周细胞在新生血管性眼病中的作用研究进展

索 龙，曹国凡

0引言

新生血管性眼病是一类以病理性新生血管为基础的常见的致盲性眼病，根据解剖位置的不同可以分为角膜新生血管性疾病、虹膜新生血管性疾病、视网膜新生血管性疾病以及脉络膜新生血管性疾病等。目前新生血管性眼病的发病率逐年提升，严重威胁人类视力健康，成为亟需解决的公共卫生问题[1-3]。目前眼内注射抗血管内皮生长因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)药物在新生血管性眼病的治疗上取得了一定的效果，但患者对于抗VEGF药物的敏感性存在差异，长期使用可能会产生耐药性，部分患者会出现不同程度的并发症。激光光凝术和玻璃体切除术只能在疾病晚期治疗，无法从根本消除新生血管，对眼部正常组织也可能造成伤害[4-5]。寻找更为有效的治疗方法是目前的迫切需求。既往对于病理性新生血管的研究有很多，但主要针对内皮细胞，而病理性新生血管是由多种细胞成分、多种病理因素互相包含、交互影响下形成的，只针对内皮细胞进行干预无法达到理想的治疗效果，因此需要对病理性新生血管的形成过程进行进一步的研究，探寻潜在更有效的治疗靶点。周细胞作为血管壁的关键细胞成分，在生理条件下发挥重要作用，近年来周细胞在病理性新生血管形成以及多种新生血管性眼病中的作用也受到了广泛关注。本文将对周细胞在新生血管性眼病中的作用以及调控周细胞的机制进行综述。

1周细胞及其生理功能

周细胞广泛分布于全身微血管，属于微血管系统，如：毛细血管、末端小动脉以及毛细血管后微静脉血管壁的关键组成部分[6]，有着至关重要的生理功能。从解剖位置上来看，周细胞包裹着内皮细胞，两者共用同一基底膜并且有紧密连接、针槽复合体等多种连接方式，这种紧密的解剖关系保证了血管壁结构的完整性[7]。两者之间也通过复杂的信号通路相互调节，例如在血管生成的早期阶段，周细胞表面血小板衍生生长因子受体-β(platelet-derived growth factor receptor-β, PDGFR-β)与新生内皮细胞分泌的血小板衍生生长因子-B(platelet-derived growth factor-B, PDGF-B)结合，进而向内皮细胞募集和黏附[8]；周细胞是VEGF的重要来源[9]，也能分泌血管紧张素-1(angiotensin-1, Ang-1)和转化生长因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)，经旁分泌途径调节内皮细胞的功能[10]。周细胞与内皮细胞结构上的相互支持以及功能上的相互调节维持正常的微血管生理功能。周细胞参与形成血-视网膜屏障(blood-retina barrier，BRB)，作为过滤器，周细胞能保护视网膜细胞免受血液中有害因子的影响[11]。周细胞能够收缩胞体，改变血管管径，调节血流[12]。周细胞还参与免疫反应的调节，体外γ-干扰素(interferon-gamma, IFN-γ)处理可以诱导所有类型的周细胞表达主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex, MHC)Ⅱ类分子，表明周细胞具备作为专业抗原提呈细胞的潜力；在体内IFN-γ能诱导周细胞分泌CXC型趋化因子配体10(CXC chemokine ligand 10, CXCL10)、CXCL8和CXCL1，参与Th1细胞、CD8+细胞毒性T细胞和自然杀伤 (natural killer, NK)细胞等向炎症部位的趋化。视网膜周细胞通过产生白介素-10(interleukin-10, IL-10)，以旁分泌的方式抑制T细胞增殖和活化，对炎症反应起抑制作用[13]。此外，周细胞具有间充质干细胞的特性，可以分化为吞噬细胞、软骨细胞以及脂肪细胞等，在组织的修复中起一定作用[14]。

