張媛 綜述 周慶軍 謝立信 審校

1武漢大學(xué)人民醫(yī)院眼科中心 430060；2山東第一醫(yī)科大學(xué)(山東省醫(yī)學(xué)科學(xué)院) 山東省眼科研究所 山東省眼科學(xué)重點實驗室-省部共建國家重點實驗室培育基地，青島 266071

糖尿病是一種由多因素引起的、以血糖升高為特征的常見慢性疾病。近年來，其發(fā)病率有逐年上升的趨勢。據(jù)國際糖尿病聯(lián)合會統(tǒng)計，2019年全球20～79歲的成年人中，約有4.63億人患有糖尿病。預(yù)計到2045年，這一數(shù)字將增至7億[1]。目前，中國有超過10%的成年人患有糖尿病[2]。血糖控制不佳會使機體多個組織、器官發(fā)生病變，引起糖尿病腎病、糖尿病周圍神經(jīng)病變、糖尿病心腦血管病及糖尿病眼部并發(fā)癥等[3]。長期高血糖會對糖尿病患者的角膜上皮及神經(jīng)造成慢性損害，約有2/3的糖尿病患者會發(fā)生糖尿病角膜病變(diabetic keratopathy，DK)。樹突狀細胞(dendritic cells，DCs)是一類專職抗原提呈細胞，能捕獲抗原，參與并調(diào)節(jié)各類炎癥反應(yīng)。DCs參與糖尿病發(fā)生和發(fā)展的多個過程，角膜內(nèi)的DCs亦參與并調(diào)節(jié)角膜相關(guān)的病理改變。本文就DCs在DK發(fā)生和發(fā)展中的作用進行綜述。

1 DK的發(fā)病機制及病理改變

DK的發(fā)病機制復(fù)雜，包括基質(zhì)金屬蛋白酶的表達上調(diào)、表皮生長因子(epidermal growth factor，EGF)/磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B，AKT)通路的下調(diào)、晚期糖基化終末產(chǎn)物(advanced glycation end products，AGEs)的堆積及氧化應(yīng)激等[4]。微小RNA(microRNAs，miRNAs)是一類具有調(diào)控功能的小分子RNA，近年來其在DK發(fā)生和發(fā)展中的重要性逐漸被發(fā)現(xiàn)。相關(guān)研究表明，miRNA-146a、miRNA-182和miRNA-204-5p等miRNAs參與DK的上皮與神經(jīng)病變[5-7]。高血糖會誘發(fā)角膜上皮、上皮下神經(jīng)叢、角膜基質(zhì)及角膜內(nèi)皮的異常，引起角膜功能障礙。糖尿病可導(dǎo)致角膜上皮細胞間的緊密連接被打斷、黏附性下降，上皮基底細胞的缺失及基底膜的改變。在DK中，角膜神經(jīng)纖維的長度變短、密度下降。糖尿病動物模型角膜基質(zhì)內(nèi)存在膠原分子和蛋白聚糖的非酶化交聯(lián)，這可能是由AGEs的聚集所導(dǎo)致。有研究顯示，高血糖會使糖尿病患者角膜內(nèi)皮的形態(tài)及數(shù)量發(fā)生改變[8]。此外，DK動物模型角膜內(nèi)DCs的數(shù)量及分布發(fā)生了變化，推測DCs是引起DK的重要因素之一[9]。

