促炎症消退介质与眼部疾病

朱颖婷 综述 李轶擎 卓业鸿 审校

中山大学中山眼科中心 眼科学国家重点实验室，广州 510060

促炎症消退介质(specialized proresolving lipid mediators，SPMs)是一类内源性炎症调控介质，是自体活性物质的一种[1]。与传统抗炎药物不同，SPMs是自体物质、前体或衍生物，可以通过多条相关信号通路协同调控炎症，不会因完全或突然阻断某个信号通路受体而造成机体损伤。本文主要针对SPMs在多种眼科疾病发生和发展中的具体作用机制进行综述。

1 SPMs的分类及生物效应

1.1 SPMs的分类

研究发现，SPMs是由多不饱和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids，PUFAs)在特异性酶的催化下代谢生成[2]。PUFAs分为ω-3 PUFAs和ω-6 PUFAs。SPMs包含有来源于ω-6 PUFAs的脂氧素和来源于ω-3 PUFAs的消退素、保护素和巨噬细胞源性消退素(maresins)。

脂氧素来自ω-6花生四烯酸。ω-6花生四烯酸在环氧化酶、脂肪氧化酶和细胞色素P450三大酶家族的作用下，在特定的细胞中代谢产生。脂氧素具有典型的三羟基、四共轭双键结构，根据羟基位置和构象的不同，分为LXA4、LXB4、15-epi-LXA4和15-epi-LXB4[3]。脂氧素在中性粒细胞与血小板、内皮细胞或上皮细胞相互作用时，由脂肪氧化酶催化ω-6花生四烯酸产生，并通过与脂氧素A4受体(lipoxin A4receptor，ALX)结合发挥调控中性粒细胞、降低炎症反应的作用。

消退素是多不饱和ω-3脂肪酸的代谢产物，包括二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid，EPA)、二十二碳六烯酸(docosahexaenoic acid，DHA)和二十二碳五烯酸。其中EPA的代谢产物简称为RvEs，包括RvE1和RvE2。DHA的代谢产物简称为RvDs，包括RvD1、RvD4以及阿司匹林触发合成的RvD；二十二碳五烯酸的代谢产物简称为RvsD和RvsT[4]。RvE1通过与其受体ChemR23和白三烯B4受体1结合发挥作用，前者主要分布在巨噬细胞和树突细胞表面，后者主要分布于单核巨噬细胞、中性粒细胞和效应T细胞[5]。RvD1则通过与人类GRP32受体和ALX受体结合发挥作用。

保护素和maresins都来自ω-3脂肪酸DHA。二者是由DHA经脂氧化酶途径合成的含共轭三烯双键的分子。保护素含10,17S-二羟基，maresins含14S-二羟基，二者均具有抗炎和促进炎症消退的强大功能。其中保护素D1的作用最强，同时在神经系统中有显著的免疫调控作用，因此又被称为神经保护素(neruoprotectin D1，NPD1)[6]。目前maresins家族包括maresin1、maresin2和maresin-LS(又分为L1和L2)3种，是一类新型的炎症消退介质，由DHA通过活化的巨噬细胞转化而成，参与组织的内环境平衡和免疫调控，同时能减轻炎症疼痛反应，促进机体愈合。

1.2 SPMs的生物效应

炎症是机体维持内环境平衡，应对毒性物质或病原体等损伤因子的一种防御反应，是宿主的重要防御机制之一。在炎症起始阶段，白细胞迁移至损伤因子致病部位，形成炎性渗出液[7]。其中，中性粒细胞沿着白三烯B4水平的趋性梯度并在被前列腺素调控的血管中游走[8]，同时炎性因子、趋化因子、补体和SPMs等多种细胞因子调控着中性粒细胞的吞噬及中和作用[9]。

理想状态下，炎症是一个自限的过程。炎症消退正是机体主动调节的过程，促使机体恢复稳定，防止机体炎症反应过强或向慢性化进展[10]。巨噬细胞清除细胞残骸和凋亡的中性粒细胞，停止中性粒细胞浸润，促进炎症消退，并允许组织自我修复和清除入侵微生物，从而使机体恢复稳定。若炎症消退失败，则会引起前列腺素和白三烯表达增多，从而导致炎症慢性化和组织纤维化。眼科许多疾病涉及慢性炎症或者炎症过度反应，如干眼、角膜移植术后排斥反应、葡萄膜炎、糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)、青光眼等。以往的治疗药物，如前列腺素抑制剂、趋化因子受体拮抗剂等多是针对炎症的起始阶段，但这些药物容易产生多种不良反应。因此，如何调控炎症消退成为新的研究热点。

