微炎癥在視網膜變性類疾病中的作用及其研究進展

何夢梅，周 健

0引言

視網膜變性類疾病(retinal degenerative diseases)是一組以光感受器細胞凋亡為主要表現，視網膜神經元進行性退化導致視功能惡化的嚴重致盲性、異質性疾病，包括視網膜色素變性(retinitis pigmentosa, RP)、年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，ARMD)、糖尿病性視網膜病變(diabetic retinopathy，DR)、病理性高度近視(pathological high myopia, PHM)等。近年來，神經炎癥(neuroinflammation)被認為是許多視網膜神經退行性疾病的早期特征，其可能是導致光感受器細胞凋亡，進一步引起視網膜變性的共同因素。此外，這類疾病的炎癥反應不僅局限在視網膜，其前房也表現為微炎癥刺激狀態(proinflammatory internal microenvironment)。本文就視網膜變性類疾病的炎癥相關研究進展做一綜述。

1視網膜神經炎癥反應

1.1 RPRP是一種具有明顯遺傳傾向的慢性、進行性視網膜色素上皮(retinal pigment epithelium, RPE)和光感受器細胞的變性疾病。病理上以視網膜光感受器細胞凋亡為主要特征[1]。近年來，炎癥在RP中的作用受到重視，它可能是導致RP從基因突變到光感受器細胞凋亡過程中共同的生物化學途徑[2]。

動物研究表明，炎癥在RP進展過程中發揮重要作用。促炎因子在RP模型小鼠(rd10)的視網膜中高表達，抑制炎癥反應可有效減少光感受器細胞的丟失和RP進展[3]；在T17M視紫紅質突變的RP模型小鼠中，IL-1β等炎癥因子明顯升高[4]。此外，藥物阻斷關鍵促炎因子IL-1β，可以減少RP模型小鼠光感受器細胞丟失，使視網膜變性速度降低[5]；RP房水和玻璃體液中均可檢測到增高的炎癥因子，且炎癥因子與視功能和視野呈負相關[6-8]。提示炎癥與RP光感受器細胞的凋亡密切相關，炎癥反應可能是光感受器細胞凋亡的共同通路。

1.2 ARMDARMD是導致60歲以上患者失明的主要原因[9]。慢性炎癥和氧化應激在ARMD中發揮重要作用。外周循環來源的巨噬細胞浸潤是ARMD炎癥的組成部分。在干性ARMD中小膠質細胞(microglia, MG)/巨噬細胞在視網膜外層和視網膜下堆積。組織學研究表明，在ARMD早期表現如玻璃膜疣中，慢性炎癥發生在RPE與脈絡膜之間。在滲出型ARMD中，RPE細胞和巨噬細胞/單核細胞中炎性因子/趨化因子上調，正向和負向調控了脈絡膜新生血管(choroidal neovascularisation，CNV)的活性[10]。受損的線粒體、溶酶體降解或DICER1基因缺陷等使炎癥因子、TLRs或模式識別受體(pattern recognition receptors，PRRs)的配體等通過其同源受體激活轉錄因子NF-κB，從而導致NLRP3炎癥小體、pre-IL-1β和pre-IL-18的轉錄，最終介導活性炎癥因子IL-1β和IL-18等釋放[11]。IL-1β的釋放誘導RPE細胞中趨化因子IL-8和單核細胞趨化蛋白1(monocyte chemotactic protein-1，MCP-1)的表達和分泌及緊密連接蛋白的丟失，導致血-眼屏障破壞和白細胞、巨噬細胞聚集，進一步放大炎癥反應[12]。

證據表明炎癥在非滲出和滲出性ARMD的發展中起著關鍵作用，玻璃膜疣的組織學分析提示有免疫活性物質，其作為早期ARMD的標志，提示炎癥在早期ARMD發病中發揮重要作用。同時，免疫細胞等的浸潤進一步放大炎癥反應，加劇了光感受器細胞的凋亡。

1.3 DRDR是視網膜血管和視網膜神經元變性導致的進行性、致盲性視網膜疾病。DR可根據視網膜新生血管形成與否分為非增生型糖尿病視網膜病變(nonproliferative diabetic retinopathy，NPDR)和增生型糖尿病視網膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)兩個階段[13]。炎癥在DR發病機制中發揮重要作用。Arroba等[14]的研究表明，糖尿病模型小鼠(db/db小鼠)中TNF-α和IL-1β增加，且M2型MG的數量增加。對移植入GFP+單核/巨噬細胞的小鼠誘發糖尿病后其視網膜內GFP+/Iba-1+細胞的募集增加，提示有外周血單核細胞的募集和激活。同時，葡萄糖代謝的變化與趨化因子、生長因子和免疫細胞變化的增加有關，最終通過促進血管生成和神經元變性導致視網膜的損傷。