2 DCs的分類及其功能特征

DCs于1973年由Steinman和Cohn首次發(fā)現(xiàn)，是人體免疫系統(tǒng)的重要成員之一[10]。DCs起源于多能干細胞，根據(jù)來源和形態(tài)可將其分為髓樣DCs和漿細胞樣DCs[11]。大多數(shù)DCs屬于髓樣DCs，廣泛分布于機體的組織和器官。當(dāng)DCs位于上皮組織，如皮膚、角膜、肺臟和胃的上皮層時，被特定稱為朗格罕斯細胞。根據(jù)DCs的分化發(fā)育階段將其分為未成熟DCs(immature DCs，iDCs)和成熟DCs(mature DCs，mDCs)[12]。DCs表面具有許多表面分子，其中CD11c廣泛表達于髓樣DCs，是常用的DCs標志物。隨著DCs的成熟，mDCs高表達CD40、CD86和組織相容性復(fù)合體Ⅱ(histocompatibility complex class Ⅱ，MHCII)等。DCs是固有免疫和適應(yīng)性免疫之間的橋梁，其作用類似于信使。iDCs是免疫系統(tǒng)的“哨兵”，當(dāng)人體受到病原體的入侵后，iDCs捕獲抗原，并對其進行加工處理，同時遷移至淋巴結(jié)，逐漸分化為mDCs，刺激初始型T細胞增生，從而啟動并調(diào)節(jié)適應(yīng)性免疫反應(yīng)[13]。

機體內(nèi)的多個過程參與誘導(dǎo)DCs的成熟與遷移。iDCs通過受體介導(dǎo)的內(nèi)吞作用、巨吞飲作用和吞噬作用來捕獲抗原。iDCs表面存在Toll樣受體(Toll-like receptors，TLRs)，它能識別微生物病原體和微生物的降解產(chǎn)物，激活固有免疫，并參與適應(yīng)性免疫應(yīng)答[14]。趨化因子是介導(dǎo)DCs成熟、遷移及抗原呈遞的關(guān)鍵因子。DCs表面表達趨化因子受體(chemokine receptor，CCR)7、CCR5等，能通過與趨化因子結(jié)合，遷移至淋巴器官。1型糖尿病患者某些易感基因發(fā)生突變，會減弱機體DCs相關(guān)的免疫耐受，導(dǎo)致胰島B細胞的過度破壞。同時，1型糖尿病患者體內(nèi)DCs分泌細胞因子的質(zhì)和量也會發(fā)生改變，從而引起DCs介導(dǎo)的免疫炎癥反應(yīng)，加重組織損傷。核因子κB(nuclear factor-κB，NF-κB)是免疫反應(yīng)及炎癥反應(yīng)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。1型糖尿病的易感基因，如MAP3K14和TNFAIP3等，能調(diào)控NF-κB的表達，影響iDCs的成熟[15]。PTPN22基因的突變能影響DCs表面TLRs的表達，從而干擾TLRs介導(dǎo)的固有免疫反應(yīng)[16]。1型糖尿病亦會在一定程度上影響DCs的趨化功能。趨化因子19(C-C motif chemokine ligand 19，CCL19)是CCR7的配體之一。相關(guān)研究表明，在非肥胖型糖尿病模型小鼠體內(nèi)，DCs對CCL19的趨化性減弱[15]。

3 DCs與DK的發(fā)生和發(fā)展

角膜作為一個無血管的組織，具有免疫赦免的特性。2002年，Hamrah等[17]在角膜中檢測到DCs的存在。在正常的角膜中，DCs主要分布于角膜的上皮層和淺基質(zhì)層，以髓樣DCs為主，亦少量分布著一些漿細胞樣DCs[18-19]。角膜周邊部存在著mDCs，中央?yún)^(qū)散在分布著iDCs，DCs的密度從角膜周邊至中央逐漸降低。iDCs呈圓形，伸出較少的突觸，有利于其捕獲抗原。mDCs具有許多較長的突觸，利于其遷移至淋巴結(jié)[20]。角膜內(nèi)存在豐富的感覺神經(jīng)纖維，其經(jīng)過角膜緣進入角膜后，穿過角膜基質(zhì)在上皮下形成密集的神經(jīng)叢，再穿過前彈力層進入角膜上皮層。這些感覺神經(jīng)纖維能感受溫度、痛覺，并參與瞬目反射，且對角膜上皮起著營養(yǎng)與支持的作用[21]。正常狀態(tài)下，DCs與角膜上皮及角膜神經(jīng)纖維形成一個功能性整體，共同維持著角膜的正常功能及穩(wěn)態(tài)。

