崔 凌，黃光怡，徐 帆

0 引言

小膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)(central nervous system，CNS)中神經(jīng)膠質(zhì)細胞的主要類型之一，發(fā)揮著巨噬細胞的功能，參與CNS的免疫反應[1-2]。視網(wǎng)膜和視神經(jīng)作為CNS的外延，小膠質(zhì)細胞在各類疾病的發(fā)生和發(fā)展中均扮演著重要的角色[3-4]。

靜息狀態(tài)下，小膠質(zhì)細胞呈分枝狀，時刻監(jiān)視著其周圍微環(huán)境的各種病理變化；在各種損傷因素的刺激下，例如視神經(jīng)損傷、炎癥、光損傷、視網(wǎng)膜脫離和視網(wǎng)膜色素變性等，小膠質(zhì)細胞立即激活，并改變其形態(tài)進而向病變區(qū)域遷移，發(fā)揮著保護和損傷組織的雙重作用：一方面，小膠質(zhì)細胞通過吞噬異己成分、分泌神經(jīng)營養(yǎng)因子等促進神經(jīng)細胞存活和組織再生；而另一方面，小膠質(zhì)細胞的過度活化也可能通過分泌細胞毒性物質(zhì)，例如白介素 (interleukin,IL)-1、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factor,TNF)-α等誘導神經(jīng)元凋亡，進而加重組織損傷[5-6]。近十余年來，隨著分子生物學技術(shù)的快速發(fā)展，人們對于小膠質(zhì)細胞的生物學功能與眼科疾病的相關(guān)性及其具體分子機制有了更為深刻的認識。本文將針對小膠質(zhì)細胞與眼科疾病的關(guān)系進行綜述。

1 視神經(jīng)損傷和小膠質(zhì)細胞

小膠質(zhì)細胞對死亡的神經(jīng)元的吞噬，在視神經(jīng)損傷患者的視功能預后中發(fā)揮著重要作用。在視神經(jīng)損傷的患者中，視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞(retinal ganglion cells，RGCs)凋亡相關(guān)因子會呈現(xiàn)爆發(fā)式增長，RGCs凋亡是其主要的病理變化，并導致不可逆的視功能喪失，嚴重威脅患者的生活質(zhì)量[7]。當發(fā)生視神經(jīng)損傷時，小膠質(zhì)細胞立即開始識別和遷移至損傷部位，發(fā)揮其吞噬功能，清除凋亡的神經(jīng)元細胞。為了研究視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞的吞噬功能，研究人員利用4Di-10ASP染料對RGCs進行染色，當小膠質(zhì)細胞吞噬RGCs后，亦可在小膠質(zhì)細胞中觀察到4Di-10ASP染色的情況[8]。完成了首次吞噬的小膠質(zhì)細胞，仍可繼續(xù)遷移，并再次吞噬死亡的RGCs。與大腦中小膠質(zhì)細胞激活后，其分枝狀形態(tài)完全改變?yōu)樽冃蜗x樣的過程不同，視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞在受到損傷刺激后，仍部分保留分枝狀的形態(tài)。當損傷刺激停止后，小膠質(zhì)細胞可以重新遷移至節(jié)細胞層和內(nèi)叢狀層，并恢復為分枝狀的形態(tài)[9]。

為進一步分析小膠質(zhì)細胞吞噬功能對視神經(jīng)損傷后RGCs發(fā)揮了何種作用，研究人員利用各類小膠質(zhì)細胞激活抑制劑進行干預，觀察RGCs存活率的變化。近年來研究證實，利用亞精胺[10]、腺苷酸激酶抑制劑[11-12]、ASK1-p38信號通路抑制劑[13]、枸杞[14]等均可以通過抑制小膠質(zhì)細胞激活，進而保護視神經(jīng)損傷后的RGCs，提高細胞存活率。同時，小膠質(zhì)細胞和RGCs之間，也能通過細胞間的表面受體和配體，如Recombinant Cluster of Differentiation 200 (CD200)，及受體Recombinant CD200 Receptor 1(CD200R1),發(fā)揮相互的調(diào)控作用[15]。上述研究提示我們，通過干預視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞異?；罨?，能夠?qū)σ暽窠?jīng)損傷誘導的RGCs死亡發(fā)揮調(diào)控作用。

