抑制眼表炎癥在干眼治療中的研究進(jìn)展

陳宇婷 李海瓊 朱 蓉 鄒偉康 陸曉和

南方醫(yī)科大學(xué)珠江醫(yī)院眼科,廣東省廣州市 510000

干眼是一種多因素的眼表疾病,全球平均發(fā)病率為 14%～33%,在我國(guó)其患病率為 10%～33%[1],已逐漸成為人們?nèi)パ劭凭驮\的最常見原因之一。干眼的特征是淚膜失去穩(wěn)態(tài),并伴有眼部癥狀。淚膜不穩(wěn)定和高滲透壓、眼表炎癥和損傷以及神經(jīng)感覺異常是最核心的發(fā)病機(jī)制。高滲透壓引發(fā)炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng),導(dǎo)致杯狀細(xì)胞和糖萼黏蛋白丟失,并有角膜和結(jié)膜上皮細(xì)胞損傷。這種損傷導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定性增加,進(jìn)一步高滲,從而導(dǎo)致惡性循環(huán)。其中眼表失去免疫穩(wěn)態(tài)導(dǎo)致不同程度的炎癥是造成干眼惡性循環(huán)的重要因素,并且常是導(dǎo)致該疾病成為慢性病的原因。干燥應(yīng)激誘導(dǎo)淚液高滲透壓會(huì)激活應(yīng)激相關(guān)的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子(NF)-κB等通路,刺激眼表上皮產(chǎn)生多種炎癥介質(zhì),包括白細(xì)胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α和IL-8,以及多種基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP),創(chuàng)建了眼表的炎癥環(huán)境[2]。這些炎癥介質(zhì)促進(jìn)未成熟抗原呈遞細(xì)胞 (APC)如樹突狀細(xì)胞(DC)的激活與成熟并誘導(dǎo)它們遷移至引流的淋巴組織。成熟APC誘導(dǎo)初始T細(xì)胞分化為自身反應(yīng)性CD4+輔助T細(xì)胞亞型1(Th1)和 Th17。T細(xì)胞隨后滲入眼表并分泌相應(yīng)的促炎細(xì)胞因子。Th1分泌的干擾素 (IFN)-γ以及Th17分泌的IL-17通過上調(diào)趨化因子、趨化因子受體、細(xì)胞黏附分子和MMP的產(chǎn)生促進(jìn)病原性免疫細(xì)胞的浸潤(rùn),導(dǎo)致眼表的進(jìn)一步損傷[3]。抗炎治療的經(jīng)典方法是使用類固醇皮質(zhì)激素,但由于其副作用明顯及療效有限,近年來越來越多的研究試圖找出更優(yōu)的抗炎治療方法。目前,干眼的抗炎治療有了巨大的發(fā)展以及許多新的思路。

1 抑制眼表上皮產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子

1.1 S3I-201 STAT3抑制劑S3I-201可以減少干眼模型小鼠的角膜、結(jié)膜及淚腺的促炎細(xì)胞因子表達(dá)。信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3(Signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是一種位于細(xì)胞質(zhì)的信號(hào)轉(zhuǎn)錄蛋白,在受到配體(如 IL-6、表皮生長(zhǎng)因子和睫狀神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子)刺激后磷酸化,將細(xì)胞外信號(hào)介導(dǎo)到細(xì)胞核中[4]。有研究表明,STAT3依賴性炎癥通路在角膜炎癥中起到重要作用。對(duì)注射苯扎氯銨(BAC)、淚腺切除(LGE)和瞼板腺功能障礙(Tabby)的三種干眼小鼠模型給予STAT3抑制劑S3I-201注射治療,結(jié)果顯示三種小鼠模型的角膜、結(jié)膜及淚腺中的促炎細(xì)胞因子IL-1β、IL-6和IFN-γ均顯著減少,干眼癥相關(guān)癥狀緩解,包括上皮屏障功能、淚液產(chǎn)生、結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度、上皮細(xì)胞凋亡和眼部炎癥[5]。