SPMs可以通过多条通路抑制炎症的进展。研究发现炎症消退介质通过与特定的受体结合或者调控特定的miRNA[11]来限制中性粒细胞迁移、浸润和黏附，减少其在病变部位的聚集，并能诱导T细胞凋亡；促使巨噬细胞从活化型转化为消退型，从而增强其吞噬凋亡坏死细胞和细菌产物的作用，并且抑制其分泌炎性因子；增强调节性T细胞的活化和分化；抑制核因子κB(nuclear factor κB，NF-κB)的激活并下调肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白细胞介素1β(interleukin-1β，IL-1β)等多种促炎介质和趋化因子的生成；增加凋亡的中性粒细胞和T细胞表面的趋化因子表达，从而更好地清除趋化因子[12]。

与RvD1和RvD2相比，RvD3在炎症消退过程中起着独特的作用。有研究显示，在小鼠腹膜炎模型中，RvD3在炎症消退晚期才出现，同时具备抗炎和促炎症消退2种功能[13]。Maresinl则通过激活13S,14S-epoxide-maresin发挥炎症消退和组织再生的功能，并能调控巨噬细胞从M1型转化为M2型，从而发挥软组织修复和抗炎功能[14]。

2 SPMs与眼部疾病

2.1 SPMs与角膜病

角膜是无血管组织，对外来的细胞或者病原体不产生免疫反应，具有免疫豁免特性。多种SPMs均被发现在角膜疾病中起着重要作用。

2.1.1促进角膜伤口愈合 角膜上皮提供了眼球抵抗外界伤害的第一层保护，保持角膜上皮的完整性对维持其保护作用和角膜透明度十分重要。Zhang等[15]研究发现，在角膜刮痕体外模型中，RvE1(RX-10001)和其类似物RX-10008可以促进人角膜上皮细胞迁移，进而促进伤口愈合。这一功能是通过激活磷酸肌醇-3(phosphoinositide 3K，PI3K)和p38丝裂原活化蛋白激酶信号传导通路实现的。随后，Zhang等[16]研究发现RvE1可以通过增强表皮生长因子的表达来加强角膜上皮细胞的移行，从而维持角膜上皮的完整性。Torricelli等[17]研究发现，在屈光性角膜切削术诱导的角膜损伤模型中，局部应用0.1% RX-10045滴眼液可以显著减轻术后1个月时角膜局部组织纤维化及角膜混浊。Zhang等[18]也发现RvD1可以促进糖尿病小鼠角膜上皮愈合，恢复角膜机械感受器功能。

角膜组织中分布有密集的感觉神经，这些神经的完整性对于角膜上皮形态和功能的维持、泪液的产生以及角膜伤口的愈合十分重要。Bazan团队多项研究显示，在屈光性角膜切削术诱导的兔角膜损伤模型中同时给予DHA和神经生长因子或色素上皮衍生因子可以促进角膜上皮细胞增生，同时提高角膜神经密度，并发现角膜组织中NPD1含量升高，推测NPD1既能保护角膜上皮，也能维护角膜神经，可用于预防角膜手术后的角膜糜烂和溃疡形成[19-20]。

2.1.2抑制角膜新生血管生成 功能性的新生血管形成是机体对缺血的基本反应，也是伤口愈合的重要特征。炎症与新生血管形成是紧密相连的，如果二者平衡被打破则会引发病理性新生血管生成。血管内皮生长因子A(vascular endothelial growth factor-A，VEGF-A)招募巨噬细胞，继而分泌更多的VEGF家族因子，促进血管和淋巴管生成[21]。而角膜上皮细胞大量表达VEGF-C/VEGF-D受体，从而介导血管新生[22]。

