小胶质细胞在年龄相关性黄斑变性中的作用机制

张亚琼　徐海月　刘　华

(锦州医科大学，辽宁　锦州　121000)



小胶质细胞在年龄相关性黄斑变性中的作用机制

张亚琼徐海月刘华

(锦州医科大学，辽宁锦州121000)

〔关键词〕年龄相关性黄斑变性；慢性炎症；小胶质细胞

年龄相关性黄斑变性(AMD)是一种神经退行性病变，是欧美地区60岁以上人群致盲的首要原因，其主要特点是光感受器和视网膜色素上皮细胞(RPE)及血液供应等特征性变化，使视神经退行性萎缩最终致中心视力不可逆丧失〔1〕。慢性炎症和老年化是AMD的两个特殊因素，增加其风险和进展。通过免疫系统单分子基因分析已证明慢性炎症参与AMD的病理过程；年龄是AMD最显著的危险因素，研究表明免疫细胞的老化效应在视网膜外层影响明显〔2〕。在衰老鼠的视网膜中，小胶质细胞从正常位置显著性迁移并聚集在视网膜下间隙调节微环境〔3〕。在人和小鼠AMD模型中已发现小胶质细胞的聚集，证明小胶质细胞的聚集异常调节免疫系统及细胞分子水平，促进AMD的发展〔4〕。

1小胶质细胞在中枢神经系统的生理功能

1.1小胶质细胞的分布、静息与激活小胶质细胞源于中胚层，均匀分布在整个中枢神经系统中，占整个胶质细胞的20%〔5〕。生理状态下，小胶质细胞以高频率不断扩张和收缩调节微环境〔6〕，在免疫系统的主要任务是清除代谢组织碎片、分泌神经保护因子、参与血视网膜屏障的形成、维持树突可塑性及调节补体。受损伤或炎症刺激后，小胶质细胞被激活主要表现在增殖、形态学、免疫反应和迁移等方面〔7〕。激活后小胶质细胞反映出不同表型：M1经典激活状态，分泌促炎性因子等引起神经损伤；M2状态阻断促炎细胞因子的释放，分泌神经营养因子、清除碎片、促进组织修复来发挥抗炎作用〔8〕。

1.2小胶质细胞在中枢神经系统中的作用激活态小胶质细胞主要通过激活Toll样受体(TLR)、分泌肿瘤坏死因子(TNF)-α、谷氨酸和白细胞介素(IL)等在神经退行性病变中发挥作用。

小胶质细胞表达TLR1～9，其中TLR4、TLR2在神经退行性病变中特异性地参与神经炎症和聚集蛋白质的形成。接头蛋白MyD88和级联效应(TRIE)刺激TLR后激活激酶抑制性核转录因子(NF)-κB蛋白激酶(IKK)、丝裂原激活蛋白激酶(MAPK)，IKK磷酸化致NF-κB核移位，MAPK激活致活化的蛋白转录因子(AP)-1激活，两者均参与促炎因子的表达〔9〕。在阿尔茨海默病(AD)中，小胶质细胞受β淀粉样蛋白(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多态性与AD的危险性相关，但TLR4在帕金森病(PD)中并不表达，在PD鼠模型中发现TLR4缺乏则削弱小胶质细胞的激活〔10〕。在PD和AD动物模型中，Aβ样沉积物和低聚α突触核蛋白激活TLR2通路，实验表明TLR2缺乏在小胶质细胞的激活、吞噬能力和Aβ样淀粉沉积量中表现为负调节〔11〕。

神经损伤或用细菌脂多糖(LPS)激活小胶质细胞，分泌大量TNF-α，直接刺激TNF受体(TNFR)1致神经元死亡。在AD和PD动物模型中，TNF-α促进黑质致密部多巴胺神经元(SNPc)变性；当TNFR1缺乏时，Aβ淀粉样沉积物减少，SNPc程度变性减弱〔12〕；当神经系统受损时，谷氨酸缓冲细胞丢失，损坏的部位被M1型小胶质细胞填充，并通过胱氨酸/谷氨酸转运蛋白系统释放高浓度的神经兴奋性递质谷氨酸，产生兴奋毒性。在PD、AD、轴索损伤和肌萎缩等神经退行性病变中通过神经元谷氨酸离子型受体介导神经毒性作用〔13〕。研究表明，在激活的小胶质细胞中，坏死的神经元刺激TLR的表达，促进谷氨酸的表达水平，同时TNF-α也上调谷氨酸的表达；自分泌刺激氨甲基膦酸(AMPA)受体和代谢性谷氨酸促进TNF-α的合成和分泌〔14〕。

2小胶质细胞在视网膜中的生理功能及稳态调节

小胶质细胞存在于大鼠、猴、兔子和人类等多种哺乳动物的成熟视网膜里，主要分布在神经纤维层、神经节细胞层及内丛状层〔15〕。在健康的视网膜中，小胶质细胞不断调控微环境变化并自我更新，清除代谢产物和组织碎片，表达低水平的刺激和吞噬活性。通过玻璃体注射小胶质细胞发现视网膜发育期间的小胶质细胞耗竭减少了血管化，表明它可能在视网膜血管形成中起作用〔16〕。小胶质分泌神经保护因子，如抗炎细胞因子(GDNF)、神经生长因子(NGF)、神经营养因子(NT)3等，维持神经元的存活〔17〕。

