HIV相關視網膜神經病變發病機制及臨床特點的研究進展

鄒 悅，祝穎星，肖麗波，李云琴

0引言

隨著聯合抗逆轉錄療法(combination antiretroviral therapy，cART)在人類免疫缺陷病毒(human immunodeficiency virus，HIV)感染者中的廣泛運用，極大地改變了HIV感染患者的疾病譜。HIV病毒可得到有效抑制，患者可獲得更長的壽命，機會性感染及惡性腫瘤的發病率也相應降低。在HIV相關眼科疾病中,以巨細胞病毒感染為主的機會性感染疾病也在減少[1]，HIV患者眼部表現常常沒有以往多見的機會性感染，眼底有基本正常的表現。但是近年來越來越多的視網膜視神經功能及結構的改變被關注并報道，諸如微視野的改變，視覺敏感度下降[2]，視神經纖維變薄[3-4]。這些病變被稱為HIV相關視網膜神經病變(HIV-associated neuroretinal disorder，HIV-NRD)。目前引起HIV-NRD的機制尚未明確，近期的研究表明可能與長期的血管病變，HIV和(或)cART療法直接破壞視網膜神經組織[5]，以及慢性炎癥相關[6]。有研究報道[7]，HIV-NRD具有人種及性別差異，黑色人種及女性更易患HIV-NRD，但機制尚不明確。近期的研究顯示，CD4水平也是影響發病的重要因素，CD4水平較低的患者各種機會性感染及眼部病變的患病率將大幅度增加[8]。本文就HIV-NRD的臨床特點可能的機制進行綜述。

1 HIV-NRD眼底結構變化

1.1視網膜神經纖維層厚度改變早在2005年Kozak等[9]的研究就發現CD4細胞低于100cell/μL時間長于6mo的患者及CD4細胞大于100cell/μL的患者同樣接受cART治療后，前者的視乳頭旁視神經纖維厚度除鼻側外均低于后者，而后者與正常人相比，視神經纖維層厚度無明顯差別。Besada等[10]發現HIV陽性的且眼底不合并巨細胞性視網膜炎及其他機會性感染患者視網膜神經纖維層厚度明顯低于HIV陰性的患者，且與CD4水平，病毒載量，cART治療時間，感染HIV時間無關，這一結果可能與樣本量過小有關。近期的一項研究又發現[11]，CD4水平較低的HIV患者上方及顳側的視神經纖維層厚度較厚，且與cART治療時間有關。此項研究沒有提及是否排除巨細胞性視網膜炎及其他眼底病變，這與國內的一項研究[12]結果一致，該研究發現眼底有巨細胞性視網膜炎及微血管病變的患者視網膜神經纖維層厚度較眼底正常的HIV患者增厚。這提示HIV相關的不同眼底疾病可能對視神經纖維層有不同的影響。而對于排除了巨細胞性視網膜炎及其他機會性感染眼底疾病的HIV患者，Cetin等[13]近期的研究也有不同的發現，該研究指出，HIV感染者與正常人相比視盤周圍視神經纖維層厚度無明顯差異，Lamirel等則發現接受充分cART治療的患者，視神經纖維層的厚度與無HIV感染的對照組相比無明顯差異[14]。但該研究未能區分CD4不同水平的患者與正常人群的差異。

關于HIV-NRD患者視神經纖維層厚度的研究有著不太一致的結果，可能是這些研究都未能全面考慮所有可能的影響因素，例如HIV感染時間及cART治療時間，當前CD4水平及CD4最低水平及持續時間，當前及最高病毒載量等。但總體來說，大部分的研究都提示CD4小于100cell/μL的HIV患者視神經纖維層變薄的風險將更高。因此，治療中注意監測并提高CD4的水平，對于HIV感染患者視網膜功能具有保護作用，應引起更大的重視。

1.2黃斑區視網膜厚度改變HIV患者黃斑區視網膜厚度改變于2010年被Faria E Arantes等[14]首次報道，該研究發現CD4<100cell/μL的患者不但有視神經纖維層的變薄，而且黃斑區視網膜厚度也變薄。但CD4>100cell/μL的患者與對照組相比視神經纖維層及黃斑區視網膜厚度無明顯差異。隨后，Moschos等[15]在一項對未感染巨細胞病毒性視網膜炎的AIDS兒童的研究中發現,黃斑中心凹的視網膜厚度比正常兒童增厚,這提示可能存在黃斑部光感受器和內層視網膜的亞臨床的功能紊亂。這一結果可能是受到兒童的視網膜的內、外屏障對HIV病毒較弱的耐受力，以及cART治療時間及病毒載量，CD4水平等因素的影響。然而，近期的國內外研究有一些不同的結果，李上等[16]及Cetin等[13]均發現在不合并巨細胞性視網膜炎的HIV患者無論CD4細胞計數如何，與正常人相比黃斑區視網膜厚度均無明顯差異。但Cetin進一步闡述了光感受器、視網膜色素上皮細胞(retinal pigment epithelium，RPE)等細微的差異，提示HIV病毒可能造成一些黃斑區視網膜亞臨床的功能紊亂。此外有一些研究發現，黃斑區的改變可能與年齡及感染HIV的方式有關，35歲左右的患者以及女性并且因性接觸感染HIV的患者更易有黃斑改變[17]。