Leedom等[23]研究发现，在缝线诱导的角膜慢性炎症损伤动物模型中，应用LXA4滴眼液可以抑制新生血管形成及角膜上皮细胞和巨噬细胞内VEGF-A、VEGF-3受体表达。若敲除促LXA4形成的关键因子15-脂氧合酶，则导致VEGF-4及其受体表达增多，从而加重新生血管生成。Jin等[24]在角膜的上皮细胞、基质细胞和浸润的CD11b+细胞中发现ALX和RvE1的受体ChemR23的表达。在缝线或IL-1β诱导的角膜新生血管模型中，结膜下注射LXA4类似物ATLa、RvE1和RvD1均可减少角膜中性粒细胞和巨噬细胞浸润，抑制炎性因子TNF-α、IL-1α、IL-1β、VEGF-A、VEGF-C和VEGFR2的表达，从而减少新生血管生成；但只有ATLa能显著抑制VEGF-A诱导的角膜新生血管[24]。

2.1.3治疗角膜感染性疾病 角膜感染性疾病是一种常见的致盲眼病，病原体包括细菌、真菌和病毒等。Rajasagi等[25-26]研究发现，在Ⅰ型单纯疱疹病毒感染角膜模型中，使用RvE1和保护素D1滴眼液局部点眼均可以显著减轻角膜基质炎症，减少中性粒细胞和CD4+T细胞浸润，降低炎性因子IL-6、IL-17、γ干扰素(interferon gamma，IFN-γ)、VEGF-A和基质金属蛋白酶2的表达水平，并能促进IL-10的表达。Lee等[27]利用脂多糖诱导的铜绿假单胞菌和金黄色葡萄球菌角膜感染模型发现，局部应用RvE1可以显著减少中性粒细胞和巨噬细胞的浸润，同时减少IL-8和IL-6的分泌，减轻角膜内皮细胞损伤。

2.1.4减轻角膜移植排斥反应 角膜移植打破角膜的免疫赦免状态，在新生血管和淋巴管的诱导下，产生排斥反应。但传统抗排斥药物的毒性作用及并发症造成患者治疗效果不佳，促进了新型药物的研发。Hua等[28]研究发现，RvD1类似物可以调控树突细胞的成熟，减少引流淋巴结中分泌IFN-γ的T细胞数量，抑制T细胞浸润至植片，减轻自体免疫反应，从而对角膜移植术后排斥反应起到控制作用。Wang等[29]研究发现，通过结膜下注射RvE1可以延长小鼠高危角膜移植模型的植片存活率，推测通过降低CD4+T细胞和辅助性T细胞的表达，从而减少新生血管产生，并减轻角膜水肿。

以上研究提示，SPMs通过调控炎症消退、控制新生血管生成、促进伤口愈合等功能在各类角膜病中发挥重要的保护作用。SPMs是维持角膜结构、功能完整性和稳定性的重要因子。对于角膜疾病，外源性SPMs可以通过局部点眼或结膜下注射方式给药，但SPMs的给药浓度、时间和用药周期仍有待进一步研究。

2.2 SPMs与干眼

根据国际干眼指南的定义，干眼是一种多因素造成的泪液和眼表疾病[30]。泪液高渗透压和质量不稳定性诱发了结膜、角膜和泪腺等组织的炎症级联反应，造成了结膜杯状细胞凋亡，泪液分泌量进一步减少，对干眼病理反应产生持续性的刺激。所以，干眼也是一种炎症性和自发性免疫眼表疾病。English等[31]通过液相色谱串联质谱法检测出了正常人泪液中含有RvD、NPD1和LXA4等SPMs。

多项体外实验研究显示，消退素和LXA4可以通过多种受体及信号通路，上调鼠和人的结膜杯状细胞Ca2+水平，从而诱导黏蛋白分泌[32-35]。de Paiva等[36]研究发现，RvE1(RX-10001)局部点眼可以减少小鼠干眼模型中杯状细胞的丢失，并且减轻角膜上皮屏障损伤。Pan等[37]研究发现，在高渗诱导的角膜上皮干眼模型中，RvE1及其类似物RX-10008可以抑制炎性因子的释放，促进角膜上皮迁移，保持角膜完整性并促进角膜上皮细胞的更新。Hampel等[38]进行体外研究发现，DHA和EPA能刺激睑板腺上皮细胞生成更多的RvD1，并能减少IFNγ、TNF-α和IL-6等炎性因子的释放以及COX-2的表达。

以上研究提示，SPMs对干眼的治疗作用涉及多个靶点组织和信号通路，并非单一化的治疗机制，为其临床应用提供了理论支持。在临床试验注册网站(www.clinicaltrials.gov)上检索得知，目前已有RX-10045(RvE1类似物)治疗干眼的Ⅱ/Ⅲ期临床研究。未来应进一步研究SPMs中更适合作为干眼治疗药的分子类型以及新型给药方式，从而使治疗更有效、持久。