1.2 UAMC-00050 絲氨酸蛋白酶抑制劑UAMC-00050可以顯著降低干眼手術(shù)模型大鼠淚液中 促炎細(xì)胞因子的水平并顯著減少瞼結(jié)膜的炎癥細(xì)胞浸潤(rùn)。絲氨酸蛋白酶具有促進(jìn)炎癥蛋白表達(dá)的能力,因此成為許多有炎癥參與疾病的治療靶點(diǎn)。而UAMC-00050作為一種新型絲氨酸蛋白酶抑制劑,在大鼠切除淚腺后用其進(jìn)行滴眼治療,可以發(fā)現(xiàn)淚液中IL-1α和TNF-α的濃度顯著降低。而且瞼結(jié)膜的免疫組化也顯示CD3+和CD45+細(xì)胞的浸潤(rùn)明顯減少[6]。

1.3 蝦青素降低高滲透壓下干眼模型中HMGB1和炎性細(xì)胞因子的表達(dá) 蝦青素 (AST)是一種天然類胡蘿卜素色素,具有多種生物學(xué)特性,如抗炎、抗氧化、抗凋亡等。當(dāng)機(jī)體遇到感染、創(chuàng)傷等危險(xiǎn)事件或保持機(jī)體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定時(shí),機(jī)體需要作出相應(yīng)的反應(yīng),而作出反應(yīng)的前提是識(shí)別一系列的危險(xiǎn)因子,病原相關(guān)分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMP)為主要的外源性危險(xiǎn)因子,內(nèi)源性危險(xiǎn)因子稱為警報(bào)素[7]。High-mobility group box 1(HMGB1)是警報(bào)素家族的一員,已在結(jié)膜炎、瞼緣炎和干眼癥等各種眼表疾病的淚液中發(fā)現(xiàn)[8]。被釋放到細(xì)胞外部HMGB1促進(jìn)炎癥產(chǎn)生,甚至導(dǎo)致組織損傷和器官功能障礙。而研究發(fā)現(xiàn),將人角膜上皮細(xì)胞及小鼠模型暴露于高滲應(yīng)激中,加入AST可以顯著降低HMGB1、TNF-α和IL-1β的表達(dá)從而抑制炎癥[9]。

1.4 虎杖苷通過減弱氧化應(yīng)激和抑制NF-κB通路來抑制干眼病中的NLRP3炎性體 虎杖苷是從傳統(tǒng)中藥虎杖的根中提取的天然化合物,具有抗氧化、抗炎和抗凋亡等活性[10]。核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3)是一種模式識(shí)別受體,在接受微生物或內(nèi)源性應(yīng)激等相關(guān)信號(hào)后,它會(huì)與銜接蛋白ASC及效應(yīng)蛋白caspase-1組裝成NLRP3炎性小體。已有研究證明暴露于干燥應(yīng)激的小鼠模型由于活性氧(ROS)的過度生成激活了NLRP3炎性小體,而NLRP3炎性小體進(jìn)一步通過激活caspase-1來誘導(dǎo)IL-1β分泌增加[11]。對(duì)眶外淚腺切除的干眼大鼠模型進(jìn)行虎杖苷的滴眼治療可以顯著增加淚液生成量,延長(zhǎng)淚膜破裂時(shí)間,減少杯狀細(xì)胞的丟失。免疫組化染色顯示結(jié)膜組織中的NLRP3炎性小體明顯減少。而在體外實(shí)驗(yàn)中,在高滲培養(yǎng)基中用指定濃度的虎杖苷處理人結(jié)膜細(xì)胞(HCC)后,NF-κB向細(xì)胞核的易位減弱,TNF-α、IL-6、IL-1β和 MMP9的mRNA表達(dá)受抑制,ROS產(chǎn)生減少,從而抑制了高滲應(yīng)激誘導(dǎo)的炎癥[12]。

