據(jù)DCs的分化發(fā)育階段將其分為未成熟DCs(immature DCs，iDCs)和成熟DCs(mature DCs，mDCs)[12]。DCs表面具有許多表面分子，其中CD11c廣泛表達(dá)于髓樣DCs，是常用的DCs標(biāo)志物。隨著DCs的成熟，mDCs高表達(dá)CD40、CD86和組織相容性復(fù)合體Ⅱ(histocompatibility complex class Ⅱ，MHCII)等。DCs是固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁，其作用類似于信使。iDCs是免疫系統(tǒng)的“哨兵”，當(dāng)人體受到病原體的入侵后，iDCs捕獲抗原，并對其進行加工處理，同時遷移至淋巴結(jié)，逐漸分化為mDCs，刺激初始型T細(xì)胞增生，從而啟動并調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)[13]。

機體內(nèi)的多個過程參與誘導(dǎo)DCs的成熟與遷移。iDCs通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、巨吞飲作用和吞噬作用來捕獲抗原。iDCs表面存在Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)，它能識別微生物病原體和微生物的降解產(chǎn)物，激活固有免疫，并參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答[14]。趨化因子是介導(dǎo)DCs成熟、遷移及抗原呈遞的關(guān)鍵因子。DCs表面表達(dá)趨化因子受體(chemokine receptor，CCR)7、CCR5等，能通過與趨化因子結(jié)合，遷移至淋巴器官。1型糖尿病患者某些易感基因發(fā)生突變，會減弱機體DCs相關(guān)的免疫耐受，導(dǎo)致胰島B細(xì)胞的過度破壞。同時，1型糖尿病患者體內(nèi)DCs分泌細(xì)胞因子的質(zhì)和量也會發(fā)生改變，從而引起DCs介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)，加重組織損傷。核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)是免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。1型糖尿病的易感基因，如MAP3K14和TNFAIP3等，能調(diào)控NF-κB的表達(dá)，影響iDCs的成熟[15]。PTPN22基因的突變能影響DCs表面TLRs的表達(dá)，從而干擾TLRs介導(dǎo)的固有免疫反應(yīng)[16]。1型糖尿病亦會在一定程度上影響DCs的趨化功能。趨化因子19(C-C motif chemokine ligand 19，CCL19)是CCR7的配體之一。相關(guān)研究表明，在非肥胖型糖尿病模型小鼠體內(nèi)，DCs對CCL19的趨化性減弱[15]。

3 DCs與DK的發(fā)生和發(fā)展

角膜作為一個無血管的組織，具有免疫赦免的特性。2002年，Hamrah等[17]在角膜中檢測到DCs的存在。在正常的角膜中，DCs主要分布于角膜的上皮層和淺基質(zhì)層，以髓樣DCs為主，亦少量分布著一些漿細(xì)胞樣DCs[18-19]。角膜周邊部存在著mDCs，中央?yún)^(qū)散在分布著iDCs，DCs的密度從角膜周邊至中央逐漸降低。iDCs呈圓形，伸出較少的突觸，有利于其捕獲抗原。mDCs具有許多較長的突觸，利于其遷移至淋巴結(jié)[20]。角膜內(nèi)存在豐富的感覺神經(jīng)纖維，其經(jīng)過角膜緣進入角膜后，穿過角膜基質(zhì)在上皮下形成密集的神經(jīng)叢，再穿過前彈力層進入角膜上皮層。這些感覺神經(jīng)纖維能感受溫度、痛覺，并參與瞬目反射，且對角膜上皮起著營養(yǎng)與支持的作用[21]。正常狀態(tài)下，DCs與角膜上皮及角膜神經(jīng)纖維形成一個功能性整體，共同維持著角膜的正常功能及穩(wěn)態(tài)。

3.1 DCs在糖尿病角膜上皮病變中的作用

角膜上皮位于角膜的最表層，直接暴露于外界環(huán)境，易遭受物理因素、化學(xué)因素和生物學(xué)因素的侵襲，引起角膜炎和角膜上皮缺損。完整的角膜上皮對維持角膜的正常功能十分重要。角膜上皮的持續(xù)性損傷會破壞角膜的透明性，導(dǎo)致患眼視力下降[22]。角膜上皮中還分布著許多DCs，其能接收各種損傷信號，誘導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)，參與角膜上皮內(nèi)的病理過程[23]。

