小膠質(zhì)細(xì)胞在年齡相關(guān)性黃斑變性中的作用機(jī)制

張亞瓊　徐海月　劉　華

(錦州醫(yī)科大學(xué)，遼寧　錦州　121000)

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小膠質(zhì)細(xì)胞在年齡相關(guān)性黃斑變性中的作用機(jī)制

張亞瓊徐海月劉華

(錦州醫(yī)科大學(xué)，遼寧錦州121000)

〔關(guān)鍵詞〕年齡相關(guān)性黃斑變性；慢性炎癥；小膠質(zhì)細(xì)胞

年齡相關(guān)性黃斑變性(AMD)是一種神經(jīng)退行性病變，是歐美地區(qū)60歲以上人群致盲的首要原因，其主要特點(diǎn)是光感受器和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(RPE)及血液供應(yīng)等特征性變化，使視神經(jīng)退行性萎縮最終致中心視力不可逆喪失〔1〕。慢性炎癥和老年化是AMD的兩個(gè)特殊因素，增加其風(fēng)險(xiǎn)和進(jìn)展。通過(guò)免疫系統(tǒng)單分子基因分析已證明慢性炎癥參與AMD的病理過(guò)程；年齡是AMD最顯著的危險(xiǎn)因素，研究表明免疫細(xì)胞的老化效應(yīng)在視網(wǎng)膜外層影響明顯〔2〕。在衰老鼠的視網(wǎng)膜中，小膠質(zhì)細(xì)胞從正常位置顯著性遷移并聚集在視網(wǎng)膜下間隙調(diào)節(jié)微環(huán)境〔3〕。在人和小鼠AMD模型中已發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細(xì)胞的聚集，證明小膠質(zhì)細(xì)胞的聚集異常調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)及細(xì)胞分子水平，促進(jìn)AMD的發(fā)展〔4〕。

1小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能

1.1小膠質(zhì)細(xì)胞的分布、靜息與激活小膠質(zhì)細(xì)胞源于中胚層，均勻分布在整個(gè)中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，占整個(gè)膠質(zhì)細(xì)胞的20%〔5〕。生理狀態(tài)下，小膠質(zhì)細(xì)胞以高頻率不斷擴(kuò)張和收縮調(diào)節(jié)微環(huán)境〔6〕，在免疫系統(tǒng)的主要任務(wù)是清除代謝組織碎片、分泌神經(jīng)保護(hù)因子、參與血視網(wǎng)膜屏障的形成、維持樹(shù)突可塑性及調(diào)節(jié)補(bǔ)體。受損傷或炎癥刺激后，小膠質(zhì)細(xì)胞被激活主要表現(xiàn)在增殖、形態(tài)學(xué)、免疫反應(yīng)和遷移等方面〔7〕。激活后小膠質(zhì)細(xì)胞反映出不同表型：M1經(jīng)典激活狀態(tài)，分泌促炎性因子等引起神經(jīng)損傷；M2狀態(tài)阻斷促炎細(xì)胞因子的釋放，分泌神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子、清除碎片、促進(jìn)組織修復(fù)來(lái)發(fā)揮抗炎作用〔8〕。

1.2小膠質(zhì)細(xì)胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的作用激活態(tài)小膠質(zhì)細(xì)胞主要通過(guò)激活Toll樣受體(TLR)、分泌腫瘤壞死因子(TNF)-α、谷氨酸和白細(xì)胞介素(IL)等在神經(jīng)退行性病變中發(fā)揮作用。

