神經(jīng)肽在干眼發(fā)病機制中的作用研究進(jìn)展

王 烽，邵 毅，梁 棟

references for the prevention and treatment of DE.

0 引言

干眼是一種高度流行的多因素眼表疾病，患病率為5%～50%，其特征是淚液減少、結(jié)膜炎癥、角膜敏感性受損、杯狀細(xì)胞密度降低、上皮化生和角膜損傷，可導(dǎo)致視力障礙[1]。已知炎癥和免疫反應(yīng)是干眼發(fā)病的核心機制之一[2]。病原體或機械損傷對感覺神經(jīng)末梢的損傷或刺激導(dǎo)致神經(jīng)肽的分泌，在觸發(fā)和調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng)中起重要作用，這一系列過程稱為神經(jīng)源性炎癥[3]。眼表具有完善的防御系統(tǒng)和用于持續(xù)監(jiān)測損傷和病原體進(jìn)入的系統(tǒng)，其中神經(jīng)源性炎癥起著重要作用[3]。神經(jīng)源性炎癥是由傳導(dǎo)速度相對較慢的小感覺神經(jīng)(無髓鞘C纖維和細(xì)有髓鞘A纖維、Aδ纖維)引起的，它們在眼表密集分布[3]。

神經(jīng)肽是指以P物質(zhì)(substance P，SP)、降鈣素基因相關(guān)肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)和神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY)為代表的神經(jīng)末梢分泌的小分子肽，被認(rèn)為是神經(jīng)免疫串?dāng)_的重要參與者[4]。盡管神經(jīng)源性炎癥對傷口愈合和防止感染非常重要[5]，但其也被視為某些疾病的重要致病機制，有研究證明眼表面存在密集神經(jīng)支配的感覺神經(jīng)末梢及自身免疫性炎癥在干眼的發(fā)病機制中發(fā)揮作用[6]。近年來，神經(jīng)源性炎癥和神經(jīng)肽在干眼中的可能致病作用已被提出，本文總結(jié)了近年關(guān)于神經(jīng)肽在干眼中的研究進(jìn)展，以期有助于拓寬和加深對干眼發(fā)病機制的理解。

1 神經(jīng)肽在干眼發(fā)病機制中的作用

神經(jīng)肽是感覺神經(jīng)末梢受損傷或刺激后產(chǎn)生的小分子肽，神經(jīng)肽通過誘導(dǎo)血管舒張/血漿外滲和水腫并刺激趨化因子的釋放，導(dǎo)致白細(xì)胞外滲和免疫細(xì)胞趨化到炎癥部位從而產(chǎn)生先天/適應(yīng)性免疫反應(yīng)[7]。這種炎癥過程通常被認(rèn)為是由神經(jīng)和免疫細(xì)胞之間的串?dāng)_控制的。然而，破壞神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間平衡的嚴(yán)重神經(jīng)損傷會導(dǎo)致炎癥部位的神經(jīng)肽過度或延長釋放。由此產(chǎn)生的神經(jīng)源性炎癥成為各種疾病的致病機制。眾所周知正常的淚液流動受副交感神經(jīng)、交感神經(jīng)和感覺神經(jīng)之間的精細(xì)平衡調(diào)節(jié)[8]。事實上，自主神經(jīng)和感覺神經(jīng)局部釋放多種介質(zhì)，這些介質(zhì)能夠影響腺泡分泌及淚腺和結(jié)膜的炎癥反應(yīng)，這種神經(jīng)源性炎癥的主要原因被認(rèn)為是由于感覺神經(jīng)釋放SP和CGRP[3]。眼球表面豐富的感覺和自主神經(jīng)纖維在維持角膜上皮健康方面起著重要作用，是神經(jīng)源性炎癥的主要來源[3]。與角膜基質(zhì)細(xì)胞一樣，基底神經(jīng)叢分泌大量神經(jīng)肽和神經(jīng)營養(yǎng)因子，據(jù)報道，在誘導(dǎo)的干眼角膜中，基底神經(jīng)的密度降低和形態(tài)結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，這些異常通常與干眼的嚴(yán)重程度相關(guān)[9]。淚液高滲壓介導(dǎo)的角膜上皮損傷或高滲壓本身可使角膜神經(jīng)末梢受到機械性和炎癥性損傷[10]。干眼中角膜敏感性的降低促進(jìn)了神經(jīng)源性應(yīng)激，導(dǎo)致眼表穩(wěn)態(tài)受損[11]。此外，釋放的炎性細(xì)胞因子反過來促進(jìn)刺激神經(jīng)生長的神經(jīng)營養(yǎng)因子的產(chǎn)生，這可能解釋了在干眼中常見的神經(jīng)形態(tài)結(jié)構(gòu)改變，包括神經(jīng)芽、彎曲和變薄[12]。角膜神經(jīng)異常會導(dǎo)致進(jìn)一步的眼表損傷，并有助于維持干眼的惡性炎癥循環(huán)[13]。據(jù)報道，神經(jīng)感覺功能障礙在干眼的病理生理學(xué)中起重要作用[14]。通過釋放神經(jīng)肽誘導(dǎo)眼表和淚腺內(nèi)的神經(jīng)源性炎癥被認(rèn)為是干眼發(fā)病機制的一個因素[15]。發(fā)炎的淚腺可能產(chǎn)生含有促炎細(xì)胞因子的“有毒眼淚”，破壞眼表穩(wěn)態(tài)，加劇炎癥反應(yīng)[4]。炎癥部位眼表上皮細(xì)胞、淚腺組織和神經(jīng)末梢釋放的神經(jīng)肽可調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞的浸潤和激活，導(dǎo)致反射性流淚和眼部不適[16]。

