覃莞蕓 邵正波

青光眼是世界第二大致盲眼病，青光眼患者的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(RGC)發(fā)生凋亡，會(huì)導(dǎo)致視神經(jīng)進(jìn)行性損傷，產(chǎn)生視功能不可逆性損害。青光眼的發(fā)病機(jī)制目前尚不明確，炎癥、氧化應(yīng)激、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏等多種因素參與RGC凋亡的病理生理過(guò)程[1-3]。近年來(lái)，小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)在青光眼視網(wǎng)膜損傷研究中得到廣泛關(guān)注，激活的小膠質(zhì)細(xì)胞可吞噬并清除細(xì)胞碎片，分泌抗炎因子和細(xì)胞營(yíng)養(yǎng)因子，保護(hù)受損神經(jīng)元[4]；而過(guò)度激活的小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)引起炎癥反應(yīng)，加速視神經(jīng)病變的進(jìn)展[5-6]。因此，調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極性，維持免疫環(huán)境穩(wěn)態(tài)對(duì)于促進(jìn)受損視網(wǎng)膜組織修復(fù)及延緩視神經(jīng)退行性病變發(fā)展至關(guān)重要。

1 小膠質(zhì)細(xì)胞

1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞的生理學(xué)特征視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞來(lái)源于中胚層，主要經(jīng)睫狀體扁平部和視神經(jīng)盤進(jìn)駐視網(wǎng)膜，在視網(wǎng)膜組織早期發(fā)育和神經(jīng)軸突修剪等方面發(fā)揮重要作用[7]。組織發(fā)育成熟后，小膠質(zhì)細(xì)胞主要分布于視網(wǎng)膜內(nèi)層，靜息狀態(tài)下呈“分枝狀”，與視網(wǎng)膜內(nèi)游離的巨噬細(xì)胞構(gòu)成視網(wǎng)膜內(nèi)的單核-巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，發(fā)揮免疫監(jiān)視功能，維持視網(wǎng)膜微環(huán)境的穩(wěn)態(tài)；微環(huán)境改變后，靜息的小膠質(zhì)細(xì)胞被激活，突起縮短，呈現(xiàn)圓形、桿狀或阿米巴狀，向病灶區(qū)移動(dòng)，吞噬細(xì)胞碎片及病原體，并釋放細(xì)胞因子，介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，參與組織損傷及修復(fù)過(guò)程[8]。

1.2 小膠質(zhì)細(xì)胞極化小膠質(zhì)細(xì)胞根據(jù)表型和功能的不同可分為經(jīng)典激活M1型和替代激活M2型[1,9]。小膠質(zhì)細(xì)胞可由脂多糖或γ-干擾素等物質(zhì)激活極化為M1型，呈現(xiàn)阿米巴樣，有較高的吞噬和運(yùn)動(dòng)能力，表達(dá)白細(xì)胞分化抗原(CD)86和CD16/32，分泌腫瘤壞死因子-α和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶等多種促炎因子，產(chǎn)生炎癥反應(yīng)。急性期的炎癥反應(yīng)對(duì)病原體和腫瘤細(xì)胞的防御起核心作用，并有助于刺激髓鞘修復(fù)和細(xì)胞碎片清除。然而，在長(zhǎng)期病理因素刺激下，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)持續(xù)分泌炎癥因子產(chǎn)生毒性作用，加速神經(jīng)元的死亡。

M2型小膠質(zhì)細(xì)胞可由白細(xì)胞介素(IL)-4和IL-13激活，其胞體薄，突起呈分枝狀，表達(dá) CD206和幾丁質(zhì)酶-3樣蛋白3，并分泌精氨酸酶-1、轉(zhuǎn)錄生長(zhǎng)因子-β等抗炎因子，抑制炎癥反應(yīng)，以及腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、胰島素樣生長(zhǎng)因子-1等物質(zhì)，促進(jìn)組織修復(fù)、重塑及血管生成[10]。同時(shí)M2型小膠質(zhì)細(xì)胞還可進(jìn)一步分為M2a、M2b和M2c亞型，但各亞型的生理功能尚待進(jìn)一步研究[11]。