小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)TLR1～9，其中TLR4、TLR2在神經(jīng)退行性病變中特異性地參與神經(jīng)炎癥和聚集蛋白質(zhì)的形成。接頭蛋白MyD88和級(jí)聯(lián)效應(yīng)(TRIE)刺激TLR后激活激酶抑制性核轉(zhuǎn)錄因子(NF)-κB蛋白激酶(IKK)、絲裂原激活蛋白激酶(MAPK)，IKK磷酸化致NF-κB核移位，MAPK激活致活化的蛋白轉(zhuǎn)錄因子(AP)-1激活，兩者均參與促炎因子的表達(dá)〔9〕。在阿爾茨海默病(AD)中，小膠質(zhì)細(xì)胞受β淀粉樣蛋白(Aβ)刺激，激活TLR4，生成高水平的促炎因子〔一氧化氮(NO)、IL-6、IL-10、TNF-α等〕，TLR多態(tài)性與AD的危險(xiǎn)性相關(guān)，但TLR4在帕金森病(PD)中并不表達(dá)，在PD鼠模型中發(fā)現(xiàn)TLR4缺乏則削弱小膠質(zhì)細(xì)胞的激活〔10〕。在PD和AD動(dòng)物模型中，Aβ樣沉積物和低聚α突觸核蛋白激活TLR2通路，實(shí)驗(yàn)表明TLR2缺乏在小膠質(zhì)細(xì)胞的激活、吞噬能力和Aβ樣淀粉沉積量中表現(xiàn)為負(fù)調(diào)節(jié)〔11〕。

神經(jīng)損傷或用細(xì)菌脂多糖(LPS)激活小膠質(zhì)細(xì)胞，分泌大量TNF-α，直接刺激TNF受體(TNFR)1致神經(jīng)元死亡。在AD和PD動(dòng)物模型中，TNF-α促進(jìn)黑質(zhì)致密部多巴胺神經(jīng)元(SNPc)變性；當(dāng)TNFR1缺乏時(shí)，Aβ淀粉樣沉積物減少，SNPc程度變性減弱〔12〕；當(dāng)神經(jīng)系統(tǒng)受損時(shí)，谷氨酸緩沖細(xì)胞丟失，損壞的部位被M1型小膠質(zhì)細(xì)胞填充，并通過(guò)胱氨酸/谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白系統(tǒng)釋放高濃度的神經(jīng)興奮性遞質(zhì)谷氨酸，產(chǎn)生興奮毒性。在PD、AD、軸索損傷和肌萎縮等神經(jīng)退行性病變中通過(guò)神經(jīng)元谷氨酸離子型受體介導(dǎo)神經(jīng)毒性作用〔13〕。研究表明，在激活的小膠質(zhì)細(xì)胞中，壞死的神經(jīng)元刺激TLR的表達(dá)，促進(jìn)谷氨酸的表達(dá)水平，同時(shí)TNF-α也上調(diào)谷氨酸的表達(dá)；自分泌刺激氨甲基膦酸(AMPA)受體和代謝性谷氨酸促進(jìn)TNF-α的合成和分泌〔14〕。

2小膠質(zhì)細(xì)胞在視網(wǎng)膜中的生理功能及穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)

小膠質(zhì)細(xì)胞存在于大鼠、猴、兔子和人類(lèi)等多種哺乳動(dòng)物的成熟視網(wǎng)膜里，主要分布在神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層及內(nèi)叢狀層〔15〕。在健康的視網(wǎng)膜中，小膠質(zhì)細(xì)胞不斷調(diào)控微環(huán)境變化并自我更新，清除代謝產(chǎn)物和組織碎片，表達(dá)低水平的刺激和吞噬活性。通過(guò)玻璃體注射小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜發(fā)育期間的小膠質(zhì)細(xì)胞耗竭減少了血管化，表明它可能在視網(wǎng)膜血管形成中起作用〔16〕。小膠質(zhì)分泌神經(jīng)保護(hù)因子，如抗炎細(xì)胞因子(GDNF)、神經(jīng)生長(zhǎng)因子(NGF)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(NT)3等，維持神經(jīng)元的存活〔17〕。

