賈茜鈺，藍(lán)詩翰，單 亭，葉河江，陳 婕

0引言

視網(wǎng)膜退行性病變(retinal degenerative，RD)是我國及發(fā)達(dá)國家嚴(yán)重影響視力甚至導(dǎo)致失明的一類疾病，如青光眼、視網(wǎng)膜色素變性、視網(wǎng)膜脫離、年齡相關(guān)性黃斑變性等，其主要病理過程為視網(wǎng)膜神經(jīng)元凋亡。視網(wǎng)膜病變過程中會出現(xiàn)一系列神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的重塑改變[1]，Müller細(xì)胞(Müller glial cells，MGCs)是貫穿視網(wǎng)膜全層的主要神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞，Müller細(xì)胞的神經(jīng)源潛能可通過其靶向特異性激活相應(yīng)信號通路，啟動膠質(zhì)反應(yīng)去分化為神經(jīng)元，目前RD研究更注重減緩神經(jīng)元凋亡進(jìn)程，而忽視了Müller細(xì)胞對神經(jīng)再生的調(diào)控作用，故本文以Müller細(xì)胞與神經(jīng)再生研究進(jìn)行綜述。

1 Müller細(xì)胞簡介

Müller細(xì)胞是一種特殊的膠質(zhì)細(xì)胞，其功能多樣性和獨(dú)特的徑向形態(tài)使其成為視網(wǎng)膜神經(jīng)元再生治療的靶點(diǎn)。Müller細(xì)胞穿過所有的視網(wǎng)膜層長度(Lc)約為250μm，其胞體耦合神經(jīng)細(xì)胞突觸，監(jiān)測視網(wǎng)膜穩(wěn)態(tài)[2]。Müller細(xì)胞具有一系列重要功能：(1)負(fù)責(zé)視網(wǎng)膜光傳導(dǎo)：Müller細(xì)胞作為視網(wǎng)膜上活光纖來收集入射光，引導(dǎo)光線穿過視網(wǎng)膜組織走向最外層的光感受器；(2)參與視網(wǎng)膜發(fā)色團(tuán)再循環(huán)：Müller細(xì)胞轉(zhuǎn)化11順式視黃醛后，發(fā)色團(tuán)返至視錐細(xì)胞上，重新開始視覺周期[3]；(3)參與建立血-視網(wǎng)膜屏障(BRB)：Müller細(xì)胞可通過分泌相關(guān)因子增加內(nèi)皮屏障致密性從而增強(qiáng)視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障功能，對視網(wǎng)膜免疫至關(guān)重要；(4)保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)元免受興奮性毒性影響：當(dāng)氧化應(yīng)激發(fā)生時，Müller細(xì)胞釋放谷胱甘肽，使谷氨酸轉(zhuǎn)化為無毒的谷氨酰胺，中和活性氧(ROS)以防神經(jīng)元受興奮性毒性影響[4-6]；(5)離子緩沖及水通道調(diào)節(jié)：Müller細(xì)胞表達(dá)多種電壓門控離子通道和多種神經(jīng)遞質(zhì)受體[7]。神經(jīng)元活動期間，神經(jīng)元釋放鉀離子(K+)，Müller細(xì)胞通過主動或被動轉(zhuǎn)運(yùn)吸收K+，并且將多余的K+重新分配到神經(jīng)視網(wǎng)膜外—玻璃體液、視網(wǎng)膜下腔及血液中，緩沖K+不平衡[8]，鉀離子通道和Müller細(xì)胞水通道蛋白4共同調(diào)控來保持視網(wǎng)膜水穩(wěn)態(tài)；(6)Müller細(xì)胞向神經(jīng)元提供葡萄糖：Müller細(xì)胞為視網(wǎng)膜神經(jīng)元節(jié)省氧氣，通過厭氧降解自身葡萄糖，產(chǎn)生大量乳酸，而被光感受器優(yōu)先吸收[9]。此外，Müller細(xì)胞可以產(chǎn)生神經(jīng)營養(yǎng)因子和保護(hù)因子，如血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)、堿性成纖維細(xì)胞生長因子(bFGF)、膠質(zhì)細(xì)胞神經(jīng)營養(yǎng)因子(GDNF)、色素上皮衍生因子(PEDF)、胰島素樣生長因子1(IGF-1)等，以上因子通過自分泌和旁分泌方式激活相應(yīng)靶向信號通路，誘導(dǎo)Müller細(xì)胞重編程、增殖，與視網(wǎng)膜微循環(huán)、神經(jīng)再生關(guān)聯(lián)緊密[3]。

