免疫介導(dǎo)炎癥在干眼發(fā)病機(jī)制中的作用

萬雨 綜述 李學(xué)民 審校

北京大學(xué)第三醫(yī)院眼科，北京 100191

2017年國(guó)際淚膜與眼表協(xié)會(huì)的干眼專家共識(shí)Ⅱ?qū)⒏裳鄱x為一種以淚膜穩(wěn)態(tài)失衡為主要特征并伴有眼部不適癥狀的多因素眼表疾病，其中，淚膜不穩(wěn)定、淚液滲透壓升高、眼表炎癥反應(yīng)和損傷以及神經(jīng)異常是主要的病理生理機(jī)制[1]。干眼可產(chǎn)生干澀、眼紅、畏光、癢感、異物感、燒灼感、視疲勞等多種眼部不適癥狀，嚴(yán)重者可繼發(fā)感染、角膜上皮剝脫、絲狀物黏附、角質(zhì)化等角結(jié)膜病變，造成患眼明顯視力下降，從而嚴(yán)重影響工作和生活[2]。近年來，研究證實(shí)眼表免疫穩(wěn)態(tài)破壞及過度炎癥反應(yīng)在干眼發(fā)病中發(fā)揮著重要作用[3]。炎癥可降低淚膜穩(wěn)定性并升高淚液滲透壓，而這些改變又可以進(jìn)一步加重眼表的炎癥反應(yīng)，生成和分泌更多的炎性因子使局部炎癥反應(yīng)放大，最終形成惡性循環(huán)[4]。因此，免疫細(xì)胞和炎癥介質(zhì)是干眼治療的重要潛在靶點(diǎn)，了解眼表免疫破壞后的炎癥機(jī)制對(duì)干眼的防治至關(guān)重要。本文主要對(duì)眼表免疫以及免疫介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)在干眼發(fā)病中的作用機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 眼表的免疫調(diào)節(jié)機(jī)制

眼表是一個(gè)非常獨(dú)特的黏膜免疫屏障，具有精細(xì)的免疫調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)[5],可以有效防御病原微生物侵犯造成的組織損傷，同時(shí)對(duì)自身抗原和共生微生物保持耐受[6]。角膜和結(jié)膜上皮細(xì)胞上的Toll樣受體(Toll-like receptors,TLRs)通過識(shí)別細(xì)菌、真菌和病毒的病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)，分泌大量對(duì)細(xì)菌、真菌和病毒具有廣譜活性的抗菌肽，從而發(fā)揮殺菌作用[7]。另外，在結(jié)膜上皮中還存在著大量的杯狀細(xì)胞和多種免疫細(xì)胞，對(duì)防御病原微生物入侵發(fā)揮著重要作用[8]。淚液含有由淚腺和眼表上皮產(chǎn)生的多種生物化學(xué)復(fù)合物，可有效抑制炎癥、對(duì)抗微生物入侵和避免組織破壞[9]。眼表的常駐淋巴細(xì)胞[如CD8+、γδ和自然殺傷(natural killer,NK)T細(xì)胞]和CD4+調(diào)節(jié)T細(xì)胞(regulatory T cells，Tregs)通過與抗炎因子[如轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子β2、白細(xì)胞介素(interleukin,IL)-1受體拮抗劑和組織金屬蛋白酶抑制劑]相互作用，共同維持眼表的免疫穩(wěn)態(tài)，為抑制自身免疫提供保護(hù)作用[10]。在正常情況下，眼表持續(xù)處于精準(zhǔn)調(diào)節(jié)的免疫穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。當(dāng)環(huán)境、感染、內(nèi)源性應(yīng)激、自身免疫和遺傳等因素造成眼表免疫穩(wěn)態(tài)破壞時(shí)，可激活一系列炎癥反應(yīng)[11]。眼表長(zhǎng)期持續(xù)處于慢性炎癥狀態(tài)則會(huì)逐漸發(fā)展為干眼[12]。

