视网膜小胶质细胞参与糖尿病视网膜神经变性的分子机制研究进展△

陈 蓬 邹文军

关于糖尿病视网膜病变(DR)的既往研究和现有治疗方案主要集中在严重威胁患者视功能的微血管损害时期，但此阶段视网膜已发生不可逆的损伤，因此，新近研究开始发掘神经变性在DR发病早期的作用。高血糖环境下，炎症、免疫细胞活化、谷氨酸兴奋性毒性和神经营养因子分泌失衡等因素诱导神经血管单位(NVU)的破坏和血-视网膜屏障(BRB)功能的损害，从而导致糖尿病视网膜神经变性(DRN)的发生发展。它以神经元凋亡和大小胶质细胞活化为主要特征并造成患者色彩分辨力和对比敏感度降低，暗适应延迟，视野光敏度降低及视力丧失[1]。小胶质细胞是中枢神经系统中常驻的免疫细胞，参与多种神经退行性疾病，如阿尔茨海默病、帕金森病和亨廷顿病[2-3]。视网膜小胶质细胞(RMC)是视网膜免疫细胞的主要种群之一，对视网膜神经组织的发育和功能维持等方面具有重要作用。近年来，RMC如何参与DRN及对DRN的双重调控机制成为研究热点，靶向RMC从而控制DRN进展可拓展疾病治疗的思路。本文就RMC参与DRN的研究进展进行综述。

1 DRN的发病机制

DRN最重要的特征是神经元凋亡增多和NVU损害[4-5]。神经元(包括神经节细胞、双极细胞、水平细胞和无长突细胞)、大胶质细胞(包括星形胶质细胞和Müller细胞)、免疫细胞(包括RMC)和血管细胞(内皮细胞和周细胞)相互依赖和功能耦合构成NVU，DRN中NVU的损害会造成神经元凋亡增多[1, 5]。DRN的神经元凋亡机制主要有谷氨酸的兴奋毒性、凋亡相关蛋白、代谢产物的积累和血管-免疫细胞的相互作用。

1.1 谷氨酸的兴奋毒性谷氨酸是视网膜的主要兴奋性神经递质，在正常生理状态下，视网膜神经元释放谷氨酸分子引起去极化，而大胶质细胞摄取谷氨酸并将其分解为游离谷氨酰胺。DRN中大胶质细胞摄取和分解谷氨酸的能力下降，导致细胞内外谷氨酸浓度升高，进而过度激活谷氨酸N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体并介导神经元细胞内的钙调节失控，最终导致神经元的死亡[6-8]。

1.3 代谢产物的积累高血糖可导致线粒体中超氧化物的产生、多元醇氨基己糖和蛋白激酶C(PKC)通路的通量增加，诱导活性氧(ROS)产生增加和晚期糖基化终产物(AGE)的积累。高水平AGE通过多种细胞因子对视网膜神经元产生促凋亡作用[6, 10]。

1.4 血管-免疫细胞相互作用DR早期，血管和免疫细胞相互作用，通过呼吸爆发释放细胞因子和超氧化物并破坏BRB完整性。DR晚期，由于BRB完整性被破坏，循环免疫细胞和血清蛋白通过侵入视网膜和玻璃体参与慢性炎症和NVU损伤，最终造成神经元凋亡增多[1]。

2 RMC与DRN

成熟的RMC主要分布在视网膜神经纤维层(RNFL)、神经节细胞层(GCL)、内丛状层(IPL)及外丛状层(OPL)，在内核层(INL)分布较少，其正常功能是视网膜正常电生理反应的基础[11]。在正常视网膜中，RMC处于静息状态，激活后可极化为M2型、M1型或中间表型，其数量取决于受影响的组织以及功能障碍、损伤或感染的程度[12-14]。M2型即抗炎型，由Th-2细胞因子(如IL-4、IL-10和IL-13)诱导，高水平表达抗炎细胞因子，如IL-4、IL-10和IL-13等[12]，负责抑制炎症，监测神经元，并清除代谢物[15]。M1型即促炎型，受Th-1细胞因子、干扰素γ或脂多糖诱导，高水平表达促炎细胞因子，如IL-12、IL-23、TNF-α、IL-1β和IL-6等[12]，参与炎症和组织损伤，以及突触、轴突和细胞的吞噬[15]。RMC对于视网膜神经组织具有促进发生发育和修剪[16]、维持结构和功能[17]，并调节炎症反应的作用[18]。