糖基化終產物的產生及其與受體(advanced glycation end-products,RAGEs)的結合在DR的病理生理過程中也起重要的作用。在MG中RAGEs激活，并通過NF-κB和PPARγ介導其促炎效應, 導致TNF-α的產生[15]。

此外，PDR玻璃體中NLRP3被激活，且伴有牽拉性視網膜脫離的 PDR 眼中 NLRP3 表達水平高于未發生視網膜脫離的 PDR[16]，提示炎癥與PDR的發病成正相關。然而與此結果不同，Boss 等[17]的研究發現NPDR患者玻璃體內炎癥因子水平高于PDR，提示炎癥可能是神經膠質細胞在DR早期發揮搶救受損神經元的代償途徑。

1.4 PHMPHM患者視網膜組織會發生各種可能導致視力喪失的退行性病變，這可能是由眼球前后徑生長引起的機械應力所致。此外，鞏膜組織在生長過程中表現出活躍的重構，而這種重塑的潛在原因尚不清楚。近幾年，炎癥理論逐漸受到人們關注。

系統性炎癥如1型糖尿病、系統性紅斑狼瘡、青少年慢性關節炎和葡萄膜炎等疾病，均可導致高度近視，而與這些疾病相關的急慢性炎癥可加重近視[18]，提示炎癥參與高度近視的發生。TGF-β在炎癥反應和鞏膜的重塑中發揮重要作用，與近視的發展密切相關[19]。在倉鼠形覺剝奪性近視模型中，鞏膜細胞因子表達增加，而緩解近視的阿托品可有效抑制細胞因子的表達，提示炎癥反應在近視發展中發揮重要作用，這項研究還報道了免疫抑制劑環孢素A可減緩近視的發展，而引起炎癥反應的脂多糖或肽聚糖等可導致近視發展[18]。此外，在近視動物模型的鞏膜中，細胞外基質紊亂及丟失導致鞏膜壁變薄[20]。

以上證據表明，持續的視網膜和脈絡膜微炎癥狀態可能是導致PHM患者RPE萎縮、CNV形成和鞏膜結構重塑的重要原因。因此，進一步的前瞻性研究對了解疾病的病因和轉歸至關重要。

2視網膜變性類疾病的眼內炎癥微環境

炎癥在視網膜變性類疾病中發揮重要作用。炎癥不僅發生在視網膜，在房水和玻璃體液中均能檢測出低水平表達的炎癥因子；炎癥引起的改變也不局限在視網膜上，晶狀體、玻璃體等組織也常常受累。推測視網膜變性類疾病存在眼內慢性、持續性的微炎癥環境。

臨床研究發現RP患者房水及玻璃體液中炎癥因子和趨化因子水平明顯高于對照組，且顯著高于其在血清中的表達量。患者房水閃輝值升高，前部玻璃體中炎癥細胞數增加[6-7, 21]，提示部分細胞因子在眼內生成。高度近視患者房水中IL-1受體拮抗劑的表達明顯低于對照組, 而MCP-1的表達明顯高于對照組，提示高度近視患者前房內存在促炎狀態[22]。ARMD患者房水中炎癥因子表達明顯高于白內障患者，其中IL-6、IL-8、TNF-α和VEGF的表達量與年齡呈正相關，IL-8在ARMD中表達最高，且抗視網膜抗體(anti-retinal antibodies，ARAs)僅在ARMD中被檢測到[21]；用蛋白質譜分析法分析了干性ARMD患者房水蛋白譜，發現干性ARMD與炎癥和免疫反應關系密切[23]。在DR眼前段也表現出微炎癥狀態，DR患者的玻璃體和房水中檢測到多種升高的炎性細胞因子，包括由巨噬細胞和中性粒細胞產生的VEGF、IL-1β、TNF-α、IL-6等[24]，眼內VEGF的增加又促進了新生血管性青光眼的發生。

