干眼的免疫機制研究進展

高 軼，魏超群，彌 禹，陳 卓，葛紅巖

0引言

干眼是常見的由多因素影響的一種眼表疾病，其主要特征是淚液分泌減少、淚膜不穩(wěn)定及淚液滲透壓增加，伴有眼部舒適度降低，視覺功能受損，眼表上皮改變[1]。有報道顯示，在世界范圍內干眼的發(fā)病率逐步升高，目前已成為眼科發(fā)病率最高的疾病之一。全球范圍內干眼的發(fā)病率達5.5%～33.7%，我國干眼發(fā)病率達21%～30%，女性發(fā)病率高于男性，其中以圍絕經期女性為主，發(fā)病率高達89.5%[2-3]。干眼患者由于多種原因觸發(fā)炎癥反應，造成一系列促炎細胞因子、趨化因子、免疫細胞的變化，誘導固有性免疫和獲得性免疫反應發(fā)生，導致干眼的發(fā)生發(fā)展。干眼造成的結膜損傷主要表現(xiàn)為鱗狀細胞化生，結膜杯狀細胞密度顯著下降[4]。本文主要從干眼相關的炎癥因子、驅動免疫的細胞群及免疫反應進行論述，希望了解免疫在干眼發(fā)病機制中的臨床意義。

1炎癥因子

1.1白細胞介素單核細胞、淋巴細胞、T細胞等多種驅動免疫的細胞合成并分泌白細胞介素(IL)，由于刺激物質不同，故而免疫活性細胞產生的IL種類不同。眼表多種IL在干眼的發(fā)生發(fā)展過程中起著關鍵作用。

1.1.1IL-1 IL-1由活性巨噬細胞分泌并發(fā)揮免疫調節(jié)功能，是IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子(TNF)-α的誘導劑，同時可促進基質金屬蛋白酶(MMPs)產生，破壞角膜上皮屏障功能及淚膜穩(wěn)定性。IL-1受體包括信號受體(IL-1RⅠ)和誘餌受體(IL-1RⅡ)，受體由IL-1和其他因子調控[5]。相應受體與IL-1結合激活多種信號通路，包括蛋白激酶C(PKC)通路、絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)通路、磷酸肌醇依賴性蛋白激酶通路及PDK通路[6]。IL-1可結合IL-1R和IL-1R3共受體或TLR2和TLR4招募MyD88，隨后磷酸化并激活核轉錄因子-κB(NF-κB)。IL-1 mRNA形成后，產生pro-IL-1，通過caspase-1將其轉化為成熟IL-1[7-8]。IL-1受體拮抗劑(IL-1Rα)是IL-1(包括IL-1α和IL-1β)的天然拮抗劑，抑制巨噬細胞炎癥小體活化和 IL-1β產生，通過降低樹突狀細胞遷移影響淋巴結數(shù)量，致使Th1、Th17細胞產生較少[9-10]。IL-1主要表達形式是IL-1β，IL-1β、IL-6、IL-10等細胞因子過度表達抑制乙酰膽堿和去甲腎上腺素等神經遞質釋放，影響眼表感覺神經，削弱淚腺的淚液分泌，造成干眼的發(fā)生和加重[1]。高滲應激誘導活性氧(ROS)產生致使NLRP3炎癥小體活化增加，導致分泌IL-1β的能力增強，證明ROS-NLRP3-IL-1β信號通路在干眼的發(fā)展進程中起關鍵作用[11]。

1.1.2IL-6 IL-6是調節(jié)T細胞和B細胞的重要因子，可加快巨噬細胞成熟，誘導Th17細胞分化，促進多種趨化因子的產生，引起眼表炎癥發(fā)生，一般不獨立發(fā)揮作用。IL-6與其受體結合形成復合物，促使磷酸化信息傳導激活，引起轉錄活化因子-3(STAT-3)轉錄，使得IL-17水平升高，誘導干眼的發(fā)生與發(fā)展[5]。研究表明干眼患者結膜上皮及淚液中IL-1、IL-6、IL-8、IL-33表達水平升高，其中以IL-6水平升高最為顯著，并且與干眼相關的眼表參數(shù)淚膜破裂時間(TBUT)、Schirmer試驗結果呈負相關[1]。

