周細(xì)胞在新生血管性眼病中的作用研究進(jìn)展

索 龍，曹國凡

0引言

新生血管性眼病是一類以病理性新生血管為基礎(chǔ)的常見的致盲性眼病，根據(jù)解剖位置的不同可以分為角膜新生血管性疾病、虹膜新生血管性疾病、視網(wǎng)膜新生血管性疾病以及脈絡(luò)膜新生血管性疾病等。目前新生血管性眼病的發(fā)病率逐年提升，嚴(yán)重威脅人類視力健康，成為亟需解決的公共衛(wèi)生問題[1-3]。目前眼內(nèi)注射抗血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)藥物在新生血管性眼病的治療上取得了一定的效果，但患者對于抗VEGF藥物的敏感性存在差異，長期使用可能會產(chǎn)生耐藥性，部分患者會出現(xiàn)不同程度的并發(fā)癥。激光光凝術(shù)和玻璃體切除術(shù)只能在疾病晚期治療，無法從根本消除新生血管，對眼部正常組織也可能造成傷害[4-5]。尋找更為有效的治療方法是目前的迫切需求。既往對于病理性新生血管的研究有很多，但主要針對內(nèi)皮細(xì)胞，而病理性新生血管是由多種細(xì)胞成分、多種病理因素互相包含、交互影響下形成的，只針對內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行干預(yù)無法達(dá)到理想的治療效果，因此需要對病理性新生血管的形成過程進(jìn)行進(jìn)一步的研究，探尋潛在更有效的治療靶點。周細(xì)胞作為血管壁的關(guān)鍵細(xì)胞成分，在生理條件下發(fā)揮重要作用，近年來周細(xì)胞在病理性新生血管形成以及多種新生血管性眼病中的作用也受到了廣泛關(guān)注。本文將對周細(xì)胞在新生血管性眼病中的作用以及調(diào)控周細(xì)胞的機(jī)制進(jìn)行綜述。

1周細(xì)胞及其生理功能

周細(xì)胞廣泛分布于全身微血管，屬于微血管系統(tǒng)，如：毛細(xì)血管、末端小動脈以及毛細(xì)血管后微靜脈血管壁的關(guān)鍵組成部分[6]，有著至關(guān)重要的生理功能。從解剖位置上來看，周細(xì)胞包裹著內(nèi)皮細(xì)胞，兩者共用同一基底膜并且有緊密連接、針槽復(fù)合體等多種連接方式，這種緊密的解剖關(guān)系保證了血管壁結(jié)構(gòu)的完整性[7]。兩者之間也通過復(fù)雜的信號通路相互調(diào)節(jié)，例如在血管生成的早期階段，周細(xì)胞表面血小板衍生生長因子受體-β(platelet-derived growth factor receptor-β, PDGFR-β)與新生內(nèi)皮細(xì)胞分泌的血小板衍生生長因子-B(platelet-derived growth factor-B, PDGF-B)結(jié)合，進(jìn)而向內(nèi)皮細(xì)胞募集和黏附[8]；周細(xì)胞是VEGF的重要來源[9]，也能分泌血管緊張素-1(angiotensin-1, Ang-1)和轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β, TGF-β)，經(jīng)旁分泌途徑調(diào)節(jié)內(nèi)皮細(xì)胞的功能[10]。周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)上的相互支持以及功能上的相互調(diào)節(jié)維持正常的微血管生理功能。周細(xì)胞參與形成血-視網(wǎng)膜屏障(blood-retina barrier，BRB)，作為過濾器，周細(xì)胞能保護(hù)視網(wǎng)膜細(xì)胞免受血液中有害因子的影響[11]。周細(xì)胞能夠收縮胞體，改變血管管徑，調(diào)節(jié)血流[12]。周細(xì)胞還參與免疫反應(yīng)的調(diào)節(jié)，體外γ-干擾素(interferon-gamma, IFN-γ)處理可以誘導(dǎo)所有類型的周細(xì)胞表達(dá)主要組織相容性復(fù)合體(major histocompatibility complex, MHC)Ⅱ類分子，表明周細(xì)胞具備作為專業(yè)抗原提呈細(xì)胞的潛力；在體內(nèi)IFN-γ能誘導(dǎo)周細(xì)胞分泌CXC型趨化因子配體10(CXC chemokine ligand 10, CXCL10)、CXCL8和CXCL1，參與Th1細(xì)胞、CD8+細(xì)胞毒性T細(xì)胞和自然殺傷 (natural killer, NK)細(xì)胞等向炎癥部位的趨化。視網(wǎng)膜周細(xì)胞通過產(chǎn)生白介素-10(interleukin-10, IL-10)，以旁分泌的方式抑制T細(xì)胞增殖和活化，對炎癥反應(yīng)起抑制作用[13]。此外，周細(xì)胞具有間充質(zhì)干細(xì)胞的特性，可以分化為吞噬細(xì)胞、軟骨細(xì)胞以及脂肪細(xì)胞等，在組織的修復(fù)中起一定作用[14]。