2 眼表免疫破壞及其導(dǎo)致干眼的機(jī)制

2.1 NK細(xì)胞的早期激活

雖然干眼的精確免疫致病機(jī)制尚未完全確定，但非特異性免疫反應(yīng)激活被認(rèn)為是干眼發(fā)病的第一步。非特異性免疫反應(yīng)(如NK細(xì)胞的活化)不僅可以直接導(dǎo)致干眼的發(fā)病，還可以通過進(jìn)一步啟動(dòng)特異性免疫反應(yīng)致病。NK細(xì)胞是一組具有細(xì)胞毒性功能的固有免疫細(xì)胞，通過分泌破壞細(xì)胞膜的顆粒酶和穿孔蛋白清除被感染的宿主細(xì)胞[13]。此外，NK細(xì)胞還可以分泌大量的細(xì)胞因子，主要是γ干擾素(interferon-γ,IFN-γ)，通過激活巨噬細(xì)胞和T細(xì)胞來影響免疫反應(yīng)[14]。已有研究證明NK細(xì)胞的激活在干眼發(fā)病誘導(dǎo)期起著重要作用。Chen等[15]發(fā)現(xiàn)與正常小鼠相比，干眼小鼠在發(fā)病早期結(jié)膜中有更多的NK細(xì)胞浸潤(rùn)，NK細(xì)胞缺乏的小鼠干眼嚴(yán)重程度明顯減輕，提示NK細(xì)胞參與干眼的發(fā)病，其機(jī)制可能與NK細(xì)胞促進(jìn)了IFN-γ的分泌和抗原遞呈細(xì)胞(antigen presenting cells,APCs)的成熟有關(guān)。Ren等[16]對(duì)106例干眼患者和220例健康對(duì)照的基因型進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)重度干眼患者殺傷細(xì)胞免疫球蛋白樣受體(killer cell immunoglobulin-like receptors,KIRs)與人白細(xì)胞抗原(human leukocyte antigens,HLAs)的結(jié)合頻率明顯高于正常對(duì)照者，KIRs和HLAs這2種基因的相互作用可調(diào)節(jié)NK細(xì)胞的激活，提示NK細(xì)胞與干眼易感性之間存在潛在的遺傳聯(lián)系。Zhang等[17]研究發(fā)現(xiàn)，NK細(xì)胞存在于結(jié)膜組織中，并在東莨菪堿給藥和干燥暴露時(shí)增多。在干燥暴露之前或同時(shí)系統(tǒng)性清除NK細(xì)胞可以顯著減少樹突狀細(xì)胞的數(shù)量和激活，并減少頸部淋巴結(jié)中的Th-17+細(xì)胞和致病性CD4+T細(xì)胞的生成，提示NK細(xì)胞通過激活樹突狀細(xì)胞繼而調(diào)節(jié)致病性Th-17的產(chǎn)生來參與干眼的免疫炎癥反應(yīng)。以上研究結(jié)果說明，NK細(xì)胞活化是干眼發(fā)病的早期機(jī)制之一，其通過分泌大量細(xì)胞因子以及進(jìn)一步激活特異性免疫致病。

