張亞瓊　徐海月　劉　華

(錦州醫(yī)科大學，遼寧　錦州　121000)

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小膠質細胞在年齡相關性黃斑變性中的作用機制

張亞瓊徐海月劉華

(錦州醫(yī)科大學，遼寧錦州121000)

〔關鍵詞〕年齡相關性黃斑變性；慢性炎癥；小膠質細胞

年齡相關性黃斑變性(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，其主要特點是光感受器和視網(wǎng)膜色素上皮細胞(RPE)及血液供應等特征性變化，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的兩個特殊因素，增加其風險和進展。通過免疫系統(tǒng)單分子基因分析已證明慢性炎癥參與AMD的病理過程；年齡是AMD最顯著的危險因素，研究表明免疫細胞的老化效應在視網(wǎng)膜外層影響明顯〔2〕。在衰老鼠的視網(wǎng)膜中，小膠質細胞從正常位置顯著性遷移并聚集在視網(wǎng)膜下間隙調節(jié)微環(huán)境〔3〕。在人和小鼠AMD模型中已發(fā)現(xiàn)小膠質細胞的聚集，證明小膠質細胞的聚集異常調節(jié)免疫系統(tǒng)及細胞分子水平，促進AMD的發(fā)展〔4〕。

1小膠質細胞在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的生理功能

1.1小膠質細胞的分布、靜息與激活小膠質細胞源于中胚層，均勻分布在整個中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，占整個膠質細胞的20%〔5〕。生理狀態(tài)下，小膠質細胞以高頻率不斷擴張和收縮調節(jié)微環(huán)境〔6〕，在免疫系統(tǒng)的主要任務是清除代謝組織碎片、分泌神經(jīng)保護因子、參與血視網(wǎng)膜屏障的形成、維持樹突可塑性及調節(jié)補體。受損傷或炎癥刺激后，小膠質細胞被激活主要表現(xiàn)在增殖、形態(tài)學、免疫反應和遷移等方面〔7〕。激活后小膠質細胞反映出不同表型：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)阻斷促炎細胞因子的釋放，分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子、清除碎片、促進組織修復來發(fā)揮抗炎作用〔8〕。

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

小膠質細胞表達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)炎癥和聚集蛋白質的形成。接頭蛋白MyD88和級聯(lián)效應(TRIE)刺激TLR后激活激酶抑制性核轉錄因子(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錄因子(AP)-1激活，兩者均參與促炎因子的表達〔9〕。在阿爾茨海默病(AD)中，小膠質細胞受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的危險性相關，但TLR4在帕金森病(PD)中并不表達，在PD鼠模型中發(fā)現(xiàn)TLR4缺乏則削弱小膠質細胞的激活〔10〕。在PD和AD動物模型中，Aβ樣沉積物和低聚α突觸核蛋白激活TLR2通路，實驗表明TLR2缺乏在小膠質細胞的激活、吞噬能力和Aβ樣淀粉沉積量中表現(xiàn)為負調節(jié)〔11〕。

神經(jīng)損傷或用細菌脂多糖(LPS)激活小膠質細胞，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動物模型中，TNF-α促進黑質致密部多巴胺神經(jīng)元(SNPc)變性；當TNFR1缺乏時，Aβ淀粉樣沉積物減少，SNPc程度變性減弱〔12〕；當神經(jīng)系統(tǒng)受損時，谷氨酸緩沖細胞丟失，損壞的部位被M1型小膠質細胞填充，并通過胱氨酸/谷氨酸轉運蛋白系統(tǒng)釋放高濃度的神經(jīng)興奮性遞質谷氨酸，產(chǎn)生興奮毒性。在PD、AD、軸索損傷和肌萎縮等神經(jīng)退行性病變中通過神經(jīng)元谷氨酸離子型受體介導神經(jīng)毒性作用〔13〕。研究表明，在激活的小膠質細胞中，壞死的神經(jīng)元刺激TLR的表達，促進谷氨酸的表達水平，同時TNF-α也上調谷氨酸的表達；自分泌刺激氨甲基膦酸(AMPA)受體和代謝性谷氨酸促進TNF-α的合成和分泌〔14〕。

2小膠質細胞在視網(wǎng)膜中的生理功能及穩(wěn)態(tài)調節(jié)

小膠質細胞存在于大鼠、猴、兔子和人類等多種哺乳動物的成熟視網(wǎng)膜里，主要分布在神經(jīng)纖維層、神經(jīng)節(jié)細胞層及內叢狀層〔15〕。在健康的視網(wǎng)膜中，小膠質細胞不斷調控微環(huán)境變化并自我更新，清除代謝產(chǎn)物和組織碎片，表達低水平的刺激和吞噬活性。通過玻璃體注射小膠質細胞發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜發(fā)育期間的小膠質細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〕。小膠質分泌神經(jīng)保護因子，如抗炎細胞因子(GDNF)、神經(jīng)生長因子(NGF)、神經(jīng)營養(yǎng)因子(NT)3等，維持神經(jīng)元的存活〔17〕。