2.1 RMC在DRN中的功能改变高血糖环境中，RMC被激活并增殖，从细长突起的分枝状转变为有较大胞体和较短突起的变形虫状，由M2型转变为M1型，其免疫反应性、迁移特性和吞噬活性增强，促炎和抗炎介质的表达水平也进一步增加[12]。DR早期，M2型与M1型RMC同时激活以减轻炎症并延缓疾病发展。在DR中晚期，M1型RMC激活保持不变，而M2型激活下降。已有报道指出，在PDR患者中激活的RMC聚集在RNFL的新生血管周围[19]，尤其是OPL和GCL[20]，表型向M1型转变[21]，这些病理过程发生在神经元凋亡和BRB破坏之前[12, 20]。因此，调控RMC的激活和表型极化被认为是一种防治视网膜疾病有前途的策略[22]。

2.2 RMC参与DRN的分子机制

2.2.1 代谢紊乱激活的RMC和高水平AGE均可对视网膜神经元产生损伤，这种损伤可通过TNF-α介导Caspase级联和Jun激酶激活，也可通过NO介导谷氨酸兴奋毒性和磷酸甘油醛脱氢酶(GAPDH)核内积累，最终诱导神经元凋亡增多[6, 10]。在DRN中，RMC和AGE还存在相互作用。AGE和晚期糖基化终末产物受体作用可诱导RMC促炎症表型激活，进一步导致炎性细胞因子分泌增加。AGE还可诱导神经元大量分泌单核细胞趋化蛋白-1(MCP-1)，刺激RMC细胞外信号调节激酶(ERK)和核因子κB(NF-κB)的表达增加[10]，进而导致RMC释放神经毒性因子对神经元造成损伤[1, 12, 23]。

2.2.2 氧化应激高血糖可诱导RMC的线粒体传递链产生超氧化合物，包括ROS[10]，ROS的产生和RMC的激活相互促进，最终造成氧化应激介导的视网膜神经变性和炎症[24]。研究表明，活化RMC中ROS的产生增加，使得GAPDH活性下降，进而加速神经变性[6]。而ROS引起的氧化应激可通过上调NF-κB和Toll样受体加剧RMC的炎症反应，从而诱导视网膜炎症反应，引起神经元损伤[10]。有研究显示，RMC还可以通过NOX相关通路旁分泌ROS[24]，而NOX抑制剂可减少缺氧诱导的ROS的产生、RMC的激活及炎症信号的表达[25]。这证明NOX抑制剂可以抑制RMC的激活和氧化应激，是治疗DRN的潜在药物。

2.2.3 神经营养因子和神经毒性因子失衡脑源性神经营养因子、色素上皮衍生因子、神经生长因子等神经营养因子有利于神经元的生长分化，具有神经保护作用[5]。谷氨酸、氧化应激、Caspase-3、基质金属蛋白酶等神经毒性因子，可导致神经元功能障碍[9, 12]。正常生理条件下，RMC激活后通过清除有毒代谢物、病原体、渗出的血清蛋白和细胞碎片，并产生神经营养因子和抗炎细胞因子，发挥神经保护作用。DR中，RMC的神经营养作用转变为神经毒性作用，通过NF-κB和ERK信号通路介导各种神经毒性因子的释放，吞噬正常神经元并引起功能障碍，导致大量视网膜神经元丧失[1, 12, 23]。

