视网膜色素上皮细胞损伤机制研究进展

蔡 莉 易敬林

正常情况下，视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)细胞的结构完整对维持正常视网膜功能非常重要，RPE细胞一旦死亡便不能再生，只有依靠邻近RPE细胞的扩张和移行来填补缺损区。而RPE细胞的损伤或增殖在许多视网膜疾病的发病过程中起着重要的作用，它主要参与了年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD)、糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)、视网膜色素变性(retintis pigmentosa，RP)、增生性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy，PVR)等疾病的发生发展。因此，研究这些病理过程以明确RPE细胞损伤的机制是一种新的方法。Esser等[1]首先发现体外培养的人RPE细胞表达细胞凋亡受体CD95。进一步研究证明，光照和氧化可降低RPE细胞活性和Bcl-2表达，并可以增加细胞内活性氧(reactive oxygen species，ROS)、凋亡细胞数和 Bax 表达[2]。Du 等[3]用无血清、葡萄糖和含氧的培养基模拟缺血状态培养RPE细胞，检测到在缺血状态下参与凋亡的Caspase-3、Caspase-8、Caspase-9活性增高，证实缺血可以诱导RPE细胞凋亡。

1 氧化应激反应

氧化应激损伤是许多眼科疾病的病理过程之一，目前认为与吸烟相关性最高，包括强光、营养障碍和遗传因素等都能导致疾病的发生。最新研究显示:年龄、氧化损伤和亲氧化剂溶酶体脂褐素积累会导致AMD的RPE细胞功能下降[4]。其机制包括自由基损害、钙超载和内源性神经酰胺(ceramide，CM)途径的激活等。RPE细胞正常情况下就能产生相对高浓度的氧自由基;与此同时，随着年龄的增加，机体自身抗氧化机制逐渐减弱。因此，在许多眼科疾病中RPE细胞的功能障碍早期出现。随着AMD研究的进展，发现AMD的RPE细胞早期损伤与细胞凋亡有密切关系。Qian等[5]发现氧化剂H2O2可诱导人RPE细胞高水平凋亡，胞内脂质第二信使CM的含量同时增高;还有研究也发现HMG-CoA因子、ADP-核糖聚合酶可以保护氧化应激损伤引起的细胞损伤和凋亡[6]，OT-551可以保护光损伤大鼠RPE[7]，并且通过暗适应调节可以减少视网膜脱离引起的 RPE损伤[8]。活性蛋白激酶(JNK、P38和ASK1)和AMD小鼠模型的RPE细胞产生的ROS也会导致RPE细胞凋亡[9]。

2 蓝光损伤机制

蓝光是造成RPE损伤的危险因素之一，视网膜光损伤分为I级损伤和Ⅱ级损伤，蓝光主要引起Ⅱ级损伤。Roehlecke等[10]在1966年首先发现一定量的可见光可引起实验小鼠的视网膜损伤。适宜的蓝色光照射剂量显著减少人ARPE-19细胞代谢活性，并且会增加ROS在细胞内水平。Seko等[11]报道，大鼠RPE细胞在高强度蓝光照射下会出现细胞坏死，体外培养猪RPE细胞出现荧光增多、脂褐质成分增加。用蓝光照射体外培养的人RPE细胞发现，RPE细胞出现损伤，损伤程度呈光照强度和光照时间依赖性[12]。后进一步证实这种损伤过程与线粒体膜电位降低、细胞色素C释放有关。最近有报道Acry-Sof天然过滤器(紫外和蓝色光过滤生色)可降低蓝光诱导人的RPE细胞凋亡[13]，那么我们可以进一步探讨这种过滤器的滤过蓝光的成分，并把它紧密与临床相结合，探索出减少蓝光损伤的临床应用的装置。

3 高糖

持续的缺氧和高糖状态可造成RPE细胞不同程度的损伤，导致DR的发生发展。研究发现，高糖可以造成RPE细胞的损伤，在山羊视网膜周细胞，色素上皮衍生因子(PEDF)通过激活PI3K/Akt;进而下调高血糖诱导的细胞凋亡[14]。高浓度葡萄糖可以引起培养的人RPE细胞氧化损伤，使细胞形态和活力发生变化，损伤的机制可能是高糖诱导RPE细胞产生大量ROS，同时使细胞抗氧化能力下降，激活RPE细胞p38MAPK，经过细胞内信号转导，过量ROS通过细胞毒作用和细胞抑制作用造成RPE细胞损伤，参与DR的发生发展[15]。

4 机械牵拉、高钙

研究发现，机械牵拉是RPE细胞的损伤因素，机械牵拉RPE细胞能显著增加Ca2+内流，Ca2+内流可能是RPE细胞损伤前的信号[16]。而且体外实验证明，细胞内钙超载是高浓度H2O2诱导人ARPE-19细胞凋亡的关键一步[17]。与此同时发现，P2X受体，特别是P2X7受体通过激活ATP和BzATP诱导的Ca2+信号导致RPE细胞凋亡[18]。最近一项研究结果显示:单核细胞趋化蛋白(MCP)-1激活的单核细胞诱导人RPE细胞凋亡与Ca2+、活性氧(ROS)参与有关[19]。以上结果都表明，机械牵拉和高钙都有可能是造成RPE细胞损伤的因素。

5 脂质沉积

为了明确脂褐质对RPE细胞功能的影响，有实验发现在体外培养的RPE细胞中加入感光细胞外节(photoreceptor outer segments，POS)后，改变 Ca2+浓度可以启动RPE细胞内脂褐素的积累，使RPE细胞中脂褐质积累增加，进而造成RPE细胞功能的损伤[20-21]。

6 RP

RP是感光细胞损失导致的遗传性视网膜营养障碍疾病，本病为一种严重遗传病，目前对于限制疾病的进展和恢复视觉尚无特效疗法。最近研究发现，RPE细胞可能是影响RP中RNA剪接因子的主要细胞类型[22]，这意味着RPE细胞可能在RP疾病中承担着重要角色。

7 小结

总之，随着年龄逐渐增长，人体内RPE细胞内线粒体功能下降、黑色素含量持续减少，而脂褐素含量不断增加，RPE细胞对氧化应激、蓝光损伤、缺血缺氧及Ca2+浓度的变化变得更加敏感，并且损伤后RPE细胞功能障碍很难恢复。最近有研究在MRL/MpJ小鼠可见RPE细胞的损伤修复[23]。这些结果表明，如果视网膜损伤严重，内源性再生是无效的，并最终可能需要辅助移植治疗，为内源性骨髓修复受损的视网膜组织细胞替代疗法在眼科的应用提供新的可能[24-27]。线粒体、脂褐素和黑色素的年龄相关性改变，在一定程度上促进了一些老年性疾病的发生和发展，如AMD。全身循环的造血干细胞出现在RPE细胞损伤的小鼠模型的视网膜下，并明确为RPE-65[28]。探讨RPE细胞病理机制，我们可以明确与RPE损伤相关的视网膜疾病的发病机制，探讨治疗视网膜疾病的新途径。探讨RPE细胞的损伤机制可以为损伤因子的抑制剂在临床的应用提供动物实验基础。因此，积极探索视网膜光损伤的病理机制，对于制定有效的防治措施、降低玻璃体视网膜相关疾病的发病率均具有重要的意义。

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