小膠質(zhì)細(xì)胞在糖尿病視網(wǎng)膜病變中的研究進(jìn)展

王艷青 白 潔

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第四醫(yī)院眼科，浙江義烏 322000

糖尿病性視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病患者最常見的眼部并發(fā)癥，嚴(yán)重威脅糖尿病患者視覺質(zhì)量。目前針對DR的一線治療方案為抗血管內(nèi)皮生長因子治療和玻璃體切除術(shù)，這兩種治療方法在臨床上已取得較好的療效。但對于DR的病理生理學(xué)的研究仍然有限，研究顯示，DR的發(fā)生與炎癥反應(yīng)相關(guān)，包括一系列炎癥相關(guān)細(xì)胞因子表達(dá)增加，如白介素-1（interleukin1，IL-1）、白介素-6（interleukin 6，IL-6）、白介素-8（interleukin 8，IL-8）和腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）等[1]，其中小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)被認(rèn)為是DR發(fā)病的主要機(jī)制之一。研究顯示，2型糖尿?。╰ype 2 diabetes mellitus，T2DM）大鼠模型的視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細(xì)胞增殖明顯，在糖尿病的晚期，隨著視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞數(shù)量的減少，活化的小膠質(zhì)細(xì)胞在視網(wǎng)膜下聚集[2]。視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)、激活比例、分布和mRNA表達(dá)隨糖尿病大鼠疾病的進(jìn)展而發(fā)生特征性變化。本文圍繞小膠質(zhì)細(xì)胞的特點(diǎn)展開敘述，進(jìn)一步探討小膠質(zhì)細(xì)胞在DR發(fā)病機(jī)制中的作用，以期為DR的防治提供有效策略。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞的研究進(jìn)展

1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)系統(tǒng)中的作用

神經(jīng)系統(tǒng)中，小膠質(zhì)細(xì)胞通過與神經(jīng)元交互作用為神經(jīng)元提供營養(yǎng)支持，通過吞噬凋亡、損傷細(xì)胞維持神經(jīng)元突觸正常生理功能[3-5]。小膠質(zhì)細(xì)胞作為視網(wǎng)膜中主要免疫細(xì)胞，從靜息形態(tài)活化為變形蟲表型并釋放炎癥相關(guān)細(xì)胞因子以參與DR的發(fā)病[6]，因此，可通過觀察小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化判斷其是否被激活。激活的小膠質(zhì)細(xì)胞分泌IL-1α和IL-1β，它們通過p38-MAPK信號通路介導(dǎo)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的突觸神經(jīng)變性和凋亡前的線粒體損傷[7]。醛糖還原酶是葡萄糖代謝多元醇途徑中的第一個限速酶，機(jī)體處于高糖狀態(tài)時，小膠質(zhì)細(xì)胞及其他神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞活化。醛糖還原酶抑制劑已被證實(shí)可以用于抑制視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞活化造成的視神經(jīng)功能損害[8]。氯化鋰可以通過PI3K/Akt/NF-κB途徑抑制小膠質(zhì)細(xì)胞活化，降低玻璃體腔中炎癥細(xì)胞數(shù)量以及視網(wǎng)膜中促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，減少神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡和視神經(jīng)損害[9]。

1.2 小膠質(zhì)細(xì)胞參與視網(wǎng)膜的免疫反應(yīng)

研究證實(shí)，小膠質(zhì)細(xì)胞在維持視網(wǎng)膜神經(jīng)元突觸和感光細(xì)胞的穩(wěn)態(tài)和成熟中發(fā)揮重要作用[10]。小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行免疫應(yīng)答的方式有直接作用和間接作用。當(dāng)嚴(yán)重感染或眼部缺血時，小膠質(zhì)細(xì)胞激活并調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為具有吞噬功能的類巨噬細(xì)胞參與免疫調(diào)節(jié)，這是小膠質(zhì)細(xì)胞免疫應(yīng)答的直接作用[11-12]。間接作用是指其與神經(jīng)元和巨噬細(xì)胞相互作用，對神經(jīng)環(huán)境的細(xì)胞因子和代謝信號做出反應(yīng)，從而介導(dǎo)免疫反應(yīng)[12]。小膠質(zhì)細(xì)胞在集落刺激因子1受體抑制劑PLX5622作用下耗竭，視網(wǎng)膜組織中的細(xì)胞因子和趨化因子的表達(dá)減少，與脂多糖誘導(dǎo)的小鼠模型相比，PLX5622消除了視網(wǎng)膜下液體的積聚和視網(wǎng)膜腫脹，這表明視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞或星形膠質(zhì)細(xì)胞可介導(dǎo)血-視網(wǎng)膜屏障（blood-retinal barrier，BRB）的損傷[13]。在青光眼性視神經(jīng)萎縮病變中，小膠質(zhì)細(xì)胞聚集于視乳頭，在局部增殖并釋放炎癥因子，如TNF-α等[10]。有研究發(fā)現(xiàn)，小膠質(zhì)細(xì)胞作用于神經(jīng)視網(wǎng)膜發(fā)育期間的補(bǔ)體 C3/C3aR軸，調(diào)節(jié)后續(xù)血管生長所需的星形膠質(zhì)細(xì)胞密度，促進(jìn)視網(wǎng)膜淺層血管床的形成[14]。

