HIV相關(guān)視網(wǎng)膜神經(jīng)病變發(fā)病機(jī)制及臨床特點(diǎn)的研究進(jìn)展

鄒 悅，祝穎星，肖麗波，李云琴

0引言

隨著聯(lián)合抗逆轉(zhuǎn)錄療法(combination antiretroviral therapy，cART)在人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染者中的廣泛運(yùn)用，極大地改變了HIV感染患者的疾病譜。HIV病毒可得到有效抑制，患者可獲得更長的壽命，機(jī)會性感染及惡性腫瘤的發(fā)病率也相應(yīng)降低。在HIV相關(guān)眼科疾病中,以巨細(xì)胞病毒感染為主的機(jī)會性感染疾病也在減少[1]，HIV患者眼部表現(xiàn)常常沒有以往多見的機(jī)會性感染，眼底有基本正常的表現(xiàn)。但是近年來越來越多的視網(wǎng)膜視神經(jīng)功能及結(jié)構(gòu)的改變被關(guān)注并報(bào)道，諸如微視野的改變，視覺敏感度下降[2]，視神經(jīng)纖維變薄[3-4]。這些病變被稱為HIV相關(guān)視網(wǎng)膜神經(jīng)病變(HIV-associated neuroretinal disorder，HIV-NRD)。目前引起HIV-NRD的機(jī)制尚未明確，近期的研究表明可能與長期的血管病變，HIV和(或)cART療法直接破壞視網(wǎng)膜神經(jīng)組織[5]，以及慢性炎癥相關(guān)[6]。有研究報(bào)道[7]，HIV-NRD具有人種及性別差異，黑色人種及女性更易患HIV-NRD，但機(jī)制尚不明確。近期的研究顯示，CD4水平也是影響發(fā)病的重要因素，CD4水平較低的患者各種機(jī)會性感染及眼部病變的患病率將大幅度增加[8]。本文就HIV-NRD的臨床特點(diǎn)可能的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1 HIV-NRD眼底結(jié)構(gòu)變化

1.1視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度改變早在2005年Kozak等[9]的研究就發(fā)現(xiàn)CD4細(xì)胞低于100cell/μL時(shí)間長于6mo的患者及CD4細(xì)胞大于100cell/μL的患者同樣接受cART治療后，前者的視乳頭旁視神經(jīng)纖維厚度除鼻側(cè)外均低于后者，而后者與正常人相比，視神經(jīng)纖維層厚度無明顯差別。Besada等[10]發(fā)現(xiàn)HIV陽性的且眼底不合并巨細(xì)胞性視網(wǎng)膜炎及其他機(jī)會性感染患者視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度明顯低于HIV陰性的患者，且與CD4水平，病毒載量，cART治療時(shí)間，感染HIV時(shí)間無關(guān)，這一結(jié)果可能與樣本量過小有關(guān)。近期的一項(xiàng)研究又發(fā)現(xiàn)[11]，CD4水平較低的HIV患者上方及顳側(cè)的視神經(jīng)纖維層厚度較厚，且與cART治療時(shí)間有關(guān)。此項(xiàng)研究沒有提及是否排除巨細(xì)胞性視網(wǎng)膜炎及其他眼底病變，這與國內(nèi)的一項(xiàng)研究[12]結(jié)果一致，該研究發(fā)現(xiàn)眼底有巨細(xì)胞性視網(wǎng)膜炎及微血管病變的患者視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層厚度較眼底正常的HIV患者增厚。這提示HIV相關(guān)的不同眼底疾病可能對視神經(jīng)纖維層有不同的影響。而對于排除了巨細(xì)胞性視網(wǎng)膜炎及其他機(jī)會性感染眼底疾病的HIV患者，Cetin等[13]近期的研究也有不同的發(fā)現(xiàn)，該研究指出，HIV感染者與正常人相比視盤周圍視神經(jīng)纖維層厚度無明顯差異，Lamirel等則發(fā)現(xiàn)接受充分cART治療的患者，視神經(jīng)纖維層的厚度與無HIV感染的對照組相比無明顯差異[14]。但該研究未能區(qū)分CD4不同水平的患者與正常人群的差異。