2 Müller細(xì)胞調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜神經(jīng)再生的因素

2.1視網(wǎng)膜神經(jīng)再生過程視網(wǎng)膜損傷和疾病導(dǎo)致神經(jīng)元變性凋亡時，受損區(qū)域丟失的神經(jīng)元不會自發(fā)替換，細(xì)胞凋亡最終導(dǎo)致視力喪失。斑馬魚的Müller細(xì)胞對視網(wǎng)膜損傷的反應(yīng)是啟動膠質(zhì)反應(yīng)去分化，其特征是細(xì)胞肥大和增加膠質(zhì)纖維酸性蛋白(GFAP)表達(dá)，使駐留在內(nèi)核層的Müller細(xì)胞在損傷后增殖，進(jìn)行運(yùn)動間核遷移，不對稱分裂致多能祖細(xì)胞形成，隨后遷移到丟失的光感受器神經(jīng)元空白處，迅速增殖，表明Müller細(xì)胞是再生神經(jīng)元祖細(xì)胞的替代來源，具有視網(wǎng)膜內(nèi)源性干細(xì)胞的特性[10](圖1[3])。近年來研究證明，除魚類外，鳥類、脊椎動物及人類的Müller細(xì)胞也會采取干細(xì)胞樣狀態(tài)，產(chǎn)生視網(wǎng)膜神經(jīng)元[11-13]。研究表明，Müller細(xì)胞可定向分化為視桿細(xì)胞[14]，影響視網(wǎng)膜光感受器功能進(jìn)而調(diào)控神經(jīng)元重塑[15]，并且Müller細(xì)胞中的免疫球蛋白樣受體B影響視網(wǎng)膜神經(jīng)再生[16]，表明Müller細(xì)胞作為視網(wǎng)膜神經(jīng)元替代治療的內(nèi)源性種子細(xì)胞，在視網(wǎng)膜神經(jīng)再生過程中起到重要作用[17-18]。

2.2 Müller細(xì)胞特異性靶向Müller細(xì)胞是與各級神經(jīng)元保持功能緊密聯(lián)系的重要膠質(zhì)細(xì)胞，為神經(jīng)元靶向提供營養(yǎng)支持。裴雪婷等[19]研究表明直接作用于Müller細(xì)胞的中腦星形膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(MANF)通過調(diào)控p44/42MAPK信號通路對神經(jīng)元具有保護(hù)作用。李宗義等[20]通過構(gòu)建Müller細(xì)胞結(jié)合人源促紅細(xì)胞生成素穩(wěn)轉(zhuǎn)株可減慢神經(jīng)元損傷進(jìn)程，說明Müller細(xì)胞可作為治療視網(wǎng)膜神經(jīng)變性的靶向細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)在視黃醛結(jié)合蛋白1基因的部分調(diào)控區(qū)域進(jìn)行條件性Müller細(xì)胞消融的轉(zhuǎn)基因模型小鼠中，調(diào)控Müller細(xì)胞的睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(CNTF)可減少光感受器細(xì)胞凋亡[21]。Müller細(xì)胞作為CNTF反應(yīng)性細(xì)胞類型在視網(wǎng)膜退行性病變神經(jīng)元保護(hù)中占重要地位[22]。除此之外，在神經(jīng)再生基因治療及病毒轉(zhuǎn)染治療中Müller細(xì)胞特異性靶向可有效降低視網(wǎng)膜其他類型細(xì)胞對載體或藥物的無效攝取，間接對神經(jīng)元細(xì)胞起到支撐作用[23]。視網(wǎng)膜下通過轉(zhuǎn)導(dǎo)作用于Müller細(xì)胞慢病毒載體更易于轉(zhuǎn)染光感受器細(xì)胞和色素上皮細(xì)胞[24]，有效的Müller細(xì)胞轉(zhuǎn)基因表達(dá)可以通過神經(jīng)膠質(zhì)特異性啟動子來驅(qū)動，如GFAP、波形蛋白、分化簇44(CD44)，研究表明含有膠質(zhì)細(xì)胞特異性啟動子的慢病毒載體可在Müller細(xì)胞中有效轉(zhuǎn)導(dǎo)并指導(dǎo)持續(xù)的轉(zhuǎn)基因表達(dá)。外源性干細(xì)胞移植促進(jìn)Müller細(xì)胞增殖重編程可用于視網(wǎng)膜神經(jīng)再生的實驗治療[25]。