1.3 小膠質(zhì)細(xì)胞誘導(dǎo)視網(wǎng)膜的炎癥反應(yīng)

小膠質(zhì)細(xì)胞對視網(wǎng)膜組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)控源于其復(fù)雜的可塑性。在慢性疾病期間，持續(xù)的組織壓力和危險信號觸發(fā)促炎成分的正反饋機(jī)制，炎癥可能無法消除。在這種環(huán)境下，小膠質(zhì)細(xì)胞失去抑制炎癥的能力并釋放促炎分子，使疾病惡化[15-16]。葡萄糖濃度升高、波動可以誘導(dǎo)細(xì)胞培養(yǎng)系統(tǒng)中的小膠質(zhì)細(xì)胞極化，隨著小膠質(zhì)細(xì)胞在高糖環(huán)境中持續(xù)增殖，可分泌更多神經(jīng)毒性因子和炎癥因子促進(jìn)炎癥反應(yīng)?；罨男∧z質(zhì)細(xì)胞對內(nèi)皮細(xì)胞具有直接吞噬作用，并且能降低周細(xì)胞的細(xì)胞活力和數(shù)量，周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的比例降低，與正常視網(wǎng)膜中組織相比，DR患者BRB嚴(yán)重破壞[17]。周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能的完整性是維持BRB穩(wěn)定的關(guān)鍵，在神經(jīng)退行性病變模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞活化和周細(xì)胞丟失與視網(wǎng)膜血管消退有關(guān)[18]。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞還可通過損害感光細(xì)胞中的糖酵解進(jìn)展來加重視網(wǎng)膜病變[19]。

2 DR中小膠質(zhì)細(xì)胞的活化機(jī)制

2.1 DR的研究進(jìn)展

既往國內(nèi)外學(xué)者公認(rèn)DR是一種微血管病變，但隨著研究的深入，發(fā)現(xiàn)發(fā)生病變的視網(wǎng)膜同時存在多種細(xì)胞的改變，目前認(rèn)為DR的病理改變是內(nèi)皮細(xì)胞、膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元共同作用的結(jié)果[20-21]。DR患者視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細(xì)胞處于活化狀態(tài)，組織中周細(xì)胞凋亡增加，信號傳導(dǎo)轉(zhuǎn)錄激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）激活，增加視網(wǎng)膜組織中TNF-α表達(dá)，小鼠STAT3消融實(shí)驗(yàn)表明STAT3可作為預(yù)防DR周細(xì)胞丟失的潛在治療靶點(diǎn)[22]。在非增生性DR（non-proliferating diabetic retinopathy，NPDR）中，小膠質(zhì)細(xì)胞增殖并遷移至叢狀層，增生性DR（proliferating diabetic retinopathy，PDR）時期進(jìn)一步聚集在缺血區(qū)[23]。持續(xù)的高血糖、氧化應(yīng)激以及神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙共同介導(dǎo)了視網(wǎng)膜炎癥的發(fā)生發(fā)展[24]。因此，DR的進(jìn)展涉及微血管病變、多種細(xì)胞反應(yīng)及炎癥反應(yīng)。