2.2 TLRs的激活

TLRs是一類高度保守的糖蛋白模式識(shí)別受體，能夠識(shí)別細(xì)菌、病毒、真菌、原生動(dòng)物的PAMPs以及多種內(nèi)源性配體(如死亡細(xì)胞的細(xì)胞內(nèi)成分)，對(duì)APCs和T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)激活起重要作用[18]。TLRs在眼表的多種細(xì)胞中表達(dá)，如角膜和結(jié)膜上皮細(xì)胞、角膜內(nèi)皮細(xì)胞、APCs和淋巴細(xì)胞等[19]。近年來，越來越多的研究表明TLRs與非感染性免疫相關(guān)眼表炎癥的發(fā)生密切相關(guān)[20]。Lee等[21]研究發(fā)現(xiàn)，干眼小鼠眼表TLR4表達(dá)增加，而全身應(yīng)用TLR4抑制劑后觀察到干眼小鼠角膜熒光素染色嚴(yán)重程度減輕、角膜APCs浸潤(rùn)減輕、促炎細(xì)胞因子[IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)和趨化因子配體(chemokine ligand,CCL)2]表達(dá)減少，即眼表炎癥顯著減輕，提示TLR4參與干眼的眼表炎癥反應(yīng)。Redfern等[22]觀察到實(shí)驗(yàn)性干眼小鼠結(jié)膜中TLR2～5、TLR9表達(dá)增加，而角膜上皮細(xì)胞中除了TLR4，其余表達(dá)與結(jié)膜相似，TLR2和TLR5在淚腺中表達(dá)增加，局部應(yīng)用TLR激動(dòng)劑的小鼠角膜表面炎性因子表達(dá)明顯增多，提示TLRs在干眼眼表炎癥中的作用。Redfern等[23]也觀察到，高滲環(huán)境下人角膜上皮細(xì)胞TLR4表達(dá)增加，TLR9表達(dá)減少，TLR5無變化；而在干燥環(huán)境中，人角膜上皮細(xì)胞中TLR4、TLR5表達(dá)上調(diào)，TLR9表達(dá)下調(diào)。雖然TLRs在干眼免疫發(fā)病機(jī)制中的作用尚待進(jìn)一步研究，但TLRs相關(guān)免疫機(jī)制的激活對(duì)干眼自身免疫的誘導(dǎo)作用已得到認(rèn)可。有研究顯示，使用藥物調(diào)節(jié)TLRs胞內(nèi)信號(hào)通路，可避免長(zhǎng)時(shí)間炎癥反應(yīng)對(duì)眼表造成的不利影響[24]。這提示，TLRs可能成為眼部炎性疾病的治療新靶點(diǎn)。

2.3 促炎細(xì)胞因子和趨化因子的增加

大量臨床試驗(yàn)和動(dòng)物實(shí)驗(yàn)已證實(shí)，干眼眼表促炎細(xì)胞因子和趨化因子增加[25-26]。這些因子不僅來自于炎癥細(xì)胞，也存在于眼表的角膜上皮細(xì)胞、結(jié)膜上皮細(xì)胞和淚腺[27]。Zhang等[28]和Chen等[29]研究發(fā)現(xiàn)，干眼眼表結(jié)膜和淚液中IL-1β和TNF-α表達(dá)增加。IL-1β作為一種促炎細(xì)胞因子，與受體結(jié)合后引起多種炎性因子的釋放和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的激活，如絲裂原激活的蛋白激酶通路、蛋白激酶C通路、磷酸肌醇依賴性激酶通路[30]。IL-1還可刺激基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的產(chǎn)生，促進(jìn)角膜基底膜蛋白、緊密連接蛋白的降解和角膜上皮細(xì)胞的丟失，從而影響角膜上皮的完整性、損害角膜的屏障作用，促進(jìn)干眼的發(fā)生[31]。TNF-α可促進(jìn)T淋巴細(xì)胞分化及調(diào)節(jié)其生長(zhǎng)，T細(xì)胞激活、分化及增生后介導(dǎo)的免疫性炎癥是干眼發(fā)病的重要機(jī)制之一[32]。Trousdale等[33]將腺病毒攜帶的抗TNF-α轉(zhuǎn)染至淚腺炎家兔模型中，可明顯增加其淚液分泌值、減少角膜表面缺損和T淋巴細(xì)胞浸潤(rùn)。Lam等[34]和Yoon等[35]研究發(fā)現(xiàn)，干眼患者淚液中IL-6升高，且其濃度與淚膜破裂時(shí)間、角膜熒光素染色、結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度等干眼臨床指標(biāo)呈正相關(guān)；另外，IL-6的水平與干眼刺激癥狀的嚴(yán)重程度強(qiáng)相關(guān)，其機(jī)制可能是炎性因子降低眼表感覺神經(jīng)的閾值，誘導(dǎo)痛覺過敏造成干眼患者眼部刺激癥狀加重。以上研究結(jié)果顯示，干眼是多種炎性細(xì)胞因子持續(xù)作用于眼部的結(jié)果，促炎細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)水平是影響干眼嚴(yán)重程度的重要因素。