在體內(nèi)，小膠質(zhì)細(xì)胞的兩種表型常同時(shí)存在并不斷相互轉(zhuǎn)化。損傷神經(jīng)元釋放的外泌體通過(guò)miRNA等參與小膠質(zhì)細(xì)胞表觀遺傳修飾，調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞M1與M2表型轉(zhuǎn)化[12]。在神經(jīng)退行性病變初期，小膠質(zhì)細(xì)胞可緩慢激活為抗炎型M2型，修復(fù)受損組織，隨著損傷不斷進(jìn)展，小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)促M(fèi)1型極化相關(guān)基因的表達(dá)，持續(xù)釋放炎癥因子，加重組織破壞[13]；而在急性組織損傷初期，小膠質(zhì)細(xì)胞同時(shí)被激活為M1型和M2型，促進(jìn)疾病良性轉(zhuǎn)歸[14]。因此，在體內(nèi)研究中以M1型與M2型小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的比值來(lái)表示整體小膠質(zhì)細(xì)胞極化狀態(tài)更為客觀[9]。此外，隨著對(duì)外泌體的深入研究，不同極性的小膠質(zhì)細(xì)胞所分泌的外泌體也保留了其來(lái)源細(xì)胞的分子特性，檢測(cè)外泌體中的M1型和M2型相關(guān)標(biāo)記物也成為鑒定小膠質(zhì)細(xì)胞表型的新方法[15]。

2 小膠質(zhì)細(xì)胞極化與青光眼的關(guān)系

在青光眼病理生理過(guò)程中，視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞極性在病程不同階段呈現(xiàn)出不同的動(dòng)態(tài)變化。隨著眼壓升高，視網(wǎng)膜組織在機(jī)械壓力和缺血缺氧共同作用下出現(xiàn)早期損傷，受損神經(jīng)元釋放凋亡信號(hào)激活小膠質(zhì)細(xì)胞，進(jìn)而產(chǎn)生神經(jīng)毒性因子及炎癥因子，加速細(xì)胞凋亡[16-17]。

2.1 高眼壓性青光眼在激光或前房灌注誘導(dǎo)的高眼壓動(dòng)物模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞主要被激活為促炎型M1型，視網(wǎng)膜內(nèi)出現(xiàn)大量活化的CD86陽(yáng)性的 M1型小膠質(zhì)細(xì)胞，而幾丁質(zhì)酶-3樣蛋白3陽(yáng)性的M2型小膠質(zhì)細(xì)胞活化數(shù)量較少，并局限于神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層；M1型小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)釋放大量腫瘤壞死因子-α、IL-1β等炎癥介質(zhì)，加速RGC凋亡[18-19]。此外，小膠質(zhì)細(xì)胞在機(jī)械壓力下也向M1型極化，通過(guò)釋放攜帶促炎信號(hào)的外泌體，激活周圍小膠質(zhì)細(xì)胞，進(jìn)一步放大炎癥損傷效應(yīng)[17]。在眼壓逐步恢復(fù)正常后的初期階段，視神經(jīng)出現(xiàn)繼發(fā)變性，小膠質(zhì)細(xì)胞呈現(xiàn)M1型和M2型混合激活；誘導(dǎo)型一氧化氮合酶和精氨酸酶-1表達(dá)均升高，后期兩者表達(dá)下降，但精氨酸酶-1下降速度更為緩慢[20]；在視神經(jīng)損傷修復(fù)階段，小膠質(zhì)細(xì)胞以M2型為主，大量CD163陽(yáng)性的M2型小膠質(zhì)細(xì)胞浸潤(rùn)視神經(jīng)軸突束，發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用?？傊?，小膠質(zhì)細(xì)胞在高眼壓性青光眼模型中，由早期高眼壓階段的M1型，過(guò)渡為眼壓降低初期的M1型和M2型混合活化，逐漸向后期損傷修復(fù)階段的M2型極化。然而，在遺傳性青光眼DBA/2J慢性高眼壓小鼠模型中，小膠質(zhì)細(xì)胞未表現(xiàn)出典型的M1型或M2型表型，而是呈現(xiàn)出促炎基因與抗炎基因的共同高表達(dá)，提示不同高眼壓損傷模型中小膠質(zhì)細(xì)胞反應(yīng)的多態(tài)性[21]。