1.1.3IL-8 多種細胞分泌IL-8，其對淋巴細胞、中性粒細胞及嗜酸性粒細胞具有趨化作用。在干眼患者中，IL-8通過產生IL-17和干擾素(IFN)-γ等細胞因子促進T淋巴細胞聚集，這些細胞可損傷眼表，且上述兩種細胞因子均與MMPs增加有關[12]。研究表明在瞼板腺功能障礙相關蒸發(fā)過強性干眼患者的淚液中IL-8過度表達，且與Schirmer Ⅰ試驗結果呈負相關，且可通過細胞凋亡和細胞毒性引起淚腺和眼表組織損傷，其機制為T淋巴細胞的浸潤和激活[13]。

1.1.4IL-12 IL-12由巨噬細胞和樹突狀細胞分泌，其誘導幼稚T細胞分化為Th-1輔助細胞，同時也是IL-6的誘導物。IL-6及IL-12水平在淚腺中顯著升高可激活NF-κB并啟動基因轉錄過程，發(fā)揮免疫應答及炎癥作用，促進靶蛋白IL-6、IL-12產生[14]。IL-12分為有活性形式的IL-12p70和非活性形式的IL-12p40，干眼患者中IL-12p70顯著增加。研究發(fā)現(xiàn)，在干擾素(IFN)-γ和IL-4存在的情況下，通過Toll樣受體介導產生的IL-12增加[15]。此外，有研究表明在瞼板腺功能障礙相關蒸發(fā)過強性干眼患者中IL-12表達水平顯著降低，與Schirmer試驗結果呈負相關，與角膜染色評分呈弱相關性，但使用人工淚液和類固醇藥物時，IL-12水平稍有降低[16]。

1.1.5IL-17 IL-17是最近發(fā)現(xiàn)的IL家族成員之一，可在眼表募集中性粒細胞，增強T淋巴細胞對抗原的反應，促進IL-1、IL-6及TNF-α等因子的釋放。IL-17還可抑制角膜淋巴管生成。研究顯示，IL-17通過誘導眼表MMPs如MMP-3、MMP-9的產生增加角膜的不規(guī)則性及通透性，使角膜上皮功能中斷形成嚴重干眼[17]。眼表干燥應激下角膜產生CCL20及IL-23受體，促進IL-17產生，同時結膜上皮CD4+T細胞數(shù)量增加，且動物實驗發(fā)現(xiàn)在干眼小鼠模型的引流淋巴結中分離出的調節(jié)性T細胞(Treg)減少，Th17細胞數(shù)量增多[18-19]。另有研究發(fā)現(xiàn)在干眼小鼠模型中，B細胞受體及次級T細胞能刺激誘導IL-17產生，增強B細胞增殖和生發(fā)中心的形成[20]。

1.2干擾素T細胞、B細胞及自然殺傷細胞(NK)分泌IFN，其主要作用為增強炎癥，刺激巨噬細胞、樹突狀細胞及增加組織相容性復合物(MHC)的表達。在先天性免疫反應的早期階段，腺組織和血清中高水平的Ⅰ型IFN參與其中，而后通過B細胞分泌B細胞激活因子(BAFF)激活可產生Ⅰ型和Ⅱ型IFN的T細胞和B細胞，參與干眼進展的晚期階段[21]。研究表明IFN-γ可誘導結膜杯狀細胞丟失，導致黏蛋白分泌減少，同時也可以通過激活外源性凋亡途徑誘導角膜上皮細胞凋亡和組織破壞[11，22]。IFN-γ與淚液滲透壓、眼表熒光染色評分、Schirmer試驗結果等干眼相關參數(shù)密切相關[16]。

1.3TNF-α TNF-α發(fā)揮誘導活性氧自由基、致炎因子的作用繼而調節(jié)炎癥反應相關細胞的聚集、黏附和遷移。在干眼中TNF-α、IL-1、IL-6促使未成熟的抗原呈遞細胞(APC)活化，趨化因子受體7(CCR7)誘導其遷移至淋巴組織[23]。TNF-α激活MMP-9，限制纖維化同時導致淚液產生減少。相關研究證實干燥綜合征(SS)患者體內TNF-α水平升高且與Schirmer試驗結果呈負相關；Stevens-Johnson綜合征(SJS)患者TNF-α水平降低，表明肌成纖維細胞可抑制細胞凋亡和纖維化，同時TNF-α水平與SJS嚴重程度有關[16]。