2.4 角膜APCs的活化和成熟

已有大量研究證據(jù)表明，自體活化的T細(xì)胞在參與干眼眼表持續(xù)炎癥中發(fā)揮重要作用[36]。APCs能激活初始T細(xì)胞，在免疫應(yīng)答的啟動(dòng)和調(diào)控上發(fā)揮著重要作用[37]。眼表組織中的APCs包括單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、樹突狀細(xì)胞和朗格漢斯細(xì)胞[38]。眼表干燥狀態(tài)和淚液高滲透壓均可刺激角膜上皮細(xì)胞產(chǎn)生炎性遞質(zhì)，如IL-1β、IL-8、TNF-α，刺激未成熟的樹突狀細(xì)胞進(jìn)入角膜組織，進(jìn)而上調(diào)趨化因子和主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ的表達(dá)，促進(jìn)APCs的成熟。Lin等[39]采用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察到干眼患者角膜上皮中央部樹突狀細(xì)胞明顯增多。Kheirkhah等[40]通過激光掃描共聚焦顯微鏡對(duì)水液缺乏型干眼、蒸發(fā)過強(qiáng)型干眼和正常人群的角膜樹突狀細(xì)胞的密度和形態(tài)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，發(fā)現(xiàn)干眼患者的樹突狀細(xì)胞密度增加、體積增大、數(shù)量增多。Rashid等[41]在干眼小鼠角膜中發(fā)現(xiàn)，CD11b+APCs浸潤(rùn)增加，MHC Ⅱ表達(dá)上調(diào)，提示干燥狀態(tài)可誘導(dǎo)眼表APCs的活化和成熟。成熟的APCs通過活化CD4+T細(xì)胞啟動(dòng)特異性免疫反應(yīng)，使眼表炎癥介質(zhì)持續(xù)增加，誘導(dǎo)上皮細(xì)胞和杯狀細(xì)胞凋亡及眼表穩(wěn)態(tài)破壞，使眼表持續(xù)處于慢性炎癥狀態(tài)。