2 抑制抗原提呈細(xì)胞——樹突狀細(xì)胞的成熟

2.1 角膜上皮衍生的血小板反應(yīng)蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)抑制樹突狀細(xì)胞(Dendritic cell,DC)成熟及促炎細(xì)胞因子mRNA的表達(dá) TSP-1可與多種細(xì)胞表面受體、生長(zhǎng)因子、細(xì)胞因子和蛋白酶相互作用,參與傷口愈合、血管生成和炎癥等重要的生理病理過程。值得一提的是,TSP-1被認(rèn)為是轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β1(TGF-β1)的主要激活劑,而TGF-β1通過調(diào)控Treg細(xì)胞發(fā)育抑制炎癥,限制NK細(xì)胞、B細(xì)胞、Th1和Th2細(xì)胞的活性抑制免疫反應(yīng)[13]。暴露于干燥應(yīng)激的小鼠其角膜上皮的TSP-1表達(dá)升高,可能為一種補(bǔ)償機(jī)制,抑制干眼免疫反應(yīng),保護(hù)眼表完整性。取干眼模型小鼠的角膜上皮細(xì)胞與骨髓來源樹突狀細(xì)胞(BMDC)共培養(yǎng),BMDC的成熟被抑制,且重組TSP-1的添加進(jìn)一步增強(qiáng)了抑制功能。在體外實(shí)驗(yàn)中局部使用重組TSP-1可抑制角膜DC成熟,減少IL-1β、IL-6、IL-23和IL-17A等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)[14]。

2.2 角膜上皮細(xì)胞分泌的色素上皮衍生因子(Pigment epithelium-derived factor, PEDF)調(diào)節(jié)干眼病中DC的成熟 PEDF在眼組織中具有不同的免疫調(diào)節(jié)功能。在糖尿病視網(wǎng)膜病變小鼠模型中,玻璃體內(nèi)注射PEDF顯著降低了促炎因子的水平,包括VEGF、VEGF 受體-2、MCP-1、TNF-α和ICAM-1[15]。在單純皰疹病毒性角膜炎小鼠模型中,病毒接種7d后單次結(jié)膜下注射PEDF,前房中性粒細(xì)胞的浸潤(rùn)以及角膜中的IL-1β、IL-6和TNF-α的表達(dá)明顯減少[16]。取鼠角膜上皮細(xì)胞與DC共培養(yǎng),DC的成熟受到了明顯的抑制,添加抗PEDF抗體后,抑制作用解除,而外源性補(bǔ)充rPEDF后又出現(xiàn)了抑制作用。體內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,局部rPEDF治療抑制角膜DC成熟、減少Th17細(xì)胞產(chǎn)生并降低了IL-1β、IL-6、IL-23、IL-17A等眼表促炎細(xì)胞因子的表達(dá)[17]。

2.3 神經(jīng)軸突導(dǎo)向因子-1(Netrin-1,NTN-1)通過調(diào)節(jié)DC活化從而緩解干眼 NTN-1在角膜上皮等組織中廣泛表達(dá)[18]。最近的研究發(fā)現(xiàn) NTN-1 是白細(xì)胞遷移的負(fù)向引導(dǎo)信號(hào),表明 NTN-1 具有抗炎作用。在大鼠眼堿燒傷模型中,NTN-1 可以抑制堿燒傷引起的炎癥和血管生成[19]。在高血糖小鼠模型中,NTN-1 促進(jìn)了角膜上皮細(xì)胞的增殖和遷移,以及糖尿病角膜傷口的愈合[20]。與對(duì)照小鼠相比,干眼模型小鼠角膜上皮衍生的 NTN-1 表達(dá)顯著降低。局部應(yīng)用重組 NTN-1增加了淚液分泌和杯狀細(xì)胞密度,減輕了疾病的嚴(yán)重程度。此外,流式細(xì)胞術(shù)證明NTN-1 減少了 DC 的數(shù)量,抑制了 DC 和 Th17 細(xì)胞的活化,并降低了干眼模型小鼠IL-17 和 IFN-γ等炎癥因子的表達(dá)[18]。

3 減少眼表CD4+T細(xì)胞的浸潤(rùn)