1.4基質金屬蛋白酶MMPs是一種在傷口愈合和骨骼發(fā)育等正常生理過程中發(fā)揮細胞遷移和重塑組織作用的多結構鈣鋅離子依賴性酶[24]。MMPs通過作用于Occudin等緊密連接蛋白和角膜上皮基底膜蛋白，降解細胞外基質，破壞眼表上皮屏障，導致上皮細胞丟失和角膜表面不規(guī)則[25]。干眼患者因淚液高滲會刺激角結膜上皮分泌各型MMPs，其中MMP-9水平升高最為顯著[16]。研究證實，MMP-9是炎癥的早期標志物，干眼患者MMP-9水平升高且其活動性與干眼的嚴重性呈正相關[26]。淚液中的基質金屬蛋白酶抑制劑(TIMP-1)是一種糖蛋白，可拮抗MMPs在細胞外基質降解中的作用，具有抗炎作用[12]。

1.5趨化因子在角膜發(fā)生炎癥或感染狀態(tài)下由常駐和募集而來的白細胞及細胞因子激活角膜上皮細胞、成纖維細胞及內皮細胞分泌趨化因子。趨化因子具有趨化特性，通過與特定的趨化因子受體結合輔助免疫細胞向淋巴組織定向遷移[27]。CCR6/CCL20軸在介導干眼Th17細胞遷移中起到關鍵作用，在CCL20的功能阻斷后，遷移到結膜上的Th17細胞數(shù)量減少，導致干眼的眼表免疫反應及干眼癥狀的發(fā)生率明顯降低[28]。淚腺中趨化因子CCL22的釋放可抑制淚液分泌減少及杯狀細胞耗竭，致使干眼癥狀減輕，這可能與淚腺中Treg細胞的增加和Th1細胞的減少有關[29]。在干眼患者中，特別是干燥綜合征患者中CXCL9、CXCL10、CXCL11、CXCR3、CXCR5的表達增加[30]。在角膜上皮處于炎癥和干燥的情況下IL-8/CXCL8水平升高，吸引白細胞遷移到角膜，且與干眼相關參數(shù)和痛覺相關。IFN-γ刺激后誘導角膜上皮細胞釋放IP10/CXCL10，其被認為是Th1細胞和NK細胞的有效化學誘導物。體內活化T細胞的運輸同樣也需要趨化因子受體，CCR5和CXCR3在Th1細胞表達，CCR4在Th2細胞表達，同時研究數(shù)據(jù)顯示干眼患者結膜上CCR5的表達顯著增加[31-32]。

1.6細胞黏附因子細胞間黏附分子-1(ICAM-1)屬于免疫球蛋白超蛋白家族，作為白細胞和巨噬細胞的歸巢受體，通過與β2整合素淋巴細胞功能相關抗原-1(LFA-1，αLβ2或CD11α/CD18)和巨噬細胞1抗原相互作用，參與淋巴細胞遷移、T細胞和B細胞的共激活及白細胞外滲到淋巴組織和炎癥非淋巴組織[33]。LFA-1與ICAM-1二者結合過程尚未完全闡明，但現(xiàn)有研究證實通過促炎細胞因子和趨化因子的膜受體接受刺激及外源性抗原激活T細胞受體誘導磷脂酶C及鈣信號的傳導，致使LFA-1細胞外結構域構象發(fā)生改變。ICAM-1與LFA-1結合使T細胞受體(TCR)與MHC在T細胞和APC之間形成免疫突觸，免疫突觸的核心是TCR/MHC，周圍是ICAM-1/LFA-1，T細胞和APC在這兩者的作用下觸發(fā)T細胞的增殖與分化。同時研究證明LFA-1與ICAM-1相互作用在樹突細胞向淋巴結歸巢、樹突細胞與T細胞相互作用、T細胞活化、T細胞遷移到眼表和眼表T細胞的二次激活等過程中起到關鍵作用[34-35]。2016-07，5% Liftgrast滴眼液成為美國食品和藥物管理局(FDA)批準的第二種用于治療干眼的免疫抑制劑滴眼液，可抑制T細胞活化及細胞因子的產生，其可阻斷ICAM-1與LFA-1之間的相互作用，降低干眼發(fā)生率[36]。