由于周细胞在调控血管生成、维持血管结构及功能完整性等方面的重要作用，其在病理性新生血管的形成以及新生血管性眼病的病理过程扮演重要角色，下面将具体讲述周细胞在不同新生血管性眼病中的作用。

2周细胞与视网膜新生血管性疾病

周细胞分布因不同组织而有所差异，视网膜中周细胞的覆盖程度最高，与内皮细胞比例达1∶1[15]，这确保了视网膜微血管系统的最佳完整性。一些病理条件下，周细胞的数量及功能发生改变，BRB结构和功能受到损伤，导致或加重视网膜疾病。近年来周细胞在糖尿病性视网膜病变的作用越来越受到重视，在早产儿视网膜病变的病理过程中的调控作用也得到了证实。

2.1周细胞与糖尿病视网膜病变糖尿病视网膜病变(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病在眼部的主要微血管并发症，是造成失明的主要原因[16]。视网膜微血管周细胞的缺失是DR最早被观察到的形态学改变，与内皮细胞的比例下降至1∶4[17]。周细胞丢失，正常周细胞与内皮细胞间的紧密联系受到破坏，造成血管通透性增加、无细胞毛细血管形成[18]。无细胞毛细血管由于缺少周细胞和内皮细胞结构的支持以及功能上的调控，失去正常的生理功能，易形成微血管瘤、血管扭曲以及局部血栓等，导致血管闭塞，局部视网膜组织血氧供应不足。这些反应将引起VEGF、IL-1、IL-6等血管生成因子和炎症因子的表达上调[19]，而且周细胞覆盖的丧失使视网膜血管内皮细胞对VEGF-A敏感，通过叉头框转录因子O1(forkhead transcription factor O1, FoxO1)引起血管紧张素-2(Ang-2)的上调，并触发正反馈回路，血管内皮细胞异常活化，导致视网膜新生血管形成[8,20]。新生血管缺乏周细胞覆盖，通透性较高，易出血和形成炎症因子的渗漏，加重病变程度。晚期新生血管发生纤维化，牵拉视网膜甚至导致视网膜脱离。由此可见，周细胞的丢失是DR发生的初始环节，也是导致DR进展的重要因素。

近年来随着对周细胞研究的不断深入，更多调控DR中周细胞的因子及机制被发现。DR中周细胞的丢失可能与基因表达的改变有关，Rangasamy等[21]利用全转录的方法发现糖尿病小鼠视网膜周细胞中一些基因的表达发生改变，并证实高血糖状态下Notch 3表达的下调导致周细胞自噬和促炎反应的增加。非编码RNA被证实参与了DR中周细胞的调控，如：微小RNA(miRNAs)中的miRNA-138-5p、miRNA-15b等在DR周细胞中低表达，分别靶向调控RNA结合蛋白神经-肿瘤腹侧抗原1(neuro-oncological ventral antigen 1, NOVA1)以及胰岛素受体底物1(insulin receptor substrate 1, IRS1)的表达影响周细胞生物学功能，参与DR微血管病变的发生发展[22-23]；长链非编码RNA(long non-coding RNA, lncRNA)中lncRNA MIAT在DR周细胞中表达上调，通过靶向调控miR-342-3p/CASP1信号通路促进周细胞焦亡[24]；环状RNA(circular RNA, circRNA)中cPWWP2A、cZNF532等表达上调，cPWWP2A通过与miR-579及其靶基因(包括Ang-1/occludin/SIRT1)相互作用影响周细胞覆盖和血管完整性，cPWWP2A过表达可减轻糖尿病诱导的视网膜血管功能障碍[25]；cZNF532通过充当miR-29a-3p海绵并诱导神经元胶原抗原(neuron-glia antigen2, NG2)、赖氨酰氧化酶样蛋白2(lysyl oxidase-like protein 2, LOXL2)以及细胞周期蛋白依赖性激酶2(cyclin-dependent kinase 2，CDK2)表达增加来调控周细胞生物学功能，过表达cZNF532可改善人糖尿病视网膜微血管病变中周细胞变性和血管功能障碍[26]。除此之外，增殖期糖尿病视网膜病变(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者玻璃体中羟脯氨酸、脯氨酸、赖氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量升高，这些氨基酸与胰岛素和葡萄糖一起升高时，会引起周细胞的代谢变化，周细胞脂联素表达上调，抗氧化能力加强，VEGF和基质金属蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9, MMP-9)等血管生成的标记物表达下调[27]。周细胞的丢失在DR的发生发展过程中起着关键作用，研究糖尿病状态下调控周细胞的因素，找到减少周细胞丢失的方法，将对DR早期的防治有着重要意义。