圖1 Müller細(xì)胞與視網(wǎng)膜神經(jīng)再生示意圖。

2.3 Müller細(xì)胞神經(jīng)源潛能—視網(wǎng)膜神經(jīng)再生關(guān)鍵因素Müller細(xì)胞可作為神經(jīng)元再生潛能靶細(xì)胞主要是由于Müller細(xì)胞與祖細(xì)胞存在重疊的再生基因。Yu等[26]研究證明電刺激通過調(diào)控bFGF途徑觸發(fā)遺傳性視網(wǎng)膜色素變性小鼠模型Müller細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期動員內(nèi)源性祖細(xì)胞逆轉(zhuǎn)光感受器細(xì)胞，產(chǎn)生新的光感受器細(xì)胞。Conedera等[27]實驗運(yùn)用局灶性二極管激光器損傷斑馬魚視網(wǎng)膜，造模后Müller細(xì)胞表達(dá)GFAP，磷酸化p44/42MAPK(Erk1/2)和增殖細(xì)胞核抗原(PCNA)上調(diào)。王芳等[28]建立N-甲基-N-亞硝脲(MNU)感光細(xì)胞凋亡模型發(fā)現(xiàn)造模2d后Müller細(xì)胞開始分泌神經(jīng)干細(xì)胞相關(guān)因子，繼而增殖去分化展現(xiàn)干細(xì)胞特征。董曉飛等[29]將N-甲基-d-天門冬氨酸(NMDA)神經(jīng)毒素混合液注射于實驗大鼠玻璃體腔，分離Müller細(xì)胞進(jìn)行體外培養(yǎng)后移植入自發(fā)性遺傳性視網(wǎng)膜變性大鼠視網(wǎng)膜下腔，結(jié)果顯示神經(jīng)干細(xì)胞占總細(xì)胞量比重過半，誘導(dǎo)產(chǎn)生神經(jīng)干細(xì)胞特性，Müller細(xì)胞可以有效延緩模型大鼠視網(wǎng)膜光感受器細(xì)胞變性。Ooto等[30]研究發(fā)現(xiàn)NMDA誘導(dǎo)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGCs)損傷可引起Müller細(xì)胞增殖，并產(chǎn)生具有神經(jīng)元細(xì)胞分化標(biāo)志物的新細(xì)胞。外源性晶狀體伴視神經(jīng)損傷，可誘導(dǎo)Müller細(xì)胞活化，對視神經(jīng)損傷后RGCs具有保護(hù)作用[31]。

3調(diào)控Müller細(xì)胞增殖分化相關(guān)通路及因子

Müller細(xì)胞是視網(wǎng)膜受損后神經(jīng)細(xì)胞再生的主要來源，其可通過信號級聯(lián)重新編程獲得視網(wǎng)膜干細(xì)胞特性，去分化增殖為視網(wǎng)膜前體細(xì)胞。參與Müller細(xì)胞增殖和分化的信號通路主要有Wnt/Gsk3β/β-catenin信號通路、MAPK-Erk信號通路、JAK/STAT3信號通路、Notch信號通路等。

