炎癥介質在干眼發病機制中的作用和抗炎治療進展

丁 寧，鄧偉民，高衛萍

0引言

隨著視頻終端的廣泛使用，環境因素的改變以及人口老齡化趨勢的顯現，干眼的患病率呈上升趨勢，且目前已經成為全球普遍存在的眼科疾患，嚴重危害人們的健康。干眼患者常有眼干澀、異物感、刺痛、視疲勞、光敏感、視力波動等主觀感覺，嚴重者甚至影響生活。2020年在中國干眼專家共識中提出干眼新定義：干眼為多因素引起的慢性眼表疾病，是由淚液的質、量及動力學異常導致的淚膜不穩定或眼表微環境失衡，可伴有眼表炎性反應、組織損傷及神經異常，造成眼部多種不適癥狀和(或)視功能障礙[1]。干眼作為多因素引起的復雜疾病，其發病機制也復雜多樣，從目前的研究結果來看，干眼的發病機制還未有確切的結論，目前認為淚膜不穩定、淚液滲透壓升高、眼表炎性和神經異常等為干眼公認的發病機制，并且炎癥作為干眼生理病理發病的關鍵機制被得到證實[2]，高滲眼表環境可能是急性免疫反應觸發因素[3]，各種原因導致的高滲淚液刺激免疫反應通過激活炎癥級聯反應，刺激眼表炎癥介質的產生和釋放,不僅損害眼表上皮細胞,而且這種惡性循環隨著免疫系統的失調而持續發生[4-6]。為了更全面地了解干眼的炎癥級聯反應，此次重點討論與干眼相關的關鍵因子和細胞介質的作用。

1炎癥在干眼發病機制中的作用

1.1分子介質

1.1.1細胞因子和趨化因子細胞因子是介導細胞間通訊的信號分子，其中促炎細胞因子是由于滲透異常、炎性或機械性損傷而產生和上調[7]。而白細胞介素(IL)是在白細胞之間介導通訊的細胞因子，包括上皮細胞在內的許多不同類型的細胞都能夠產生白介素并對其作出反應[8]。IL、腫瘤壞死因子(TNF)、表皮細胞等細胞因子互相作用參與眼表炎癥反應[9]。國內外臨床研究一致報道了干眼患者淚液和結膜上皮細胞中IL-1、IL-6、轉化生長因子-β(TGF-β)、TNF-α和TNF-β等細胞因子顯著上調[7-8,10]。IL-1是參與炎癥反應的促炎細胞因子，可誘導細胞因子和趨化因子(IL-6、IL-8、TNF-α、單核細胞趨化蛋白-1和粒細胞集落刺激因子)以及基質金屬蛋白酶(MMP)等的產生[11-12]。其中IL-1β與上皮細胞鱗狀化生相關，導致角膜上皮屏障功能喪失[13]。干擾素-γ(IFN-γ)是輔助性T細胞1(Th1)的標志性細胞因子，它是參與免疫反應的關鍵因子，臨床研究發現淚液缺乏型干眼患者結膜中IFN-γ的表達高于正常人，并且IFN-γ與結膜杯狀細胞的丟失和黏蛋白缺乏呈正相關，與臨床上結膜上皮疾病的嚴重程度相關[14]。這些發現與小鼠模型研究一致，小鼠模型研究顯示干眼引起的IFN-γ表達增加也同樣促使結膜杯狀細胞的丟失[15]。研究者甚至在人淚腺、唾液、結膜、角膜和血液中都發現了高水平的IFN-γ表達，提出將IFN-γ作為干眼和干燥綜合征的生物標志物[16]。輔助性T細胞17(Th17)的細胞因子IL-17可以破壞角膜上皮屏障，一方面IL-17會誘導上皮、間質和免疫細胞分泌促炎細胞因子(IL-6、TNF-α、IL-1和IL-8)，另一方面在干眼小鼠模型實驗中發現IL-17可以刺激MMP-3和MMP-9的產生，而MMP-3和MMP-9的產生能夠破壞角膜上皮屏障功能[17]。