3.1.1DCs與糖尿病角膜上皮慢性炎癥的關(guān)系 慢性炎癥是糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的主要病理過程。DCs是免疫反應(yīng)重要的啟動者，其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)參與糖尿病角膜上皮病變的發(fā)生和發(fā)展。Lagali等[24]應(yīng)用活體共聚焦顯微鏡對早期2型糖尿病患者和健康人群角膜中mDCs、iDCs和小圓形細(xì)胞進行觀察計數(shù)，發(fā)現(xiàn)與正常人群相比，早期2型糖尿病患者的角膜上皮內(nèi)mDCs發(fā)生增生和聚集，同時患者血漿中腫瘤壞死因子受體超家族成員9(tumor necrosis factor receptor superfamily member 9，TNFRSF9)的表達(dá)有所增加[24]。TNFRSF9主要表達(dá)于活化的T細(xì)胞、自然殺傷細(xì)胞、肥大細(xì)胞及DCs等免疫細(xì)胞中，其配體表達(dá)于抗原提呈細(xì)胞，如DCs、單核細(xì)胞及巨噬細(xì)胞等。在細(xì)胞免疫過程中，活化的淋巴細(xì)胞能使TNFRSF9配體在DCs中表達(dá)增加，并促進其成熟及存活，成熟的DCs能進一步促進白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-6，IL-12等炎癥因子的釋放[25-26]。有研究表明，TNFRSF9參與了角膜相關(guān)疾病的病理過程[27]。綜上所述，我們推測在高血糖的狀態(tài)下，TNFRSF9信號通路亦可能促進角膜內(nèi)的DCs成熟，引起炎癥因子釋放，導(dǎo)致糖尿病角膜內(nèi)亞臨床慢性炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

AGEs和活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生是DK重要的發(fā)病機制，它們與DK的慢性炎癥反應(yīng)過程密切相關(guān)。AGEs是指蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及核酸等大分子物質(zhì)通過非酶糖基化反應(yīng)與還原糖形成的穩(wěn)定加合物。隨著糖尿病的進展，AGEs會在體內(nèi)沉積并引起組織損傷[28]。DCs能表達(dá)清道夫受體A(scavenger receptor-A，SR-A)和AGE受體(receptor for AGE，RAGE)。AGEs能通過JNK信號通路誘導(dǎo)DCs中SR-A和RAGE表達(dá)上調(diào)并與其結(jié)合，促進DCs成熟以及T細(xì)胞增生，從而參與免疫炎癥反應(yīng)[29]。相關(guān)研究表明，在糖尿病合并心力衰竭小鼠體內(nèi)，AGEs可促進DCs成熟，進一步激活NF-κB信號通路，引起IL-6等炎癥因子的釋放[30]。在糖尿病動物模型中，可以觀察到AGEs在角膜上皮、基底膜及基質(zhì)中沉積，造成角膜結(jié)構(gòu)的破壞[31]。AGE誘導(dǎo)DCs成熟可能是AGE引起糖尿病角膜上皮慢性炎癥的重要機制之一。

在高血糖環(huán)境下，葡萄糖的自氧化、AGEs與RAGEs結(jié)合等過程均能促進自由基的生成。氧化應(yīng)激與DK的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[32]。以往研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激能促進DCs成熟，增強DCs對CD4+及CD8+T細(xì)胞的刺激能力，增加IL-6和IL-2等促炎因子的釋放[33]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein，HMGB1)是一類經(jīng)典的損傷相關(guān)分子。近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激能通過HMGB1調(diào)控DCs。在炎癥反應(yīng)過程中，氧化應(yīng)激能促進HMGB1的釋放，而HMGB1進一步促進DCs的成熟[34]。越來越多的證據(jù)表明，HMGB1在糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展中扮演著重要角色[35]。研究表明，在鏈脲佐菌素(streptozocin，STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠角膜內(nèi),HMGB1的表達(dá)量較對照組有所升高[36]。而HMGB1可能進一步作用于DCs，參與DK的病理過程。

3.1.2DCs與糖尿病角膜上皮愈合延遲的關(guān)系 角膜上皮不斷地更新和修復(fù)對維持角膜的穩(wěn)定性十分重要[37]。Gao等[38]在CD11c白喉毒素受體轉(zhuǎn)基因小鼠結(jié)膜下注射白喉毒素以去除小鼠角膜內(nèi)的DCs，發(fā)現(xiàn)角膜內(nèi)缺乏DCs的小鼠角膜上皮的損傷修復(fù)較正常小鼠明顯延遲，說明DCs參與角膜上皮的損傷修復(fù)；同時去除角膜內(nèi)的DCs后，角膜上皮細(xì)胞中胸腺基質(zhì)淋巴細(xì)胞生成素、趨化因子10等具有趨化作用的細(xì)胞因子分泌有所減少，調(diào)控上皮細(xì)胞存活的EGFR/PI3K/AKT信號通路出現(xiàn)下調(diào)，且角膜基質(zhì)內(nèi)多形核白細(xì)胞的浸潤有所減少[38]。由此看來，DCs在角膜上皮損傷修復(fù)的過程中發(fā)揮著重要作用。角膜上皮損傷愈合延遲是DK的另一個特征性病理改變[32]。DCs相關(guān)的炎癥反應(yīng)過程及細(xì)胞再生通路的異?？赡苁翘悄虿〗悄p傷愈合延遲的因素之一。