2.2.4 炎症反应和免疫抑制RMC的激活和先天免疫反应是糖尿病中神经递质信号改变、突触蛋白表达减少和神经胶质功能障碍的重要原因[8]，其介导的炎症反应和免疫抑制在DRN中发挥重要作用。在DR早期，RMC介导的炎症反应和免疫抑制相互抵消。但随疾病进展，炎症反应不断放大，免疫抑制的作用失衡，破坏了NVU和BRB，引起视网膜神经元大量丢失，造成患者视力和色彩分辨力的缺陷[10, 26]。RMC的免疫抑制由视网膜色素上皮(RPE)细胞、神经元、大胶质细胞和RMC本身介导，以抑制炎症，维持视网膜动态平衡。RPE通过结合RMC上的CD95(Fas配体)，以诱导细胞凋亡并分泌抗炎介质。神经元通过α-黑素细胞刺激素、跨膜糖蛋白(CD200)和CX3CL1抑制RMC表达炎症因子[26]。RMC的自我调节是通过上调18 000 Da转位蛋白(TSPO)来调节炎症反应和吞噬功能。在实验中，TSPO通过PPAR-γ途径抑制RMC的M2极化和神经营养因子的释放，TSPO激动剂XBD173可以抑制RMC增殖并降低其促炎相关基因的水平[26-27]。因此，维持RMC的炎症反应和免疫抑制的平衡是治疗DRN的重要策略。

由表6-表7可知，仿石器材区域与周围背景真山石区域X波段雷达后向散射系数差值为1.7dB。满足反雷达伪装要求。

2.2.5 小胶质细胞和大胶质细胞的相互作用在DR中，RMC和大胶质细胞相互激活，加剧视网膜中谷氨酸的兴奋毒性及对神经元的吞噬作用[26]。Müller细胞的兴奋毒性使RMC活化和迁移增加。而星形胶质细胞与RMC共同参与视网膜炎症和损伤，它们在神经变性中的共同标志物是TSPO[12, 26]。DBI-TSPO信号是一种大、小胶质细胞相互作用的形式，在视网膜炎症和损伤期间被激活上调，并通过负调控来限制RMC激活和炎症反应[26-27],这证明RMC和大胶质细胞可能共同参与DRN的神经损伤，而关于两者相互调控机制需要进一步研究。

3 靶向RMC改善DRN的现有研究

RMC激活在DRN的发生发展中起关键作用，但长期阻断RMC功能会导致视网膜的突触结构和对光电生理反应退化，视觉功能受损[17]。因此，调控RMC激活和极化表型是有效控制DRN的方法。

3.1 现有治疗药物糖皮质激素(GC)因抗炎和免疫抑制特性已被用于治疗DME和PDR[12, 19]。GC对于RMC具有双重调控作用，一是可以通过抑制PKC通路诱导RMC分泌NO，发挥神经毒性作用；二通过抑制细胞毒性和RMC活化，发挥神经保护作用[19, 28]。在视网膜神经保护方面，甲基强的松龙没有作用，地塞米松作用较小，而曲安奈德可通过抑制RMC活化、TNF-α表达和p38/SAPK信号通路有效保护神经元[12, 19]。因此曲安奈德有望对DRN发挥治疗作用。半合成四环素衍生物因抗炎特性及其抑制RMC激活的作用已被用于治疗DR[29]，可改善患者的黄斑水肿、血管渗漏和视觉功能[5]。米诺环素通过抑制Toll样受体信号转导及促分裂素原活化蛋白激酶以阻断RMC对炎症刺激的激活，减少视网膜神经元死亡[5, 19, 30-31]。多西环素通过降低Caspase-3水平和减少RMC活化以发挥神经保护作用[12]。这些DR相关研究提示四环素衍生物可能是一种有效治疗DRN的免疫疗法。

3.2 新靶点及潜在药物

3.2.1 miRNAmiRNA在特定刺激下可以诱导RMC表型极化。在DR中，miR-30a和miR-124分别通过NLRP3调节S100A12和通过Rac1调节阿马多利甘氨酸蛋白，从而调控RMC激活和极化[27]。miR-10通过Nogo受体调节RMC极化后的神经炎症，玻璃体内注射抗Nogo-A抗体可改善患者视功能，减少RMC介导的炎症反应[6, 27]。抗Nogo-A抗体可能成为DRN的有效治疗方法。