3.1 間充質(zhì)干細(xì)胞/基質(zhì)細(xì)胞(MSC)減少眶內(nèi)腺和眼表中CD4+T細(xì)胞的浸潤(rùn)和炎性細(xì)胞因子的水平 有研究表明,在小鼠眶內(nèi)注射ConA會(huì)在眶內(nèi)腺和眼表中誘導(dǎo)CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥,從而減少淚液產(chǎn)生、減少結(jié)膜杯狀細(xì)胞并破壞角膜上皮完整性。而MSC的眶周給藥抑制了CD4+T細(xì)胞的激活,減少了眶內(nèi)腺中分泌IFN-γ的CD4+T細(xì)胞浸潤(rùn),并增強(qiáng)了淚液的產(chǎn)生和眼表的完整性[21]。當(dāng)功能性淚腺組織缺失時(shí),會(huì)導(dǎo)致淚液不足型干眼的發(fā)生,也是干眼最嚴(yán)重的進(jìn)展之一。而淚腺注射MSC可以顯著提高淚液不足型干眼小鼠模型中淚腺的再生能力,表現(xiàn)為腺泡結(jié)構(gòu)顯著增加。同時(shí)MSC使得急性炎癥期的巨噬細(xì)胞侵襲受調(diào)節(jié),增殖細(xì)胞數(shù)量減少,TNF-α表達(dá)降低[22]。另外,靜脈注射MSC治療可緩解實(shí)驗(yàn)性和臨床干燥綜合征(SS),抑制小鼠模型和SS患者的自身免疫并恢復(fù)了唾液腺分泌功能,其機(jī)制為MSC移植通過提高IL-27的水平來恢復(fù)Th17/Treg平衡并抑制炎癥反應(yīng)[23-24]。綜上可見,MSC可通過調(diào)節(jié)過度免疫反應(yīng)來抑制炎癥。

3.2 絲裂原活化蛋白激酶—活化蛋白激酶-2抑制劑(MK2i)抑制干眼眼表的細(xì)胞凋亡和CD4+T細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥 MK2是炎癥相關(guān)信號(hào)通路的關(guān)鍵參與者,且有研究表明MK2在堿燒傷引起的角膜炎癥中起重要作用,而局部抑制MK2激活可以有效抑制堿燒傷角膜中的免疫細(xì)胞浸潤(rùn)從而抑制炎癥[23-24]。因此,有學(xué)者想到MK2i是否能減少干眼眼表炎癥。實(shí)驗(yàn)表明:對(duì)經(jīng)受干燥應(yīng)激(DS)的小鼠局部應(yīng)用MK2i滴眼液,小鼠淚液產(chǎn)生增加,杯狀細(xì)胞損失減少,角膜屏障功能得到改善。角膜上皮中MMP-3、MMP-9、IFN-γ和IL-17A的生成被抑制,CD4+T細(xì)胞浸潤(rùn)明顯減少。驗(yàn)證了MK2i在干眼眼表炎癥中的抗炎作用[25]。

4 小結(jié)

在干眼的治療中,控制眼表炎癥是基礎(chǔ),也是打破干眼惡性循環(huán)的關(guān)鍵。目前,2020中國(guó)干眼專家共識(shí)推薦的抗炎治療包括糖皮質(zhì)激素、免疫抑制劑(如他克莫司、環(huán)孢素A)、NSAIDs以及部分抗菌藥(如四環(huán)素、阿奇霉素、夫西地酸)。本文總結(jié)了近些年在體內(nèi)體外實(shí)驗(yàn)中對(duì)干眼具有明確抗炎作用的藥物。還有部分藥物如富血小板血漿(PRP)在臨床試驗(yàn)中顯示出了對(duì)干眼的確切治療效果,還需要在機(jī)制方面進(jìn)行進(jìn)一步的研究。在未來的研究中還需要更加明確各種抗炎治療的機(jī)理,探索能否協(xié)同用藥以達(dá)到更好的抗炎效果,為干眼的抗炎治療提供新思路新方法。