閾值下微脈沖激光在中心性漿液性脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變中的作用機制

路 雪,謝 兵

0 引言

中心性漿液性脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜病變(central serous chorioretinopathy,CSC)是好發(fā)于青壯年男性、以黃斑區(qū)神經(jīng)上皮漿液性脫離為特征的眼底疾病,可導(dǎo)致患者中心視力下降、視物變形、變暗,該病容易復(fù)發(fā)和慢性化,從而導(dǎo)致繼發(fā)視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium,RPE)萎縮、脈絡(luò)膜新生血管等并發(fā)癥,是具有代表性的肥厚型脈絡(luò)膜譜系疾病之一。CSC目前臨床上的主要治療手段有視網(wǎng)膜激光光凝、光動力治療(photodynamic therapy,PDT)、藥物治療、微脈沖激光等。閾值下微脈沖激光(subthreshold micropulse laser photocoagulation,SMLP)是一種以長間歇為特征的短促高頻的重復(fù)脈沖激光,不同于傳統(tǒng)激光光凝是通過破壞失代償RPE細(xì)胞來達到治療CSC的作用,其是選擇性作用于RPE細(xì)胞且不損傷周圍正常細(xì)胞,具有可重復(fù)治療、安全性高的優(yōu)點[1-4]。國內(nèi)外多項臨床研究指出,SMLP治療CSC療效肯定,其臨床療效與其他治療方式相同、遠期療效無顯著差異且無明顯副作用[5-6]。但其作用機制尚不完全明確,推測可能是通過調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜細(xì)胞代謝活性的變化,從而引起基因和蛋白表達的改變達到治療目的[4,7-8]?，F(xiàn)就SMLP治療CSC機制中可能的效應(yīng)細(xì)胞、細(xì)胞因子及作用機制進行綜述,以期探索更多微脈沖激光治療CSC的病理生理機制,豐富微脈沖激光治療CSC的理論基礎(chǔ)。

1 SMLP調(diào)節(jié)RPE細(xì)胞的代謝活性

CSC的發(fā)生是由于脈絡(luò)膜血管高通透性和高灌注所致,最終以RPE層及脈絡(luò)膜功能異常表現(xiàn)為特征[9-10]。RPE層的異常通常表現(xiàn)為局灶性或彌漫性功能障礙、RPE斑塊狀萎縮、RPE局部滲漏及視網(wǎng)膜下積液(subretinal fluid,SRF)的發(fā)生,SRF導(dǎo)致RPE漿液性脫離[11]。RPE細(xì)胞的一個關(guān)鍵功能是通過主動運輸將視網(wǎng)膜下液體泵送到脈絡(luò)膜來防止液體積聚,RPE細(xì)胞作為血-視網(wǎng)膜屏障的一部分,同時負(fù)責(zé)回收感光細(xì)胞產(chǎn)生的視覺色素及代謝產(chǎn)物等,具有維持光感受器完整性的功能,RPE層功能障礙及屏障功能的破壞是導(dǎo)致CSC發(fā)生的直接原因[12-13]。SMLP刺激RPE細(xì)胞被認(rèn)為是引起視網(wǎng)膜液體吸收的關(guān)鍵因素之一,但該過程的分子機制尚不清楚,其可能的機制如下。