健康的视网膜中小胶质细胞通过表达多种表面受体感知所处的环境细胞因子，如趋化因子、神经递质、神经激素和神经递质及离子通道等〔18〕。在生理条件下，趋化因子CX3CL1、凝集素CD22、其他膜蛋白(包括抑制小胶质细胞激活的黏附分子、CD200、CD47)等蛋白调节小胶质细胞，其中，趋化因子主要由健康的神经元分泌并结合到CX3CR1受体后调节微环境稳态。趋化因子防止小胶质细胞的过度活化，在神经损伤时，它促进小胶质细胞和星形胶质细胞的活化，从而使小胶质细胞的神经保护和神经毒性同时存在,CX3CR1缺乏下调小胶质细胞，导致神经毒性和变性〔19〕。RPE也通过释放细胞因子，如转化分泌状态的组织生长因子(TGF)-B调节小胶质细胞的静息状态(使其更易释放IL-10)，这反过来下调主要组织相容性复合物Ⅱ类(MHCⅡ)CD80或CD86等分子的表达，维持正常免疫调节〔20〕。

3小胶质细胞在AMD中的发病机制

AMD是老年化和免疫系统功能异常的视网膜外层疾病,其早期变化为RPE的改变，进展期特征为RPE基底层与Bruch膜之间玻璃膜疣的形成及其数量和体积的增加，晚期为脉络膜新生血管的形成。当小胶质细胞被促炎因子(NO、IL-1β、TNF-α)刺激时，M1型和M2型表达不平衡，其胞体增大，树突缩短，数量增多，并迁移到视网膜色素上皮下间隙，与RPE一起参与组织变性〔21〕。

3.1G蛋白耦联受体(A2AR)对小胶质细胞的激活慢性炎症在AMD中发挥重要作用，神经调节腺苷通过激活A2AR调节小胶质细胞的增殖、趋化和反应能力。腺苷是一种神经调质，在神经免疫系统发挥重要作用，小胶质细胞表达不同的腺苷亚型受体A1、A2A、A2B和A3受体。大量研究表明A1和A3受体调节小胶质细胞的增殖、形态表型和介质的释放；A2AR受体(激活和阻断)干扰小胶质细胞在神经退行性病变中介导的炎症反应〔22〕。A2AR控制小胶质细胞的功能如下：释放炎症因子及细胞增殖；维持小胶质细胞的舒张与收缩，进而维持内环境稳态；A2AR直接调节小胶质细胞的吞噬和迁移。故A2AR有望在小胶质细胞介导的慢性炎症的视网膜退行性病变中作为神经保护有效的药物学工具〔23〕。

3.2小胶质细胞对RPE的影响免疫细胞吞噬凋亡的细胞碎片对维持组织稳态和先天免疫平衡起主要作用，老化的吞噬细胞功能减弱，致未消化的细胞碎片累积、慢性无菌性炎症反应和组织老化损害。小胶质细胞和RPE功能异常存在于AMD发病过程中〔24〕。生理条件下，RPE吞噬光感受器外节段的膜盘结构，在细胞内形成吞噬小体，吞噬小体与溶酶体结合，溶酶体将膜盘降解为小分子物质通过视网膜内外屏障运送到光感受器和视网膜基底部。当视网膜老化时，RPE吞噬能力或降解能力减弱，RPE细胞内代谢物质(主要成分为脂褐质和黑色素)堆积，达到一定量时，RPE细胞凋亡崩解，与RPE层基底部和Bruch膜之间玻璃膜疣密切相关〔25〕。体外研究表明激活的小胶质细胞对RPE的影响主要表现在：RPE结构、增殖和吞噬能力的改变；RPE表达的化学因子、趋化因子和血管细胞黏附分子(VCAM)-1 mRNA转录水平增加；RPE表达和分泌促炎因子及血管生成因子增加;体内模型表明，视网膜下腔注射视网膜小胶质细胞促进脉络膜新生血管、RPE崩解和视网膜下腔小胶质细胞聚集〔26〕。

3.3脂褐质(A2E)在视网膜小胶质细胞的积累在老化的视网膜中，小胶质细胞在视网膜外层细胞堆积并在胞质内形成自发荧光脂质颗粒。体外实验表明：A2E积累的小胶质细胞增加小胶质细胞的激活，减弱其对光感受器的神经保护作用；降低小胶质细胞趋化因子受体的表达，抑制其趋化作用，证明A2E的积累增加视网膜小胶质细胞的积累；A2E积累的小胶质细胞通过提高补体因子(CF)B和降低CFH调节补体系统，促进补体活化和视网膜外沉积。所有这些潜在因素使视网膜外层环境内处于促炎状态，驱使RPE细胞和光感受器损伤凋亡〔27〕。

综上，小胶质细胞作为免疫系统的特殊细胞，神经保护和神经毒性同时存在，起着双刃剑的作用，与老年化、慢性炎症相关联，是AMD的基本病理机制之一，进一步研究视网膜下小胶质细胞和RPE之间作用机制，对探讨AMD的发生发展有重要意义；在细胞水平上深入研究小胶质细胞相关受体A2AR、A2E等及其对小胶质细胞生理功能的影响,为AMD的预防、治疗和干预提供新方向。

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〔2015-12-28修回〕

(编辑苑云杰/王一涵)

基金项目：国家自然科学基金(No.31371177)；辽宁省自然科学基金项目(No.2014022022)

通讯作者：刘华(1963-)，女，博士，主任医师，硕士生导师，主要从事白内障、青光眼、年龄相关性黄斑变性研究。

〔中图分类号〕R774.5

〔文献标识码〕A

〔文章编号〕1005-9202(2016)12-3074-03；

doi：10.3969/j.issn.1005-9202.2016.12.115

第一作者：张亚琼(1986-)，女，在读硕士，主要从事白内障、青光眼、年龄相关性黄斑变性研究。