2.2 正常眼壓性青光眼正常眼壓性青光眼表現(xiàn)為眼壓在正常范圍內(nèi)，而視神經(jīng)出現(xiàn)進(jìn)行性損害，其發(fā)病與遺傳、缺血、炎癥等因素相關(guān)。目前關(guān)于正常眼壓性青光眼中小膠質(zhì)細(xì)胞極性的動(dòng)態(tài)變化研究較少。Carvalho等[16]利用雙側(cè)頸總動(dòng)脈結(jié)扎誘導(dǎo)視網(wǎng)膜缺血缺氧，發(fā)現(xiàn)RGC凋亡伴隨小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞大量增殖活化，玻璃體內(nèi)注射促紅細(xì)胞生成素可減少小膠質(zhì)細(xì)胞激活及炎癥因子的產(chǎn)生，減少RGC凋亡，但小膠質(zhì)細(xì)胞極性的變化趨勢(shì)仍有待進(jìn)一步研究。由于樣本量較少和缺乏動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，難以得出不同損傷程度下小膠質(zhì)細(xì)胞極性的差異。因此，聯(lián)合細(xì)胞實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)技術(shù)，探索不同病理環(huán)境下小膠質(zhì)細(xì)胞功能的平衡點(diǎn)以及極化的調(diào)控靶點(diǎn)，將為青光眼視神經(jīng)退行性病變的研究提供新方向。

3 小膠質(zhì)細(xì)胞極化的調(diào)控機(jī)制

研究表明，不同極性的小膠質(zhì)細(xì)胞在特定條件下可互相轉(zhuǎn)化。脂多糖激活的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)被IL-4誘導(dǎo)為M2型；同樣，IL-4激活的M2型小膠質(zhì)細(xì)胞也可被脂多糖極化為M1型[22]。此外，IL-4或脂多糖預(yù)處理的小膠質(zhì)細(xì)胞，可形成初始刺激的“分子記憶”，其逆轉(zhuǎn)表型后的表達(dá)譜不同于直接刺激后的M1型或M2型小膠質(zhì)細(xì)胞[23-24]。因此，調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極化的分子機(jī)制非常復(fù)雜，多種信號(hào)通路均參與其中[25-27]。

3.1 JAK-STAT信號(hào)通路JAK-STAT信號(hào)通路屬于應(yīng)激的炎癥信號(hào)通路，參與調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞存活、生長(zhǎng)和分化，以及抵抗病原體[28]。在體外研究中，不同STAT蛋白參與不同刺激條件下小膠質(zhì)細(xì)胞極性的調(diào)控。在γ-干擾素促M(fèi)1型小膠質(zhì)細(xì)胞極化過(guò)程中，STAT1是其重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)因子[1]；而在脂多糖促M(fèi)1型小膠質(zhì)細(xì)胞極化中，STAT3則發(fā)揮主導(dǎo)作用[29]。同樣，IL-10通過(guò)STAT3信號(hào)通路使小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化，而IL-4/IL-13則通過(guò)STAT6促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化[30]。在體內(nèi)研究中，JAK/STAT信號(hào)通路也展現(xiàn)出對(duì)視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞極化的重要調(diào)控作用[28]。STAT1與STAT3表達(dá)增加可促進(jìn)視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞向M1型極化，STAT1表達(dá)降低則使小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化[31]；過(guò)表達(dá)細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3可抑制JAK2-STAT3信號(hào)通路，降低M1型小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的視網(wǎng)膜炎癥反應(yīng)，延緩視神經(jīng)退變[32]。

3.2 PI3K/Akt信號(hào)通路細(xì)胞因子和脂多糖等物質(zhì)可通過(guò)相應(yīng)受體激活PI3K/Akt及其下游信號(hào)通路，參與小膠質(zhì)細(xì)胞極化的調(diào)控[33]。在脂多糖激活的小膠質(zhì)細(xì)胞中Akt磷酸化水平明顯下降，小膠質(zhì)細(xì)胞向M1型極化，而小窩蛋白-1可使小膠質(zhì)細(xì)胞的Akt磷酸化表達(dá)增加，使其從M1型向M2型極化，減輕視網(wǎng)膜高眼壓損傷[34]。Zhong等[35]研究發(fā)現(xiàn)，脂肪源性干細(xì)胞分泌的膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子可使小膠質(zhì)細(xì)胞系BV2的PI3K和Akt磷酸化水平升高，細(xì)胞活化為抗炎型M2型，進(jìn)而使促炎因子分泌下降，而加入PI3K抑制劑后該效應(yīng)被抑制，提示膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子通過(guò)PI3K/AKT信號(hào)通路調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞的極化，從而調(diào)節(jié)促炎因子和抗炎因子的產(chǎn)生。