1.1刺激RPE細(xì)胞增殖和遷移目前常用微脈沖激光波長有810、577 nm兩種[14],微脈沖激光不會對目標(biāo)靶組織造成損傷,不會造成可見的視網(wǎng)膜瘢痕、激光相關(guān)暗點以及視網(wǎng)膜敏感性降低,因此在各種脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜疾病中實現(xiàn)有效和安全的治療反應(yīng)[15-18]。已有研究證實SMLP治療CSC、糖尿病性黃斑水腫(diabetic macular edema,DME)以及視網(wǎng)膜靜脈阻塞黃斑水腫治療反應(yīng)良好[16,19-20]。SMLP能選擇性作用于受損的RPE細(xì)胞,具有刺激、誘導(dǎo)RPE細(xì)胞的完整性和生理功能恢復(fù)的生物學(xué)效應(yīng),并最終促進視網(wǎng)膜神經(jīng)上皮下漿液吸收[1,3]。Inagaki等[7]利用SMLP照射RPE細(xì)胞24 h,發(fā)現(xiàn)激光照射區(qū)域內(nèi)的所有細(xì)胞均處于存活狀態(tài),但細(xì)胞較未照射區(qū)域稀疏,因此推斷微脈沖激光可能刺激了照射區(qū)域RPE細(xì)胞甚至鄰近的細(xì)胞,使其發(fā)生增殖和遷移。Colome等[21]研究發(fā)現(xiàn)使用810 nm SMLP照射RPE細(xì)胞后,在與有絲分裂活動相關(guān)的治療區(qū)域內(nèi)出現(xiàn)了RPE細(xì)胞增殖,故認(rèn)為810 nm SMLP能誘導(dǎo)RPE細(xì)胞的有絲分裂,且不會對相鄰組織造成損傷。但RPE層的完整性和生理功能的恢復(fù)是否與有絲分裂后的RPE細(xì)胞增殖、遷移并覆蓋在受損RPE細(xì)胞處有關(guān)目前還不清楚。

1.2促進RPE細(xì)胞屏障功能修復(fù)Luttrull等[22]研究發(fā)現(xiàn)在SMLP刺激位點細(xì)胞間空間有稀疏的細(xì)胞群存在,從而推測這些細(xì)胞間空間的產(chǎn)生可能是由于RPE層中細(xì)胞間黏附的喪失所致,這可能導(dǎo)致血-視網(wǎng)膜屏障功能失調(diào),直接增加了視網(wǎng)膜和脈絡(luò)膜組織之間的液體和分子運動。目前已發(fā)現(xiàn)與RPE細(xì)胞黏附和緊密連接相關(guān)的蛋白質(zhì)有occludin、claudin和zonula occludens-1(ZO-1)。Ji Cho等[23]研究發(fā)現(xiàn),在糖尿病視網(wǎng)膜病變(DR)中炎性因子的刺激下,RPE屏障完整性的破壞并不是由于細(xì)胞死亡,而是由于ZO-1磷酸化導(dǎo)致Ⅳ型膠原蛋白表達上調(diào)引起。SMLP是否會直接促進ZO-1修復(fù)或重塑以達到恢復(fù)CSC患者RPE細(xì)胞屏障的作用,目前較為確切的證據(jù)是在DME中,血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)使ZO-1磷酸化而失去正常功能,SMLP能通過下調(diào)VEGF的表達減少ZO-1的耗竭,從而恢復(fù)RPE細(xì)胞屏障功能[24]。

1.3促進脈絡(luò)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞的修復(fù)Pollack等[25]研究發(fā)現(xiàn),激光光凝后受損的RPE和脈絡(luò)膜毛細(xì)血管修復(fù),同時觀察到再生RPE細(xì)胞的特定表型與新生血管形成之間存在一定關(guān)聯(lián),由此推斷再生的RPE細(xì)胞可能具有刺激受損脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖的功能。微脈沖激光亦具有相同作用,這已經(jīng)得到了證實[26-27]。研究發(fā)現(xiàn),使用閾值上激光照射體外培養(yǎng)的RPE細(xì)胞30 min,并在照射后第2、4、6、8 d分別取出培養(yǎng)基進行分析,結(jié)果發(fā)現(xiàn)激光能重建RPE細(xì)胞產(chǎn)生的基質(zhì)金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases,MMPs)和金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitors of metalloproteinases,TIMPs)之間的平衡,從而達到抑制新生血管生成的啟動和維持程序[28]。Luttrull等[29]使用SMLP治療高危型年齡相關(guān)性黃斑變性發(fā)現(xiàn)脈絡(luò)膜新生血管的發(fā)生率降低,提示微脈沖激光也具有一定的抑制脈絡(luò)膜新生血管形成的作用,而此作用的產(chǎn)生是否和激光刺激后MMPs與TIMPs之間的平衡重塑有關(guān),還需要進一步驗證。由于MMPs在血管生成過程中作用機制復(fù)雜,可能涉及視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞的增殖和遷移以及毛細(xì)血管的形成。據(jù)此推測,微脈沖激光也具有促進脈絡(luò)膜血管修復(fù)的作用。

