小胶质细胞在糖尿病视网膜病变中的研究进展

2023-12-20王艳青

中国医药科学 2023年20期

王艳青白洁

浙江大学医学院附属第四医院眼科，浙江义乌 322000

糖尿病性视网膜病变（diabetic retinopathy，DR）是糖尿病患者最常见的眼部并发症，严重威胁糖尿病患者视觉质量。目前针对DR的一线治疗方案为抗血管内皮生长因子治疗和玻璃体切除术，这两种治疗方法在临床上已取得较好的疗效。但对于DR的病理生理学的研究仍然有限，研究显示，DR的发生与炎症反应相关，包括一系列炎症相关细胞因子表达增加，如白介素-1（interleukin1，IL-1）、白介素-6（interleukin 6，IL-6）、白介素-8（interleukin 8，IL-8）和肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor α，TNF-α）等[1]，其中小胶质细胞诱导的视网膜炎症反应被认为是DR发病的主要机制之一。研究显示，2型糖尿病（type 2 diabetes mellitus，T2DM）大鼠模型的视网膜中小胶质细胞增殖明显，在糖尿病的晚期，随着视网膜色素上皮细胞数量的减少，活化的小胶质细胞在视网膜下聚集[2]。视网膜小胶质细胞的形态、激活比例、分布和mRNA表达随糖尿病大鼠疾病的进展而发生特征性变化。本文围绕小胶质细胞的特点展开叙述，进一步探讨小胶质细胞在DR发病机制中的作用，以期为DR的防治提供有效策略。

1 小胶质细胞的研究进展

1.1 小胶质细胞在神经系统中的作用

神经系统中，小胶质细胞通过与神经元交互作用为神经元提供营养支持，通过吞噬凋亡、损伤细胞维持神经元突触正常生理功能[3-5]。小胶质细胞作为视网膜中主要免疫细胞，从静息形态活化为变形虫表型并释放炎症相关细胞因子以参与DR的发病[6]，因此，可通过观察小胶质细胞形态学变化判断其是否被激活。激活的小胶质细胞分泌IL-1α和IL-1β，它们通过p38-MAPK信号通路介导视网膜神经节细胞的突触神经变性和凋亡前的线粒体损伤[7]。醛糖还原酶是葡萄糖代谢多元醇途径中的第一个限速酶，机体处于高糖状态时，小胶质细胞及其他神经胶质细胞活化。醛糖还原酶抑制剂已被证实可以用于抑制视网膜小胶质细胞活化造成的视神经功能损害[8]。氯化锂可以通过PI3K/Akt/NF-κB途径抑制小胶质细胞活化，降低玻璃体腔中炎症细胞数量以及视网膜中促炎细胞因子的表达，减少神经节细胞凋亡和视神经损害[9]。

1.2 小胶质细胞参与视网膜的免疫反应

研究证实，小胶质细胞在维持视网膜神经元突触和感光细胞的稳态和成熟中发挥重要作用[10]。小胶质细胞进行免疫应答的方式有直接作用和间接作用。当严重感染或眼部缺血时，小胶质细胞激活并调节炎症反应，转化为具有吞噬功能的类巨噬细胞参与免疫调节，这是小胶质细胞免疫应答的直接作用[11-12]。间接作用是指其与神经元和巨噬细胞相互作用，对神经环境的细胞因子和代谢信号做出反应，从而介导免疫反应[12]。小胶质细胞在集落刺激因子1受体抑制剂PLX5622作用下耗竭，视网膜组织中的细胞因子和趋化因子的表达减少，与脂多糖诱导的小鼠模型相比，PLX5622消除了视网膜下液体的积聚和视网膜肿胀，这表明视网膜小胶质细胞或星形胶质细胞可介导血-视网膜屏障（blood-retinal barrier，BRB）的损伤[13]。在青光眼性视神经萎缩病变中，小胶质细胞聚集于视乳头，在局部增殖并释放炎症因子，如TNF-α等[10]。有研究发现，小胶质细胞作用于神经视网膜发育期间的补体 C3/C3aR轴，调节后续血管生长所需的星形胶质细胞密度，促进视网膜浅层血管床的形成[14]。

1.3 小胶质细胞诱导视网膜的炎症反应

小胶质细胞对视网膜组织稳态的调控源于其复杂的可塑性。在慢性疾病期间，持续的组织压力和危险信号触发促炎成分的正反馈机制，炎症可能无法消除。在这种环境下，小胶质细胞失去抑制炎症的能力并释放促炎分子，使疾病恶化[15-16]。葡萄糖浓度升高、波动可以诱导细胞培养系统中的小胶质细胞极化，随着小胶质细胞在高糖环境中持续增殖，可分泌更多神经毒性因子和炎症因子促进炎症反应。活化的小胶质细胞对内皮细胞具有直接吞噬作用，并且能降低周细胞的细胞活力和数量，周细胞与内皮细胞的比例降低，与正常视网膜中组织相比，DR患者BRB严重破坏[17]。周细胞和内皮细胞结构和功能的完整性是维持BRB稳定的关键，在神经退行性病变模型中，小胶质细胞活化和周细胞丢失与视网膜血管消退有关[18]。此外，小胶质细胞还可通过损害感光细胞中的糖酵解进展来加重视网膜病变[19]。