關(guān)于HIV-NRD患者視神經(jīng)纖維層厚度的研究有著不太一致的結(jié)果，可能是這些研究都未能全面考慮所有可能的影響因素，例如HIV感染時(shí)間及cART治療時(shí)間，當(dāng)前CD4水平及CD4最低水平及持續(xù)時(shí)間，當(dāng)前及最高病毒載量等。但總體來說，大部分的研究都提示CD4小于100cell/μL的HIV患者視神經(jīng)纖維層變薄的風(fēng)險(xiǎn)將更高。因此，治療中注意監(jiān)測并提高CD4的水平，對于HIV感染患者視網(wǎng)膜功能具有保護(hù)作用，應(yīng)引起更大的重視。

1.2黃斑區(qū)視網(wǎng)膜厚度改變HIV患者黃斑區(qū)視網(wǎng)膜厚度改變于2010年被Faria E Arantes等[14]首次報(bào)道，該研究發(fā)現(xiàn)CD4<100cell/μL的患者不但有視神經(jīng)纖維層的變薄，而且黃斑區(qū)視網(wǎng)膜厚度也變薄。但CD4>100cell/μL的患者與對照組相比視神經(jīng)纖維層及黃斑區(qū)視網(wǎng)膜厚度無明顯差異。隨后，Moschos等[15]在一項(xiàng)對未感染巨細(xì)胞病毒性視網(wǎng)膜炎的AIDS兒童的研究中發(fā)現(xiàn),黃斑中心凹的視網(wǎng)膜厚度比正常兒童增厚,這提示可能存在黃斑部光感受器和內(nèi)層視網(wǎng)膜的亞臨床的功能紊亂。這一結(jié)果可能是受到兒童的視網(wǎng)膜的內(nèi)、外屏障對HIV病毒較弱的耐受力，以及cART治療時(shí)間及病毒載量，CD4水平等因素的影響。然而，近期的國內(nèi)外研究有一些不同的結(jié)果，李上等[16]及Cetin等[13]均發(fā)現(xiàn)在不合并巨細(xì)胞性視網(wǎng)膜炎的HIV患者無論CD4細(xì)胞計(jì)數(shù)如何，與正常人相比黃斑區(qū)視網(wǎng)膜厚度均無明顯差異。但Cetin進(jìn)一步闡述了光感受器、視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(retinal pigment epithelium，RPE)等細(xì)微的差異，提示HIV病毒可能造成一些黃斑區(qū)視網(wǎng)膜亞臨床的功能紊亂。此外有一些研究發(fā)現(xiàn)，黃斑區(qū)的改變可能與年齡及感染HIV的方式有關(guān)，35歲左右的患者以及女性并且因性接觸感染HIV的患者更易有黃斑改變[17]。

1.3視網(wǎng)膜血管變化近年來，隨著眼底照相系統(tǒng)及分析技術(shù)的進(jìn)步，OCTA等更為先進(jìn)的檢測技術(shù)的飛速發(fā)展，我們可以更直觀并精確地分析視網(wǎng)膜血管的改變，例如視網(wǎng)膜血管口徑、血液流變學(xué)改變、視網(wǎng)膜血管的密度、灌注情況等。流行病學(xué)的研究普遍認(rèn)為視網(wǎng)膜血管變細(xì)與年齡關(guān)系密切，有趣的是，在HIV患者中，也發(fā)現(xiàn)有類似的視網(wǎng)膜血管口徑的變化。Gangaputra等[18]的研究發(fā)現(xiàn)，HIV不合并眼部機(jī)會性感染的患者中，cART治療可使患者視網(wǎng)膜中央動脈變細(xì)而視網(wǎng)膜中央靜脈變粗，CD4水平非常低的患者視網(wǎng)膜中央相對更粗，并且和HIV感染時(shí)間、病毒載量等無關(guān)。Pathai等[19]在南非以及Tan等[20]的研究則發(fā)現(xiàn)cART治療時(shí)間越長，病毒載量越高，則視網(wǎng)膜中央動脈口徑越小。有學(xué)者就認(rèn)為，HIV可能加速視網(wǎng)膜老化的過程。此外一項(xiàng)應(yīng)用OCTA的研究發(fā)現(xiàn)[21]，HIV-NRD患者血流密度及灌注密度有顯著的降低，特別是視乳頭周圍尤其明顯。這種類似視網(wǎng)膜老化改變與HIV感染的時(shí)間沒有明顯的關(guān)聯(lián)。