3.1 DCs在糖尿病角膜上皮病變中的作用

角膜上皮位于角膜的最表層，直接暴露于外界環(huán)境，易遭受物理因素、化學(xué)因素和生物學(xué)因素的侵襲，引起角膜炎和角膜上皮缺損。完整的角膜上皮對維持角膜的正常功能十分重要。角膜上皮的持續(xù)性損傷會破壞角膜的透明性，導(dǎo)致患眼視力下降[22]。角膜上皮中還分布著許多DCs，其能接收各種損傷信號，誘導(dǎo)免疫炎癥反應(yīng)，參與角膜上皮內(nèi)的病理過程[23]。

3.1.1DCs與糖尿病角膜上皮慢性炎癥的關(guān)系 慢性炎癥是糖尿病及其并發(fā)癥發(fā)生和發(fā)展的主要病理過程。DCs是免疫反應(yīng)重要的啟動者，其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)參與糖尿病角膜上皮病變的發(fā)生和發(fā)展。Lagali等[24]應(yīng)用活體共聚焦顯微鏡對早期2型糖尿病患者和健康人群角膜中mDCs、iDCs和小圓形細胞進行觀察計數(shù)，發(fā)現(xiàn)與正常人群相比，早期2型糖尿病患者的角膜上皮內(nèi)mDCs發(fā)生增生和聚集，同時患者血漿中腫瘤壞死因子受體超家族成員9(tumor necrosis factor receptor superfamily member 9，TNFRSF9)的表達有所增加[24]。TNFRSF9主要表達于活化的T細胞、自然殺傷細胞、肥大細胞及DCs等免疫細胞中，其配體表達于抗原提呈細胞，如DCs、單核細胞及巨噬細胞等。在細胞免疫過程中，活化的淋巴細胞能使TNFRSF9配體在DCs中表達增加，并促進其成熟及存活，成熟的DCs能進一步促進白細胞介素(interleukin，IL)-6，IL-12等炎癥因子的釋放[25-26]。有研究表明，TNFRSF9參與了角膜相關(guān)疾病的病理過程[27]。綜上所述，我們推測在高血糖的狀態(tài)下，TNFRSF9信號通路亦可能促進角膜內(nèi)的DCs成熟，引起炎癥因子釋放，導(dǎo)致糖尿病角膜內(nèi)亞臨床慢性炎癥反應(yīng)的發(fā)生。

AGEs和活性氧簇(reactive oxygen species，ROS)的產(chǎn)生是DK重要的發(fā)病機制，它們與DK的慢性炎癥反應(yīng)過程密切相關(guān)。AGEs是指蛋白質(zhì)、脂質(zhì)及核酸等大分子物質(zhì)通過非酶糖基化反應(yīng)與還原糖形成的穩(wěn)定加合物。隨著糖尿病的進展，AGEs會在體內(nèi)沉積并引起組織損傷[28]。DCs能表達清道夫受體A(scavenger receptor-A，SR-A)和AGE受體(receptor for AGE，RAGE)。AGEs能通過JNK信號通路誘導(dǎo)DCs中SR-A和RAGE表達上調(diào)并與其結(jié)合，促進DCs成熟以及T細胞增生，從而參與免疫炎癥反應(yīng)[29]。相關(guān)研究表明，在糖尿病合并心力衰竭小鼠體內(nèi)，AGEs可促進DCs成熟，進一步激活NF-κB信號通路，引起IL-6等炎癥因子的釋放[30]。在糖尿病動物模型中，可以觀察到AGEs在角膜上皮、基底膜及基質(zhì)中沉積，造成角膜結(jié)構(gòu)的破壞[31]。AGE誘導(dǎo)DCs成熟可能是AGE引起糖尿病角膜上皮慢性炎癥的重要機制之一。