由于周細(xì)胞在調(diào)控血管生成、維持血管結(jié)構(gòu)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過程扮演重要角色，下面將具體講述周細(xì)胞在不同新生血管性眼病中的作用。

2周細(xì)胞與視網(wǎng)膜新生血管性疾病

周細(xì)胞分布因不同組織而有所差異，視網(wǎng)膜中周細(xì)胞的覆蓋程度最高，與內(nèi)皮細(xì)胞比例達(dá)1∶1[15]，這確保了視網(wǎng)膜微血管系統(tǒng)的最佳完整性。一些病理條件下，周細(xì)胞的數(shù)量及功能發(fā)生改變，BRB結(jié)構(gòu)和功能受到損傷，導(dǎo)致或加重視網(wǎng)膜疾病。近年來周細(xì)胞在糖尿病性視網(wǎng)膜病變的作用越來越受到重視，在早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變的病理過程中的調(diào)控作用也得到了證實。

2.1周細(xì)胞與糖尿病視網(wǎng)膜病變糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy，DR)是糖尿病在眼部的主要微血管并發(fā)癥，是造成失明的主要原因[16]。視網(wǎng)膜微血管周細(xì)胞的缺失是DR最早被觀察到的形態(tài)學(xué)改變，與內(nèi)皮細(xì)胞的比例下降至1∶4[17]。周細(xì)胞丟失，正常周細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞間的緊密聯(lián)系受到破壞，造成血管通透性增加、無細(xì)胞毛細(xì)血管形成[18]。無細(xì)胞毛細(xì)血管由于缺少周細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞結(jié)構(gòu)的支持以及功能上的調(diào)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，導(dǎo)致血管閉塞，局部視網(wǎng)膜組織血氧供應(yīng)不足。這些反應(yīng)將引起VEGF、IL-1、IL-6等血管生成因子和炎癥因子的表達(dá)上調(diào)[19]，而且周細(xì)胞覆蓋的喪失使視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞對VEGF-A敏感，通過叉頭框轉(zhuǎn)錄因子O1(forkhead transcription factor O1, FoxO1)引起血管緊張素-2(Ang-2)的上調(diào)，并觸發(fā)正反饋回路，血管內(nèi)皮細(xì)胞異常活化，導(dǎo)致視網(wǎng)膜新生血管形成[8,20]。新生血管缺乏周細(xì)胞覆蓋，通透性較高，易出血和形成炎癥因子的滲漏，加重病變程度。晚期新生血管發(fā)生纖維化，牽拉視網(wǎng)膜甚至導(dǎo)致視網(wǎng)膜脫離。由此可見，周細(xì)胞的丟失是DR發(fā)生的初始環(huán)節(jié)，也是導(dǎo)致DR進(jìn)展的重要因素。