此外，視神經(jīng)損傷的程度也決定了小膠質(zhì)細胞行為[16]。在輕度的視神經(jīng)損傷小鼠模型中，利用TUNAL染色和電鏡觀察，證實在損傷后2～28d，RGCs的數(shù)量和活力均沒有顯著下降。同時，在視神經(jīng)損傷的近端重建過程中，并沒有小膠質(zhì)細胞激活。與此相反，在傷后7～28d激活的小膠質(zhì)細胞緊密包裹著損傷的視神經(jīng)遠端斷裂的神經(jīng)軸突周圍。而這些現(xiàn)象對于輕度視神經(jīng)損傷治療策略制定和其下游分子機制，仍有待研究。

值得注意的是，單眼視神經(jīng)損傷或干預也可能引起對側(cè)眼視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞改變。Cen等[17]對單眼視神經(jīng)橫斷傷大鼠的雙眼小膠質(zhì)細胞形態(tài)、分布和功能進行了分析。他們發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞密度在視神經(jīng)損傷3d～2wk后快速升高，在3～12wk又逐漸減低，在1～3wk時還伴隨著節(jié)細胞層(ganglion cell layer，GCL)小膠質(zhì)細胞分枝狀形態(tài)的轉(zhuǎn)變。損傷眼中，小膠質(zhì)細胞數(shù)量和形態(tài)隨著時間而發(fā)生變化。而在非損傷眼中，盡管僅在視網(wǎng)膜中央?yún)^(qū)域檢測到小膠質(zhì)細胞密度的增加具有統(tǒng)計學上的意義，但是小膠質(zhì)細胞形態(tài)的變化及其趨勢與損傷眼相似。而Galindo-Romero對單側(cè)視神經(jīng)橫斷傷眼玻璃體腔注射腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)，也發(fā)現(xiàn)在對側(cè)眼小膠質(zhì)細胞顯著激活并發(fā)揮吞噬作用[18]。上述結(jié)果提示我們，在單眼視神經(jīng)損傷的動物模型中，利用對側(cè)眼作為對照組時應考慮小膠質(zhì)細胞變化的因素。

在具有視神經(jīng)再生能力的兩棲動物中，小膠質(zhì)細胞激活和作用的方式具有獨特性。Zou等[19]研究發(fā)現(xiàn)在斑馬魚視神經(jīng)損傷模型中，RGCs的存活率和神經(jīng)軸突再生對于斑馬魚視功能的恢復具有重要作用。由于RGCs死亡率低，因而小膠質(zhì)細胞數(shù)量僅在傷后3d短暫升高，在傷后14d逐漸下降[19]。在這過程中，較低的三碘甲狀腺氨酸(T3)水平，可以有效地抑制小膠質(zhì)細胞激活，并快速降低視神經(jīng)損傷引起的炎癥反應程度[20]。在視神經(jīng)橫斷的有爪蟾蜍中，小膠質(zhì)細胞在傷后18h，開始聚集于視網(wǎng)膜并沿視神經(jīng)排列。在再生的視神經(jīng)軸突進入大腦前5d達到高峰，并于連接視網(wǎng)膜和中腦頂蓋神經(jīng)纖維的重建后逐漸減低[15]。上述結(jié)果提示我們，小膠質(zhì)細胞在視神經(jīng)橫斷后的再生中扮演了重要角色。

2 糖尿病視網(wǎng)膜病變和小膠質(zhì)細胞

高血糖狀態(tài)不僅誘發(fā)新生血管形成，同時也伴隨著神經(jīng)元的死亡，表明糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)符合視網(wǎng)膜神經(jīng)退行性改變的特征[21-22]。大量的研究表明，DR進程中存在著視網(wǎng)膜的慢性炎癥[23-24]，而慢性炎癥會引起視網(wǎng)膜炎癥因子的升高，如TNF、IL-1、IL-6等[25-27]，進而影響視網(wǎng)膜血管滲透性和細胞凋亡[28-29]。同時，血糖升高也能引起微環(huán)境中相關(guān)分子的改變而激活小膠質(zhì)細胞。因此，小膠質(zhì)細胞與DR的關(guān)系逐漸受到學者重視。