2 DR中小胶质细胞的活化机制

2.1 DR的研究进展

既往国内外学者公认DR是一种微血管病变，但随着研究的深入，发现发生病变的视网膜同时存在多种细胞的改变，目前认为DR的病理改变是内皮细胞、胶质细胞和神经元共同作用的结果[20-21]。DR患者视网膜中小胶质细胞处于活化状态，组织中周细胞凋亡增加，信号传导转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）激活，增加视网膜组织中TNF-α表达，小鼠STAT3消融实验表明STAT3可作为预防DR周细胞丢失的潜在治疗靶点[22]。在非增生性DR（non-proliferating diabetic retinopathy，NPDR）中，小胶质细胞增殖并迁移至丛状层，增生性DR（proliferating diabetic retinopathy，PDR）时期进一步聚集在缺血区[23]。持续的高血糖、氧化应激以及神经胶质细胞功能障碍共同介导了视网膜炎症的发生发展[24]。因此，DR的进展涉及微血管病变、多种细胞反应及炎症反应。

2.2 高血糖直接诱导小胶质细胞激活

糖尿病的首要病因为高血糖，高浓度葡萄糖介导微血管损伤，导致线粒体中活性氧自由基生成增加，促进慢性炎症，晚期糖基化终末产物（advanced glycosylation end products，AGEs）、脂氧化终末产物的积累，均会加重视网膜损伤[25]。高血糖增加小胶质细胞内血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达，促进低氧诱导因子-1（hypoxia inducible factor-1，HIF-1）向细胞核的转运并激活ERK1/NF-κB信号通路[26-27]。VEGF过表达导致视网膜新生血管的生成，活性氧通过各种机制激活NF-κB，NF-κB增加HIF-1α mRNA的表达，而HIF-1易位激活了血管生成相关基因的转录，上述机制共同促进PDR的发生[28]。高糖状态下小胶质细胞活化，使其更易发生坏死性凋亡，阻断小胶质细胞坏死性凋亡可抑制糖尿病视网膜神经元细胞密度和神经视网膜厚度的降低[29]。在氧诱导视网膜病变（oxygen-induced retinopathy，OIR）小鼠模型中，小胶质细胞通过糖酵解途径诱导乙酰辅酶A的产生增加，乙酰辅酶A诱导组蛋白乙酰化，小胶质细胞重新编程为促新生血管的血管生成表型，加重视网膜新生血管损害[30]。在DR大鼠模型中，通过视网膜电图检测到a波和b波振幅较正常视网膜组织中降低，表明感光细胞和Müller细胞功能受损，微小核糖核酸（micro ribonucleic acid，miRNA）是参与生物过程的小型内源性非编码核糖核酸，miRNA-124通过调节小胶质细胞的反应性在神经退行性病变和炎症性疾病中发挥作用。接受miRNA-124注射的DR大鼠模型视网膜中小胶质细胞活性下降，细胞形态恢复到类似于正常视网膜组织中的状态[31]。

2.3 晚期糖基化终末产物诱导小胶质细胞

小胶质细胞对ATP能量供给有巨大的需求，当代谢紊乱时小胶质细胞会出现明显的功能异常，加剧神经系统疾病尤其是神经退行性疾病的发生发展[32]。糖尿病患者体内AGEs蓄积，AGEs的受体RAGE（receptor for advanced glycation end products，RAGE）在多种细胞上表达，可与AGEs结合形成AGE-RAGE，NF-κB细胞信号通路激活，导致组织稳态破坏[33]。研究显示，AGEs介导的小胶质细胞活化可能是通过促进细胞增殖和加强与间隙连接蛋白的相互作用所致[34]。AGEs浓度升高，小胶质细胞形态发生改变，突触缩短呈阿米巴样，CD68、RAGE和pNF-B蛋白的表达显著增加，TNF-α含量增加[35]。AGEs在小胶质细胞介导DR中可能发挥以下作用：①上调小胶质细胞中的细胞活化相关蛋白表达，激活核因子信号途径：NF-κB能上调多种黏附分子（细胞间黏附分子1、血管细胞黏附分子1等）、细胞因子（TNF、IL-1、IL-6等）和诱导型一氧化氮合成酶（induced nitric oxide synthase，iNOS）的表达，此时小胶质细胞发挥免疫监管作用，形态改变，发生增殖、移行、活化。②AGEs不仅能促进TNF-α的mRNA表达，还能诱导大鼠视网膜小胶质细胞释放TNF-α[36]。因此，AGEs可能通过诱导小胶质细胞产生TNF-α参与DR的病理过程，促进白细胞浸润到血管损伤部位并引起血管炎症。