近年來隨著對周細(xì)胞研究的不斷深入，更多調(diào)控DR中周細(xì)胞的因子及機(jī)制被發(fā)現(xiàn)。DR中周細(xì)胞的丟失可能與基因表達(dá)的改變有關(guān)，Rangasamy等[21]利用全轉(zhuǎn)錄的方法發(fā)現(xiàn)糖尿病小鼠視網(wǎng)膜周細(xì)胞中一些基因的表達(dá)發(fā)生改變，并證實高血糖狀態(tài)下Notch 3表達(dá)的下調(diào)導(dǎo)致周細(xì)胞自噬和促炎反應(yīng)的增加。非編碼RNA被證實參與了DR中周細(xì)胞的調(diào)控，如：微小RNA(miRNAs)中的miRNA-138-5p、miRNA-15b等在DR周細(xì)胞中低表達(dá)，分別靶向調(diào)控RNA結(jié)合蛋白神經(jīng)-腫瘤腹側(cè)抗原1(neuro-oncological ventral antigen 1, NOVA1)以及胰島素受體底物1(insulin receptor substrate 1, IRS1)的表達(dá)影響周細(xì)胞生物學(xué)功能，參與DR微血管病變的發(fā)生發(fā)展[22-23]；長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA, lncRNA)中l(wèi)ncRNA MIAT在DR周細(xì)胞中表達(dá)上調(diào)，通過靶向調(diào)控miR-342-3p/CASP1信號通路促進(jìn)周細(xì)胞焦亡[24]；環(huán)狀RNA(circular RNA, circRNA)中cPWWP2A、cZNF532等表達(dá)上調(diào)，cPWWP2A通過與miR-579及其靶基因(包括Ang-1/occludin/SIRT1)相互作用影響周細(xì)胞覆蓋和血管完整性，cPWWP2A過表達(dá)可減輕糖尿病誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜血管功能障礙[25]；cZNF532通過充當(dāng)miR-29a-3p海綿并誘導(dǎo)神經(jīng)元膠原抗原(neuron-glia antigen2, NG2)、賴氨酰氧化酶樣蛋白2(lysyl oxidase-like protein 2, LOXL2)以及細(xì)胞周期蛋白依賴性激酶2(cyclin-dependent kinase 2，CDK2)表達(dá)增加來調(diào)控周細(xì)胞生物學(xué)功能，過表達(dá)cZNF532可改善人糖尿病視網(wǎng)膜微血管病變中周細(xì)胞變性和血管功能障礙[26]。除此之外，增殖期糖尿病視網(wǎng)膜病變(proliferative diabetic retinopathy，PDR)患者玻璃體中羥脯氨酸、脯氨酸、賴氨酸、甘氨酸和丙氨酸含量升高，這些氨基酸與胰島素和葡萄糖一起升高時，會引起周細(xì)胞的代謝變化，周細(xì)胞脂聯(lián)素表達(dá)上調(diào)，抗氧化能力加強(qiáng)，VEGF和基質(zhì)金屬蛋白酶-9(matrix metalloproteinase-9, MMP-9)等血管生成的標(biāo)記物表達(dá)下調(diào)[27]。周細(xì)胞的丟失在DR的發(fā)生發(fā)展過程中起著關(guān)鍵作用，研究糖尿病狀態(tài)下調(diào)控周細(xì)胞的因素，找到減少周細(xì)胞丟失的方法，將對DR早期的防治有著重要意義。

2.2周細(xì)胞與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(retinopathy of prematurity，ROP)是早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜發(fā)育異常導(dǎo)致的一種疾病，是導(dǎo)致兒童視力喪失的主要原因之一[28]。嚴(yán)重早產(chǎn)的新生兒接受補(bǔ)充氧氣治療時,在子宮內(nèi)處于的生理性缺氧狀態(tài)被打破,視網(wǎng)膜血管發(fā)育異常化,在停止補(bǔ)充氧氣治療后,新生視網(wǎng)膜由于缺乏正常的血管結(jié)構(gòu)而迅速導(dǎo)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。