1.4上調(diào)熱休克蛋白70的表達SMLP能上調(diào)RPE細(xì)胞中熱休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)的表達,HSP70能幫助變性的蛋白質(zhì)復(fù)性,抑制蛋白質(zhì)的錯誤聚集,具有抗炎和抗凋亡作用。研究表明,當(dāng)組織內(nèi)釋放出略高于20%的終點管理(endpoint management,EpM)能量時,HSP70開始表達[30-31],SMLP就可以實現(xiàn)HSP70最大限度的釋放。視網(wǎng)膜組織的這種應(yīng)激相關(guān)反應(yīng)能誘導(dǎo)細(xì)胞功能的免疫調(diào)節(jié),阻斷導(dǎo)致細(xì)胞損傷的凋亡和炎癥途徑,同時觸發(fā)修復(fù)過程,使某些細(xì)胞因子的表達正?；?從而減少存在于視網(wǎng)膜中的慢性炎癥[32-34]。Inagaki等[7]首次觀察到應(yīng)用SMLP照射體外培養(yǎng)的人RPE(ARPE-19)細(xì)胞后HSP70表達上調(diào),并提出HSP70的表達依賴于微脈沖的數(shù)量,但該觀點有待更多實驗驗證。SMLP上調(diào)HSP70表達,不僅對光感受器具有保護作用,也有助于改善RPE功能和減輕黃斑水腫[35-36]。Hirabayashi等[37]研究發(fā)現(xiàn)SMLP照射小鼠RPE 24 h后,實驗組水通道蛋白-3(aquaporin3,AQP3)較對照組升高6倍。Mahalka等[38]進一步研究發(fā)現(xiàn)HSP70能激活磷脂酶A2。Hollborn等[39]研究證實人RPE細(xì)胞的滲透壓變化和缺氧均會增加AQP3的表達,而磷脂酶A2抑制劑則會抑制AQP3的表達。SMLP能上調(diào)HSP70的表達,從而激活磷脂酶A2,進而提高AQP3的表達和視網(wǎng)膜下液的排出。因此推測,SMLP可能通過增加AQP3的表達促進視網(wǎng)膜下液的排出,減輕視網(wǎng)膜水腫[37]。

2 促進脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接恢復(fù)

Schubert等[40]研究發(fā)現(xiàn)鈣黏著蛋白-5(cadherin 5,CDH5)與CSC的發(fā)生顯著相關(guān),CDH5的遺傳變異是男性占CSC人群中相當(dāng)大比例的基礎(chǔ)。CDH5存在于內(nèi)皮細(xì)胞連接處,包括人脈絡(luò)膜脈血管內(nèi)皮細(xì)胞,是脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞內(nèi)聚和細(xì)胞間連接組織的重要蛋白,對維持內(nèi)皮細(xì)胞-細(xì)胞間連接很重要,其表達異常與CSC中所見的脈絡(luò)膜高滲透性相關(guān)[40]。該結(jié)論進一步證實了CSC的發(fā)生與脈絡(luò)膜血管通透性增加有關(guān)。有學(xué)者推測該基因通過促進脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞之間的連接從而達到修復(fù)脈絡(luò)膜高通透性的作用。而微脈沖激光是否會直接促進CDH5的表達從而修復(fù)或重塑脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接還需要進一步驗證,目前較為確定的證據(jù)是,類固醇激素可抑制CDH5的表達,從而使脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接減少,增加脈絡(luò)膜血管系統(tǒng)的通透性,導(dǎo)致視網(wǎng)膜下液體滲漏。研究發(fā)現(xiàn),接受皮質(zhì)類固醇治療的患者發(fā)生CSC的風(fēng)險更高,這與類固醇激素抑制CDH5的表達,從而導(dǎo)致CSC發(fā)生的觀點相一致[41-42]。