3.1 Wnt/Gsk3β/β-catenin信號通路β-連環(huán)蛋白(β-catenin)是一種多功能蛋白，與T細(xì)胞因子、淋巴蛋白增強(qiáng)因子家族成員協(xié)作，將細(xì)胞表面Wnt和鈣黏蛋白與基因表達(dá)聯(lián)系起來，Wnt蛋白分泌脂質(zhì)修飾糖蛋白，結(jié)合Frizzed家族受體調(diào)節(jié)β-catenin穩(wěn)定，糖原合酶激酶3β(Gsk3β)則通過磷酸化調(diào)節(jié)β-catenin穩(wěn)定。研究表明，抑制Wnt表達(dá)可抑制損傷視網(wǎng)膜的祖細(xì)胞形成，此外Gsk3β抑制劑在斑馬魚視網(wǎng)膜再生研究中通過β-catenin信號通路激活Müller細(xì)胞重編程和祖細(xì)胞形成[32-33]。Yao等[34]實驗表明β-catenin的基因轉(zhuǎn)移可刺激Müller細(xì)胞增殖，繼β-catenin基因轉(zhuǎn)移后，細(xì)胞周期激活Müller細(xì)胞重新編程產(chǎn)生光感受器細(xì)胞。

3.2 MAPK-Erk信號通路在視網(wǎng)膜損傷研究中，Müller細(xì)胞衍生祖細(xì)胞的產(chǎn)生是由表皮生長因子(EGF)和MAPK-Erk信號通路所介導(dǎo)，作用可能是EGF和成纖維細(xì)胞生長因子(FGF)受體通過絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)和細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶(Erk)調(diào)節(jié)衍生祖細(xì)胞功能[35]。

3.3 JAK/STAT3信號通路JAK非受體酪氨酸激酶，通過介導(dǎo)細(xì)胞因子磷酸化STAT3，誘導(dǎo)Müller細(xì)胞重編程和視網(wǎng)膜再生；JAK/STAT3信號通路在膠質(zhì)細(xì)胞的發(fā)育和神經(jīng)損傷后胚胎干細(xì)胞自我更新能力的維持過程中作用明顯。近年研究發(fā)現(xiàn)Müller細(xì)胞中STAT3的表達(dá)在視網(wǎng)膜損傷后增強(qiáng)，激活的Müller細(xì)胞以及增殖的前體細(xì)胞高表達(dá)，使用JAK/STAT3信號通路抑制劑可抑制hbegfa、Ascl1a、lin-28等再生相關(guān)基因表達(dá)，并減弱視網(wǎng)膜再生，由此可見JAK/STAT3信號通路在Müller細(xì)胞重編程和視網(wǎng)膜再生中起著關(guān)鍵作用[36-37]。

3.4 Notch信號通路Notch信號可調(diào)節(jié)神經(jīng)元生長，與神經(jīng)元受損后的修復(fù)及再生密切相關(guān)[38]。研究發(fā)現(xiàn)Notch信號通路在斑馬魚視網(wǎng)膜再生過程中起抑制作用，在視網(wǎng)膜受損魚類中Müller細(xì)胞數(shù)量減少；在雞視網(wǎng)膜病變中Notch信號起促增殖作用，表明Notch信號通路與反應(yīng)的Müller細(xì)胞數(shù)量和視網(wǎng)膜損傷的程度相關(guān)，Notch通路既可以抑制又可以促進(jìn)Müller細(xì)胞增殖，且對于抑制干細(xì)胞的分化發(fā)揮了重要作用[39]。