2 代表性神經(jīng)肽及其在干眼中的作用

2.1SP SP是速激肽家族中的一種由11個氨基酸組成的神經(jīng)肽，與各種炎癥性疾病的發(fā)病機制有關(guān)，是疼痛傳遞的關(guān)鍵介質(zhì)，主要由神經(jīng)元和炎癥細(xì)胞分泌[17]。SP的生物活性受三種速激肽受體的激活調(diào)節(jié)，即神經(jīng)激肽1受體(neurokinin 1 receptor，NK1R)、NK2R和NK3R[18]。據(jù)報道，SP是神經(jīng)源性炎癥的關(guān)鍵分子，其作為肥大細(xì)胞特異性受體Mrgprb2的內(nèi)源性激動劑，獨立于NK1R，誘導(dǎo)肥大細(xì)胞活化，從而導(dǎo)致神經(jīng)源性炎癥[19]。SP在角膜上皮和基質(zhì)細(xì)胞中表達(dá)，其在維持正常角膜上皮和角膜損傷刺激后的愈合過程中具有重要作用[20]。Chao等[21]發(fā)現(xiàn)與健康受試者相比，準(zhǔn)分子激光原位角膜磨鑲術(shù)(laser-assistedinsitukeratomileusis, LASIK)術(shù)后患者淚液SP水平與干眼癥狀的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。同樣，Tummanapalli等[22]發(fā)現(xiàn)1型糖尿病周圍神經(jīng)病變患者淚液中SP濃度較健康對照者顯著降低，且與角膜神經(jīng)纖維密度顯著相關(guān)。因此，SP可作為評估激光屈光手術(shù)后干眼和1型糖尿病周圍神經(jīng)病變的非侵入性生物標(biāo)志物。

2.2CGRP CGRP是一種多功能神經(jīng)肽，由37個氨基酸組成。CGRP是儲存在感覺神經(jīng)元中的神經(jīng)肽，廣泛表達(dá)于中樞和外周神經(jīng)系統(tǒng)。CGRP是神經(jīng)源性炎癥的有效血管舒張成分，可介導(dǎo)疼痛傳遞[23]。CGRP是淋巴細(xì)胞分化和細(xì)胞因子產(chǎn)生的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子。在Th1型免疫反應(yīng)中，CGRP主要發(fā)揮抗炎和免疫抑制作用，抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，降低免疫細(xì)胞向T細(xì)胞提供抗原的能力[24]。此外，CGRP在某些主要與Th2型免疫反應(yīng)相關(guān)的疾病中卻顯示出促炎癥作用[25]。因此，CGRP表現(xiàn)出促炎或抗炎作用取決于疾病的情況。CGRP在維持正常角膜上皮中發(fā)揮重要的作用，角膜損傷后其分泌增加[20]。CGRP可通過促進(jìn)狗角膜上皮細(xì)胞遷移及兔角膜細(xì)胞分化增強角膜上皮的再形成[26]。CGRP還通過上調(diào)環(huán)磷酸腺苷和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-8的表達(dá)調(diào)節(jié)先天性免疫，從而促進(jìn)中性粒細(xì)胞對角膜急性炎癥區(qū)域的趨化性[27]。因此，許多研究人員建議將其與SP一起作為干眼的生物標(biāo)志物[28-29]。