3.2.2 血管紧张素转化酶抑制剂和血管紧张素Ⅱ受体阻滞剂肾素血管紧张素系统和血管紧张素受体1(AT1-R)与DR的发病关系密切。在DR中血管紧张素Ⅱ(AngⅡ)通过激活RMC上的AT1诱导其激活和炎症因子产生[27]。这表明AngⅡ可能通过激活RMC参与DRN的发生发展。血管紧张素转化酶抑制剂和Ang Ⅱ受体阻滞剂(ARB)有可能成为DRN的治疗药物。

3.2.3 靶向RMC极化的代谢靶点醛糖还原酶是DR相关的多元醇途径酶。AR过表达促进RMC激活，活化的RMC从OPL迁移到视网膜下间隙，并释放细胞因子造成视网膜损伤。醛糖还原酶抑制剂(ARIS)可显著减少RMC迁移和细胞因子分泌[27]。早期应用ARIS可能会抑制DRN进展。

同型半胱氨酸是DRN的潜在生物标志物，高同型半胱氨酸血症(HHcy)破坏了BRB和RPE，并介导RMC诱导神经炎症。通过补充叶酸等治疗HHcy有可能在DRN早期起到保护神经的作用[27]。

在高血糖条件下，血液和视网膜之间的葡萄糖转运蛋白1(GLUT1)代谢量增加，是糖酵解中调控RMC激活的关键因子。单羧酸转运体1(MCT1)是无氧糖酵解的特殊步骤。MCT1可通过RMC极化中的关键转录因子缺氧诱导因子-1增强果糖-2，6-双磷酸酶3表达，从而促进RMC激活和促炎作用[27]。因此，抑制MCT1和GLUT1有可能预防DRN发展。

3.2.4 传统中药提取物部分传统中药提取物具有抑制RMC活化和视网膜神经保护作用。积雪酸是天然存在的五环三萜化合物，既可以通过Sirt1/NF-κB信号通路来抑制RMC激活，又通过抑制TLR4/MyD88/NF-κB p65信号通路调控RMC极化，抑制炎症介质的释放，从而保护NVU和BRB[32]。土萆薢中提取的皂苷类化合物Dios/DG可抑制RMC标记物的表达，并调节其极化以保护神经元。石斛花素被发现在体内外抑制RMC的激活。淫羊藿素可通过抑制高血糖介导的ERK1/2-NF-κB通路以减轻RMC引起的视网膜炎症。藏红花素通过激活PI3K/AKT信号通路抑制DR相关RMC的氧化应激和促炎反应。川芎嗪通过TLR4/NF-κB信号通路抑制RMC的激活、迁移和再生，还通过PPAR-γ途径调控RMC的M2型极化，从而减轻视网膜炎症[27]。这些传统中药成分可能为DRN的治疗提供另一种途径。

4 展望

DR是世界范围内常见的导致不可逆性视功能丧失的疾病，现有证据表明，DRN是在DR的早期就已发生的视网膜神经血管功能障碍性疾病，需要依靠多靶点、多方向的干预，探索新的药理学治疗方法[5, 7]，从而减轻DR患者的经济负担[7]。当前治疗DRN的神经保护药物迅速发展，因此，筛查视网膜神经功能障碍是识别神经保护治疗患者的关键。虽然许多新的靶向RMC抑制神经变性的分子介质可能减缓DRN的发生发展，但是其还未达到应用于临床治疗的条件，疗效监测手段还不够丰富。神经保护本身是DRN一个重要的治疗方向，不仅要评估微血管疾病的潜在影响，还需要考虑视网膜多细胞的相互作用。下一步需要了解DRN的特征性改变、RMC激活和神经元改变的时间发展顺序和触发因素以及RMC激活背后的分子机制，从而为药物的开发提供更多辅助手段。因此，开展RMC参与DRN的分子机制研究以及评估和观察RMC功能障碍导致的DRN疾病特征，可为DRN的发现和防治提供新思路。