《眼科新进展》  2017年11期 1079-1082   出版日期：2017-11-05   ISSN:1003-5141   CN:41-1105/R
老年性黄斑变性免疫炎症机制的研究进展


    老年性黄斑变性（age-related macular degeneration，AMD）包括地图样萎缩（grographic atrophy，GA）和新生血管性老年性黄斑变性（neovascular age-related macular degeneration，nAMD），到2040年全球约2.88亿人患AMD，它是导致老年人盲的主要原因［1］。其主要的病理特点是脉络膜及视网膜色素上皮（retinal pigment epithelium，RPE）细胞间玻璃膜疣的沉积及RPE细胞进行性凋亡而导致视网膜光感受器细胞进行性凋亡的不可逆盲，而导致AMD患者玻璃膜疣形成及视网膜细胞进行性凋亡的原因有多种，包括患者对疾病基因的易感性、环境因素、生活习惯等。随着对疾病致病原因的深入研究发现，AMD视网膜中的免疫及炎症反应对疾病的发生、发展具有重要的影响作用。它们共同作用加速视网膜细胞的凋亡，导致血-视网膜屏障（blood-retinal barrier，BRB）破坏，使视网膜失去免疫豁免进而加速疾病的进展。诱发免疫相关的危险因素，如细胞表面与模式识别受体（pattern-recognition receptors，PRRs）相关的炎症小体，补体系统，免疫细胞，细胞因子、趋化因子及其相关信号通路共同促进着视网膜内的免疫炎症失调。
1　眼球的免疫豁免
    眼内的免疫豁免是眼内免疫及炎症失调的门槛，眼内的微环境可以限制免疫和炎症的异常反应，从而对视功能起到保护作用。眼内的免疫豁免涉及复杂的局部和系统机制，首先眼内BRB可以将眼与体内的免疫系统隔绝，其次眼内没有淋巴系统及淋巴回流系统，这可以尽可能地保证眼内的免疫稳定状态。正常眼内的免疫细胞（包括自然杀伤细胞、单核巨噬细胞、中性粒细胞）和补体系统被眼内微环境抑制［2］，在体外实验发现眼内的自然杀伤细胞功能可以被巨噬细胞迁徙抑制因子和转化生长因子β2抑制，与此同时，眼球内的分子Fas 配体（Fas ligand，FasL）可以导致粒细胞凋亡并增加眼内抗原耐受，还有眼内液的细胞膜上FasL剪切产物α促黑激素具有抑制血管形成的功能，它们都可以抑制中性粒细胞的激活。同时，α促黑激素和降钙素基因相关肽可以抑制巨噬细胞的激活［3］。同时眼内少量的补体激活可以保护视网膜免受病原体的侵害，例如眼内相关细胞表达补体因子H（complement factor H，CFH），衰变加速因子CD55、CD59和Crry等补体调节蛋白共同防止补体系统的过度激活，从而避免眼内组织损伤［4］。当眼内的免疫屏障遭到破坏时，血液中的免疫细胞进入眼内，多种可溶性和细胞表面免疫相关分子组成的眼内免疫微环境可以控制相关危险因素的侵袭，而当这些不足以控制眼内危险因素的侵袭时，前房相关性免疫偏离和恢复后眼依赖性耐受可以限制这些损害的作用，并且T细胞来源的白细胞介素（interleukin，IL）-10对于前房相关性免疫偏离的系统性免疫豁免起到保护重要，调控眼内巨噬细胞的浸润和细胞表型［5］。当细胞的免疫豁免遭到破坏时，异常的视网膜炎症反应将发生，导致AMD的发展。
2　PRRs及相关炎症小体激活
    炎症小体是细胞受到感染和应激时可被激活的分子平台，参与视网膜内多种细胞的免疫炎症反应［6］。细胞通过PRRs识别内源性和外源性病原及危险因素，它包括危险相关分子模式和模式相关分子模式［7］。PRRs包括Toll样受体（Toll-like receptors，TLRs）、晚期糖基化终末产物受体（receptor for advanced glycation end products，RAGE），NOD样受体（NOD-like receptors，NLR）、C-型凝聚素受体和视黄酸诱导基因样受体［retinoic acid-inducible gene （RIG）-I-like receptors，RLRs］［8］，一旦这些受体与相应配体结合，细胞内炎症小体激活，导致炎症介质产生，促进T细胞表型转化和树突状细胞向淋巴细胞呈递抗原，使视网膜内获得性免疫激活［9］。PRRs相互作用通过炎症小体共同调节免疫反应，TLR激活转录因子核因子γB（nuclear factor-γB，NF-γB）促进炎症前体因子，如pro-IL-1β 和pro-IL-18的产生，并促进炎症小体NLRP3的激活［10］。