趨化因子是“趨化細胞因子”家族,是在趨化性的過程中調節免疫細胞定向遷移的細胞因子，通過與細胞表面表達的特定趨化因子受體結合來指導免疫細胞的運動。在血管內皮趨化因子與其相應受體結合，誘導整合蛋白構象化，從而促進白細胞外滲[18]。趨化因子一旦脫離血管系統，就會結合相應受體誘導白細胞定向遷移，白細胞遵循趨化因子的趨化梯度到達其預定的目的地[19]。在干眼患者的淚液和結膜上皮細胞中檢測到高表達的炎癥趨化因子：IL-8、巨噬細胞炎性蛋白2(MIP-2)、CCR5、CX3CL1、CXCL10、CCL4/MIP-1α、CCL3/MIP-1β、CXCL9、CXCL910、CXCL911[8,20-24]。在神經營養素缺乏癥小鼠干眼模型中，發現干眼小鼠角膜上皮屏障功能受損，同時在角膜和淚液中誘導出高表達的MIP-2，MIP-2是IL-8的同源物，可促進白細胞募集，此次發現提供了趨化因子與干眼病理之間聯系的證據[22]。在另一項實驗研究中發現，趨化因子和趨化因子受體(CCL20、CCR6、CXCR3)的基因缺失或使用藥理阻滯可以阻止干眼的發展，并可以降低自身反應性T細胞的致病性[25-26]。

1.1.2MMP MMP是一類屬于以鋅、鈣金屬離子作為輔助，參與組織重塑為特征的蛋白酶和內肽酶，是淚液中發現的最重要的蛋白酶[27-28]。這些酶參與細胞外基質蛋白降解、細胞表面受體的裂解、凋亡配體(如FAS配體)的釋放、趨化因子和細胞因子的激活，也在細胞增殖、遷移、分化、凋亡和宿主防御中起到關鍵作用[28]。在動物干眼模型中發現角膜上皮MMP-1、MMP-3、MMP-9、MMP-13的高表達，其中MMP-9可以裂解角膜上皮基底膜和緊密連接蛋白，增加角膜上皮的通透性，從而損害了角膜上皮屏障功能[29-30]。研究者進行MMP-9基因敲除、使用MMP-9抑制劑如糖皮質激素和強力霉素，可以防止干燥誘導的角膜上皮屏障破壞[30-31]。一種MMP-9檢測系統(Inflamma Dry?，RPS, Sarasota, FL)被批準用于干眼患者眼淚中MMP-9進行定性評估，如果淚液中MMP-9超過40ng/mL，則檢測結果為陽性，該測試可在診斷干眼時提供85%的敏感性和94%的特異性[32]，可以在干眼臨床研究中提供客觀指標。

1.1.3細胞黏附因子細胞黏附分子是通過結合細胞外基質的成分來增強細胞遷移的表面分子。這些物質會促進免疫細胞在干眼患者眼表的滲透。CD4+Th1細胞是在小鼠模型和干眼患者中發現的第一個致病性淋巴細胞亞群，而黏附分子的相互作用可以促進效應T細胞的募集和激活[33]。在干眼小鼠的結膜、血管內皮和淚腺組織中已發現細胞間黏附分子-1(ICAM-1)和血管細胞黏附分子(VCAM-1)水平的升高，同時在干眼鼠模型中使用抗ICAM-1和淋巴細胞功能相關抗原-1(LFA-1)的單克隆抗體治療后，降低了干眼模型中的眼表炎性浸潤，表明ICAM-1的表達與干眼的進展和嚴重程度呈正相關，目前已有研究證明靶向抑制ICAM-1的療法可用于治療干眼[34-35]。