3.3 Notch信號(hào)通路Notch信號(hào)通路在髓系細(xì)胞的分化及細(xì)胞因子表達(dá)調(diào)控中起著重要作用。小膠質(zhì)細(xì)胞在靜息狀態(tài)下表達(dá)4種類型的Notch受體，而活化后則選擇性地提高Notch1的表達(dá)[36]。研究表明，M2型小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量與Notch1信號(hào)通路下游分子的表達(dá)水平呈反比，用γ-分泌酶抑制劑DAPT阻斷Notch信號(hào)后，小膠質(zhì)細(xì)胞則從M1型向M2型極化[37]。Wu等[38]在體外實(shí)驗(yàn)中證實(shí)，Notch信號(hào)通路在辛伐他汀預(yù)處理的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞中受到抑制，小膠質(zhì)細(xì)胞活化類型逐漸轉(zhuǎn)為M2型；然而，用siRNA敲除Notch1后，辛伐他汀對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的調(diào)控作用消失，M1型小膠質(zhì)細(xì)胞不再向M2型轉(zhuǎn)換，提示小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化主要依賴于Notch1信號(hào)。此外，將小鼠髓系細(xì)胞的Notch通路相關(guān)基因RBP-J敲除后，兩種小膠質(zhì)細(xì)胞的激活均減少[36]，表明Notch信號(hào)通路不僅參與小膠質(zhì)細(xì)胞極化調(diào)控，而且對(duì)于小膠質(zhì)細(xì)胞的激活起重要作用[37-38]。

4 小膠質(zhì)細(xì)胞極化為靶點(diǎn)的治療策略

目前以小膠質(zhì)細(xì)胞極化為靶點(diǎn)維持視網(wǎng)膜免疫穩(wěn)態(tài)的治療策略，在視神經(jīng)損傷修復(fù)研究中取得了一定的進(jìn)展。視網(wǎng)膜下注射神經(jīng)干細(xì)胞來(lái)源外泌體可通過(guò)調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極化，維持大鼠視網(wǎng)膜微環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)態(tài)，減少神經(jīng)細(xì)胞凋亡[39]。Koeberle等[40]研究發(fā)現(xiàn)，眼內(nèi)注射攜帶IL-10和IL-4基因的腺病毒載體，可抑制小膠質(zhì)細(xì)胞向M1型極化，減少誘導(dǎo)型一氧化氮合酶合成，提高RGC生存率。Zhang等[34]將人工合成的小窩蛋白-1多肽cavtratin注入高眼壓小鼠玻璃體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量明顯減少，并由視網(wǎng)膜內(nèi)層向外層遷移，由促炎型轉(zhuǎn)化為抗炎型，且RGC凋亡降低。除了以上眼內(nèi)局部給藥方式外，全身給藥仍可達(dá)到相似的治療效果。研究表明，生酮飲食能促進(jìn)視網(wǎng)膜內(nèi)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2型極化并提高抗炎因子IL-4和精氨酸酶-1表達(dá)，抑制炎癥小體的形成，通過(guò)免疫調(diào)節(jié)保護(hù)RGC的結(jié)構(gòu)和功能[41-42]。此外，口服植物提取物枸杞多糖也可通過(guò)影響小膠質(zhì)細(xì)胞/巨噬細(xì)胞極化和自噬，促進(jìn)大鼠視神經(jīng)損傷后RGC的存活[20]。由此可見(jiàn)，未來(lái)可利用外泌體注射、基因編輯、人工合成藥物等眼內(nèi)局部治療方法結(jié)合飲食療法、中醫(yī)中藥等全身給藥法，探索小膠質(zhì)細(xì)胞M1型與M2型平衡的治療靶點(diǎn)，為青光眼的臨床免疫治療提供新思路。

5 小結(jié)與展望

在青光眼不同階段，小膠質(zhì)細(xì)胞M1型與M2型比率呈現(xiàn)出動(dòng)態(tài)變化，不斷影響視網(wǎng)膜免疫微環(huán)境，如何調(diào)控小膠質(zhì)細(xì)胞極化，減輕視網(wǎng)膜組織炎癥損傷，仍有待進(jìn)一步研究。繼續(xù)深入探討小膠質(zhì)細(xì)胞不同亞型功能及極化調(diào)控的分子機(jī)制，將為視神經(jīng)退行性病變的治療提供更多的分子靶點(diǎn)。值得注意的是，除了小膠質(zhì)細(xì)胞外，星形膠質(zhì)細(xì)胞、T細(xì)胞等多種細(xì)胞成分也參與了視網(wǎng)膜炎癥的發(fā)生發(fā)展，聯(lián)合細(xì)胞間免疫調(diào)控分子網(wǎng)絡(luò)，最大限度地改善視網(wǎng)膜內(nèi)微環(huán)境，將為青光眼等視網(wǎng)膜炎癥損傷疾病提供新的治療策略。