RAGE传统上被认为是晚期糖基化终末产物的受体，然而一些死亡细胞和损伤组织分泌的物质同样是RAGE的配体，包括 β-淀粉样蛋白（amyloid β-protein，Aβ），RAGE同样激活NF-γB信号通路，并促进IL的回收进而导致组织损伤，这些与RAGE形成的复合体与神经凋亡失调疾病密切相关，其中就包括AMD［11］。有证据显示，至少有9种NLR可以调控caspase-1的激活和IL-1β、IL-18的成熟，并且NLRP1、NLRP3、NLRC4和NAIP5与凋亡小体的激活密切相关［12］。其中NLRP3炎症小体最近在AMD的病因学中被广泛研究。由一系列蛋白，包括补体调节因子、Aβ和氧化代谢产物组成的玻璃膜疣复合物是视网膜内免疫炎症的诱导因素，这一复合体造成持续的慢性炎症和刺激使补体系统激活，并最终形成膜攻击复合体（membrane attack complex，MAC）触发NLRP3炎症小体的激活，同时C1q、C3a被发现可以使caspase-1激活并与IL-1β、IL-18的产生相关，被认为是NLRP3炎症小体的激活信号［13］，Aβ同样使细胞分泌炎症因子IL-1β 和IL-18，并上调NLRP3炎症小体的表达导致RPE凋亡［14］。同时视网膜内大量的脂质过氧化产物，如4-羟基壬烯酸、羧乙基吡咯，也可以激活NLRP3炎症小体使IL-1β 和IL-18的分泌增加［15］。Alu RNA是基因突变产物，可以通过TLR激活炎症小体NLRP3导致RPE细胞的凋亡［16］。
3　补体系统的异常
    补体系统分为经典途径、旁路途径和凝集素途径。补体系统既可以对AMD患者视网膜起到保护作用，也会有损害作用，在AMD患者中补体复合物沉积于RPE和玻璃膜之间，补体系统过度激活会直接损伤视网膜组织并且使免疫细胞趋化聚集。在AMD中，多基因突变和单核苷酸多态性的改变导致正常基因结构的变化，基因多态性被认为与早期AMD的发生相关，然而却对进展中的AMD无影响，因此某个特定的基因对AMD的保护还是损害取决于疾病的分期［17］。CFH可负性调节选择性补体激活途径，在AMD中，CFH在RPE中的表达下降并且突变体CFH402His与C-反应蛋白、玻璃膜、脂质过氧化产物的结合减少，导致CFH对视网膜的保护能力下降，最终导致AMD的发展［18］。同时补体调节蛋白CD46和CD59表达不足引起补体系统过度激活，细胞杀伤MAC并产生C3a、C3b/c、C4a和C5a等多种补体片段并参与多种不同的免疫反应，同时在小鼠眼内注射C3会导致视网膜功能的显著改变并导致血管的渗漏和内皮细胞的增殖，最终通过视网膜电图发现视锥、视杆细胞功能显著下降［19］。在正常的生理情况下，补体系统被补体调节分子（complement regulatory molecules，CRMs）如CD46、CD55、CD59、CFH、CFI、丛生蛋白和玻连蛋白有效控制，但是CRMs在老年相关的病理状态下表达发生改变而导致的炎症是AMD发生重要原因［20］。在玻璃膜疣中存在如CRMs、补体片段和MAC复合物将诱发补体系统激活和炎症介质释放，使细胞因子聚集导致局部炎症作用扩大。在GA中C1q会导致大的玻璃膜疣复合体的聚集，进而激活炎症小体NLRP3，导致溶酶体破裂并最终释放于细胞外基质而损害周围RPE细胞［21］。由于AMD中视网膜常处于氧化应激状态，在此状态下具有保护作用的CRMs，如CD46、CD55、CD59表达会减少，导致RPE表面的补体系统过度激活。MAC是补体系统过度激活的终产物，它可以诱导血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF)、血小板源性生长因子等多种细胞因子释放，并介导nAMD的发生［22］。综上，补体系统对AMD的发生具有重要作用，补体系统的失调会导致视网膜细胞和组织的损伤并且对nAMD的发生起到毋庸置疑的作用。
4　免疫细胞的迁移及其作用
    正常视网膜内的免疫细胞有小胶质细胞、巨噬细胞和树突状细胞，没有T/B细胞、自然杀伤细胞和肥大细胞［23］。小胶质细胞主要分布于内丛状层、外丛状层和神经节细胞层，并且在内丛状层的分布最多［24］。在正常老年人视网膜中，小胶质细胞处于低激活状态，并且细胞不像年轻人视网膜中小胶质细胞仅局限于内外丛状层，此细胞常移行至视网膜下［25］。介导AMD发生的巨噬细胞有两个来源：一是来源于外周血中的单核细胞，它是由造血干细胞分化来源的，另一个是视网膜内的巨噬细胞，其中又分为促进炎症作用的M1型（典活化型巨噬细胞）和抑制炎症的M2型（替代活化型巨噬细胞）。