2驅動免疫的細胞群

固有性免疫和獲得性免疫共同參與干眼的發(fā)生發(fā)展。固有性免疫屬于先天性免疫，是由糖萼、結膜上皮、黏蛋白、角膜及淚液中的一系列抗菌防御蛋白組成的天然防線。獲得性免疫又稱為適應性免疫，一般指針對病原微生物入侵后的免疫過程，在這個階段，眼表T細胞增殖引起損傷，重新啟動急性促炎先天反應，并隨著免疫調節(jié)的喪失，引起病理性免疫反應的惡性循環(huán)[37]。干眼患者結膜中樹突狀細胞增多且表達樹突狀成熟的標記物HLA-DR的比例較高。成熟的樹突狀細胞在結膜淋巴細胞中誘導Th1、Th17細胞產生，由二者產生的IFN-γ和IL-17是診斷干眼的關鍵炎癥因子。同時免疫耐受性的破壞及效應T細胞的產生表明Treg細胞對其抑制不足[38]。在該過程中，巨噬細胞及NK細胞通過分泌相關細胞因子參與干眼的發(fā)生發(fā)展過程。

2.1抗原呈遞細胞APC在免疫過程中起到重要作用，通過捕獲、處理和呈遞抗原協(xié)調免疫能力。骨髓衍生的APC包括樹突狀細胞(DC)、巨噬細胞和B細胞。DC是目前已知最強大的APC，是連接固有性免疫和獲得性免疫的紐帶，朗格漢斯細胞(LCs)是角膜中的一種DC，可以作為APC[39]。炎癥期間，未成熟的基質和上皮駐留DC可將表型改變?yōu)槟芨弑磉_MHC Ⅱ類和共刺激分子CD80和CD86的成熟DC，同時激活T細胞的能力增強[40]。DC包括髓樣細胞(DC1)和淋巴細胞(DC2)。DC1和DC2結合IL和TNF，導致炎癥受體水平增高[37]。干眼發(fā)生發(fā)展過程中主要由DC2參與。適當?shù)拇碳ば盘栂翧PC可以捕獲、處理和呈遞抗原并在CCR7介導下從角膜遷移到引流淋巴結(DLN)，在該處與MHC Ⅱ一起呈遞給幼稚T細胞促進其分化為致病性效應細胞，包括分泌IFN-γ的Th1細胞和分泌IL-17的Th17細胞，釋放IL-1β、粒細胞巨噬細胞集落刺激因子、TNF-α等促炎因子[41]。研究表明，干眼發(fā)病的關鍵是DC和CD4+T，常駐DC可以介導CD4+T細胞的二次激活，因此樹突狀細胞的局部消耗可以抑制已被激活的CD4+T細胞在眼表中的積累[34]。巨噬細胞是先天免疫細胞，可識別、清除病原體并激活、極化適應性免疫細胞。巨噬細胞具有高度可塑性，可在Th1、Th2細胞產生的不同環(huán)境下發(fā)生不同反應。巨噬細胞通過獲得極化表型促進免疫反應譜，其表型可分為經典激活(M1)巨噬細胞和交替激活(M2)巨噬細胞[40]。M1巨噬細胞表達促炎細胞因子、T細胞極化細胞因子(IL-1β、IL-12、IL-23和TNF-α)及趨化因子(CXCL9、CXCL10)，同時也與Th17細胞的發(fā)育、眼表炎癥及組織損傷有關。M2巨噬細胞產生IL-10和甘露醇受體(CD2006)，可發(fā)揮減輕炎癥和重塑組織的作用[42]。研究表明眼表暴露在干燥環(huán)境下，巨噬細胞數(shù)量早期無明顯變化，但能促使其向M1轉變。其中結膜中M1巨噬細胞標記物水平隨著干燥應激水平提高而增加，這可能與IFN-γ的產生增加、誘導Th1細胞的反應發(fā)生相關。