2.5 T細(xì)胞介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)

T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)被認(rèn)為在干眼的免疫發(fā)病機(jī)制中起主要作用。Th1細(xì)胞是在干眼動(dòng)物模型和患者中最早發(fā)現(xiàn)的致病性淋巴細(xì)胞亞群。研究證明，干眼狀態(tài)下Th1細(xì)胞浸潤(rùn)聚集，Th1細(xì)胞分泌的IFN-γ與干眼的嚴(yán)重程度相關(guān)，其機(jī)制可能與促進(jìn)細(xì)胞因子生成增加、上皮細(xì)胞凋亡、杯狀細(xì)胞密度降低、黏蛋白改變和鱗狀上皮化生有關(guān)[42]。De Paiva等[43]在干眼小鼠模型的研究中發(fā)現(xiàn)，干燥環(huán)境下小鼠眼表CD4+T細(xì)胞以及Th1細(xì)胞因子IFN-γ增多，同時(shí)可觀察到結(jié)膜杯狀細(xì)胞明顯減少，而干眼對(duì)IFN-γ敲除小鼠的結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度無影響，對(duì)這些IFN-γ敲除小鼠外源性給予IFN-γ后可見結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度顯著降低。Th17細(xì)胞是新近發(fā)現(xiàn)的、能夠分泌IL-17的T細(xì)胞亞群，參與包括干眼在內(nèi)的多種自身免疫性疾病的發(fā)病，不僅可以直接破壞角膜上皮屏障，還可誘導(dǎo)釋放其他促炎因子(如IL-6、IL-8、MMP)促進(jìn)干眼的發(fā)展[44]。De Paiva等[45]研究發(fā)現(xiàn)，干眼患者結(jié)膜中Th17相關(guān)細(xì)胞因子的基因表達(dá)明顯增加，干眼小鼠的角膜和結(jié)膜中Th17相關(guān)基因的表達(dá)也明顯增加，提示Th17反應(yīng)參與了人和干眼動(dòng)物模型的發(fā)病過程。Chauhan等[46]同樣發(fā)現(xiàn)，干眼小鼠結(jié)膜中IL-17表達(dá)明顯增加，阻斷IL-17可以顯著減輕疾病嚴(yán)重程度并延緩疾病進(jìn)展[47]。Tregs是一類具有負(fù)調(diào)節(jié)作用的T細(xì)胞亞群，能夠通過抑制多種免疫細(xì)胞來抑制干眼的眼表炎癥損害。Niederkorn等[48]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)，Tregs被去除后，小鼠最終會(huì)出現(xiàn)干眼癥狀，角膜、結(jié)膜、淚腺炎癥加重。Ratay等[49]通過使用1個(gè)CCL22持續(xù)釋放系統(tǒng)使Tregs聚集到眼表，可使干眼小鼠眼表CD4+IFN-γ+T細(xì)胞浸潤(rùn)顯著減少，淚液清除率、杯狀細(xì)胞密度和角膜上皮完整性等指標(biāo)均有所改善，這提示Tregs在免疫介導(dǎo)炎癥的干眼發(fā)病中發(fā)揮抑制作用，Tregs有望成為干眼治療的新靶點(diǎn)細(xì)胞。

目前已有大量的臨床和實(shí)驗(yàn)研究表明，免疫相關(guān)的炎癥反應(yīng)在干眼發(fā)病中起著至關(guān)重要的作用。多種抗炎藥物也已投入臨床應(yīng)用，成為干眼的治療手段之一[50]。本文針對(duì)免疫介導(dǎo)炎癥在干眼發(fā)病中的最新研究進(jìn)展進(jìn)行了陳述和總結(jié)(圖1)，旨在為減輕炎癥所致眼表損害及改善干眼癥狀提供潛在的治療靶點(diǎn)。然而，干眼作為一種多因素特發(fā)性疾病，其治療非常復(fù)雜，治療效果也因人而異。因此，免疫炎癥引起干眼眼表損害的具體機(jī)制仍有待進(jìn)一步深入研究，以發(fā)現(xiàn)更有效的治療靶點(diǎn)和治療方法。

圖1 干眼的免疫介導(dǎo)炎癥發(fā)病機(jī)制 干眼的眼表免疫炎癥涉及非特異性免疫和特異性免疫。外界環(huán)境刺激(如干燥)作用于眼表，誘導(dǎo)眼表炎性因子(如IL-1、TNFα、IL-6等)分泌增加，啟動(dòng)非特異性免疫。同時(shí)，這些增加的炎性因子促進(jìn)APCs的活化和遷移，成熟的APCs通過活化CD4+T細(xì)胞啟動(dòng)特異性免疫反應(yīng)，活化的Th1細(xì)胞、Th17細(xì)胞遷移至眼表，在眼表持續(xù)分泌大量炎性介質(zhì)，加重上皮細(xì)胞、杯狀細(xì)胞凋亡和眼表穩(wěn)態(tài)破壞，使眼表持續(xù)處于慢性炎癥狀態(tài)，形成惡性循環(huán) NK：自然殺傷細(xì)胞；Th：輔助性T；APCs：抗原遞呈細(xì)胞

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突