1.1.4組織相容性復合物人類白細胞抗原(HLA-DR)是人類的主要組織相容性復合體(MHC)的表達產物，與共刺激物B7(CD80和CD86)和分化簇(CD40、CD154)均參與抗原呈遞細胞和T細胞的相互作用。研究發現這些標記物在干眼模型中增加，表明在該疾病過程出現過抗原呈遞[36]。另一項研究發現TNF-α、IFN-γ和IL-1β可以促使抗原呈遞細胞上ICAM-1、MHC Ⅱ、CD80和CD86的表達，在IFN-γ的刺激下，角膜上皮細胞MHC Ⅱ表達增加，同時在促炎細胞因子增多的環境中，結膜上皮過度表達MHC Ⅱ的同時杯狀細胞減少[36]。Fas和Fas配體是另外兩種人類白細胞抗原亞型，它們可以調節眼表細胞凋亡，在干眼患者的結膜和淚腺中發現這些免疫調節分子，表明這些分子在免疫細胞激活中起調節作用[37]。

1.2細胞介質抗原呈遞細胞(APC)、效應T細胞、調節性T細胞和自然殺傷細胞(NK)等是炎癥級聯反應中不可或缺的細胞介體。

1.2.1角膜APC APC對微生物病原體的危險信號產生反應，通過主要的MHC和共同刺激分子對抗原進行加工和呈遞。APC包含樹突狀細胞、巨噬細胞、B細胞等，APC存在于健康的角膜基質中，當其數量異常增加可以上調共刺激物CD80/86、趨化因子受體CCR7和MHC Ⅱ的表達，并將抗原呈遞給CD4+T細胞[31]：在干眼實驗模型中，觀察到APC的亞群CD11b+細胞在角膜中浸潤和MHC Ⅱ類的表達，表明干眼模型可能會引起眼表APC的動員和成熟[38]。角膜共聚焦顯微鏡研究證實了干燥綜合征患者角膜中樹突狀細胞的異常增多[17,39]，從而進一步證明了APC與干眼的關系。

1.2.2Th1細胞和Th17細胞呈遞抗原的目的是激活效應T細胞，炎癥介質激活的APC遷移至局部淋巴結，然后使未成熟的T細胞分化成CD4+T細胞，上調各種細胞因子和趨化因子、ICAM，以及血管內皮生長因子[37]，其中Th1細胞和Th17細胞被認為是干眼中的主要CD4+T細胞[40]。Th1細胞主要分泌IFN-γ，IFN-γ可以促使結膜杯狀細胞損失、角膜屏障破壞和淚腺腺泡損失，而Th17細胞分泌的IL-17不僅可以引起小鼠干眼模型角膜的屏障破壞，還可以通過VEGFD/C-VEGFR3信號傳導途徑，上調血管內皮生長因子的表達誘導角膜淋巴管生成[16-17,41]，這些在角膜中新形成的淋巴管是抗原和APC在眼表和淋巴結之間移動的一種方式。研究發現在干眼小鼠模型中觀察到功能失調的調節性T細胞(Tregs)不能抑制效應T細胞的激活，同時會產生IFN-γ和IL-17，這表明機體免疫環境破壞和效應T細胞的產生可能是由于Tregs的抑制作用不足導致的[42-43]。

1.2.3Tregs Tregs是參與抑制免疫應答的獨特的T細胞家族。已經在干燥綜合征、系統性紅斑狼瘡和類風濕性關節炎等自身免疫疾病中發現了Tregs的異常，而這些疾病都與干眼相關。Tregs通過抑制自身反應性T細胞來減弱免疫反應：(1)Tregs通過分泌抗炎細胞因子(TGF-β和IL-10)來抑制促炎細胞因子過度產生；(2)通過Treg/APC或Treg/T效應細胞的相互作用來限制效應T細胞的啟動[44]。當Tregs抑制作用不足會導致免疫耐受性破壞和效應T細胞的過度產生。在干眼模型中，Tregs的功能異常會加劇眼表炎癥[42]。

1.2.4NK NK能夠分泌促炎細胞因子并與多種自身免疫性疾病的發病機制相關。但是對于NK在干眼中發揮的作用仍未完全知曉，研究發現在干眼患者結膜上皮中未發現NK顯著增加，這可能是由于接受試驗的干眼患者處于病程的慢性階段[45]，另一項實驗研究發現，在干眼小鼠眼表誘導出活化的NK，NK可以分泌IFN-γ直接損傷眼表，同時促進淋巴管中的APC的成熟進一步誘導干眼發生[46]。目前對于NK在干眼中發揮作用的機制仍需要進一步研究。