在高血糖環(huán)境下，葡萄糖的自氧化、AGEs與RAGEs結(jié)合等過程均能促進自由基的生成。氧化應(yīng)激與DK的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)[32]。以往研究發(fā)現(xiàn)，氧化應(yīng)激能促進DCs成熟，增強DCs對CD4+及CD8+T細胞的刺激能力，增加IL-6和IL-2等促炎因子的釋放[33]。高遷移率族蛋白B1(high mobility group protein，HMGB1)是一類經(jīng)典的損傷相關(guān)分子。近年來，研究者們發(fā)現(xiàn)氧化應(yīng)激能通過HMGB1調(diào)控DCs。在炎癥反應(yīng)過程中，氧化應(yīng)激能促進HMGB1的釋放，而HMGB1進一步促進DCs的成熟[34]。越來越多的證據(jù)表明，HMGB1在糖尿病及其并發(fā)癥的發(fā)生和發(fā)展中扮演著重要角色[35]。研究表明，在鏈脲佐菌素(streptozocin，STZ)誘導(dǎo)的糖尿病小鼠角膜內(nèi),HMGB1的表達量較對照組有所升高[36]。而HMGB1可能進一步作用于DCs，參與DK的病理過程。

3.1.2DCs與糖尿病角膜上皮愈合延遲的關(guān)系 角膜上皮不斷地更新和修復(fù)對維持角膜的穩(wěn)定性十分重要[37]。Gao等[38]在CD11c白喉毒素受體轉(zhuǎn)基因小鼠結(jié)膜下注射白喉毒素以去除小鼠角膜內(nèi)的DCs，發(fā)現(xiàn)角膜內(nèi)缺乏DCs的小鼠角膜上皮的損傷修復(fù)較正常小鼠明顯延遲，說明DCs參與角膜上皮的損傷修復(fù)；同時去除角膜內(nèi)的DCs后，角膜上皮細胞中胸腺基質(zhì)淋巴細胞生成素、趨化因子10等具有趨化作用的細胞因子分泌有所減少，調(diào)控上皮細胞存活的EGFR/PI3K/AKT信號通路出現(xiàn)下調(diào)，且角膜基質(zhì)內(nèi)多形核白細胞的浸潤有所減少[38]。由此看來，DCs在角膜上皮損傷修復(fù)的過程中發(fā)揮著重要作用。角膜上皮損傷愈合延遲是DK的另一個特征性病理改變[32]。DCs相關(guān)的炎癥反應(yīng)過程及細胞再生通路的異常可能是糖尿病角膜損傷愈合延遲的因素之一。

3.2 DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的作用

角膜是人體內(nèi)感覺神經(jīng)纖維密度最高的組織之一，其神經(jīng)纖維是皮膚的400多倍[39]。角膜的感覺神經(jīng)纖維主要來源于三叉神經(jīng)眼支，屬于周圍神經(jīng)系統(tǒng)的一部分。感覺神經(jīng)纖維通過感受器接收冷、熱等外界刺激，DCs通過其表面受體對外來抗原進行識別。Gao等[40]以C57小鼠為動物模型，發(fā)現(xiàn)DCs和角膜神經(jīng)纖維在角膜基底膜及上皮內(nèi)的分布具有相似性；去除三叉神經(jīng)后發(fā)現(xiàn)，小鼠的淚液分泌減少，且角膜中DCs數(shù)量出現(xiàn)下降；在去除DCs的轉(zhuǎn)基因小鼠角膜敏感性下降，且神經(jīng)纖維的密度降低，這說明DCs與角膜神經(jīng)纖維在功能上相互依賴，共同維持著角膜的穩(wěn)態(tài)。近年來研究表明周圍神經(jīng)系統(tǒng)參與調(diào)控免疫反應(yīng)[41]。周圍神經(jīng)系統(tǒng)的功能障礙引起的炎癥反應(yīng)稱為神經(jīng)性炎癥反應(yīng)[42]。DCs常參與神經(jīng)性炎癥反應(yīng)，同時亦可能分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子(neurotrophic factors，NTFs)，作用于角膜神經(jīng)纖維。