3.5其他相關(guān)因子斑馬魚視網(wǎng)膜再生相關(guān)轉(zhuǎn)錄組分析表明視網(wǎng)膜損傷后斑馬魚快速誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子和生長因子，如hbegfa和腫瘤壞死因子α(TNFα)[40]，它們由Müller細(xì)胞表達(dá)，以自分泌、旁分泌的方式刺激祖細(xì)胞形成和增殖，損傷誘導(dǎo)Ascl1a基因表達(dá)導(dǎo)致細(xì)胞分化，激活促增殖程序。Ascl1a刺激lin-28基因表達(dá)，通過調(diào)節(jié)Wnt信號影響Müller細(xì)胞重編程和增殖。Ascl1a亦可調(diào)節(jié)胰島素樣相關(guān)因子表達(dá)，影響Müller細(xì)胞重編程和祖細(xì)胞周期退出，在輕度損傷的斑馬魚視網(wǎng)膜中，STAT3基因的表達(dá)可能先于Ascl1a[41]，而損傷依賴性Ascl1a的表達(dá)僅限于重編程的Müller細(xì)胞衍生的祖細(xì)胞[42]。近期實驗研究表明，在NMDA小鼠模型中Ascl1強(qiáng)表達(dá)可誘導(dǎo)Müller細(xì)胞的神經(jīng)源性狀態(tài)，但在出生后第16d，Ascl1過表達(dá)，Müller細(xì)胞失去神經(jīng)源性能力，成熟Müller細(xì)胞神經(jīng)源性能力的喪失伴隨著染色質(zhì)可及性的降低，說明表觀遺傳因素限制了再生[43]。但運(yùn)用組蛋白脫乙?；敢种苿┛烧T導(dǎo)成年小鼠視網(wǎng)膜損傷后Müller細(xì)胞產(chǎn)生神經(jīng)元。離體Müller細(xì)胞研究表明Müller細(xì)胞在48h內(nèi)上調(diào)細(xì)胞周期調(diào)節(jié)因子，表達(dá)神經(jīng)源性因子Ascl1、Pax6和Vsx2，且高達(dá)60%的細(xì)胞重新進(jìn)入細(xì)胞周期，Müller細(xì)胞后代亞群開始表達(dá)轉(zhuǎn)錄因子和神經(jīng)元標(biāo)志物，而不是神經(jīng)膠質(zhì)標(biāo)志物，此過程表明神經(jīng)再生[44]。除此之外，表皮細(xì)胞生長因子(HB-EGF)、成纖維細(xì)胞生長因子2(FGF2)、谷氨酸鹽及其擬似物α-Aminadipate等因子與Müller細(xì)胞轉(zhuǎn)化為視網(wǎng)膜神經(jīng)元相關(guān)[39]。MicroRNA驅(qū)動基因調(diào)控機(jī)制可促進(jìn)發(fā)育過程中從視網(wǎng)膜祖細(xì)胞獲取Müller細(xì)胞譜系過程，誘導(dǎo)其對視網(wǎng)膜變性的響應(yīng)以及Müller細(xì)胞增殖分化[45]。另有研究表明，ARS2-FLASH介導(dǎo)的組蛋白mRNA可調(diào)節(jié)視網(wǎng)膜祖細(xì)胞周期和神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞命運(yùn)，影響Müller細(xì)胞和感光細(xì)胞分化改變[46]。

4總結(jié)和展望

視網(wǎng)膜神經(jīng)再生是復(fù)雜的過程，基于Müller細(xì)胞特性研究神經(jīng)保護(hù)機(jī)制及對神經(jīng)元再生的調(diào)控作用，對實現(xiàn)神經(jīng)再生和視覺重建精準(zhǔn)靶向治療具有重要指導(dǎo)意義。近年視網(wǎng)膜神經(jīng)再生研究具有顯著進(jìn)步，已證明Müller細(xì)胞可作為視網(wǎng)膜神經(jīng)再生關(guān)鍵靶點(diǎn)，但仍有些問題亟待研究。人類視網(wǎng)膜神經(jīng)再生機(jī)制如何？免疫性方面Müller細(xì)胞的異質(zhì)性如何？如何有效激活Müller細(xì)胞神經(jīng)源啟動膠質(zhì)反應(yīng)去分化為神經(jīng)元？有待進(jìn)一步研究，理清這些問題，將為視網(wǎng)膜退行性病變的治療提供新思路。