1.3視網膜血管變化近年來，隨著眼底照相系統及分析技術的進步，OCTA等更為先進的檢測技術的飛速發展，我們可以更直觀并精確地分析視網膜血管的改變，例如視網膜血管口徑、血液流變學改變、視網膜血管的密度、灌注情況等。流行病學的研究普遍認為視網膜血管變細與年齡關系密切，有趣的是，在HIV患者中，也發現有類似的視網膜血管口徑的變化。Gangaputra等[18]的研究發現，HIV不合并眼部機會性感染的患者中，cART治療可使患者視網膜中央動脈變細而視網膜中央靜脈變粗，CD4水平非常低的患者視網膜中央相對更粗，并且和HIV感染時間、病毒載量等無關。Pathai等[19]在南非以及Tan等[20]的研究則發現cART治療時間越長，病毒載量越高，則視網膜中央動脈口徑越小。有學者就認為，HIV可能加速視網膜老化的過程。此外一項應用OCTA的研究發現[21]，HIV-NRD患者血流密度及灌注密度有顯著的降低，特別是視乳頭周圍尤其明顯。這種類似視網膜老化改變與HIV感染的時間沒有明顯的關聯。

近年來的研究結果也進一步證實了這一理論，一項研究發現[22]，年齡相關性黃斑變性(age-related macular degeneration，ARMD)患者中合并HIV感染的患者視網膜中央動脈及視網膜中央靜脈口徑均變大。提示HIV病毒感染及ARMD等與年齡相關的疾病中可能存在相同的發病機制，比如持續存在的慢性炎癥等。此外，部分HIV-NRD患者還發現有毛細血管擴張，黃斑無血管區擴大，毛細血管間隙擴大等改變，而淺層脈絡膜血管尚未發現明顯改變，發生這些改變的機制尚不明確[23]。雖然視網膜血管口徑和視功能之間的聯系尚未明確，但這些研究提示HIV患者視網膜可能存在一些與視網膜老化相似的發病機制，抗視網膜老化的治療方法也許可以在HIV-NRD患者中也發揮一定的作用。

2 HIV-NRD視功能改變

患者視功能改變主要表現為視野缺損，對比敏感度下降，以及色覺改變。這些改變往往會影響患者閱讀、駕駛等，降低患者生活質量。在AIDS已經逐漸變為慢性疾病的現在，這些對患者生活質量的影響逐步引起了更廣泛的關注。有研究表明[24]，HIV-NRD患者即使具有相對較好的最佳矯正視力，但是視功能還是有顯著下降，并影響了生活質量，此外，也有學者認為[25]，對比敏感度下降提示眼等終末器官的病變，這樣的改變還預示著威脅生命的預后不良。據報道[7]，患有HIV-NRD的AIDS患者死亡率明顯增加，充分的cART治療可以降低但不能完全消除HIV患者NRD的發生，也就是說CD4水平較高對視功能有保護作用，但不能完全阻止HIV-NRD的發生。

2.1視野缺損Kozak等[26]研究發現，患者視野缺損與患者CD4水平有關，CD4水平較低患者視野缺損較明顯，且表現為生理盲點下方特征性的視野缺損。而CD4水平較高患者則無明顯的特征性改變，一些CD4較高的患者甚至沒有表現出明顯的視野缺損。同時，Freeman等[27]的研究進一步發現，患者視野缺損與人種[17](黑色人種相對于白色人種更容易有視野的改變)、貧血、玻璃體內藥物的使用、醫保、經濟狀況、AIDS病嚴重程度有關。這些研究結果進一步提示，充分的cART治療，較高的CD4水平，不但可以降低患者死亡率，而且可以保護視功能，提高患者的生存質量。

2.2色覺及對比敏感度改變研究發現HIV-NRD患者約12%存在對比敏感度下降，約10%存在色覺障礙[2,27]。這些改變與較低的CD4水平、教育程度、玻璃體腔內藥物的使用有關。

3 HIV病毒導致NRD的相關機制

血-視網膜屏障(blood-retina barrier, BRB)由內層的視網膜毛細血管內皮細胞及外層RPE細胞構成，細胞間諸多細胞外基質及緊密連接蛋白，例如JAMs、ZO蛋白等[28]，可以阻止細胞和大分子自由出入視網膜。BRB在視網膜下間隙和脈絡膜毛細血管之間建立生理屏障，以保護眼球免受不同微生物和病毒的入侵。盡管HIV-NRD具有各種各樣的視網膜結構改變及臨床癥狀，但都具有共同的特征即BRB的破壞，已有明確證據表明，BRB破壞是HIV病毒侵犯眼內組織的主要原因[29]。

