小胶质细胞极化在青光眼视神经损伤发病机制及治疗中的研究进展△

覃莞芸 邵正波

青光眼是世界第二大致盲眼病，青光眼患者的视网膜神经节细胞(RGC)发生凋亡，会导致视神经进行性损伤，产生视功能不可逆性损害。青光眼的发病机制目前尚不明确，炎症、氧化应激、神经营养因子缺乏等多种因素参与RGC凋亡的病理生理过程[1-3]。近年来，小胶质细胞介导的免疫调节在青光眼视网膜损伤研究中得到广泛关注，激活的小胶质细胞可吞噬并清除细胞碎片，分泌抗炎因子和细胞营养因子，保护受损神经元[4]；而过度激活的小胶质细胞会引起炎症反应，加速视神经病变的进展[5-6]。因此，调控小胶质细胞极性，维持免疫环境稳态对于促进受损视网膜组织修复及延缓视神经退行性病变发展至关重要。

1 小胶质细胞

1.1 小胶质细胞的生理学特征视网膜小胶质细胞来源于中胚层，主要经睫状体扁平部和视神经盘进驻视网膜，在视网膜组织早期发育和神经轴突修剪等方面发挥重要作用[7]。组织发育成熟后，小胶质细胞主要分布于视网膜内层，静息状态下呈“分枝状”，与视网膜内游离的巨噬细胞构成视网膜内的单核-巨噬细胞系统，发挥免疫监视功能，维持视网膜微环境的稳态；微环境改变后，静息的小胶质细胞被激活，突起缩短，呈现圆形、杆状或阿米巴状，向病灶区移动，吞噬细胞碎片及病原体，并释放细胞因子，介导炎症反应，参与组织损伤及修复过程[8]。

1.2 小胶质细胞极化小胶质细胞根据表型和功能的不同可分为经典激活M1型和替代激活M2型[1,9]。小胶质细胞可由脂多糖或γ-干扰素等物质激活极化为M1型，呈现阿米巴样，有较高的吞噬和运动能力，表达白细胞分化抗原(CD)86和CD16/32，分泌肿瘤坏死因子-α和诱导型一氧化氮合酶等多种促炎因子，产生炎症反应。急性期的炎症反应对病原体和肿瘤细胞的防御起核心作用，并有助于刺激髓鞘修复和细胞碎片清除。然而，在长期病理因素刺激下，小胶质细胞会持续分泌炎症因子产生毒性作用，加速神经元的死亡。

M2型小胶质细胞可由白细胞介素(IL)-4和IL-13激活，其胞体薄，突起呈分枝状，表达 CD206和几丁质酶-3样蛋白3，并分泌精氨酸酶-1、转录生长因子-β等抗炎因子，抑制炎症反应，以及脑源性神经营养因子、胰岛素样生长因子-1等物质，促进组织修复、重塑及血管生成[10]。同时M2型小胶质细胞还可进一步分为M2a、M2b和M2c亚型，但各亚型的生理功能尚待进一步研究[11]。

在体内，小胶质细胞的两种表型常同时存在并不断相互转化。损伤神经元释放的外泌体通过miRNA等参与小胶质细胞表观遗传修饰，调控小胶质细胞M1与M2表型转化[12]。在神经退行性病变初期，小胶质细胞可缓慢激活为抗炎型M2型，修复受损组织，随着损伤不断进展，小胶质细胞会启动促M1型极化相关基因的表达，持续释放炎症因子，加重组织破坏[13]；而在急性组织损伤初期，小胶质细胞同时被激活为M1型和M2型，促进疾病良性转归[14]。因此，在体内研究中以M1型与M2型小胶质细胞数量的比值来表示整体小胶质细胞极化状态更为客观[9]。此外，随着对外泌体的深入研究，不同极性的小胶质细胞所分泌的外泌体也保留了其来源细胞的分子特性，检测外泌体中的M1型和M2型相关标记物也成为鉴定小胶质细胞表型的新方法[15]。

2 小胶质细胞极化与青光眼的关系

在青光眼病理生理过程中，视网膜小胶质细胞极性在病程不同阶段呈现出不同的动态变化。随着眼压升高，视网膜组织在机械压力和缺血缺氧共同作用下出现早期损伤，受损神经元释放凋亡信号激活小胶质细胞，进而产生神经毒性因子及炎症因子，加速细胞凋亡[16-17]。