1.3細胞內信號傳導在干眼的炎癥反應可以激活眼表中如絲裂原活化蛋白激酶通路(MAPK)和核因子κB通路(NF-κB)的炎癥途徑：JNK/c-Jun和ERK1/2信號轉導途徑的激活可以同時激活巨噬細胞[47]；p38 MAPK的激活可以介導TNF-α和MIP-2的釋放，以及中性粒細胞和巨噬細胞向趨化因子MIP-2和KC的遷移[48]；ERK和p38 MAPK通路的交叉作用抑制了TGF-β對促炎細胞因子的抑制作用[49]。MAPK信號傳導途徑還可以刺激激活轉錄因子例如NF-κB，NF-κB作為多種促炎介質的關鍵轉錄因子，在不同靶細胞中調節產生促炎細胞因子、趨化因子和MMPs[50]。此類炎性介質可響應環境、微生物應激而促使未成熟APC的活化和成熟，成熟的APC遷移到淋巴系統，并引發未成熟的T細胞產生自身反應性CD4+T輔助細胞，進一步分泌促炎細胞因子在眼表發生炎癥的惡性循環[51]。

在干眼的發病機制中炎癥的自我延續周期涉及眼表和相關的淋巴管以及周圍的脈管系統。淚液滲透壓過高會激活細胞內信號通路，導致促炎細胞因子(IL-1、IL-6和TNF-α)的產生。這激發了成熟的APC的活化，這些APC通過傳入淋巴系統遷移到引流淋巴結，并誘導效應T細胞(Th1和Th17)通過傳出脈管系統遷移到眼表分泌IFN-γ和IL-17，上調趨化因子、趨化因子受體、ICAM-1和MMPs進一步促進致病作用[40]。

2干眼的抗炎治療

2.1糖皮質激素糖皮質激素主要通過與糖皮質激素受體結合并調節抗炎和促炎基因的表達來減輕炎癥[52]。糖皮質激素可以抑制NF-κB信號通路，從而抑制促炎介質產生和促進淋巴細胞凋亡。糖皮質激素可以抑制多種促炎介質，包括ICAM-1、MMP、前列腺素、細胞因子、趨化因子和磷脂酶A2，另外糖皮質激素還可以抑制白細胞浸潤[53]。臨床試驗證明局部使用糖皮質激素可以有效治療干眼，但該藥物的副作用例如高眼壓、白內障、感染等限制了它的長期使用，所以局部使用糖皮質激素往往僅限于干眼加重的短期治療。

2.2環孢霉素環孢菌素發揮作用的機制有兩點：(1)抑制T細胞活化發揮其免疫調節作用。通過與親環蛋白結合并抑制鈣調磷酸酶來抑制炎癥，從而降低IL-2和其他促炎因子基因的轉錄來抑制T細胞活化和遷移[54]。臨床試驗中發現，使用0.05%～0.1%環孢素A(CsA)治療6mo后干眼患者眼表淋巴細胞減少,IL-6的表達減少，結膜杯狀細胞增加[55]。另一研究發現，在苯扎氯銨誘導的干眼小鼠模型中，CsA每天2次治療2wk，降低促炎細胞因子和趨化因子IL-1β、TNF-α、IL-6、ICAM-1、VCAM-1的表達[56]。(2)抑制細胞凋亡。在小鼠干眼模型中發現環孢菌素顯著降低結膜上皮細胞的凋亡[57]。在干眼患者中局部應用環孢霉素可顯著降低結膜上皮細胞凋亡的分子標記：CD40、CD40配體和Fas(又稱APO-1,CD95)[52]。1mg/mL CsA陽離子乳劑(Ikervis?，Santen)于2015年獲歐洲藥品管理局(EMA)批準，是歐洲唯一獲批的含CsA的藥物，用于治療嚴重干眼患者[55]。