3.2 DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的作用

角膜是人體內(nèi)感覺神經(jīng)纖維密度最高的組織之一，其神經(jīng)纖維是皮膚的400多倍[39]。角膜的感覺神經(jīng)纖維主要來源于三叉神經(jīng)眼支，屬于周圍神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。感覺神經(jīng)纖維通過感受器接收冷、熱等外界刺激，DCs通過其表面受體對外來抗原進行識別。Gao等[40]以C57小鼠為動物模型，發(fā)現(xiàn)DCs和角膜神經(jīng)纖維在角膜基底膜及上皮內(nèi)的分布具有相似性；去除三叉神經(jīng)后發(fā)現(xiàn)，小鼠的淚液分泌減少，且角膜中DCs數(shù)量出現(xiàn)下降；在去除DCs的轉(zhuǎn)基因小鼠角膜敏感性下降，且神經(jīng)纖維的密度降低，這說明DCs與角膜神經(jīng)纖維在功能上相互依賴，共同維持著角膜的穩(wěn)態(tài)。近年來研究表明周圍神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)控免疫反應(yīng)[41]。周圍神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙引起的炎癥反應(yīng)稱為神經(jīng)性炎癥反應(yīng)[42]。DCs常參與神經(jīng)性炎癥反應(yīng)，同時亦可能分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factors，NTFs)，作用于角膜神經(jīng)纖維。

3.2.1NTFs與DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的相互作用 NTFs是一類由神經(jīng)所支配的靶組織、星形膠質(zhì)細(xì)胞或其神經(jīng)元本身所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子。NTFs家族包括神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)營養(yǎng)素-3、神經(jīng)營養(yǎng)素-4/5等。有研究指出，NGF和膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子能促進糖尿病角膜神經(jīng)再生[43]。睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor，CNTF)與NTFs家族沒有同源性，被稱為非靶源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，是IL-6家族中的一類細(xì)胞因子。有研究發(fā)現(xiàn)，角膜內(nèi)DCs是CNTF的重要來源之一，與正常小鼠相比，STZ誘導(dǎo)的1型糖尿病模型小鼠角膜內(nèi)DCs的數(shù)量有所下降，進一步引起CNTF的分泌減少，導(dǎo)致糖尿病角膜神經(jīng)退行性改變及神經(jīng)再生延遲[44]。這表明DCs能通過減少NTFs分泌參與糖尿病角膜神經(jīng)病變。

3.2.2神經(jīng)肽與DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的聯(lián)系 神經(jīng)肽是一類小分子蛋白質(zhì)，其主要由神經(jīng)纖維分泌釋放，并在神經(jīng)細(xì)胞外的基質(zhì)中發(fā)揮作用。許多研究表明，神經(jīng)肽作為神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的重要橋梁，其參與調(diào)節(jié)復(fù)雜的神經(jīng)體液免疫網(wǎng)絡(luò)，從而維持機體的穩(wěn)態(tài)[45-46]。角膜中的神經(jīng)纖維能產(chǎn)生并分泌降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)、P物質(zhì)、神經(jīng)肽Y和血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)等多種神經(jīng)肽，其中以CGRP和P物質(zhì)的含量最高[47]。CGRP通過與DCs上的CGRP受體相互作用，減少DCs上的CD86和MHCII表達(dá)，從而降低DCs的抗原呈遞作用[48]。P物質(zhì)通過與DCs上的神經(jīng)激肽1受體結(jié)合，增強DCs上的MHCII、CD40、CD86等表面分子的表達(dá)，有利于DCs的存活，并抑制抗炎因子IL-10的產(chǎn)生[49]。VIP能減少DCs分泌趨化因子配體10，并能促進其分泌C-C基序趨化因子22，從而發(fā)揮抗炎作用[50]。有研究證實，VIP能促進糖尿病角膜神經(jīng)再生[51]。故推測神經(jīng)肽與DCs的相互作用亦可能是神經(jīng)肽參與糖尿病角膜神經(jīng)病變的發(fā)病機制之一。

DK是一種由多病因引起、多種發(fā)病機制共同參與、涉及角膜多個結(jié)構(gòu)發(fā)生病理改變的復(fù)雜疾病。當(dāng)機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)被打破時，DCs能介導(dǎo)多條信號通路參與DK的發(fā)生和發(fā)展。如某些易感基因的突變能引起DCs表型和功能的改變，導(dǎo)致DCs引發(fā)的一系列下游改變，使DCs作為“因”啟動DK的發(fā)生。此外，在DK中，一些趨化因子及ILs等分子質(zhì)和量的改變亦可通過作用于DCs來調(diào)控炎癥反應(yīng)，使DCs作為“果”參與DK的發(fā)展。然而，目前DCs與DK的關(guān)系尚有許多問題有待解決。如大量臨床試驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者的角膜內(nèi)DCs的數(shù)量有所增加，但一些糖尿病動物模型的角膜中DCs數(shù)量有所減少，這提示可能需重新選擇更貼合臨床病變特征的動物模型，或者隨著DK的發(fā)生和發(fā)展，DCs的數(shù)量會發(fā)生動態(tài)改變。未來需要大樣本的前瞻性研究來闡明DCs在DK各個階段的表達(dá)及作用。近年來，基于DCs治療糖尿病的免疫療法正吸引著許多研究者[52]，這為DCs將來應(yīng)用于臨床治療奠定了基礎(chǔ)。目前，DK的發(fā)病機制尚未完全闡明，探索DCs在DK中的作用能為全面了解DK的發(fā)病機制、探索新的治療方法提供新的思路。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突