近年來的研究結(jié)果也進(jìn)一步證實(shí)了這一理論，一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)[22]，年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration，ARMD)患者中合并HIV感染的患者視網(wǎng)膜中央動脈及視網(wǎng)膜中央靜脈口徑均變大。提示HIV病毒感染及ARMD等與年齡相關(guān)的疾病中可能存在相同的發(fā)病機(jī)制，比如持續(xù)存在的慢性炎癥等。此外，部分HIV-NRD患者還發(fā)現(xiàn)有毛細(xì)血管擴(kuò)張，黃斑無血管區(qū)擴(kuò)大，毛細(xì)血管間隙擴(kuò)大等改變，而淺層脈絡(luò)膜血管尚未發(fā)現(xiàn)明顯改變，發(fā)生這些改變的機(jī)制尚不明確[23]。雖然視網(wǎng)膜血管口徑和視功能之間的聯(lián)系尚未明確，但這些研究提示HIV患者視網(wǎng)膜可能存在一些與視網(wǎng)膜老化相似的發(fā)病機(jī)制，抗視網(wǎng)膜老化的治療方法也許可以在HIV-NRD患者中也發(fā)揮一定的作用。

2 HIV-NRD視功能改變

患者視功能改變主要表現(xiàn)為視野缺損，對比敏感度下降，以及色覺改變。這些改變往往會影響患者閱讀、駕駛等，降低患者生活質(zhì)量。在AIDS已經(jīng)逐漸變?yōu)槁约膊〉默F(xiàn)在，這些對患者生活質(zhì)量的影響逐步引起了更廣泛的關(guān)注。有研究表明[24]，HIV-NRD患者即使具有相對較好的最佳矯正視力，但是視功能還是有顯著下降，并影響了生活質(zhì)量，此外，也有學(xué)者認(rèn)為[25]，對比敏感度下降提示眼等終末器官的病變，這樣的改變還預(yù)示著威脅生命的預(yù)后不良。據(jù)報(bào)道[7]，患有HIV-NRD的AIDS患者死亡率明顯增加，充分的cART治療可以降低但不能完全消除HIV患者NRD的發(fā)生，也就是說CD4水平較高對視功能有保護(hù)作用，但不能完全阻止HIV-NRD的發(fā)生。

2.1視野缺損Kozak等[26]研究發(fā)現(xiàn)，患者視野缺損與患者CD4水平有關(guān)，CD4水平較低患者視野缺損較明顯，且表現(xiàn)為生理盲點(diǎn)下方特征性的視野缺損。而CD4水平較高患者則無明顯的特征性改變，一些CD4較高的患者甚至沒有表現(xiàn)出明顯的視野缺損。同時(shí)，F(xiàn)reeman等[27]的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，患者視野缺損與人種[17](黑色人種相對于白色人種更容易有視野的改變)、貧血、玻璃體內(nèi)藥物的使用、醫(yī)保、經(jīng)濟(jì)狀況、AIDS病嚴(yán)重程度有關(guān)。這些研究結(jié)果進(jìn)一步提示，充分的cART治療，較高的CD4水平，不但可以降低患者死亡率，而且可以保護(hù)視功能，提高患者的生存質(zhì)量。