2.2 高血糖直接誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞激活

糖尿病的首要病因?yàn)楦哐?，高濃度葡萄糖介?dǎo)微血管損傷，導(dǎo)致線粒體中活性氧自由基生成增加，促進(jìn)慢性炎癥，晚期糖基化終末產(chǎn)物（advanced glycosylation end products，AGEs）、脂氧化終末產(chǎn)物的積累，均會加重視網(wǎng)膜損傷[25]。高血糖增加小膠質(zhì)細(xì)胞內(nèi)血管內(nèi)皮生長因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表達(dá)，促進(jìn)低氧誘導(dǎo)因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）向細(xì)胞核的轉(zhuǎn)運(yùn)并激活ERK1/NF-κB信號通路[26-27]。VEGF過表達(dá)導(dǎo)致視網(wǎng)膜新生血管的生成，活性氧通過各種機(jī)制激活NF-κB，NF-κB增加HIF-1α mRNA的表達(dá)，而HIF-1易位激活了血管生成相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，上述機(jī)制共同促進(jìn)PDR的發(fā)生[28]。高糖狀態(tài)下小膠質(zhì)細(xì)胞活化，使其更易發(fā)生壞死性凋亡，阻斷小膠質(zhì)細(xì)胞壞死性凋亡可抑制糖尿病視網(wǎng)膜神經(jīng)元細(xì)胞密度和神經(jīng)視網(wǎng)膜厚度的降低[29]。在氧誘導(dǎo)視網(wǎng)膜病變（oxygen-induced retinopathy，OIR）小鼠模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞通過糖酵解途徑誘導(dǎo)乙酰輔酶A的產(chǎn)生增加，乙酰輔酶A誘導(dǎo)組蛋白乙?；?，小膠質(zhì)細(xì)胞重新編程為促新生血管的血管生成表型，加重視網(wǎng)膜新生血管損害[30]。在DR大鼠模型中，通過視網(wǎng)膜電圖檢測到a波和b波振幅較正常視網(wǎng)膜組織中降低，表明感光細(xì)胞和Müller細(xì)胞功能受損，微小核糖核酸（micro ribonucleic acid，miRNA）是參與生物過程的小型內(nèi)源性非編碼核糖核酸，miRNA-124通過調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)性在神經(jīng)退行性病變和炎癥性疾病中發(fā)揮作用。接受miRNA-124注射的DR大鼠模型視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細(xì)胞活性下降，細(xì)胞形態(tài)恢復(fù)到類似于正常視網(wǎng)膜組織中的狀態(tài)[31]。

2.3 晚期糖基化終末產(chǎn)物誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞

小膠質(zhì)細(xì)胞對ATP能量供給有巨大的需求，當(dāng)代謝紊亂時小膠質(zhì)細(xì)胞會出現(xiàn)明顯的功能異常，加劇神經(jīng)系統(tǒng)疾病尤其是神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展[32]。糖尿病患者體內(nèi)AGEs蓄積，AGEs的受體RAGE（receptor for advanced glycation end products，RAGE）在多種細(xì)胞上表達(dá)，可與AGEs結(jié)合形成AGE-RAGE，NF-κB細(xì)胞信號通路激活，導(dǎo)致組織穩(wěn)態(tài)破壞[33]。研究顯示，AGEs介導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞活化可能是通過促進(jìn)細(xì)胞增殖和加強(qiáng)與間隙連接蛋白的相互作用所致[34]。AGEs濃度升高，小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變，突觸縮短呈阿米巴樣，CD68、RAGE和pNF-B蛋白的表達(dá)顯著增加，TNF-α含量增加[35]。AGEs在小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)DR中可能發(fā)揮以下作用：①上調(diào)小膠質(zhì)細(xì)胞中的細(xì)胞活化相關(guān)蛋白表達(dá)，激活核因子信號途徑：NF-κB能上調(diào)多種黏附分子（細(xì)胞間黏附分子1、血管細(xì)胞黏附分子1等）、細(xì)胞因子（TNF、IL-1、IL-6等）和誘導(dǎo)型一氧化氮合成酶（induced nitric oxide synthase，iNOS）的表達(dá)，此時小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)揮免疫監(jiān)管作用，形態(tài)改變，發(fā)生增殖、移行、活化。②AGEs不僅能促進(jìn)TNF-α的mRNA表達(dá)，還能誘導(dǎo)大鼠視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞釋放TNF-α[36]。因此，AGEs可能通過誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生TNF-α參與DR的病理過程，促進(jìn)白細(xì)胞浸潤到血管損傷部位并引起血管炎癥。

3 總結(jié)與展望

目前關(guān)于DR治療的研究專注于靶向抗VEGF治療，然而，抗VEGF治療需要定期玻璃體注射且并非所有患者都能獲得最佳療效。可通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活途徑從各個方向?qū)ふ液线m的干預(yù)靶點(diǎn)，找到潛在的治療方法，以期通過對小膠質(zhì)細(xì)胞的干預(yù)為DR的臨床治療提供新的方向。