2.3四環素衍生物四環素衍生物具有多種抗炎特性，可以抑制MMP活性和合成、一氧化氮的合成、膠原酶活性和B細胞激活[38]。研究發現，多西環素可以抑制人眼表IL-1、MMP-1、MMP-13、MMP-10、MMP-9的蛋白表達和RNA的轉錄[58]。在干眼實驗模型中，局部使用0.025%強力霉素可以減少MMP-9、IL-1α、IL-1β、TNF-α的表達，同時可以抑制MAPK通路在角膜上皮上的激活[59]。研究還發現，強力霉素不僅可以抑制MAPK和NF-κB途徑的激活，而且可以保護角膜上皮屏障功能和結膜杯狀細胞，其表現出與甲強龍相似的維持角膜上皮完整性的能力[30]。

2.4大環內酯類研究表明，大環內酯類不僅具有抗菌活性外還有抗炎特性，酵母聚糖誘導的干眼模型中使用阿奇霉素可以阻斷NF-κB信號通路的激活，抑制人角膜上皮細胞促炎細胞因子(TNF-α、IL-1β)、趨化因子(IL-6、RANTES)以及MMP(MMP-1、MMP-3、MMP-9)的產生，暗示了阿奇霉素具有治療眼表炎癥的潛力[60]。另外研究發現阿奇霉素可以顯著增加膽固醇、膽固醇酯、磷脂和溶酶體的細胞蓄積，對蒸發過強型干眼具有獨特的治療作用[61]。他克莫司(FK506)是一種具有免疫抑制特性的大環內酯類抗生素，FK506與CsA的作用機制相似，起到鈣調神經磷酸酶抑制劑的作用，通過阻斷IL-4、IL-8等產生從而抑制T淋巴細胞的增殖[62]。FK506對角膜和結膜具有良好的滲透性，可以有效減少炎癥。

2.5利非斯特利非斯特(Lifitegrast)是一種新型的小分子整聯蛋白拮抗劑，可阻斷ICAM-1與淋巴細胞功能相關抗原1(LFA-1)的結合[35]。Ⅲ期臨床試驗表明，利非斯特被設計為模擬ICAM-1上的LFA-1結合表位，干擾LFA-1和ICAM-1相互作用，抑制T細胞介導的炎癥級聯反應中的細胞因子釋放[63]。研究表明，LFA-1/ICAM-1與CD4+T細胞介導的干眼的免疫發病機制有關，并且可能在促進眼表組織中T細胞的黏附/浸潤和活化中起作用，局部使用5.0%利非斯特眼藥水可以迅速減輕干眼癥狀和眼表染色，2016年在美國獲準用于干眼的治療[64]。

2.6必需脂肪酸研究表明，必需脂肪酸尤其是不飽和脂肪酸omega-3的施用可以減輕干眼的嚴重程度[65]?？诜~油和磷蝦油中omega-3替代品的90d試驗以淚液滲透壓的平均變化和眼表疾病指數得分的變化作為主要指標，兩種療法均能顯著降低輕度至中度干眼參與者的淚液滲透壓，并提高其淚膜穩定性。研究還發現磷蝦油組淚膜中的IL-17水平明顯降低，這為磷蝦油具有抗炎作用提供了依據[66]。omega-6通常被認為是促炎介質，但補充特定的omega-6必需脂肪酸如花生四烯酸和亞油酸及其前體也可以改善干眼癥狀[67]。

干眼的癥狀和體征通常會有不一致的情況，如干眼典型的癥狀為干澀、異物感、眼脹、眼痛等，而部分干眼患者對上述癥狀自我感覺并不明顯。炎癥是干眼發病機制中的重要環節,而炎癥的惡性循環加重干眼，作為檢測干眼強有力的證據，臨床通?？梢栽黾訖z測上述的炎性介質來進一步幫助診斷。抗炎治療干眼不可或缺，其有效性也進一步證明了炎癥在干眼發病中的作用。在短期內使用抗炎藥物治療可以針對性地抑制干眼炎癥，從而緩解癥狀。另外針灸作為我國傳統醫學治療手段同樣被證實可以抑制干眼眼表炎癥，其安全性和有效性被得到認可[68]，其可以作為緩解干眼癥狀的長期治療手段。我們認為在使用抗炎藥物的同時，可以重視與針刺結合的治療方法，共同達到緩解干眼的作用。