3.2.1NTFs與DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的相互作用 NTFs是一類由神經(jīng)所支配的靶組織、星形膠質(zhì)細胞或其神經(jīng)元本身所產(chǎn)生的蛋白質(zhì)分子。NTFs家族包括神經(jīng)生長因子(nerve growth factor，NGF)、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子、神經(jīng)營養(yǎng)素-3、神經(jīng)營養(yǎng)素-4/5等。有研究指出，NGF和膠質(zhì)細胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子能促進糖尿病角膜神經(jīng)再生[43]。睫狀神經(jīng)營養(yǎng)因子(ciliary neurotrophic factor，CNTF)與NTFs家族沒有同源性，被稱為非靶源性神經(jīng)營養(yǎng)因子，是IL-6家族中的一類細胞因子。有研究發(fā)現(xiàn)，角膜內(nèi)DCs是CNTF的重要來源之一，與正常小鼠相比，STZ誘導(dǎo)的1型糖尿病模型小鼠角膜內(nèi)DCs的數(shù)量有所下降，進一步引起CNTF的分泌減少，導(dǎo)致糖尿病角膜神經(jīng)退行性改變及神經(jīng)再生延遲[44]。這表明DCs能通過減少NTFs分泌參與糖尿病角膜神經(jīng)病變。

3.2.2神經(jīng)肽與DCs在糖尿病角膜神經(jīng)病變中的聯(lián)系 神經(jīng)肽是一類小分子蛋白質(zhì)，其主要由神經(jīng)纖維分泌釋放，并在神經(jīng)細胞外的基質(zhì)中發(fā)揮作用。許多研究表明，神經(jīng)肽作為神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的重要橋梁，其參與調(diào)節(jié)復(fù)雜的神經(jīng)體液免疫網(wǎng)絡(luò)，從而維持機體的穩(wěn)態(tài)[45-46]。角膜中的神經(jīng)纖維能產(chǎn)生并分泌降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene-related peptide，CGRP)、P物質(zhì)、神經(jīng)肽Y和血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)等多種神經(jīng)肽，其中以CGRP和P物質(zhì)的含量最高[47]。CGRP通過與DCs上的CGRP受體相互作用，減少DCs上的CD86和MHCII表達，從而降低DCs的抗原呈遞作用[48]。P物質(zhì)通過與DCs上的神經(jīng)激肽1受體結(jié)合，增強DCs上的MHCII、CD40、CD86等表面分子的表達，有利于DCs的存活，并抑制抗炎因子IL-10的產(chǎn)生[49]。VIP能減少DCs分泌趨化因子配體10，并能促進其分泌C-C基序趨化因子22，從而發(fā)揮抗炎作用[50]。有研究證實，VIP能促進糖尿病角膜神經(jīng)再生[51]。故推測神經(jīng)肽與DCs的相互作用亦可能是神經(jīng)肽參與糖尿病角膜神經(jīng)病變的發(fā)病機制之一。

DK是一種由多病因引起、多種發(fā)病機制共同參與、涉及角膜多個結(jié)構(gòu)發(fā)生病理改變的復(fù)雜疾病。當(dāng)機體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)被打破時，DCs能介導(dǎo)多條信號通路參與DK的發(fā)生和發(fā)展。如某些易感基因的突變能引起DCs表型和功能的改變，導(dǎo)致DCs引發(fā)的一系列下游改變，使DCs作為“因”啟動DK的發(fā)生。此外，在DK中，一些趨化因子及ILs等分子質(zhì)和量的改變亦可通過作用于DCs來調(diào)控炎癥反應(yīng)，使DCs作為“果”參與DK的發(fā)展。然而，目前DCs與DK的關(guān)系尚有許多問題有待解決。如大量臨床試驗發(fā)現(xiàn)，糖尿病患者的角膜內(nèi)DCs的數(shù)量有所增加，但一些糖尿病動物模型的角膜中DCs數(shù)量有所減少，這提示可能需重新選擇更貼合臨床病變特征的動物模型，或者隨著DK的發(fā)生和發(fā)展，DCs的數(shù)量會發(fā)生動態(tài)改變。未來需要大樣本的前瞻性研究來闡明DCs在DK各個階段的表達及作用。近年來，基于DCs治療糖尿病的免疫療法正吸引著許多研究者[52]，這為DCs將來應(yīng)用于臨床治療奠定了基礎(chǔ)。目前，DK的發(fā)病機制尚未完全闡明，探索DCs在DK中的作用能為全面了解DK的發(fā)病機制、探索新的治療方法提供新的思路。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突