2.2色覺及對比敏感度改變研究發(fā)現(xiàn)HIV-NRD患者約12%存在對比敏感度下降，約10%存在色覺障礙[2,27]。這些改變與較低的CD4水平、教育程度、玻璃體腔內(nèi)藥物的使用有關(guān)。

3 HIV病毒導(dǎo)致NRD的相關(guān)機(jī)制

血-視網(wǎng)膜屏障(blood-retina barrier, BRB)由內(nèi)層的視網(wǎng)膜毛細(xì)血管內(nèi)皮細(xì)胞及外層RPE細(xì)胞構(gòu)成，細(xì)胞間諸多細(xì)胞外基質(zhì)及緊密連接蛋白，例如JAMs、ZO蛋白等[28]，可以阻止細(xì)胞和大分子自由出入視網(wǎng)膜。BRB在視網(wǎng)膜下間隙和脈絡(luò)膜毛細(xì)血管之間建立生理屏障，以保護(hù)眼球免受不同微生物和病毒的入侵。盡管HIV-NRD具有各種各樣的視網(wǎng)膜結(jié)構(gòu)改變及臨床癥狀，但都具有共同的特征即BRB的破壞，已有明確證據(jù)表明，BRB破壞是HIV病毒侵犯眼內(nèi)組織的主要原因[29]。

HIV病毒破壞BRB主要依賴于其包膜糖蛋白gp120，及其受體CD4、輔助受體CCD5、CXCR4[30]。RPE細(xì)胞可以通過受體介導(dǎo)融合并攝取HIV-1的包膜糖蛋白。并且有研究表明，HIV-gp120在捕獲HIV病毒樣顆粒(VLP)過程中與特異性受體DC-SIGN結(jié)合，導(dǎo)致RPE細(xì)胞緊密連接蛋白表達(dá)下調(diào)[31]。據(jù)報(bào)道，HIV-gp120可以通過不同的信號通路在中樞神經(jīng)系統(tǒng)(CNS)和眼組織中下調(diào)緊密連接蛋白，增加血管內(nèi)皮細(xì)胞和上皮細(xì)胞的通透性，破壞BRB及血腦屏障[31-32]。因此，它最終會導(dǎo)致HIV相關(guān)的眼內(nèi)組織并發(fā)癥和神經(jīng)系統(tǒng)紊亂。gp120介導(dǎo)破壞的機(jī)制BRB主要包括以下幾個方面。

3.1炎癥因子近年來很多研究表明炎癥與血管滲漏及屏障完整性破壞密切相關(guān)。HIV-1糖蛋白gp120可以通過NF-κB通路上調(diào)CCL5的生成。HIV-1可能利用gp120和Tat蛋白在BRB細(xì)胞中誘導(dǎo)炎癥狀態(tài)，從而破壞BRB的完整性，使病毒和細(xì)菌得以穿過上皮細(xì)胞并穿透BRB[33]。有研究發(fā)現(xiàn)，RPE細(xì)胞受到gp120的刺激后，前炎癥因子如細(xì)胞黏附因子ICAM-1、IL-6、IL-8等釋放增加，而這些因子又可以下調(diào)緊密連接蛋白ZO-1的表達(dá)，破壞BRB的完整性[33]。

3.2高水平的氧化應(yīng)激在體內(nèi)的穩(wěn)態(tài)維持過程中，包括過氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GP)、谷胱甘肽(GSH)和過氧化氫酶(CAT)在內(nèi)的抗氧化酶對過氧化物、過氧化氫和過氧化氫自由基等活性分子起到緊密的調(diào)節(jié)和中和作用。在HIV患者病程中，氧化應(yīng)激水平增加伴隨著這些抗氧化酶的缺乏。在BRB中，gp120通過刺激丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)的產(chǎn)生，誘導(dǎo)氧化損傷RPE細(xì)胞，進(jìn)而破壞BRB[34]。同時(shí)，高水平的氧化應(yīng)激可能也是導(dǎo)致HIV-NRD的患者視網(wǎng)膜老化的原因之一，可以為探索新的治療靶點(diǎn)提供思路。