健康的視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)表達(dá)多種表面受體感知所處的環(huán)境細(xì)胞因子，如趨化因子、神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)激素和神經(jīng)遞質(zhì)及離子通道等〔18〕。在生理?xiàng)l件下，趨化因子CX3CL1、凝集素CD22、其他膜蛋白(包括抑制小膠質(zhì)細(xì)胞激活的黏附分子、CD200、CD47)等蛋白調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞，其中，趨化因子主要由健康的神經(jīng)元分泌并結(jié)合到CX3CR1受體后調(diào)節(jié)微環(huán)境穩(wěn)態(tài)。趨化因子防止小膠質(zhì)細(xì)胞的過(guò)度活化，在神經(jīng)損傷時(shí)，它促進(jìn)小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的活化，從而使小膠質(zhì)細(xì)胞的神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)毒性同時(shí)存在,CX3CR1缺乏下調(diào)小膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致神經(jīng)毒性和變性〔19〕。RPE也通過(guò)釋放細(xì)胞因子，如轉(zhuǎn)化分泌狀態(tài)的組織生長(zhǎng)因子(TGF)-B調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的靜息狀態(tài)(使其更易釋放IL-10)，這反過(guò)來(lái)下調(diào)主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ類(lèi)(MHCⅡ)CD80或CD86等分子的表達(dá)，維持正常免疫調(diào)節(jié)〔20〕。

3小膠質(zhì)細(xì)胞在AMD中的發(fā)病機(jī)制

AMD是老年化和免疫系統(tǒng)功能異常的視網(wǎng)膜外層疾病,其早期變化為RPE的改變，進(jìn)展期特征為RPE基底層與Bruch膜之間玻璃膜疣的形成及其數(shù)量和體積的增加，晚期為脈絡(luò)膜新生血管的形成。當(dāng)小膠質(zhì)細(xì)胞被促炎因子(NO、IL-1β、TNF-α)刺激時(shí)，M1型和M2型表達(dá)不平衡，其胞體增大，樹(shù)突縮短，數(shù)量增多，并遷移到視網(wǎng)膜色素上皮下間隙，與RPE一起參與組織變性〔21〕。

3.1G蛋白耦聯(lián)受體(A2AR)對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞的激活慢性炎癥在AMD中發(fā)揮重要作用，神經(jīng)調(diào)節(jié)腺苷通過(guò)激活A(yù)2AR調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖、趨化和反應(yīng)能力。腺苷是一種神經(jīng)調(diào)質(zhì)，在神經(jīng)免疫系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)不同的腺苷亞型受體A1、A2A、A2B和A3受體。大量研究表明A1和A3受體調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的增殖、形態(tài)表型和介質(zhì)的釋放；A2AR受體(激活和阻斷)干擾小膠質(zhì)細(xì)胞在神經(jīng)退行性病變中介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)〔22〕。A2AR控制小膠質(zhì)細(xì)胞的功能如下：釋放炎癥因子及細(xì)胞增殖；維持小膠質(zhì)細(xì)胞的舒張與收縮，進(jìn)而維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)；A2AR直接調(diào)節(jié)小膠質(zhì)細(xì)胞的吞噬和遷移。故A2AR有望在小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的慢性炎癥的視網(wǎng)膜退行性病變中作為神經(jīng)保護(hù)有效的藥物學(xué)工具〔23〕。