2.3VIP VIP是由前體分子合成的具有28個氨基酸的活性肽，編碼該肽的基因位于6號染色體[30]。VIP主要在源自中樞神經(jīng)系統(tǒng)的副交感神經(jīng)末梢中表達(dá)[31]。VIP在神經(jīng)源性炎癥過程中具有免疫調(diào)節(jié)特性，有助于調(diào)節(jié)免疫偏離和控制外周器官的急性炎癥[31]。除了神經(jīng)元，VIP在免疫細(xì)胞中高度合成，VIP通過誘導(dǎo)Th2細(xì)胞因子IL-4和IL-5促進(jìn)巨噬細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的Th2型免疫應(yīng)答，而VIP通過下調(diào)γ-干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、IL-2、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、促炎趨化因子和Toll樣受體表達(dá)抑制Th1型免疫應(yīng)答，導(dǎo)致Th2/Th1細(xì)胞比率增加[32]。此外，VIP通過產(chǎn)生IL-10和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)抑制自身反應(yīng)性T細(xì)胞的激活，還可抑制主要組織相容性復(fù)合物Ⅱ、CD80、CD86和促炎性趨化因子[33]。VIP在角膜上皮的傷口愈合中發(fā)揮重要作用。Zhang等[34]證明VIP在調(diào)節(jié)角膜上皮愈合和神經(jīng)再生中發(fā)揮作用，并以信號通路依賴的方式發(fā)揮抗炎作用。作為角膜內(nèi)皮中的自分泌營養(yǎng)因子，VIP也被證明可以促進(jìn)角膜內(nèi)皮細(xì)胞在氧化應(yīng)激下的存活，推測是通過激酶A抑制劑依賴性機制中抗凋亡因子Bcl-2和分化標(biāo)志物N-鈣黏蛋白的上調(diào)發(fā)揮作用[35]。因此，VIP有助于在神經(jīng)源性炎癥環(huán)境中維持抗炎作用并控制免疫耐受。

2.4NPY NPY由36個氨基酸構(gòu)成，末端帶有酪氨酸殘基，主要存在于交感神經(jīng)元中[36]。NPY通過激活表達(dá)NPY受體的免疫細(xì)胞促進(jìn)免疫反應(yīng)。在免疫系統(tǒng)中，NPY主要來源于作用于免疫器官的交感神經(jīng)[37]。NPY刺激白細(xì)胞黏附和遷移，并誘導(dǎo)單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞活化，產(chǎn)生促炎和抗炎分子，如IL-4、IL-6、IL-12、IL-1β、TNF-α和TGF-β[38]。與CGRP和VIP類似，NPY誘導(dǎo)抗原提呈細(xì)胞(antigen presenting cell，APC)遷移并招募到炎癥部位，主要通過上調(diào)APC中的細(xì)胞因子IL-6和IL-10促進(jìn)Th2極化，從而發(fā)揮抗炎作用[39]。此外，NPY通過介導(dǎo)作為炎癥細(xì)胞負(fù)調(diào)控因子的耐受性APC細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞(T regulatory cells，Tregs)的激活，促進(jìn)單核細(xì)胞和T細(xì)胞的免疫耐受活性。

