视网膜小胶质细胞介导副炎症失调在年龄相关性黄斑变性发病中的作用

王雨薇 综述 李旌 审校

上海交通大学附属新华医院眼科 200092 王雨薇现在上海交通大学附属第一人民医院眼科，上海 200080

年龄相关性黄斑变性(age-related macular degeneration，AMD)是老年人重要的致盲眼病之一。随着我国人口老龄化的加剧，AMD发病率呈逐年上升的趋势[1]。然而，AMD的发病机制尚未完全阐明。根据目前的研究进展，AMD发病机制可以大致归为3类[2]：(1)脉络膜供血不足及组织缺氧；(2)视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)细胞老化与代谢改变；(3)副炎症反应的失调，包括单核巨噬细胞和补体系统异常活化。副炎症反应介于基础水平和经典炎症反应之间，其对于维持组织稳态有重要作用；而副炎症失调表现为慢性非可控性炎症，往往加速疾病进展[3-4]。视网膜副炎症主要涉及小胶质细胞和补体系统的低水平激活。各种因素引起的小胶质细胞异常活化可导致副炎症反应失调，是AMD重要的发病机制之一[5]。本文就视网膜小胶质细胞介导副炎症反应失调在AMD中的研究进展进行综述。

1 副炎症反应

副炎症这一概念由Medzhitov于2008年首次提出[3]。副炎症并非由传统的感染或组织损伤引起，而是在组织处于轻度有害刺激环境(例如过多的自由基，高血糖或高胆固醇血症)或出现功能障碍时发生。理想的副炎症反应最终使组织适应这种代谢状态，并且保持组织功能和内稳态。因此，副炎症是监测组织功能紊乱和维持组织稳态的重要免疫机制。然而持续存在的低强度应激或免疫调节障碍，就会导致副炎症反应的失调，并在许多复杂慢性疾病的发病和进展中扮演着重要的角色，如2型糖尿病、动脉粥样硬化、神经退行性疾病和肿瘤的发生等[3]。

2 生理状态下的视网膜小胶质细胞

2.1 视网膜小胶质细胞概述

小胶质细胞是中枢神经系统的组织驻留巨噬细胞，在大脑和视网膜中起免疫监视作用。目前研究认为小胶质细胞起源于中胚层的髓系祖细胞[6]。在胚胎发育期，外周血中的小胶质前体细胞通过视网膜边缘处的睫状体血管，或者视盘处的血管进入视网膜并发育成熟。在正常成人视网膜中，小胶质细胞的自身增生潜能低，且其更新不依赖于血液来源骨髓细胞[6]。在视网膜发育过程中，小胶质细胞参与凋亡神经细胞的清除、视网膜原始血管生成和突触的形成，其对于成熟视网膜中突触结构和功能的维持也是必不可少的。出生早期，小胶质细胞通过补体介导的吞噬功能发挥突触修剪的作用，从而改善神经元网络[7]。视网膜发育成熟后，小胶质细胞定居于丛状层，并呈现出高度分支状，可以跨越整个核层。分支状的小胶质细胞形成非重叠的空间网络结构，并且通过在一定区域内的移动，实现对视网膜环境的全面监视[8]。小胶质细胞表面有多种受体，能结合细胞因子、趋化因子、补体成分、抗体和损伤相关分子模式，借此与其他细胞相互作用。

2.2 视网膜小胶质细胞的抑制信号

视网膜再生能力有限，无法承担经典的免疫反应带来的损伤，为了保护其功能，视网膜具有保护其免受病原体入侵的结构(如血-视网膜屏障)以及抑制免疫反应的细胞和分子生物学机制。在健康视网膜中，需要通过抑制机制来制约小胶质细胞活性[9]。RPE细胞分泌的转化生长因子(transforming growth factor,TGF)-β不仅诱导小胶质细胞释放IL-10，并下调抗原提呈蛋白MHC-2、CD80等的表达，而且可以直接使小胶质细胞重新编码，表现出抗炎表型[5]。

小胶质细胞与其他视网膜细胞间的直接接触是另一种抑制其活性的机制。表达于血管内皮细胞、感光细胞和神经节细胞的跨膜糖蛋白CD200，能与小胶质细胞上的CD200受体结合，从而启动抑制性细胞内信号途径，阻断炎症反应的激活。CX3CL1是另一种小胶质细胞调节因子，由健康的视网膜神经细胞和内皮细胞组成性表达，并与小胶质细胞上的趋化因子受体1(chemokine CX3C receptor 1，CX3CR1)结合以抑制其神经毒性。CX3CL1在神经细胞表面也以膜蛋白形式存在，通过细胞接触抑制小胶质细胞的反应性[10]。视网膜小胶质细胞中的CX3CR1信号传导在其细胞突起的移动和细胞迁移中起着重要作用，从而决定了健康视网膜中小胶质细胞的监视功能。

3 视网膜小胶质细胞与AMD

目前炎症被认为在AMD发病机制中起重要作用，而视网膜小胶质细胞对于炎症反应的起始和延续至关重要。视网膜组织的副炎症是一种正常老年性反应，但是异常激活的小胶质细胞产生大量促炎因子，使副炎症反应失调，进而损害神经细胞和RPE细胞，加速视网膜神经退行性变化[11-12]。