2.2淋巴細胞T淋巴細胞和產生抗體的B淋巴細胞是適應性免疫的主要組成細胞。T淋巴細胞可以分化為許多亞群，其中最具特征的是CD4+T細胞和CD8+T細胞。研究表明，CD4+T細胞和整合素對于T淋巴細胞的遷移、增殖及分化有積極作用。眼表組織中大量CD4+T細胞的積累表明T淋巴細胞的積累是維持干眼炎癥反應的重要過程。B淋巴細胞可以分泌細胞因子及作為APC發(fā)揮作用。有證據(jù)表明干眼中IL-17可誘導B細胞增殖，中和IL-17減少生發(fā)中心的形成并轉移B細胞的致病性，證明B細胞可能參與干眼的發(fā)生發(fā)展過程[40]。NK細胞區(qū)別于T細胞、B細胞，是一類通過直接殺死細胞或分泌細胞因子及其他趨化因子影響炎癥免疫反應的淋巴細胞，同時激活臨近細胞群，如巨噬細胞、T細胞，從而提供保護。研究表明角膜和結膜中存在NK細胞，在實驗誘導下NK細胞是干眼早期分泌IFN-γ的重要來源，對Th1細胞的分化極為重要。為了證實NK細胞在Th17細胞擴增中的作用，將從脾臟和淋巴結中收集的Th17細胞轉移到NK細胞耗盡的小鼠中，其角膜屏障未受到破壞，而在NK細胞完整的基礎下轉移Th17細胞會使得小鼠眼表受到損害，這表明NK細胞與Th17細胞的極化有關。NKT細胞是表達T細胞受體(TCR)的NK細胞，其分泌的IL-13在維持結膜穩(wěn)態(tài)方面有重要作用，同時也有助于募集嗜中性粒細胞到眼部。通過動物干眼模型研究顯示NK細胞數(shù)量減少，NKT細胞數(shù)量增加[40,43]。

2.3輔助性T細胞輔助性T細胞(Th)均表達CD4+，未受到抗原刺激的CD4+細胞為Th0細胞，其受到抗原性質和細胞因子等因素的調節(jié)向不同譜系進行分化，其中與干眼相關的包括Th1、Th2、Th17、Treg細胞等。Th1細胞可激活巨噬細胞，其標志性細胞因子是TNF-α、IFN-γ和IL-2，已被證明具有誘導自噬的作用，分泌的IF-g可抑制杯狀細胞分泌。Th2細胞以分泌抗炎細胞因子為主，如IL-4、IL-10和IL-13等[44]。多種因素決定了T細胞分化為Th1細胞和Th2細胞，主要影響因素是APC及初始T細胞相互作用的細胞因子環(huán)境。Th17細胞分泌的IL-17可誘導其他促炎細胞因子及MMPs的產生，募集中性粒細胞和單核細胞，導致角膜上皮破壞[45]。Treg細胞是一種天然存在的抑制性T細胞群，可抑制Th1、Th2、Th17細胞，誘導炎癥和組織破壞。在適應性免疫階段,成熟APC(mAPC)通過傳入臂遷移到區(qū)域淋巴結與CD4+T細胞免疫突觸結合，分泌IL-1β、IL-6和IL-23等促炎因子共同促進CD4+T細胞向Th1、Th2、Th17、Treg細胞分化。效應T細胞遷移至結膜基質激活殘余APC，并通過細胞因子介導眼表上皮損傷及淚液功能障礙。在干燥應激情況下，P物質(SP)在抗原呈遞細胞成熟中起作用。SP水平增加促進干眼Treg細胞的功能障礙，此外在干眼小鼠模型中用神經激肽-1受體拮抗劑治療可有效恢復Treg細胞的功能，表明拮抗SP/神經激肽-1受體可恢復干眼中Treg細胞的功能[46]。

3小結與展望

眼表炎癥反應是干眼發(fā)病機制中最為關鍵的環(huán)節(jié)。在固有性免疫和獲得性免疫共同參與下，炎癥因子(如IL、趨化因子、MMPs等)與驅動免疫的細胞群(如APC、Th、淋巴細胞等)在干眼患者的淚液和眼表組織中顯著增加，破壞淚膜的穩(wěn)定性致使眼表結構受到損害。目前干眼的患病率日益增高，在不同類型干眼中炎癥的參與機制和通路互有聯(lián)系且各有影響，故而需要更多的研究來闡明，同時可為干眼針對性的臨床抗炎治療提供更為有利的證據(jù)。