3 影響細(xì)胞因子的表達

促血管生成因子和抗血管生成因子之間的動態(tài)平衡在維持視網(wǎng)膜脈絡(luò)膜內(nèi)皮細(xì)胞的正常生理功能方面起著關(guān)鍵作用[27]。應(yīng)用810 nm SMLP照射小鼠RPE細(xì)胞后可改變RPE細(xì)胞的代謝活性,調(diào)節(jié)血管生成和通透性的生長因子和細(xì)胞因子的表達,上調(diào)色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)表達,下調(diào)VEGF等通透性因子的表達[43]。Hattenbach等[44]研究也發(fā)現(xiàn)接受視網(wǎng)膜激光光凝后人RPE細(xì)胞中PEDF表達增加。Matsumoto等[45]研究表明視網(wǎng)膜激光光凝后RPE細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)化生長因子-β2(transforming growth factor β2,TGF-β2)表達增加,通過對這些因子的上調(diào)或下調(diào)恢復(fù)病理失衡。相反,平衡破壞會導(dǎo)致PEDF減少和VEGF增加,這些均可促使脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization,CNV)的病理狀態(tài)[45]。同時,研究表明SMLP能抑制促脈絡(luò)膜新生血管因子的表達,并上調(diào)血管生成抑制劑PEDF的表達,但仍然需要進一步研究以了解其機制[26]。上述研究結(jié)果表明,微脈沖激光可能通過調(diào)節(jié)血管生成調(diào)節(jié)因子的平衡來逆轉(zhuǎn)或減少CNV的發(fā)生。

4 減輕視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)

CSC與全身炎癥之間的聯(lián)系尚未明確,但鑒于脈絡(luò)膜高通透性和滲漏的基本病理機制,有學(xué)者對這一病理過程中的炎癥標(biāo)志進行研究發(fā)現(xiàn),單核細(xì)胞與高密度脂蛋白(high-density lipoprotein,HDL)的比率(monocyte to HDL ratio,MHR)以及中性粒細(xì)胞與淋巴細(xì)胞的比率(neutrophil-to-lymphocyte ratio,NLR)可以作為急性CSC全身炎癥的觀察指標(biāo),且MHR是急性CSC的獨立預(yù)測因子[46]。同時,也有研究顯示,纖維蛋白原/白蛋白比值可作為監(jiān)測急性CSC患者治療和隨訪期間全身炎癥狀態(tài)的生物標(biāo)志物[47]。Matet等[48]研究顯示,與健康對照組相比,急性和慢性CSC患者血清脂鈣蛋白2(一種具有抗炎和促炎作用的急性時相反應(yīng)物)明顯下降。盡管CSC與視網(wǎng)膜炎癥的關(guān)系目前尚未闡明,但較為確定的是視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞(retinal ganglion cells,RGC)是視網(wǎng)膜炎癥過程中的重要參與者[49-50]。RGC的穩(wěn)態(tài)是調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜血流、水平衡和維持屏障功能的前提條件[51]。既往認(rèn)為RGC是主要的結(jié)構(gòu)性細(xì)胞,而最近研究發(fā)現(xiàn)其對維持視網(wǎng)膜環(huán)境的穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要[52]。另有研究證實,微脈沖激光治療后RGC(如Müller細(xì)胞)的形態(tài)功能得到恢復(fù),與之相關(guān)的炎癥病理生物標(biāo)志物顯著降低[8]。這提示微脈沖激光可能通過減弱RGC的異?；罨?減輕視網(wǎng)膜的炎癥反應(yīng)和神經(jīng)細(xì)胞的損傷等途徑從而減輕黃斑區(qū)液體的產(chǎn)生,以達到治療目的。

5 小結(jié)

綜上所述,SMLP作為一種完全不同于傳統(tǒng)視網(wǎng)膜激光的新的治療方式,RPE細(xì)胞是其作用的主要靶標(biāo)細(xì)胞,其以低于細(xì)胞死亡閾值能量水平刺激RPE細(xì)胞、促進RPE細(xì)胞增殖和遷移及屏障功能修復(fù)、上調(diào)HSP70的表達,促進視網(wǎng)膜下液排出、改善脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞間緊密連接、影響其分泌細(xì)胞因子,并能減輕視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng),從而達到修復(fù)血-視網(wǎng)膜屏障、消除視網(wǎng)膜下液、降低脈絡(luò)膜通透性及促使脈絡(luò)膜功能恢復(fù)的作用,有望在臨床上得到更廣泛的應(yīng)用。