3.3基質(zhì)金屬蛋白酶的表達(dá)及活化基質(zhì)金屬蛋白酶(MMPs)是一種需要鈣、含鋅的內(nèi)肽酶，負(fù)責(zé)降解細(xì)胞外基質(zhì)蛋白和緊密連接[35]。HIV感染者的血清和腦脊液中MMPs的表達(dá)和活性均較高，與艾滋病的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。有研究發(fā)現(xiàn)HIV-1反式轉(zhuǎn)錄激活因子(trans-activator of transcription, Tat)或gp120糖蛋白刺激，還可以使MMP-2、MMP-9、組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)在BRB中表達(dá)增加[36]。而研究已經(jīng)證實(shí)，MMPs表達(dá)水平升高與RPE及內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙密切相關(guān)，并因此導(dǎo)致BRB完整性破壞[37]。

3.4緊密連接蛋白表達(dá)的下調(diào)視網(wǎng)膜屏障功能障礙通常與緊密連接蛋白的下調(diào)有關(guān)，包括ZO-1、Occludin和Claudin蛋白家族的一些成員。這些蛋白構(gòu)成RPE細(xì)胞的連接復(fù)合體，參與BRB的屏障功能[38]。Tan等[33]報(bào)道HIV-1可損傷RPE細(xì)胞的緊密連接，包括ZO-1、Occludin、Claudin-1、Claudin-2、Claudin-3、Claudin-4和Claudin-5，導(dǎo)致HIV相關(guān)視網(wǎng)膜病變的發(fā)生。還有研究報(bào)道[39]HIV-1 Tat可誘導(dǎo)RPE細(xì)胞凋亡，下調(diào)緊密連接蛋白的表達(dá)。研究認(rèn)為HIV病毒下調(diào)緊密連接蛋白是通過gp120作用于包括PI3K、NF-κB、MAPK、MMPs等多條信號通路共同作用完成的[35,38,40]。

4小結(jié)

總而言之，對于HIV感染患者，雖然CD4水平較低，特別是小于200cells/μL的患者，顯著增加了眼部病變的幾率[41]，但是，CD4水平達(dá)到何種程度具有完全的保護(hù)作用尚無明確的報(bào)道。進(jìn)一步認(rèn)識HIV相關(guān)免疫反應(yīng)對于疾病的認(rèn)識及治療非常重要。而HIV-NRD因?yàn)榭商崾窘K末器官的血管損傷，進(jìn)而提示疾病的嚴(yán)重程度，可以一定程度上判斷并且預(yù)測患者的死亡率。早期發(fā)現(xiàn)并干預(yù)HIV-NRD，對于患者生存率及生活質(zhì)量提高都有重要的意義。近年來OCT、OCTA、多焦電生理等檢查設(shè)備的研究進(jìn)展，使我們更準(zhǔn)確地闡明了眼球解剖亞結(jié)構(gòu)改變與視網(wǎng)膜神經(jīng)病變之間的關(guān)系，利于疾病的早期診斷及干預(yù)。HIV-NRD的發(fā)病機(jī)制尚未完全明確，但很多證據(jù)認(rèn)為與BRB受損有關(guān)。gp120可通過多種信號通路，通過介導(dǎo)炎癥反應(yīng)，直接下調(diào)緊密連接蛋白或者通過介導(dǎo)氧化應(yīng)激反應(yīng)損傷RPE等損傷BRB，有多種蛋白及細(xì)胞因子參與了這一過程。這也為HIV-NRD的治療提供了新思路。