抑制眼表炎症在干眼治疗中的研究进展

陈宇婷 李海琼 朱 蓉 邹伟康 陆晓和

南方医科大学珠江医院眼科,广东省广州市 510000

干眼是一种多因素的眼表疾病,全球平均发病率为 14%～33%,在我国其患病率为 10%～33%[1],已逐渐成为人们去眼科就诊的最常见原因之一。干眼的特征是泪膜失去稳态,并伴有眼部症状。泪膜不稳定和高渗透压、眼表炎症和损伤以及神经感觉异常是最核心的发病机制。高渗透压引发炎症级联反应,导致杯状细胞和糖萼黏蛋白丢失,并有角膜和结膜上皮细胞损伤。这种损伤导致泪膜不稳定性增加,进一步高渗,从而导致恶性循环。其中眼表失去免疫稳态导致不同程度的炎症是造成干眼恶性循环的重要因素,并且常是导致该疾病成为慢性病的原因。干燥应激诱导泪液高渗透压会激活应激相关的丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子(NF)-κB等通路,刺激眼表上皮产生多种炎症介质,包括白细胞介素(IL)-1β、肿瘤坏死因子(TNF)-α和IL-8,以及多种基质金属蛋白酶(MMP),创建了眼表的炎症环境[2]。这些炎症介质促进未成熟抗原呈递细胞 (APC)如树突状细胞(DC)的激活与成熟并诱导它们迁移至引流的淋巴组织。成熟APC诱导初始T细胞分化为自身反应性CD4+辅助T细胞亚型1(Th1)和 Th17。T细胞随后渗入眼表并分泌相应的促炎细胞因子。Th1分泌的干扰素 (IFN)-γ以及Th17分泌的IL-17通过上调趋化因子、趋化因子受体、细胞黏附分子和MMP的产生促进病原性免疫细胞的浸润,导致眼表的进一步损伤[3]。抗炎治疗的经典方法是使用类固醇皮质激素,但由于其副作用明显及疗效有限,近年来越来越多的研究试图找出更优的抗炎治疗方法。目前,干眼的抗炎治疗有了巨大的发展以及许多新的思路。

1 抑制眼表上皮产生促炎细胞因子

1.1 S3I-201 STAT3抑制剂S3I-201可以减少干眼模型小鼠的角膜、结膜及泪腺的促炎细胞因子表达。信号转导和转录激活因子3(Signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是一种位于细胞质的信号转录蛋白,在受到配体(如 IL-6、表皮生长因子和睫状神经营养因子)刺激后磷酸化,将细胞外信号介导到细胞核中[4]。有研究表明,STAT3依赖性炎症通路在角膜炎症中起到重要作用。对注射苯扎氯铵(BAC)、泪腺切除(LGE)和睑板腺功能障碍(Tabby)的三种干眼小鼠模型给予STAT3抑制剂S3I-201注射治疗,结果显示三种小鼠模型的角膜、结膜及泪腺中的促炎细胞因子IL-1β、IL-6和IFN-γ均显著减少,干眼症相关症状缓解,包括上皮屏障功能、泪液产生、结膜杯状细胞密度、上皮细胞凋亡和眼部炎症[5]。

1.2 UAMC-00050 丝氨酸蛋白酶抑制剂UAMC-00050可以显著降低干眼手术模型大鼠泪液中 促炎细胞因子的水平并显著减少睑结膜的炎症细胞浸润。丝氨酸蛋白酶具有促进炎症蛋白表达的能力,因此成为许多有炎症参与疾病的治疗靶点。而UAMC-00050作为一种新型丝氨酸蛋白酶抑制剂,在大鼠切除泪腺后用其进行滴眼治疗,可以发现泪液中IL-1α和TNF-α的浓度显著降低。而且睑结膜的免疫组化也显示CD3+和CD45+细胞的浸润明显减少[6]。