M1型细胞会使促炎症因子IL-1、IL-6、IL-8、肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor-alpha，TNF-α）升高，早期M2型细胞会产生抗炎症因子IL-10和IL-18，而IL-10会抑制视网膜内巨噬细胞的回收和功能，巨噬细胞通过FasL介导细胞死亡而抑制新生血管的形成，并且晚期M2型细胞与VEGF的产生密切相关，促进新生血管形成而导致nAMD的发生［26］，然而M1型细胞同样可以表达IL-18对抗VEGF导致的CNV，这表明M1型细胞可能对nAMD具有潜在的治疗作用［27］。这表明M1型和M2型巨噬细胞有各自的优点和缺陷，M1型细胞在GA中活性较高，而M2型细胞在nAMD中活性较高，这两者都介导着疾病的发展，最终疾病朝着哪种病情变化取决于哪种细胞的优势明显。随着年龄的增长，辅助性T 细胞17（T helper cell 17，TH17）与调节性T细胞（regulatory cells，Treg）比值，即TH17/Treg显著增高，导致促炎因子和抑炎因子的失衡，使AMD发生的易感性增加［28-29］。
5　细胞因子、趋化因子的释放及相关通路的影响 眼球是一个免疫豁免器官，其内存在的免疫细胞和细胞因子、趋化因子对视网膜内的免疫状态起到重要作用，因此对细胞因子、趋化因子和信号通路的理解对于了解AMD的发展有重要作用。免疫细胞和RPE细胞分泌的炎症因子和趋化因子IL-1、IL-6、IL-8、TNF、干扰素-γ和单核细胞趋化蛋白-1对于AMD的发展起到促进作用［30］。CCL2/CCR2和CX3CL1/CX3CR1是两个主要调控单核细胞和巨噬细胞迁移的趋化因子信号通路。在小鼠中发现缺乏CCL2或CCR2的小鼠视网膜会产生类似人类的AMD视网膜病变，这说明CCL2/CCR2介导的视网膜下炎症反应对老年视网膜有保护作用，同时CX3CL1/CX3CR1通路介导的炎症具有同样的作用，缺乏CX3CR1的小鼠会导致视网膜变性［31］。但是在CCR2+而CX3CR1-的小鼠中会通过IL-1β介导神经元凋亡，这说明在维持视网膜免疫稳态同时需要CCR2+和CX3CR1+单核细胞，缺少任意一种信号通路都会导致AMD［32］。在正常视网膜中的小胶质细胞为CCR2+而CX3CR1-，而循环系统中单核细胞或脉络膜中的巨噬细胞为CCR2+和CX3CR1+，当年龄增加、视网膜应激增加时，小胶质细胞会迁移至视网膜下清除细胞碎片维持视网膜稳态，激活的小胶质细胞或应激状态下的RPE会释放趋化因子CCL2，以吸引CCR2+巨噬细胞至视网膜而维持视网膜稳态，当缺少任意一种CCR2+和CX3CR1+都会导致免疫反应的失调及视网膜功能障碍，在CCR2-的巨噬细胞介导的免疫反应中会过度分泌TNF-α和IL-1β，而CCR2-和CX3CR1-的小鼠中这一反应会更加严重［33］。这表明CCL2/CCR2和CX3CL1/CX3CR1信号通路对于AMD的发展具有极其重要的影响，因此在AMD中这两个通路需要更进一步研究。同时在AMD患者中发现IL-17、TNF-α和IL-1β的水平上升，IL-17会导致C5a的增加［34］。再者表达于巨噬细胞和RPE细胞的FasL会介导浸润的免疫细胞的死亡而维持视网膜的免疫豁免状态，在老年状态，基质金属蛋白酶增加会剪切FasL导致RPE细胞FasL的免疫调节功能丧失［35］。并且FasL在RPE和巨噬细胞中的减少会导致nAMD发生的概率增加5~8倍［36］。
6　小结
    AMD是基因易感性、环境因素、老年等多因素导致的视网膜免疫失调疾病。在视网膜中，小胶质细胞和补体系统控制着视网膜内的免疫系统使其处于相对稳定状态，当视网膜受危险因素刺激，如氧化损伤、免疫复合物、脂质氧化产物、Aβ的堆积致BRB损伤而导致免疫炎症失调时，视网膜失去免疫豁免状态而导致视网膜损伤。AMD中免疫炎症反应通过四大要素：诱导、感应、介导和效应介导疾病发生发展。氧化应激和4-羟基壬烯酸、羧乙基吡咯、Aβ及玻璃膜疣复合体诱导视网膜内免疫激活，其配体感应器为表达于RPE细胞和免疫细胞上的PPRs，通过与诱导危险因素结合效应器细胞激活补体系统和炎症小体，使补体系统过度激活及分泌炎症介质细胞因子、趋化因子并激活相关通路，最终使效应器免疫细胞激活和趋化而导致视网膜的免疫失调，免疫细胞的聚集又会导致补体系统和细胞因子、趋化因子的进一步激活和释放，导致免疫系统进一步失调，导致诱导因素进一步增加，在整个过程中各个环节紧密联系及相互作用，最终导致并影响AMD的发生发展。虽然目前对AMD的免疫发生机制的了解取得了巨大进步，但是如何通过抑制免疫炎症的失调而控制AMD的发生发展仍待进一步研究。