2.1 高眼压性青光眼在激光或前房灌注诱导的高眼压动物模型中，小胶质细胞主要被激活为促炎型M1型，视网膜内出现大量活化的CD86阳性的 M1型小胶质细胞，而几丁质酶-3样蛋白3阳性的M2型小胶质细胞活化数量较少，并局限于神经纤维层和神经节细胞层；M1型小胶质细胞通过释放大量肿瘤坏死因子-α、IL-1β等炎症介质，加速RGC凋亡[18-19]。此外，小胶质细胞在机械压力下也向M1型极化，通过释放携带促炎信号的外泌体，激活周围小胶质细胞，进一步放大炎症损伤效应[17]。在眼压逐步恢复正常后的初期阶段，视神经出现继发变性，小胶质细胞呈现M1型和M2型混合激活；诱导型一氧化氮合酶和精氨酸酶-1表达均升高，后期两者表达下降，但精氨酸酶-1下降速度更为缓慢[20]；在视神经损伤修复阶段，小胶质细胞以M2型为主，大量CD163阳性的M2型小胶质细胞浸润视神经轴突束，发挥神经保护作用。总之，小胶质细胞在高眼压性青光眼模型中，由早期高眼压阶段的M1型，过渡为眼压降低初期的M1型和M2型混合活化，逐渐向后期损伤修复阶段的M2型极化。然而，在遗传性青光眼DBA/2J慢性高眼压小鼠模型中，小胶质细胞未表现出典型的M1型或M2型表型，而是呈现出促炎基因与抗炎基因的共同高表达，提示不同高眼压损伤模型中小胶质细胞反应的多态性[21]。

2.2 正常眼压性青光眼正常眼压性青光眼表现为眼压在正常范围内，而视神经出现进行性损害，其发病与遗传、缺血、炎症等因素相关。目前关于正常眼压性青光眼中小胶质细胞极性的动态变化研究较少。Carvalho等[16]利用双侧颈总动脉结扎诱导视网膜缺血缺氧，发现RGC凋亡伴随小胶质细胞/巨噬细胞大量增殖活化，玻璃体内注射促红细胞生成素可减少小胶质细胞激活及炎症因子的产生，减少RGC凋亡，但小胶质细胞极性的变化趋势仍有待进一步研究。由于样本量较少和缺乏动态监测，难以得出不同损伤程度下小胶质细胞极性的差异。因此，联合细胞实时监测技术，探索不同病理环境下小胶质细胞功能的平衡点以及极化的调控靶点，将为青光眼视神经退行性病变的研究提供新方向。

3 小胶质细胞极化的调控机制

研究表明，不同极性的小胶质细胞在特定条件下可互相转化。脂多糖激活的M1型小胶质细胞会被IL-4诱导为M2型；同样，IL-4激活的M2型小胶质细胞也可被脂多糖极化为M1型[22]。此外，IL-4或脂多糖预处理的小胶质细胞，可形成初始刺激的“分子记忆”，其逆转表型后的表达谱不同于直接刺激后的M1型或M2型小胶质细胞[23-24]。因此，调控小胶质细胞极化的分子机制非常复杂，多种信号通路均参与其中[25-27]。

3.1 JAK-STAT信号通路JAK-STAT信号通路属于应激的炎症信号通路，参与调节免疫细胞存活、生长和分化，以及抵抗病原体[28]。在体外研究中，不同STAT蛋白参与不同刺激条件下小胶质细胞极性的调控。在γ-干扰素促M1型小胶质细胞极化过程中，STAT1是其重要的转录调节因子[1]；而在脂多糖促M1型小胶质细胞极化中，STAT3则发挥主导作用[29]。同样，IL-10通过STAT3信号通路使小胶质细胞向M2型极化，而IL-4/IL-13则通过STAT6促进小胶质细胞向M2型极化[30]。在体内研究中，JAK/STAT信号通路也展现出对视网膜小胶质细胞极化的重要调控作用[28]。STAT1与STAT3表达增加可促进视网膜小胶质细胞向M1型极化，STAT1表达降低则使小胶质细胞向M2型极化[31]；过表达细胞信号转导抑制因子3可抑制JAK2-STAT3信号通路，降低M1型小胶质细胞介导的视网膜炎症反应，延缓视神经退变[32]。