1.3 虾青素降低高渗透压下干眼模型中HMGB1和炎性细胞因子的表达 虾青素 (AST)是一种天然类胡萝卜素色素,具有多种生物学特性,如抗炎、抗氧化、抗凋亡等。当机体遇到感染、创伤等危险事件或保持机体内环境稳定时,机体需要作出相应的反应,而作出反应的前提是识别一系列的危险因子,病原相关分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMP)为主要的外源性危险因子,内源性危险因子称为警报素[7]。High-mobility group box 1(HMGB1)是警报素家族的一员,已在结膜炎、睑缘炎和干眼症等各种眼表疾病的泪液中发现[8]。被释放到细胞外部HMGB1促进炎症产生,甚至导致组织损伤和器官功能障碍。而研究发现,将人角膜上皮细胞及小鼠模型暴露于高渗应激中,加入AST可以显著降低HMGB1、TNF-α和IL-1β的表达从而抑制炎症[9]。

1.4 虎杖苷通过减弱氧化应激和抑制NF-κB通路来抑制干眼病中的NLRP3炎性体 虎杖苷是从传统中药虎杖的根中提取的天然化合物,具有抗氧化、抗炎和抗凋亡等活性[10]。核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3)是一种模式识别受体,在接受微生物或内源性应激等相关信号后,它会与衔接蛋白ASC及效应蛋白caspase-1组装成NLRP3炎性小体。已有研究证明暴露于干燥应激的小鼠模型由于活性氧(ROS)的过度生成激活了NLRP3炎性小体,而NLRP3炎性小体进一步通过激活caspase-1来诱导IL-1β分泌增加[11]。对眶外泪腺切除的干眼大鼠模型进行虎杖苷的滴眼治疗可以显著增加泪液生成量,延长泪膜破裂时间,减少杯状细胞的丢失。免疫组化染色显示结膜组织中的NLRP3炎性小体明显减少。而在体外实验中,在高渗培养基中用指定浓度的虎杖苷处理人结膜细胞(HCC)后,NF-κB向细胞核的易位减弱,TNF-α、IL-6、IL-1β和 MMP9的mRNA表达受抑制,ROS产生减少,从而抑制了高渗应激诱导的炎症[12]。

2 抑制抗原提呈细胞——树突状细胞的成熟

2.1 角膜上皮衍生的血小板反应蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)抑制树突状细胞(Dendritic cell,DC)成熟及促炎细胞因子mRNA的表达 TSP-1可与多种细胞表面受体、生长因子、细胞因子和蛋白酶相互作用,参与伤口愈合、血管生成和炎症等重要的生理病理过程。值得一提的是,TSP-1被认为是转化生长因子-β1(TGF-β1)的主要激活剂,而TGF-β1通过调控Treg细胞发育抑制炎症,限制NK细胞、B细胞、Th1和Th2细胞的活性抑制免疫反应[13]。暴露于干燥应激的小鼠其角膜上皮的TSP-1表达升高,可能为一种补偿机制,抑制干眼免疫反应,保护眼表完整性。取干眼模型小鼠的角膜上皮细胞与骨髓来源树突状细胞(BMDC)共培养,BMDC的成熟被抑制,且重组TSP-1的添加进一步增强了抑制功能。在体外实验中局部使用重组TSP-1可抑制角膜DC成熟,减少IL-1β、IL-6、IL-23和IL-17A等促炎细胞因子的表达[14]。

2.2 角膜上皮细胞分泌的色素上皮衍生因子(Pigment epithelium-derived factor, PEDF)调节干眼病中DC的成熟 PEDF在眼组织中具有不同的免疫调节功能。在糖尿病视网膜病变小鼠模型中,玻璃体内注射PEDF显著降低了促炎因子的水平,包括VEGF、VEGF 受体-2、MCP-1、TNF-α和ICAM-1[15]。在单纯疱疹病毒性角膜炎小鼠模型中,病毒接种7d后单次结膜下注射PEDF,前房中性粒细胞的浸润以及角膜中的IL-1β、IL-6和TNF-α的表达明显减少[16]。取鼠角膜上皮细胞与DC共培养,DC的成熟受到了明显的抑制,添加抗PEDF抗体后,抑制作用解除,而外源性补充rPEDF后又出现了抑制作用。体内实验表明,局部rPEDF治疗抑制角膜DC成熟、减少Th17细胞产生并降低了IL-1β、IL-6、IL-23、IL-17A等眼表促炎细胞因子的表达[17]。