3.1 AMD中的视网膜小胶质细胞

在AMD患者中，失调的副炎症反应可损害血-视网膜屏障，破坏视网膜下腔(RPE细胞和感光细胞之间)免疫赦免状态，导致黄斑损伤。作为副炎症反应的重要参与者，小胶质细胞表面Toll样受体(Toll-like receptors，TLRs)可以接受危险信号刺激，从而转换为活跃形式，包括转变为阿米巴样形态以及获得吞噬功能。活化的小胶质细胞从视网膜内层迁移至外层，增生并分泌炎性因子，通过直接接触或以旁分泌方式影响其他细胞(如RPE细胞、Müller细胞等)促炎因子的表达[12]；多种细胞释放的趋化因子招募循环血中单核细胞进入视网膜并分化成巨噬细胞，与小胶质细胞构成视网膜单核巨噬细胞系统[13]，该系统在维持稳态的同时也可能造成组织损伤。由于目前尚无区分活化的小胶质细胞和外源性巨噬细胞的标志物，这些髓样细胞在免疫反应和损伤中扮演的角色未能完全阐明，并且限制了AMD免疫调节治疗策略的制定[14]。Lückoff等[15]提出用MacGreen小鼠研究单核巨噬细胞的标准流程，为视网膜小胶质细胞的研究提供新思路。

各种因素引起的小胶质细胞异常都可能加速视网膜病变的发展。Gupta等[16]对存在地图样萎缩的AMD尸眼检查发现，感光细胞层和视网膜下腔出现呈气球样变的小胶质细胞，胞质内吞噬视紫质。有研究在早期病变和晚期AMD患者眼中发现，小胶质细胞/巨噬细胞相关的胶原结构巨噬细胞受体(MARCO)和巨噬细胞表达1(MPEG1)的mRNA表达水平明显升高，表明小胶质细胞和巨噬细胞活化是AMD早期发生和慢性发展的共同特征[17]。

3.2 AMD危险因素与视网膜小胶质细胞

3.2.1年龄 老龄是AMD的主要危险因素。视网膜是高度分化的神经外胚层组织，具有高度的代谢活性，同时光照也诱导其产生大量的氧化产物，因此视网膜组织长期承受氧化压力，继而出现神经元和RPE细胞结构损伤及功能障碍。随着年龄的增加，视网膜组织中的氧化和代谢压力逐步累积，成为导致副炎症反应的一个重要因素[18]。在老化的视网膜中，小胶质细胞识别损伤相关分子模式并处于低度激活状态，聚集于视网膜下腔。这些小胶质细胞一方面可以清除细胞碎屑，发挥组织修复和重塑功能；另一方面通过与RPE细胞紧密接触，引起后者结构和功能的改变，促进炎症相关分子的表达。事实上，衰老本身可以引起固有免疫反应失调。衰老的RPE-脉络膜复合体更容易受到补体替代途径失调的影响，视网膜下腔的小胶质细胞/巨噬细胞积聚增多[19]。同时视网膜小胶质细胞随年龄增长也在经历逐渐老化的改变，包括数量增多、分布改变、分支减少变短、动力学行为下降、免疫监视和突触维持功能减退以及基因表达谱变化，可能导致神经退行性疾病的易感性增加[20]。研究发现，老化的小胶质细胞对损伤表现出更多的异常应答，如在损伤的急性期不能及时响应，也不能返回适当的基线水平，导致副炎症反应失调，表现为视网膜微环境稳态失衡，从而提高AMD的发生率[21]。

3.2.2遗传因素

3.2.2.1补体因子H 补体系统的异常激活也可以诱导副炎症反应失调，参与AMD的发展。在萎缩性和渗出性AMD患者的血清中可检测到补体成分和活性片段浓度升高。大样本量的遗传分析揭示补体因子(complement factor，CF)H是AMD重要的遗传危险因素。CFH作为CFI的辅助因子能抑制C3BbB的形成，从而阻断补体旁路途径。SCR7能介导CFH与细胞表面的糖胺聚糖结合，抑制补体激活；SCR7也可以使CFH结合于髓系细胞表面的整合素CD11b/CD18，参与髓系细胞的迁移、黏附和对微生物、凋亡细胞的吞噬[22]。视网膜小胶质细胞表达大量CFH，并与CFI裂解C3b产生的iC3b共同介导小胶质细胞对凋亡细胞的吞噬[22]。利用人类CFH突变基因建立的嵌合小鼠模型表现为RPE细胞对氧化应激的敏感性增加，视网膜脂类过氧化产物丙二醛增多，视网膜下腔活化小胶质细胞/巨噬细胞积聚以及RPE细胞、小胶质细胞和巨噬细胞中促炎基因表达上调[23]。近期，研究人员发现AMD易感小鼠模型中CFH缺陷可以完全阻止视网膜下小胶质细胞/巨噬细胞积累和感光细胞变性，进一步研究表明小胶质细胞/巨噬细胞产生的CFH阻碍这些细胞的清除，使其在视网膜下积聚增多[24]。除免疫作用外，CFH与脂蛋白竞争性结合于Brunch膜，减少线性沉积物的堆积[22]。