3.2小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)RPE的影響免疫細(xì)胞吞噬凋亡的細(xì)胞碎片對(duì)維持組織穩(wěn)態(tài)和先天免疫平衡起主要作用，老化的吞噬細(xì)胞功能減弱，致未消化的細(xì)胞碎片累積、慢性無(wú)菌性炎癥反應(yīng)和組織老化損害。小膠質(zhì)細(xì)胞和RPE功能異常存在于AMD發(fā)病過(guò)程中〔24〕。生理?xiàng)l件下，RPE吞噬光感受器外節(jié)段的膜盤(pán)結(jié)構(gòu)，在細(xì)胞內(nèi)形成吞噬小體，吞噬小體與溶酶體結(jié)合，溶酶體將膜盤(pán)降解為小分子物質(zhì)通過(guò)視網(wǎng)膜內(nèi)外屏障運(yùn)送到光感受器和視網(wǎng)膜基底部。當(dāng)視網(wǎng)膜老化時(shí)，RPE吞噬能力或降解能力減弱，RPE細(xì)胞內(nèi)代謝物質(zhì)(主要成分為脂褐質(zhì)和黑色素)堆積，達(dá)到一定量時(shí)，RPE細(xì)胞凋亡崩解，與RPE層基底部和Bruch膜之間玻璃膜疣密切相關(guān)〔25〕。體外研究表明激活的小膠質(zhì)細(xì)胞對(duì)RPE的影響主要表現(xiàn)在：RPE結(jié)構(gòu)、增殖和吞噬能力的改變；RPE表達(dá)的化學(xué)因子、趨化因子和血管細(xì)胞黏附分子(VCAM)-1 mRNA轉(zhuǎn)錄水平增加；RPE表達(dá)和分泌促炎因子及血管生成因子增加;體內(nèi)模型表明，視網(wǎng)膜下腔注射視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)脈絡(luò)膜新生血管、RPE崩解和視網(wǎng)膜下腔小膠質(zhì)細(xì)胞聚集〔26〕。

3.3脂褐質(zhì)(A2E)在視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞的積累在老化的視網(wǎng)膜中，小膠質(zhì)細(xì)胞在視網(wǎng)膜外層細(xì)胞堆積并在胞質(zhì)內(nèi)形成自發(fā)熒光脂質(zhì)顆粒。體外實(shí)驗(yàn)表明：A2E積累的小膠質(zhì)細(xì)胞增加小膠質(zhì)細(xì)胞的激活，減弱其對(duì)光感受器的神經(jīng)保護(hù)作用；降低小膠質(zhì)細(xì)胞趨化因子受體的表達(dá)，抑制其趨化作用，證明A2E的積累增加視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細(xì)胞的積累；A2E積累的小膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)提高補(bǔ)體因子(CF)B和降低CFH調(diào)節(jié)補(bǔ)體系統(tǒng)，促進(jìn)補(bǔ)體活化和視網(wǎng)膜外沉積。所有這些潛在因素使視網(wǎng)膜外層環(huán)境內(nèi)處于促炎狀態(tài)，驅(qū)使RPE細(xì)胞和光感受器損傷凋亡〔27〕。

綜上，小膠質(zhì)細(xì)胞作為免疫系統(tǒng)的特殊細(xì)胞，神經(jīng)保護(hù)和神經(jīng)毒性同時(shí)存在，起著雙刃劍的作用，與老年化、慢性炎癥相關(guān)聯(lián)，是AMD的基本病理機(jī)制之一，進(jìn)一步研究視網(wǎng)膜下小膠質(zhì)細(xì)胞和RPE之間作用機(jī)制，對(duì)探討AMD的發(fā)生發(fā)展有重要意義；在細(xì)胞水平上深入研究小膠質(zhì)細(xì)胞相關(guān)受體A2AR、A2E等及其對(duì)小膠質(zhì)細(xì)胞生理功能的影響,為AMD的預(yù)防、治療和干預(yù)提供新方向。

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〔2015-12-28修回〕

(編輯苑云杰/王一涵)

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金(No.31371177)；遼寧省自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.2014022022)

通訊作者：劉華(1963-)，女，博士，主任醫(yī)師，碩士生導(dǎo)師，主要從事白內(nèi)障、青光眼、年齡相關(guān)性黃斑變性研究。

〔中圖分類(lèi)號(hào)〕R774.5

〔文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼〕A

〔文章編號(hào)〕1005-9202(2016)12-3074-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.12.115

第一作者：張亞瓊(1986-)，女，在讀碩士，主要從事白內(nèi)障、青光眼、年齡相關(guān)性黃斑變性研究。