健康的視網(wǎng)膜中小膠質細胞通過表達多種表面受體感知所處的環(huán)境細胞因子，如趨化因子、神經(jīng)遞質、神經(jīng)激素和神經(jīng)遞質及離子通道等〔18〕。在生理條件下，趨化因子CX3CL1、凝集素CD22、其他膜蛋白(包括抑制小膠質細胞激活的黏附分子、CD200、CD47)等蛋白調節(jié)小膠質細胞，其中，趨化因子主要由健康的神經(jīng)元分泌并結合到CX3CR1受體后調節(jié)微環(huán)境穩(wěn)態(tài)。趨化因子防止小膠質細胞的過度活化，在神經(jīng)損傷時，它促進小膠質細胞和星形膠質細胞的活化，從而使小膠質細胞的神經(jīng)保護和神經(jīng)毒性同時存在,CX3CR1缺乏下調小膠質細胞，導致神經(jīng)毒性和變性〔19〕。RPE也通過釋放細胞因子，如轉化分泌狀態(tài)的組織生長因子(TGF)-B調節(jié)小膠質細胞的靜息狀態(tài)(使其更易釋放IL-10)，這反過來下調主要組織相容性復合物Ⅱ類(MHCⅡ)CD80或CD86等分子的表達，維持正常免疫調節(jié)〔20〕。

3小膠質細胞在AMD中的發(fā)病機制

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，晚期為脈絡膜新生血管的形成。當小膠質細胞被促炎因子(NO、IL-1β、TNF-α)刺激時，M1型和M2型表達不平衡，其胞體增大，樹突縮短，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)對小膠質細胞的激活慢性炎癥在AMD中發(fā)揮重要作用，神經(jīng)調節(jié)腺苷通過激活A2AR調節(jié)小膠質細胞的增殖、趨化和反應能力。腺苷是一種神經(jīng)調質，在神經(jīng)免疫系統(tǒng)發(fā)揮重要作用，小膠質細胞表達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受體調節(jié)小膠質細胞的增殖、形態(tài)表型和介質的釋放；A2AR受體(激活和阻斷)干擾小膠質細胞在神經(jīng)退行性病變中介導的炎癥反應〔22〕。A2AR控制小膠質細胞的功能如下：釋放炎癥因子及細胞增殖；維持小膠質細胞的舒張與收縮，進而維持內環(huán)境穩(wěn)態(tài)；A2AR直接調節(jié)小膠質細胞的吞噬和遷移。故A2AR有望在小膠質細胞介導的慢性炎癥的視網(wǎng)膜退行性病變中作為神經(jīng)保護有效的藥物學工具〔23〕。

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

3.3脂褐質(A2E)在視網(wǎng)膜小膠質細胞的積累在老化的視網(wǎng)膜中，小膠質細胞在視網(wǎng)膜外層細胞堆積并在胞質內形成自發(fā)熒光脂質顆粒。體外實驗表明：A2E積累的小膠質細胞增加小膠質細胞的激活，減弱其對光感受器的神經(jīng)保護作用；降低小膠質細胞趨化因子受體的表達，抑制其趨化作用，證明A2E的積累增加視網(wǎng)膜小膠質細胞的積累；A2E積累的小膠質細胞通過提高補體因子(CF)B和降低CFH調節(jié)補體系統(tǒng)，促進補體活化和視網(wǎng)膜外沉積。所有這些潛在因素使視網(wǎng)膜外層環(huán)境內處于促炎狀態(tài)，驅使RPE細胞和光感受器損傷凋亡〔27〕。

綜上，小膠質細胞作為免疫系統(tǒng)的特殊細胞，神經(jīng)保護和神經(jīng)毒性同時存在，起著雙刃劍的作用，與老年化、慢性炎癥相關聯(lián)，是AMD的基本病理機制之一，進一步研究視網(wǎng)膜下小膠質細胞和RPE之間作用機制，對探討AMD的發(fā)生發(fā)展有重要意義；在細胞水平上深入研究小膠質細胞相關受體A2AR、A2E等及其對小膠質細胞生理功能的影響,為AMD的預防、治療和干預提供新方向。

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〔2015-12-28修回〕

(編輯苑云杰/王一涵)

基金項目：國家自然科學基金(No.31371177)；遼寧省自然科學基金項目(No.2014022022)

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

〔中圖分類號〕R774.5

〔文獻標識碼〕A

〔文章編號〕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，主要從事白內障、青光眼、年齡相關性黃斑變性研究。