RP患者和PHM存在相似的并發癥，如并發性白內障、玻璃體液化、晶狀體懸韌帶薄弱、后鞏膜葡萄腫，而且在白內障術后易發生囊環收縮綜合征(capsular contraction syndrome, CCS)，懸韌帶薄弱甚至斷裂，導致人工晶狀體囊袋內脫位等術后并發癥。對RP發生后囊膜下型白內障(posterior subcapsular cataract, PSC)相關的危險因素研究發現房水閃輝的增加是PSC形成的危險因素，提示炎癥對PSC形成有重要作用[25]。RP患者和高度近視患者的PSC，術后后囊膜下混濁及CCS均提示晶狀體上皮細胞發生上皮間充質轉化(epithelial mesenchymal transformation, EMT)可能是其重要的發病機制之一。此外，此類患者術后易發生人工晶狀體脫位或半脫位，晶狀體脫位可發生在術后5a甚至更長時間，推測RP眼內呈慢性微炎癥狀態，這種長期慢性的炎癥刺激使晶狀體懸韌帶損傷[26]。采用細胞因子高通量篩選證實RP并發白內障患者房水細胞因子的表達明顯高于年齡相關白內障患者，且高表達的細胞因子與炎癥和細胞外基質紊亂密切相關，提示細胞外機制紊亂可能是導致RP眼內懸韌帶薄弱、鞏膜重塑、前囊環收縮、后囊膜下混濁等的重要發病機制之一[27]。

視網膜變性可增加近視易感性。動物研究表明，視網膜光感受器細胞變性引起多巴胺代謝異常，導致RP患者在外界環境因素的影響下更易發生近視[28]。激活的MG可產生大量的氧自由基，還可通過外泌體形式介導多巴胺神經元的損害[29]。此外，視網膜變性可以促進一些生長因子和神經傳導物質的釋放及細胞外基質的紊亂，從而對眼球的增長和屈光的變化發揮作用。所以，視網膜變性類疾病的微炎癥還可能引起近視易感性。

目前，關于視網膜變性類疾病的眼內微炎癥來源尚不清楚。部分研究者認為，RPE細胞的變性對此類疾病的發生有重要作用。RPE細胞頂端與光感受器細胞外節相互作用，吞噬脫落的外節，并清除凋亡的光感受器細胞，底端與Bruch膜和脈絡膜毛細血管相作用。在視網膜變性小鼠中，基因缺陷導致RPE細胞發生EMT，RPE細胞功能失調，分泌炎癥因子，并發生凋亡[30]。此外，眼內炎性因子水平的升高可能來源于血-眼屏障的開放。在ARMD中炎癥因子高表達，RPE細胞釋放大量的VEGF，血管屏障破壞，血管滲漏，新生血管形成，大量炎性因子釋放入眼內。在DR患者房水、玻璃體液中可檢測到高濃度的炎癥因子。糖尿病是一種慢性炎癥性過程，炎性因子刺激造成血管內皮的損傷，在眼部表現為血-眼屏障破壞，炎性因子大量釋放入眼內。在RP中，由于氧化應激等因素存在，同樣有血-視網膜屏障、血-房水屏障的破壞，導致RP患者眼內炎性因子增高。但研究發現RP、ARMD、青光眼、白內障等疾病中，IL-8和IL-23在RP眼房水中表達量低，而IL-8在ARMD和青光眼房水中表達最高，IL-6在RP和青光眼房水中表達量高于ARMD和白內障。 IL-2、IL-6、 MCP-1和 PIGF在RP眼房水中表達量明顯高于血清[21]。提示眼內炎性因子可能有其他來源。一些研究者關注到了眼內重要的免疫細胞MG，MG的激活可能涉及與視網膜中其他類型細胞的復雜相互作用和多種信號通路[31]。在視網膜變性類疾病中，免疫調控失衡，MG過度激活，并通過釋放炎癥因子與光感受器細胞相互作用，使光感受器細胞不可逆地損傷和丟失，造成進一步的視網膜損害和視功能下降。但視網膜炎癥是否會影響前房慢性、持續性的微炎癥反應有待進一步探究，且關于炎癥與并發癥之間的關系尚無明確的機制研究，還需要更多前瞻性研究和基礎研究進一步證實。

3視網膜變性類疾病的系統性微炎癥環境

3.1視網膜變性類疾病的生物標志物為了評估視網膜變性類疾病的嚴重程度，房水和玻璃體液是最佳的研究標本，然而眼內液含量少、炎癥因子表達量低，檢測難度增大，而且眼內液取樣增加了眼內炎的風險，所以采用眼內液中生物標志物預示眼內疾病的嚴重程度和轉歸有一定的局限性。越來越多的研究表明，外周血存在可以預測視網膜變性類疾病的生物標志物。