2.2周细胞与早产儿视网膜病变早产儿视网膜病变(retinopathy of prematurity，ROP)是早产儿视网膜发育异常导致的一种疾病，是导致儿童视力丧失的主要原因之一[28]。严重早产的新生儿接受补充氧气治疗时,在子宫内处于的生理性缺氧状态被打破,视网膜血管发育异常化,在停止补充氧气治疗后,新生视网膜由于缺乏正常的血管结构而迅速导致病理性缺氧，引起VEGF等血管生成因子的水平升高，病理性新生血管形成。

在氧诱导视网膜病变(oxygen induced retinopathy，OIR)小鼠模型中，抑制PDGF-B后周细胞凋亡增加，VEGF和Ang-2的表达上调，加剧了病理性血管生成[29]。在OIR小鼠玻璃体腔中联合注射骨髓源性CD34阳性细胞和血管壁衍生的内皮集落形成细胞(endothelial colony-forming cells, ECFCs)后，血管闭塞和新生血管形成减少，异常发育的视网膜血管正常化，并且每100μm血管管壁中周细胞的数量较对照组增加了2倍，这种组合治疗后的有益效果与它们能够有效协调血管发育和加快周细胞覆盖到血管的速度有关[30]。由此可知，周细胞在ROP的病理过程中发挥重要作用，提高周细胞覆盖率，加快血管正常化，将对ROP的治疗产生积极影响。

3周细胞与脉络膜新生血管性疾病

脉络膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)可见于多种眼底疾病，如渗出性年龄相关性黄斑变性 (age-related macular degeneration, ARMD)、近视性黄斑病变(myopic maculopathy)等。CNV管壁通透性高，易渗出，又多发生于黄斑及其周围，对视力造成严重影响。

研究发现，周细胞在新生血管芽的尖端及其周围大量存在，松散地包围着内皮细胞的原始索，嵌入基底膜样物质中，胞质中有粗面内质网、精细的高尔基体以及分泌性的膜结合颗粒，可能与原始血管基底膜的形成有关，为内皮细胞的增殖提供条件[31]。在激光诱导的CNV模型小鼠中，发现在病灶区早期即有周细胞样细胞存在，这些细胞表达平滑肌肌动蛋白(smooth muscle actin, SMA)和PDGFR-β，在CD31+内皮细胞浸润到激光损伤部位和新血管形成之前形成支架，内皮细胞沿着该支架迁移并形成新的血管，通过抑制PDGFR-β信号转导能够抑制周细胞样支架形成，减少病理性新生血管的生成[32]。由此可见，周细胞参与了CNV的形成。视网膜下纤维化是渗出性ARMD患者视力丧失的重要原因，Luo等[33]的研究明确脉络膜血管周细胞是视网膜下纤维化的一个新的重要来源，表明脉络膜周细胞是干预纤维化和渗出性ARMD进展的潜在治疗靶点[33]。此外，周细胞包裹着内皮细胞，它的存在可能作为内皮细胞的保护因子，从而增加新生血管对抗VEGF治疗的抵抗力[34]。Siedlecki等[35]证实阿西替尼(一种联合干扰VEGF和PDGF-B信号的酪氨酸激酶抑制剂)能够有效减少病变区的周细胞数量以及病理性新生血管的产生。Jo等[36]研究发现抑制PDGF-B信号后能增加CNV对抗VEGF的敏感性，提示联合抗VEGF和PDGF-B在晚期对抗VEGF治疗不敏感的CNV的治疗意义。上述结果表明，周细胞能够调控CNV的形成并且影响后期视网膜纤维化，有望成为渗出性ARMD治疗的有效靶点。