2.3 SPMs与葡萄膜炎

葡萄膜炎容易复发，可引起多种并发症，如白内障、黄斑囊状水肿和青光眼等，是一类常见的致盲眼病。葡萄膜炎可由病原体或者免疫反应介导产生，目前的治疗药物主要有糖皮质激素、化疗药物和TNF抑制剂等抗炎药物，但存在部分患者治疗无效、长期使用具有耐药性以及严重不良反应等不足。SPMs有望成为新型葡萄膜炎治疗药物。Medeiros等[39]研究发现，在内毒素诱导的葡萄膜炎(endotoxin-induced uveitis，EIU)模型中，局部应用LXA4点眼可以减少蛋白渗漏和中性粒细胞浸润，抑制NF-κB通路的激活，减少房水中TNF-α、IL-1β、前列腺素E2以及睫状体中COX-2和VEGF的生成，从而降低EIU的损伤程度。Settimio等[40]研究发现，RvD1也可以降低EIU模型的葡萄膜炎临床评分，抑制房水蛋白和髓过氧化物酶活性，减少炎性细胞聚集和炎性因子表达。Rossi等[41]进一步研究发现，RvD1可以通过增加Sirtuin1蛋白的表达，下调acetyl-p53和acetyl-FOXO1蛋白的表达，从而减轻EIU的症状。

以上研究均提示炎症消退介质能缓解EIU的炎症反应，未来需进一步探索SPMs针对不同类型葡萄膜炎的治疗机制，并完善其作为治疗葡萄膜炎的新型药物的临床前研究，以探索更有效的分子种类、剂型和给药方式。

2.4 SPMs与视网膜脉络膜疾病

SPMs在多种视网膜视神经疾病中均有一定的治疗作用，涉及控制炎症、抑制凋亡和神经保护等多种机制。脉络膜新生血管常见于年龄相关性黄斑变性等多种视网膜疾病。当Bruch膜被破坏时，脉络膜毛细血管内皮细胞增生，新生血管分支通过视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)细胞层进入视网膜下区域，造成视网膜脱离、出血，导致光感受器细胞死亡，最终造成中心视力丧失，在此病理过程中，TNF-α和IL-1β等炎性因子会促进新生血管渗漏，其下游NF-κB则诱导VEGF的表达[42]。Tian等[43]研究发现，在激光诱导的脉络膜新生血管小鼠模型中，通过腹腔内注射RvE1(RX-10001)和RvE1类似物(RX-10008)可以减少血管渗漏，缩小脉络膜病灶面积，且RVE1比其类似物治疗效果更好。同时Tian等[44]进一步研究发现，将脉络膜视网膜内皮细胞与白细胞共培养，炎症刺激下从EPA和DHA中衍生而来的消退素-E1和D1生物合成量更高，进而抑制血管细胞粘附分子1、IL-8、巨噬细胞炎性蛋白-1β和TNF-α等炎性因子的表达。Sheets等[45]研究发现，NPD1也对激光诱导的脉络膜新生血管小鼠模型起到保护作用，其机制可能为NPD1抑制COX-2/NF-κB/VEGF通路，且停药后其治疗作用仍可保持一定时间。并且Sheets等[46]进一步研究发现，NPD1通过靶向调节小胶质细胞来减轻新生血管生成。

许多视网膜疾病的病理生理机制涉及RPE细胞和光感受器细胞氧化应激性细胞凋亡，如年龄相关性黄斑变性、Stargardt病等。RPE细胞的功能为传递及再异构化视色素，维持血—视网膜外屏障的稳定和通过脉络膜毛细血管摄取DHA供给光感受器细胞。当视网膜受到缺血—再灌注损伤后，DHA从膜磷脂中释放，诱导脂质过氧化反应。含氧花生四烯酸的合成诱导了磷脂酶A2的早期快速激活，从而促进花生四烯酸和二十二碳六烯酸的聚集[47]，这一激活反应造成了神经损伤。Mukherjee等[48]研究发现，在钙离子载体A-23187、IL-1β或外源性DHA的刺激下，人ARPE-19细胞中内源性DHA释放增多，同时NPD1表达增多，这其中磷脂酶A2起着关键作用；外源性给予NPD1可以激活抗凋亡因子bcl-2和bcl-xl的表达，抑制促凋亡因子bax和bad的表达，同时抑制caspase-3的激活，缓解H2O2或TNF-α造成的ARPE-19氧化应激损伤和细胞凋亡，从而证实了NPD1可以保护RPE细胞氧化应激性凋亡，具有神经保护作用。随后，Faghiri等[49]研究也发现，NPD1可通过PI3K/Akt和mTOR/p70S6K通路减轻RPE细胞单次或者长期持续的氧化应激损伤。Kanan等[50]研究发现，在光应激损伤下，光感受器细胞系661W可以摄取DHA来合成NPD1，减轻细胞凋亡损伤，提示光感受器细胞合成的内源性NPD1在神经保护作用中也起着重要作用。