外周血中性粒細胞計數與外周血淋巴細胞計數的比值(neutrophil-to-lymphocyte ratio，NLR)是系統性炎癥疾病的標志物，研究發現，NLR可能成為診斷DR、高度近視、ARMD等視網膜變性類疾病的潛在炎癥標志物[32]；在ARMD中，升高的NLR與CNV有較強的相關性[33]。RP患者外周血超敏C反應蛋白(hypersensitive C-reactive protein，hs-CRP) 升高，hs-CRP水平越高，中心視功能惡化越快，提示系統性炎癥介質的改變可能與RP的疾病進展相關[8]；在ARMD中，CRP不僅是視網膜循環血管病變的重要標志物，而且是視網膜血管病變發展的調節因子； CRP參與相關的視網膜血管疾病的具體機制尚不清楚，有待進一步的研究闡明[34]。在DR中，CRP、炎癥因子、趨化因子及血管生成相關生物標志物的升高可有效評估DR的嚴重程度和疾病預后[35]。

3.2眼內微炎癥環境與系統性微炎癥環境的內在聯系盡管視網膜變性類疾病是眼內神經炎癥，但存在系統性炎癥指標的升高，提示系統性炎癥反應在此類疾病的發生和轉歸中可能發揮重要作用。目前，關于眼內微炎癥和系統性微炎癥之間的因果關系尚無明確定論，系統性炎癥在眼部疾病的發生、發展過程中的生物學機制尚未被闡明。一部分學者認為，眼內微炎癥是系統性微炎癥在眼內的局部表現，如DR、ARMD等。DR是糖尿病的常見并發癥，因此不難理解有DR的患者全身炎癥反應與DR的發展密切相關。ARMD是一種年齡相關性疾病，老年人的免疫系統以全身微炎癥狀態為特征，隨著年齡的增長，促炎細胞因子和急性期反應物水平升高[36]。所以，系統性炎癥指標在一定程度上反映了ARMD眼內局部炎癥的狀態。此外，DR血管內皮的損傷及ARMD中RPE緊密連接蛋白的丟失導致血-視網膜屏障的破壞，外周血炎癥細胞如單核/巨噬細胞及中性粒細胞、淋巴細胞等和炎癥因子的浸潤加劇眼內微炎癥反應。另一些學者認為，視網膜變性類疾病本身可能與一些自身免疫性疾病有類似的特征，即都存在機體的慢性微炎癥和補體活化。補體系統的激活最終形成膜攻擊復合物，并可能導致細胞裂解。與年齡匹配的對照組相比，ARMD患者膜攻擊復合物的積累增加[37]。許多與補體通路相關的基因被認為是ARMD發病的重要驅動因素。其中一些基因突變可能導致補體系統過度活躍，導致慢性炎癥，這種異常的炎癥刺激進一步促進玻璃膜疣的形成，并在眼局部形成一種炎癥前期微環境，使眼內局部炎癥反應擴大。Long等[38]發現PHM患者外周血CRP升高，同時，補體C3、CH50也顯著升高，提示病理性近視存在系統性的免疫微炎癥。Noailles等[39]研究發現，系統性炎癥反應可以加劇眼內炎癥，導致光感受器細胞變性加速，提示系統性炎癥和眼內炎癥之間存在密切關系。盡管RP患者外周血中CRP表達增高，但系統性炎癥和局部炎癥的因果關系尚不清楚，因此，進一步研究炎癥相關因子在眼部和血清中的變化及其與視覺功能變化的關系，可能為闡明系統性因素對RP的病理作用提供重要線索，并可能促進RP生物標志物研發。

4小結

在視網膜變性類疾病發生和發展中炎癥反應的作用和地位成為研究熱點，視網膜的炎癥反應不僅導致光感受器細胞凋亡，還在眼內形成慢性微炎癥環境，刺激眼內其他組織引起并發癥，加重視功能損害，因此炎癥反應在視網膜變性類疾病中的作用不容忽視。目前對微炎癥環境的成因認識尚不十分清楚，雖然已經發現一些系統性炎癥指標在評價這類疾病的轉歸中有重要作用，但它們與眼內炎癥微環境、與疾病內在聯系還有待進一步研究。目前，視網膜變性類疾病主要針對其原發病和并發癥做個體化治療，若以炎癥反應為切入點研究視網膜變性類疾病的發病機制，尋找新的抗炎治療靶點，可有效的提高視網膜變性類疾病的預后并減少并發癥的發生。