3 神經(jīng)肽在干眼中的研究

3.1干眼與神經(jīng)肽眼表免疫反應(yīng)是一個嚴(yán)格而復(fù)雜的調(diào)節(jié)過程，旨在保護(hù)和防御眼表，但如果調(diào)節(jié)不當(dāng)，就會導(dǎo)致干眼[2]。Tepelus等[40]發(fā)現(xiàn)干眼患者角膜基底下神經(jīng)叢結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，特別是角膜基底下神經(jīng)減少、角膜神經(jīng)形態(tài)改變和角膜敏感性降低。在Sj?gren綜合征患者的淚液中觀察到的促炎細(xì)胞因子和唾液腺中發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)肽水平的改變提示眼表功能障礙相關(guān)的神經(jīng)源性炎癥的可能作用[41]。多項研究表明，免疫抑制Tregs功能障礙會導(dǎo)致干眼的發(fā)生，Tregs能夠被效應(yīng)Th17抑制，從而加重干眼眼表炎癥損傷[6，42]。Yu等[43]評估了SP對APC成熟的影響，APC是參與誘導(dǎo)干眼中Th17介導(dǎo)反應(yīng)的關(guān)鍵細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用NK1R拮抗劑局部治療干眼小鼠可抑制APC的產(chǎn)生，降低Th17細(xì)胞活性，從而改善干眼的嚴(yán)重程度。同時，Taketani等[44]研究發(fā)現(xiàn)使用NK1R拮抗劑在干眼小鼠中進(jìn)行在體治療可有效恢復(fù)Tregs功能，抑制致病性Th17反應(yīng)，并顯著改善干眼。提示SP水平的顯著增加促進(jìn)了干眼中的Tregs功能障礙，而SP的阻斷有效恢復(fù)了Tregs功能并抑制了干眼的加重。因此，SP/NK1R拮抗劑可能是一種可行的治療策略，通過挽救Tregs功能障礙和抑制Th17反應(yīng)抑制干眼加重。有報道稱，已被臨床證實為干眼治療劑的環(huán)孢素A可抑制SP與NK1R結(jié)合，從而抑制SP誘導(dǎo)的IL-6分泌[45]。盡管臨床上還沒有明確證據(jù)表明環(huán)孢素A對SP/NK1R系統(tǒng)的抑制作用有助于提高干眼的治療效果，但I(xiàn)L-6在干眼的發(fā)病機制中起著重要作用，因此也表明抑制SP/NK1R系統(tǒng)可能有助于治療干眼。此外，神經(jīng)肽還可以成為評估干眼嚴(yán)重程度的有效標(biāo)志物。Lambiase等[46]通過酶聯(lián)免疫吸附法分析干眼患者淚液中的神經(jīng)肽水平，并確定與臨床檢查結(jié)果的相關(guān)性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與健康對照組相比，干眼嚴(yán)重程度與淚液中CGRP和NPY水平呈負(fù)相關(guān)，NPY與淚膜破裂時間呈負(fù)相關(guān)，而淚液中SP和VIP水平無顯著變化。上述研究表明，淚液中NPY和CGRP水平與干眼的嚴(yán)重程度相關(guān)。另有研究報道，角膜感覺遲鈍或糖尿病性神經(jīng)病變患者淚液中SP水平降低，且與基底神經(jīng)叢中神經(jīng)纖維密度的減少有關(guān)[23]。因此，關(guān)于神經(jīng)肽在干眼病理生理學(xué)中的作用仍需要更為詳細(xì)的研究，而干眼患者淚液中VIP沒有顯著變化可能反映了表達(dá)VIP的副交感神經(jīng)對角膜的神經(jīng)支配非常有限[47]。

3.2屈光手術(shù)后干眼與神經(jīng)肽屈光手術(shù)導(dǎo)致淚液生成、淚膜質(zhì)量和眨眼反射減少，這與干眼的發(fā)病機制有關(guān)[48]。在行LASIK或激光光學(xué)角膜切削術(shù)(photorefractive keratectomy，PRK)術(shù)后可觀察到各種神經(jīng)肽的變化[21，48-49]。Chao等[49]評估了20例非干眼志愿者行LASIK術(shù)后1d，1wk，1、3、6mo的角膜神經(jīng)形態(tài)及SP和CGRP濃度，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，LASIK術(shù)后角膜神經(jīng)形態(tài)立即改變，且在術(shù)后6mo未恢復(fù)到術(shù)前水平，而在術(shù)后3mo觀察到淚液中的SP濃度增加。該研究首次證明了淚液SP與LASIK術(shù)后神經(jīng)再支配之間的關(guān)聯(lián)，表明操縱神經(jīng)肽濃度以改善神經(jīng)再支配的策略可能會提高LASIK術(shù)后的眼部舒適度。此外，Chao等[21]使用酶聯(lián)免疫吸附法測定20例LASIK術(shù)后患者淚液中SP和CGRP濃度，并確定其與臨床檢查結(jié)果的相關(guān)性，與正常組比較，LASIK術(shù)后組眼部不適、淚液CGRP濃度和結(jié)膜敏感性更高，且干眼癥狀與角膜敏感性和淚液SP濃度呈正相關(guān)。這項研究表明LASIK術(shù)后有癥狀和無癥狀患者在神經(jīng)形態(tài)、神經(jīng)肽和眼表敏感性方面的差異有助于更好地了解LASIK術(shù)后干眼的機制。Mertaniemi等[50]使用酶聯(lián)免疫吸附法測定正常人淚液中神經(jīng)肽CGRP的含量，并探討行PRK對其在淚液中釋放的影響。研究發(fā)現(xiàn)行PRK術(shù)后，與術(shù)前相比，淚液中CGRP水平升高，在術(shù)后第2d達(dá)到峰值，在術(shù)后第7d下降，推測術(shù)后第1～2d CGRP水平的顯著增加可能是由于受損角膜基質(zhì)神經(jīng)的分泌所致。盡管術(shù)后淚液分泌過多，但淚液中CGRP濃度沒有顯著降低，這表明CGRP可能是通過角膜感覺神經(jīng)同時分泌到淚液中。總之，上述研究表明屈光手術(shù)后SP和CGRP水平是會發(fā)生改變的，但是需要進(jìn)一步研究分析神經(jīng)肽隨時間的變化情況，并探討其與干眼的臨床結(jié)果之間的關(guān)聯(lián)性。