3.2.2.2载脂蛋白E 载脂蛋白E(apolipoprotein E，apoE)有3种亚型，即apoE2、apoE3和apoE4，其中apoE2亚型增加发展成晚期AMD的风险。目前公认的是apoE与apoA-1协同参与胆固醇的逆转运，把周围组织和细胞中的胆固醇转运至肝脏。尽管玻璃膜疣中的成分与动脉粥样硬化斑块类似，含有apoE和胆固醇类物质，但是apoE在AMD中的致病作用可能与动脉粥样硬化不同，与胆固醇逆转运损伤无关[25]。apoE和胆固醇可以影响固有免疫反应。apoE可以中和疏水性的TLR配体，例如β淀粉样蛋白和脂多糖，抑制炎性因子的产生。然而，对相关动物模型和AMD患者的研究表明apoE2亚型使得apoE蛋白表达上调，同时降低apoE的吸收，过多的apoE可以转运大量胆固醇，直接激活小胶质细胞/巨噬细胞中的TLR复合物，诱导炎性因子分泌，如IL-6和CCL2[26]。IL-6破坏RPE细胞的免疫抑制作用，并延长视网膜下小胶质细胞/巨噬细胞存活，而CCL2可以招募血液中的CCR2+单核细胞进入视网膜下[26]。apoE4亚型使apoE蛋白表达水平降低，视网膜下腔吞噬细胞的炎症反应也降低，从而对AMD的发病有保护作用[26-27]。APOE基因缺失小鼠能完全避免年龄、应激刺激下的视网膜下腔小胶质细胞/巨噬细胞聚集[28]。

3.2.2.3CX3CR1CX3CL1的基因多态性与AMD易感性有关。CX3CL1的唯一受体CX3CR1在视网膜小胶质细胞中表达较高。视网膜内核层神经细胞分泌的CX3CL1和小胶质细胞表面的CX3CR1结合，通过抑制小胶质细胞apoE和PR2X7的表达，达到抑制其炎性因子表达的效果[29]。另一方面CX3CL1/CX3CR1信号传导系统在突触修剪、传递和可塑性中也起重要作用[30]。与野生型小鼠相比，正常光照下CX3CR1-/-小鼠视网膜下小胶质细胞/巨噬细胞随着衰老明显增多，且感光细胞显著丢失[24,28]。因此，CX3CR1基因敲除结合衰老、正常光照，足以诱发副炎症失调，神经细胞对小胶质细胞/巨噬细胞的紧张性抑制信号对于维持视网膜稳态必不可少。

3.2.3环境因素 吸烟、饮食与肥胖、光照是诱发AMD的主要环境危险因素。吸烟使早期和晚期AMD的患病风险分别增加1.59倍和2.32倍[31]，但目前就吸烟与视网膜下炎症的关系仍未阐明。男性中肥胖(尤其是内脏肥胖)是继吸烟之后晚期AMD的第二大环境危险因素。肥胖人群或小鼠的脂肪组织中巨噬细胞及其分泌的炎性因子表达均上调，血液中的炎性因子水平也升高。肥胖症中饮食模式可诱导巨噬细胞表现促炎亚型。事实上，高脂饮食在不引起肥胖的条件下也能引起肠道微生物生态失调，从而增加视网膜下炎症和脉络膜新生血管[32]。共生肠道菌群失调可引起非可控慢性炎症，从而促进肥胖和AMD的发生[33]。过量的日光照射与早期和晚期AMD的发生都有相关性[34]。不引起损伤的光照强度可能足以引发一定程度的黄斑区视网膜下小胶质细胞累积，增加老年受试者视网膜下炎症的风险，触发并维持致病性视网膜下小胶质细胞/巨噬细胞浸润[2]。

4 总结与展望

副炎症反应失调常见于包括AMD在内的许多神经退行性疾病，在AMD中具体表现为单核巨噬细胞系统和补体系统的异常激活。视网膜小胶质细胞属于组织驻留巨噬细胞，正常情况下仅分布于视网膜内层，其活化后迁移至感光细胞层和视网膜下腔，可以与视网膜其他细胞联络，调控AMD的病程。视网膜下持续存在的小胶质细胞导致副炎症反应稳态失衡，进而产生致病性作用。近年来研究证明，增强视网膜紧张性抑制信号，恢复视网膜下免疫抑制状态，或减少小胶质细胞中促炎因子产生，均可阻断小胶质细胞介导的副炎症失调，为针对小胶质细胞的靶向治疗带来希望[21,35]。

与此同时，视网膜小胶质细胞和血液来源的单核巨噬细胞在视网膜组织发育、炎症反应和维持稳态中发挥不同的作用，由于目前实验技术的局限性和细胞群体的免疫组织相似性，其各自的功能有待进一步研究。相信未来通过对视网膜单核巨噬细胞系统更深入的研究，其靶向治疗手段将会更加多样化。

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