4周细胞与角膜新生血管性疾病

在健康个体中角膜是透明无血管的，但由于各种病理状况如角膜炎或角膜移植物排斥，可能会形成血管。角膜中血管的发育降低了它的透明度，并且破坏了角膜正常的生理结构及功能，后期血管纤维化，对视力造成严重损伤[37]。Cursiefen[38]研究发现，角膜新生血管形成2wk内周细胞的覆盖率就达到80%，证明了周细胞早期即参与角膜新生血管的形成，且周细胞覆盖率随时间而增加，在36mo后所有病理性角膜血管都被周细胞覆盖。新生角膜血管的周细胞有双重来源：骨髓造血干细胞和已存在的角膜缘毛细血管[39]。Chen等[40]利用碱烧伤模型证实PDGF-B/PDGFR-β信号通路参与了角膜新生血管形成的早期阶段，抑制PDGF-B后VEGF-A、MMP-2和MMP-9等促血管生成因子表达下调，而血小板反应蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)、TSP-2、血小板结合蛋白基序的解聚蛋白样金属蛋白酶(a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin type 1 motifs, ADAMTs-1)等抗血管生成因子表达增加。周细胞在血管生成的早期阶段表达NG2，是在新血管形成早期促进内皮细胞迁移和形态发生的重要因素，抑制NG2的表达可有效减少角膜中的血管生成[41-42]。在小鼠角膜新生血管中抑制PDGF-B信号通路后，周细胞数量减少，血管密度降低。此外，阻断PDGF信号通路引起的周细胞衰减可增强VEGF受体抑制剂抗血管生成的作用[43]。音猬因子(sonic hedgehog, Shh)增强周细胞向分泌PDGF-B的内皮细胞迁移，增加PDGF-B在促进角膜新生血管成熟方面的作用，提示干预Shh的表达从而影响周细胞对于角膜新生血管的治疗意义[44]。由上述结果可知，早期抑制周细胞可以有效治疗角膜新生血管性疾病。

5周细胞与虹膜新生血管性疾病

虹膜新生血管是多种眼病，如DR、视网膜静脉阻塞等的继发性病变，与眼部缺血缺氧导致VEGF升高有关。虹膜新生血管生长至房角，造成房角堵塞，阻碍房水正常的引流，眼压升高，视神经受到损伤，导致新生血管性青光眼(neovascular glaucoma，NVG)[45]。Witmer等[46]通过对早期猴虹膜新生血管免疫组化分析，发现在虹膜表面新生血管中NG2的强表达，证实周细胞早期即参与虹膜新生血管的形成；同时新生血管中内皮细胞及周细胞中尿激酶型纤溶酶原激活剂(uPA)均呈阳性，激活蛋白酶，降解基底膜，为内皮细胞和周细胞的迁移创造了条件。可见周细胞在虹膜新生血管形成的早期即发挥重要作用，早期针对周细胞采取干预措施将有效抑制虹膜新生血管的产生。

6小结与展望

作为血管壁的重要组成部分，周细胞不仅参与生理条件下血管的生成以及血管结构和功能的维持，而且在病理性新血管形成的过程中也发挥了重要作用。目前已经发现周细胞参与多种新生血管性眼病的病理过程,但这其中周细胞的具体作用以及调控调控周细胞的因素仍需要进一步探索。随着研究的深入，周细胞在新生血管性眼病中的作用以及受调控的机制将被进一步揭示，这也将为治疗新生血管性眼病提供新的思路。