在氧誘導(dǎo)視網(wǎng)膜病變(oxygen induced retinopathy，OIR)小鼠模型中，抑制PDGF-B后周細(xì)胞凋亡增加，VEGF和Ang-2的表達(dá)上調(diào)，加劇了病理性血管生成[29]。在OIR小鼠玻璃體腔中聯(lián)合注射骨髓源性CD34陽性細(xì)胞和血管壁衍生的內(nèi)皮集落形成細(xì)胞(endothelial colony-forming cells, ECFCs)后，血管閉塞和新生血管形成減少，異常發(fā)育的視網(wǎng)膜血管正常化，并且每100μm血管管壁中周細(xì)胞的數(shù)量較對照組增加了2倍，這種組合治療后的有益效果與它們能夠有效協(xié)調(diào)血管發(fā)育和加快周細(xì)胞覆蓋到血管的速度有關(guān)[30]。由此可知，周細(xì)胞在ROP的病理過程中發(fā)揮重要作用，提高周細(xì)胞覆蓋率，加快血管正常化，將對ROP的治療產(chǎn)生積極影響。

3周細(xì)胞與脈絡(luò)膜新生血管性疾病

脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization，CNV)可見于多種眼底疾病，如滲出性年齡相關(guān)性黃斑變性 (age-related macular degeneration, ARMD)、近視性黃斑病變(myopic maculopathy)等。CNV管壁通透性高，易滲出，又多發(fā)生于黃斑及其周圍，對視力造成嚴(yán)重影響。

研究發(fā)現(xiàn)，周細(xì)胞在新生血管芽的尖端及其周圍大量存在，松散地包圍著內(nèi)皮細(xì)胞的原始索，嵌入基底膜樣物質(zhì)中，胞質(zhì)中有粗面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、精細(xì)的高爾基體以及分泌性的膜結(jié)合顆粒，可能與原始血管基底膜的形成有關(guān)，為內(nèi)皮細(xì)胞的增殖提供條件[31]。在激光誘導(dǎo)的CNV模型小鼠中，發(fā)現(xiàn)在病灶區(qū)早期即有周細(xì)胞樣細(xì)胞存在，這些細(xì)胞表達(dá)平滑肌肌動蛋白(smooth muscle actin, SMA)和PDGFR-β，在CD31+內(nèi)皮細(xì)胞浸潤到激光損傷部位和新血管形成之前形成支架，內(nèi)皮細(xì)胞沿著該支架遷移并形成新的血管，通過抑制PDGFR-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)能夠抑制周細(xì)胞樣支架形成，減少病理性新生血管的生成[32]。由此可見，周細(xì)胞參與了CNV的形成。視網(wǎng)膜下纖維化是滲出性ARMD患者視力喪失的重要原因，Luo等[33]的研究明確脈絡(luò)膜血管周細(xì)胞是視網(wǎng)膜下纖維化的一個新的重要來源，表明脈絡(luò)膜周細(xì)胞是干預(yù)纖維化和滲出性ARMD進(jìn)展的潛在治療靶點[33]。此外，周細(xì)胞包裹著內(nèi)皮細(xì)胞，它的存在可能作為內(nèi)皮細(xì)胞的保護(hù)因子，從而增加新生血管對抗VEGF治療的抵抗力[34]。Siedlecki等[35]證實阿西替尼(一種聯(lián)合干擾VEGF和PDGF-B信號的酪氨酸激酶抑制劑)能夠有效減少病變區(qū)的周細(xì)胞數(shù)量以及病理性新生血管的產(chǎn)生。Jo等[36]研究發(fā)現(xiàn)抑制PDGF-B信號后能增加CNV對抗VEGF的敏感性，提示聯(lián)合抗VEGF和PDGF-B在晚期對抗VEGF治療不敏感的CNV的治療意義。上述結(jié)果表明，周細(xì)胞能夠調(diào)控CNV的形成并且影響后期視網(wǎng)膜纖維化，有望成為滲出性ARMD治療的有效靶點。