2.3 神经轴突导向因子-1(Netrin-1,NTN-1)通过调节DC活化从而缓解干眼 NTN-1在角膜上皮等组织中广泛表达[18]。最近的研究发现 NTN-1 是白细胞迁移的负向引导信号,表明 NTN-1 具有抗炎作用。在大鼠眼碱烧伤模型中,NTN-1 可以抑制碱烧伤引起的炎症和血管生成[19]。在高血糖小鼠模型中,NTN-1 促进了角膜上皮细胞的增殖和迁移,以及糖尿病角膜伤口的愈合[20]。与对照小鼠相比,干眼模型小鼠角膜上皮衍生的 NTN-1 表达显著降低。局部应用重组 NTN-1增加了泪液分泌和杯状细胞密度,减轻了疾病的严重程度。此外,流式细胞术证明NTN-1 减少了 DC 的数量,抑制了 DC 和 Th17 细胞的活化,并降低了干眼模型小鼠IL-17 和 IFN-γ等炎症因子的表达[18]。

3 减少眼表CD4+T细胞的浸润

3.1 间充质干细胞/基质细胞(MSC)减少眶内腺和眼表中CD4+T细胞的浸润和炎性细胞因子的水平 有研究表明,在小鼠眶内注射ConA会在眶内腺和眼表中诱导CD4+T细胞介导的炎症,从而减少泪液产生、减少结膜杯状细胞并破坏角膜上皮完整性。而MSC的眶周给药抑制了CD4+T细胞的激活,减少了眶内腺中分泌IFN-γ的CD4+T细胞浸润,并增强了泪液的产生和眼表的完整性[21]。当功能性泪腺组织缺失时,会导致泪液不足型干眼的发生,也是干眼最严重的进展之一。而泪腺注射MSC可以显著提高泪液不足型干眼小鼠模型中泪腺的再生能力,表现为腺泡结构显著增加。同时MSC使得急性炎症期的巨噬细胞侵袭受调节,增殖细胞数量减少,TNF-α表达降低[22]。另外,静脉注射MSC治疗可缓解实验性和临床干燥综合征(SS),抑制小鼠模型和SS患者的自身免疫并恢复了唾液腺分泌功能,其机制为MSC移植通过提高IL-27的水平来恢复Th17/Treg平衡并抑制炎症反应[23-24]。综上可见,MSC可通过调节过度免疫反应来抑制炎症。

3.2 丝裂原活化蛋白激酶—活化蛋白激酶-2抑制剂(MK2i)抑制干眼眼表的细胞凋亡和CD4+T细胞介导的炎症 MK2是炎症相关信号通路的关键参与者,且有研究表明MK2在碱烧伤引起的角膜炎症中起重要作用,而局部抑制MK2激活可以有效抑制碱烧伤角膜中的免疫细胞浸润从而抑制炎症[23-24]。因此,有学者想到MK2i是否能减少干眼眼表炎症。实验表明:对经受干燥应激(DS)的小鼠局部应用MK2i滴眼液,小鼠泪液产生增加,杯状细胞损失减少,角膜屏障功能得到改善。角膜上皮中MMP-3、MMP-9、IFN-γ和IL-17A的生成被抑制,CD4+T细胞浸润明显减少。验证了MK2i在干眼眼表炎症中的抗炎作用[25]。

4 小结

在干眼的治疗中,控制眼表炎症是基础,也是打破干眼恶性循环的关键。目前,2020中国干眼专家共识推荐的抗炎治疗包括糖皮质激素、免疫抑制剂(如他克莫司、环孢素A)、NSAIDs以及部分抗菌药(如四环素、阿奇霉素、夫西地酸)。本文总结了近些年在体内体外实验中对干眼具有明确抗炎作用的药物。还有部分药物如富血小板血浆(PRP)在临床试验中显示出了对干眼的确切治疗效果,还需要在机制方面进行进一步的研究。在未来的研究中还需要更加明确各种抗炎治疗的机理,探索能否协同用药以达到更好的抗炎效果,为干眼的抗炎治疗提供新思路新方法。