HIV病毒破壞BRB主要依賴于其包膜糖蛋白gp120，及其受體CD4、輔助受體CCD5、CXCR4[30]。RPE細胞可以通過受體介導融合并攝取HIV-1的包膜糖蛋白。并且有研究表明，HIV-gp120在捕獲HIV病毒樣顆粒(VLP)過程中與特異性受體DC-SIGN結合，導致RPE細胞緊密連接蛋白表達下調[31]。據報道，HIV-gp120可以通過不同的信號通路在中樞神經系統(CNS)和眼組織中下調緊密連接蛋白，增加血管內皮細胞和上皮細胞的通透性，破壞BRB及血腦屏障[31-32]。因此，它最終會導致HIV相關的眼內組織并發癥和神經系統紊亂。gp120介導破壞的機制BRB主要包括以下幾個方面。

3.1炎癥因子近年來很多研究表明炎癥與血管滲漏及屏障完整性破壞密切相關。HIV-1糖蛋白gp120可以通過NF-κB通路上調CCL5的生成。HIV-1可能利用gp120和Tat蛋白在BRB細胞中誘導炎癥狀態，從而破壞BRB的完整性，使病毒和細菌得以穿過上皮細胞并穿透BRB[33]。有研究發現，RPE細胞受到gp120的刺激后，前炎癥因子如細胞黏附因子ICAM-1、IL-6、IL-8等釋放增加，而這些因子又可以下調緊密連接蛋白ZO-1的表達，破壞BRB的完整性[33]。

3.2高水平的氧化應激在體內的穩態維持過程中，包括過氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(GP)、谷胱甘肽(GSH)和過氧化氫酶(CAT)在內的抗氧化酶對過氧化物、過氧化氫和過氧化氫自由基等活性分子起到緊密的調節和中和作用。在HIV患者病程中，氧化應激水平增加伴隨著這些抗氧化酶的缺乏。在BRB中，gp120通過刺激丙二醛(MDA)和一氧化氮(NO)的產生，誘導氧化損傷RPE細胞，進而破壞BRB[34]。同時，高水平的氧化應激可能也是導致HIV-NRD的患者視網膜老化的原因之一，可以為探索新的治療靶點提供思路。

3.3基質金屬蛋白酶的表達及活化基質金屬蛋白酶(MMPs)是一種需要鈣、含鋅的內肽酶，負責降解細胞外基質蛋白和緊密連接[35]。HIV感染者的血清和腦脊液中MMPs的表達和活性均較高，與艾滋病的嚴重程度呈正相關。有研究發現HIV-1反式轉錄激活因子(trans-activator of transcription, Tat)或gp120糖蛋白刺激，還可以使MMP-2、MMP-9、組織金屬蛋白酶抑制劑(TIMP)在BRB中表達增加[36]。而研究已經證實，MMPs表達水平升高與RPE及內皮細胞功能障礙密切相關，并因此導致BRB完整性破壞[37]。

3.4緊密連接蛋白表達的下調視網膜屏障功能障礙通常與緊密連接蛋白的下調有關，包括ZO-1、Occludin和Claudin蛋白家族的一些成員。這些蛋白構成RPE細胞的連接復合體，參與BRB的屏障功能[38]。Tan等[33]報道HIV-1可損傷RPE細胞的緊密連接，包括ZO-1、Occludin、Claudin-1、Claudin-2、Claudin-3、Claudin-4和Claudin-5，導致HIV相關視網膜病變的發生。還有研究報道[39]HIV-1 Tat可誘導RPE細胞凋亡，下調緊密連接蛋白的表達。研究認為HIV病毒下調緊密連接蛋白是通過gp120作用于包括PI3K、NF-κB、MAPK、MMPs等多條信號通路共同作用完成的[35,38,40]。

4小結

總而言之，對于HIV感染患者，雖然CD4水平較低，特別是小于200cells/μL的患者，顯著增加了眼部病變的幾率[41]，但是，CD4水平達到何種程度具有完全的保護作用尚無明確的報道。進一步認識HIV相關免疫反應對于疾病的認識及治療非常重要。而HIV-NRD因為可提示終末器官的血管損傷，進而提示疾病的嚴重程度，可以一定程度上判斷并且預測患者的死亡率。早期發現并干預HIV-NRD，對于患者生存率及生活質量提高都有重要的意義。近年來OCT、OCTA、多焦電生理等檢查設備的研究進展，使我們更準確地闡明了眼球解剖亞結構改變與視網膜神經病變之間的關系，利于疾病的早期診斷及干預。HIV-NRD的發病機制尚未完全明確，但很多證據認為與BRB受損有關。gp120可通過多種信號通路，通過介導炎癥反應，直接下調緊密連接蛋白或者通過介導氧化應激反應損傷RPE等損傷BRB，有多種蛋白及細胞因子參與了這一過程。這也為HIV-NRD的治療提供了新思路。