4周細(xì)胞與角膜新生血管性疾病

在健康個體中角膜是透明無血管的，但由于各種病理狀況如角膜炎或角膜移植物排斥，可能會形成血管。角膜中血管的發(fā)育降低了它的透明度，并且破壞了角膜正常的生理結(jié)構(gòu)及功能，后期血管纖維化，對視力造成嚴(yán)重?fù)p傷[37]。Cursiefen[38]研究發(fā)現(xiàn)，角膜新生血管形成2wk內(nèi)周細(xì)胞的覆蓋率就達(dá)到80%，證明了周細(xì)胞早期即參與角膜新生血管的形成，且周細(xì)胞覆蓋率隨時間而增加，在36mo后所有病理性角膜血管都被周細(xì)胞覆蓋。新生角膜血管的周細(xì)胞有雙重來源：骨髓造血干細(xì)胞和已存在的角膜緣毛細(xì)血管[39]。Chen等[40]利用堿燒傷模型證實PDGF-B/PDGFR-β信號通路參與了角膜新生血管形成的早期階段，抑制PDGF-B后VEGF-A、MMP-2和MMP-9等促血管生成因子表達(dá)下調(diào)，而血小板反應(yīng)蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)、TSP-2、血小板結(jié)合蛋白基序的解聚蛋白樣金屬蛋白酶(a disintegrin and metalloprotease with thrombospondin type 1 motifs, ADAMTs-1)等抗血管生成因子表達(dá)增加。周細(xì)胞在血管生成的早期階段表達(dá)NG2，是在新血管形成早期促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞遷移和形態(tài)發(fā)生的重要因素，抑制NG2的表達(dá)可有效減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信號通路后，周細(xì)胞數(shù)量減少，血管密度降低。此外，阻斷PDGF信號通路引起的周細(xì)胞衰減可增強(qiáng)VEGF受體抑制劑抗血管生成的作用[43]。音猬因子(sonic hedgehog, Shh)增強(qiáng)周細(xì)胞向分泌PDGF-B的內(nèi)皮細(xì)胞遷移，增加PDGF-B在促進(jìn)角膜新生血管成熟方面的作用，提示干預(yù)Shh的表達(dá)從而影響周細(xì)胞對于角膜新生血管的治療意義[44]。由上述結(jié)果可知，早期抑制周細(xì)胞可以有效治療角膜新生血管性疾病。

5周細(xì)胞與虹膜新生血管性疾病

虹膜新生血管是多種眼病，如DR、視網(wǎng)膜靜脈阻塞等的繼發(fā)性病變，與眼部缺血缺氧導(dǎo)致VEGF升高有關(guān)。虹膜新生血管生長至房角，造成房角堵塞，阻礙房水正常的引流，眼壓升高，視神經(jīng)受到損傷，導(dǎo)致新生血管性青光眼(neovascular glaucoma，NVG)[45]。Witmer等[46]通過對早期猴虹膜新生血管免疫組化分析，發(fā)現(xiàn)在虹膜表面新生血管中NG2的強(qiáng)表達(dá)，證實周細(xì)胞早期即參與虹膜新生血管的形成；同時新生血管中內(nèi)皮細(xì)胞及周細(xì)胞中尿激酶型纖溶酶原激活劑(uPA)均呈陽性，激活蛋白酶，降解基底膜，為內(nèi)皮細(xì)胞和周細(xì)胞的遷移創(chuàng)造了條件。可見周細(xì)胞在虹膜新生血管形成的早期即發(fā)揮重要作用，早期針對周細(xì)胞采取干預(yù)措施將有效抑制虹膜新生血管的產(chǎn)生。

6小結(jié)與展望

作為血管壁的重要組成部分，周細(xì)胞不僅參與生理條件下血管的生成以及血管結(jié)構(gòu)和功能的維持，而且在病理性新血管形成的過程中也發(fā)揮了重要作用。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)周細(xì)胞參與多種新生血管性眼病的病理過程,但這其中周細(xì)胞的具體作用以及調(diào)控調(diào)控周細(xì)胞的因素仍需要進(jìn)一步探索。隨著研究的深入，周細(xì)胞在新生血管性眼病中的作用以及受調(diào)控的機(jī)制將被進(jìn)一步揭示，這也將為治療新生血管性眼病提供新的思路。