3.2 PI3K/Akt信号通路细胞因子和脂多糖等物质可通过相应受体激活PI3K/Akt及其下游信号通路，参与小胶质细胞极化的调控[33]。在脂多糖激活的小胶质细胞中Akt磷酸化水平明显下降，小胶质细胞向M1型极化，而小窝蛋白-1可使小胶质细胞的Akt磷酸化表达增加，使其从M1型向M2型极化，减轻视网膜高眼压损伤[34]。Zhong等[35]研究发现，脂肪源性干细胞分泌的胶质细胞源性神经营养因子可使小胶质细胞系BV2的PI3K和Akt磷酸化水平升高，细胞活化为抗炎型M2型，进而使促炎因子分泌下降，而加入PI3K抑制剂后该效应被抑制，提示胶质细胞源性神经营养因子通过PI3K/AKT信号通路调控小胶质细胞的极化，从而调节促炎因子和抗炎因子的产生。

3.3 Notch信号通路Notch信号通路在髓系细胞的分化及细胞因子表达调控中起着重要作用。小胶质细胞在静息状态下表达4种类型的Notch受体，而活化后则选择性地提高Notch1的表达[36]。研究表明，M2型小胶质细胞数量与Notch1信号通路下游分子的表达水平呈反比，用γ-分泌酶抑制剂DAPT阻断Notch信号后，小胶质细胞则从M1型向M2型极化[37]。Wu等[38]在体外实验中证实，Notch信号通路在辛伐他汀预处理的M1型小胶质细胞中受到抑制，小胶质细胞活化类型逐渐转为M2型；然而，用siRNA敲除Notch1后，辛伐他汀对小胶质细胞的调控作用消失，M1型小胶质细胞不再向M2型转换，提示小胶质细胞向M2型极化主要依赖于Notch1信号。此外，将小鼠髓系细胞的Notch通路相关基因RBP-J敲除后，两种小胶质细胞的激活均减少[36]，表明Notch信号通路不仅参与小胶质细胞极化调控，而且对于小胶质细胞的激活起重要作用[37-38]。

4 小胶质细胞极化为靶点的治疗策略

目前以小胶质细胞极化为靶点维持视网膜免疫稳态的治疗策略，在视神经损伤修复研究中取得了一定的进展。视网膜下注射神经干细胞来源外泌体可通过调控小胶质细胞极化，维持大鼠视网膜微环境的相对稳态，减少神经细胞凋亡[39]。Koeberle等[40]研究发现，眼内注射携带IL-10和IL-4基因的腺病毒载体，可抑制小胶质细胞向M1型极化，减少诱导型一氧化氮合酶合成，提高RGC生存率。Zhang等[34]将人工合成的小窝蛋白-1多肽cavtratin注入高眼压小鼠玻璃体内，发现小胶质细胞数量明显减少，并由视网膜内层向外层迁移，由促炎型转化为抗炎型，且RGC凋亡降低。除了以上眼内局部给药方式外，全身给药仍可达到相似的治疗效果。研究表明，生酮饮食能促进视网膜内小胶质细胞向M2型极化并提高抗炎因子IL-4和精氨酸酶-1表达，抑制炎症小体的形成，通过免疫调节保护RGC的结构和功能[41-42]。此外，口服植物提取物枸杞多糖也可通过影响小胶质细胞/巨噬细胞极化和自噬，促进大鼠视神经损伤后RGC的存活[20]。由此可见，未来可利用外泌体注射、基因编辑、人工合成药物等眼内局部治疗方法结合饮食疗法、中医中药等全身给药法，探索小胶质细胞M1型与M2型平衡的治疗靶点，为青光眼的临床免疫治疗提供新思路。

5 小结与展望

在青光眼不同阶段，小胶质细胞M1型与M2型比率呈现出动态变化，不断影响视网膜免疫微环境，如何调控小胶质细胞极化，减轻视网膜组织炎症损伤，仍有待进一步研究。继续深入探讨小胶质细胞不同亚型功能及极化调控的分子机制，将为视神经退行性病变的治疗提供更多的分子靶点。值得注意的是，除了小胶质细胞外，星形胶质细胞、T细胞等多种细胞成分也参与了视网膜炎症的发生发展，联合细胞间免疫调控分子网络，最大限度地改善视网膜内微环境，将为青光眼等视网膜炎症损伤疾病提供新的治疗策略。