糖尿病導致的血液高糖狀態(tài)能夠激活視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞[3,30]。研究表明，糖尿病能夠?qū)е氯┨沁€原酶表達升高，而醛糖還原酶的積累又是誘導炎癥反應的重要因素。學者在此基礎(chǔ)上進一步證實，DR患者的視網(wǎng)膜組織中醛糖還原酶的堆積，能夠促使視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞活化，進而增強其遷移和炎癥因子分泌[31]。利用小膠質(zhì)細胞標志物CD45、CD68和人類白細胞抗原(human leukocyte antigen DR，HLA-DR)對小膠質(zhì)細胞進行標記，發(fā)現(xiàn)在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者中，小膠質(zhì)細胞數(shù)量顯著增加，且主要圍繞視網(wǎng)膜動脈、擴張的靜脈、棉絨斑和視網(wǎng)膜內(nèi)層的微血管瘤。在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變患者的GCL層和玻璃體腔新生血管區(qū)域，小膠質(zhì)細胞活化數(shù)量也顯著升高。而在糖尿病黃斑水腫的患者中，小膠質(zhì)細胞活化廣泛存在于整個視網(wǎng)膜和視網(wǎng)膜下腔區(qū)域[32]。在DR的大鼠中也可以觀察到小膠質(zhì)細胞的激活[33]。小膠質(zhì)細胞數(shù)量在誘導性糖尿病4wk后顯著增加。激活的小膠質(zhì)細胞向視網(wǎng)膜損傷部位聚集，并促進了DR的神經(jīng)損傷進程。在增殖性糖尿病視網(wǎng)膜病變中，小膠質(zhì)細胞會在視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層的新生血管周圍聚集。當新生血管突破內(nèi)界膜并長入玻璃體腔時，其周圍可檢測到顯著增加的小膠質(zhì)細胞標志物，如HLA-DR、CD45和CD68[34]。在天然形成的2型糖尿病大鼠模型中，小膠質(zhì)細胞會在視網(wǎng)膜下腔集聚，并在視網(wǎng)膜色素上皮層(retinal pigment epithelium，RPE)中形成微孔結(jié)構(gòu)，允許炎癥因子穿過[35]。此外，在病變早期僅有電生理改變時[36]，小膠質(zhì)細胞可通過釋放促炎因子，加重炎癥反應[37]。利用光學相干斷層掃描(optical coherence tomography，OCT)進行視網(wǎng)膜形態(tài)學分析，也發(fā)現(xiàn)在視網(wǎng)膜下有散在高密度光點形成，其與小膠質(zhì)細胞增殖及分布一致[38]。此外，小膠質(zhì)細胞還能夠通過與RPE相互作用，進而影響外層血視網(wǎng)膜屏障的完整性[39]。另一方面，在糖尿病小鼠中進行玻璃體腔注射炎癥因子，也可以誘導小膠質(zhì)細胞活化，并加重視網(wǎng)膜水腫、滲出、新生血管等病理過程[35]。上述結(jié)果表明，小膠質(zhì)細胞活化在DR中扮演著重要的角色。

因為小膠質(zhì)細胞的激活在DR中的促進作用，利用藥物靶向抑制小膠質(zhì)細胞激活成為了干預初期DR的方向[40]。利用鏈脲霉素和四氧嘧啶破壞胰島β細胞，進而誘導大鼠1型糖尿病模型，是研究糖尿病早期病變的經(jīng)典動物模型[41]。在鏈脲霉素誘導后4wk，既可觀察到視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞激活，以及高水平的TNF-α和IL-1β分泌[42]。糖化白蛋白可通過促分裂原活化蛋白(mitogen activated protein，MAP)激酶信號通路加速糖尿病視網(wǎng)膜中小膠質(zhì)細胞激活和炎癥因子的釋放。利用糖化白蛋白特異性抗體進行中和，可以阻斷小膠質(zhì)細胞激活和TNF-α的分泌[43]。利用天然黃酮高良姜進行干預，能夠抑制視網(wǎng)膜小膠質(zhì)誘導的糖尿病中血視網(wǎng)膜屏障的破壞[44]。相似的，燈盞乙素也能抑制小膠質(zhì)細胞活化，進而減少糖尿病中血視網(wǎng)膜屏障的氧化應激損傷[45]。同時，學者們也發(fā)現(xiàn)利用CD5-2能夠通過抑制mircoRNA-27a，并抑制小膠質(zhì)細胞活化，能夠抑制糖尿病引起的視網(wǎng)膜心血管異常狀態(tài)[46]。通過抑制小膠質(zhì)細胞的激活，能有效的緩解DR的進展。

近幾年，針對抑制小膠質(zhì)細胞活化進而改善DR的臨床研究也陸續(xù)展開。在一項糖尿病黃斑水腫治療的研究中，利用二甲胺四環(huán)素抑制小膠質(zhì)細胞活化，可以改善中央黃斑水腫、視功能和血管滲漏情況[47]。在另一項隨機雙盲對照臨床試驗中，研究人員挑選輕型的非增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變或沒有高危因素的增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變患者，利用強力霉素(一種半合成的次生四環(huán)素)治療，同樣具有抗炎效果，并改善黃斑中心凹倍頻視野，表明視網(wǎng)膜內(nèi)層功能得到改善[48]。因此，抑制小膠質(zhì)細胞激活的靶向藥物對DR的治療有重要的作用。