DR是一种常见的糖尿病微血管并发症，持续的亚炎症状态和免疫应答失衡是其发病机制之一[51]。Yin等[52]研究发现，向链脲佐菌素诱导的DR大鼠模型玻璃体腔内注射RvD1可以抑制视网膜NF-κB激活、下调炎症小体及IL-1β、IL-18等炎性因子的表达，从而起到保护作用。Shevalye等[53]研究发现，在饲料中补充鱼油或每日RvD1灌胃可以改善DR小鼠的症状，包括恢复运动和感觉神经功能、角膜神经支配和视网膜节细胞复合体厚度。

以上研究提示，SPMs可通过调控VEGF上游的炎症通路来抑制视网膜脉络膜新生血管生成，其可能是未来抗新生血管治疗的一个新方向。同时SPMs能保护RPE细胞和光感受器细胞，但其治疗多种视网膜脉络膜疾病的分子机制仍需进一步研究。

2.5 SPMs与视神经疾病

青光眼是以视网膜神经节细胞(retinal ganglion cells，RGCs)凋亡为特征的神经退行性病变，但发病机制至今仍未阐明。有研究显示，星形胶质细胞、Müller细胞和小胶质细胞等介导的炎症反应参与了青光眼RGCs的凋亡[54]。本课题组系列研究也发现，在视网膜缺血—再灌注损伤模型中，小胶质细胞介导炎症小体的激活参与了RGCs凋亡[55-57]。Livne-Bar等[58]在小鼠视网膜和视神经中均检测出脂氧素，且在损伤应激下脂氧素和5-脂氧合酶表达水平下降；在原代RGCs体外氧化损伤模型中，LXA4和LXB4可保护RGCs的细胞活性，其中LXB4还能延缓轴突退化。而在大鼠慢性青光眼模型中，视网膜星形胶质细胞来源的LXA4和LXB4具有神经保护作用，可以延缓RGCs死亡，保护RGCs功能(通过ERG检测)和减轻视网膜神经纤维层丢失(通过OCT检测)。Qin等[59]研究发现，视神经离断模型的视网膜中内源性NPD1及其合成的关键酶12/15脂氧合酶的含量均显著升高；通过尾静脉注射NPD1可以提高建模后第14天时RGCs的存活率至2倍以上；同时该研究还显示，12/15脂氧合酶是视网膜中RGCs发育和存活的关键因子。

以上研究提示SPMs在视神经保护中具有重要作用，未来应进一步探讨其具体的分子机制以实现临床转化。

3 启示和展望

从目前的临床前实验研究来看，SPMs可以激活炎症消退过程，具有神经保护、促进愈合、抑制凋亡等功能，并能保护机体免受传统抗炎药物免疫抑制带来的不良反应。基于SPMs的独特机制，其作为眼科炎症相关疾病的预防和治疗药物有着良好的应用前景。目前多种SPMs已在神经系统疾病、内分泌系统疾病、感染性疾病等多方面开展临床试验研究，其中RX-10045(RvE1类似物)治疗干眼已进入Ⅱ/Ⅲ期临床研究。就目前实验研究来看，SPMs可以通过口服、局部点眼、玻璃体腔注射、腹腔内注射等多种给药方式达到治疗目的。有研究显示，RvE1类似物RX-10045的胶束水溶液局部点眼后，能在视网膜中检测出其活性代谢物RX-10008[60]，为探讨SPMs临床转化所需的最佳给药方式提供了有力的支持。未来需进一步探索SPMs的分子种类、剂型、剂量和给药方式，快速推进其临床转化。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突