3.3隱形眼鏡相關(guān)干眼與神經(jīng)肽據(jù)報道，由于角膜接觸鏡的磨損，淚膜和眼表面發(fā)生了多種生物物理變化，包括淚膜不穩(wěn)定、淚液蒸發(fā)速率增加、淚液滲透性增加、結(jié)膜充血增加和上皮損傷[51]，從而導(dǎo)致干眼的發(fā)生。Zhang等[34]研究了VIP在角膜傷口愈合中的作用，包括上皮傷口愈合和感覺神經(jīng)再生，結(jié)果發(fā)現(xiàn)VIP通過抑制Shh(sonic hedgehog)信號通路調(diào)節(jié)角膜上皮傷口愈合、炎癥反應(yīng)和神經(jīng)再生，這項研究表明VIP在治療角膜上皮損傷方面具有治療潛力。Golebiowski等[52]分別評估了20例隱形眼鏡配戴者和20例非配戴者淚液中神經(jīng)肽水平，并評估與角膜神經(jīng)支配、淚液功能和眼部不適指數(shù)的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)各組之間淚液中SP和CGRP的水平?jīng)]有差異，神經(jīng)形態(tài)或眼表敏感性也沒有差異。然而，該研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)密度、淚液中CGRP水平與角膜敏感性密切相關(guān)。López-de la Rosa等[51]測量了30例有癥狀和30例無癥狀隱形眼鏡配戴者的舒適度和淚液中SP水平，結(jié)果發(fā)現(xiàn)有癥狀隱形眼鏡配戴者淚液中SP水平顯著升高，表明SP可能成為配戴隱形眼鏡不適的潛在生物標(biāo)志物。盡管配戴隱形眼鏡對神經(jīng)肽影響的相關(guān)研究很少，結(jié)果仍存在爭議，需要更多的研究，但迄今為止的研究結(jié)果表明，淚液中SP水平升高可能與配戴隱形眼鏡引起的不適或干眼有關(guān)，而與隱形眼鏡本身無關(guān)。

4 小結(jié)和展望

本文總結(jié)了目前神經(jīng)肽在干眼中的研究，神經(jīng)肽在干眼的病理生理機制中發(fā)揮著不同的作用，其中在干眼炎癥中發(fā)揮了關(guān)鍵作用，通過抑制SP/NK1R系統(tǒng)，特別是在干眼的早期階段，可能防止干眼的惡化和進(jìn)展為更慢性的形式。然而，由于免疫反應(yīng)是一種全身反應(yīng)，各種免疫過程同時發(fā)揮作用，因此很難確定每個過程的貢獻(xiàn)。此外，需要擴(kuò)大致病機制的研究范圍，包括與干眼相關(guān)的多種神經(jīng)肽和多器官，包括角膜、結(jié)膜、主淚腺和副淚腺、瞼板腺和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等。然而，考慮到神經(jīng)肽具有類似于雙刃劍的作用[3]，其積極作用(如抑制干眼的致病機制)與消極作用(如抑制傷口愈合和對感染的先天性免疫)之間的平衡，應(yīng)在開始臨床試驗前進(jìn)行徹底評估。盡管關(guān)于神經(jīng)肽在干眼中的致病作用的研究仍處于起步階段，這將有助于拓寬和加深對干眼發(fā)病機制的理解，并在未來幫助干眼患者。