3 青光眼和小膠質(zhì)細胞

青光眼是神經(jīng)退行性疾病，伴隨著RGCs死亡和視野進行性喪失[49-50]。眼壓升高是目前公認的青光眼最主要的危險因素。盡管通過藥物、手術(shù)或激光治療，可以使眼壓降低到適當水平，但是仍有大部分患者視功能仍然進行性的減退。神經(jīng)炎癥被認為在這其中扮演了重要的角色。研究人員已經(jīng)證實，在臨床患者和青光眼動物模型中，視網(wǎng)膜和前房可以檢測出升高的炎癥介質(zhì)，例如TNF、IL-6、IL-9、IL-10、IL-12和NO。而這些炎癥因子誘導的慢性炎癥，是青光眼中RGCs喪失的重要原因[51]。因此，探究青光眼患者視網(wǎng)膜和視神經(jīng)慢性炎癥相關(guān)機制，逐步受到人們的重視。

小膠質(zhì)細胞被認為是青光眼誘導的炎性激活的重要因素之一。在青光眼中，小膠質(zhì)細胞通過形態(tài)、基因表達、細胞增殖、細胞黏附和免疫應答反應的改變，參與了RGCs的退行性改變。在人類青光眼患者中，可以發(fā)現(xiàn)激活的小膠質(zhì)細胞呈簇出現(xiàn)在視乳頭[51]。同時，在死亡的RGCs附近，也能直接觀察到小膠質(zhì)細胞增殖。Bosco等[52]進一步研究發(fā)現(xiàn)，在DBA/2J色素播散型青光眼小鼠模型中，小膠質(zhì)細胞在RGCs數(shù)量減少前就已經(jīng)被激活，且聚集于視乳頭以及篩板周圍的無髓鞘視神經(jīng)軸突，而這些部位被認為是DBA/2J小鼠視神經(jīng)病變起始部位[53-54]。隨著病情進展，小膠質(zhì)細胞逐漸遷移至內(nèi)層視網(wǎng)膜。伴隨著DBA/2J小鼠小膠質(zhì)細胞激活，基因微陣列分析中視網(wǎng)膜和視乳頭基因表達的改變也證實了固有免疫反應的激活[55-56]。此外，利用二甲胺四環(huán)素抑制小膠質(zhì)細胞的激活也可以減少缺血和青光眼模型中RGCs的死亡[57]。上述研究證實，小膠質(zhì)細胞激活在青光眼RGCs死亡中發(fā)揮著重要的作用。

小膠質(zhì)細胞在青光眼病情進展中也可能發(fā)揮著保護作用[58]。在青光眼患者眼中，小膠質(zhì)細胞可呈現(xiàn)出較多的變形蟲樣的形態(tài)，并呈簇包圍著篩板和視網(wǎng)膜血管，提示我們小膠質(zhì)細胞可能在防止血視網(wǎng)膜屏障破壞方面發(fā)揮著保護效應[59]。在單眼的青光眼動物模型的正常對照眼中，也可以觀察到與損傷眼形態(tài)不同的小膠質(zhì)細胞分布于視網(wǎng)膜各個層次，表明小膠質(zhì)細胞可能參與了組織的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)，保護非損傷眼的神經(jīng)軸突[60]。上述內(nèi)容提示，小膠質(zhì)細胞對于青光眼的發(fā)病進展及治療效果仍有待研究。

4 小結(jié)

此外，小膠質(zhì)細胞還參與了視網(wǎng)膜色素變性、視網(wǎng)膜光損傷、視神經(jīng)炎、年齡相關(guān)性黃斑病變等一系列眼病[61-62]。小膠質(zhì)細胞異?；罨?，介導了視網(wǎng)膜炎癥反應加重了眼部原有的病變。因此，我們需要探討視網(wǎng)膜小膠質(zhì)細胞異?；罨姆肿诱{(diào)控網(wǎng)絡(luò)，以及小膠質(zhì)細胞和視網(wǎng)膜各類細胞間的相互作用，以期尋找合適的干預靶點。在此基礎(chǔ)上，評估靶向干預小膠質(zhì)細胞對于上述各類疾病的潛在治療效果，為未來的臨床轉(zhuǎn)化研究奠定基礎(chǔ)。