抑制眼表炎癥在干眼治療中的研究進展

陳宇婷 李海瓊 朱 蓉 鄒偉康 陸曉和

南方醫科大學珠江醫院眼科,廣東省廣州市 510000

干眼是一種多因素的眼表疾病,全球平均發病率為 14%～33%,在我國其患病率為 10%～33%[1],已逐漸成為人們去眼科就診的最常見原因之一。干眼的特征是淚膜失去穩態,并伴有眼部癥狀。淚膜不穩定和高滲透壓、眼表炎癥和損傷以及神經感覺異常是最核心的發病機制。高滲透壓引發炎癥級聯反應,導致杯狀細胞和糖萼黏蛋白丟失,并有角膜和結膜上皮細胞損傷。這種損傷導致淚膜不穩定性增加,進一步高滲,從而導致惡性循環。其中眼表失去免疫穩態導致不同程度的炎癥是造成干眼惡性循環的重要因素,并且常是導致該疾病成為慢性病的原因。干燥應激誘導淚液高滲透壓會激活應激相關的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)和核因子(NF)-κB等通路,刺激眼表上皮產生多種炎癥介質,包括白細胞介素(IL)-1β、腫瘤壞死因子(TNF)-α和IL-8,以及多種基質金屬蛋白酶(MMP),創建了眼表的炎癥環境[2]。這些炎癥介質促進未成熟抗原呈遞細胞 (APC)如樹突狀細胞(DC)的激活與成熟并誘導它們遷移至引流的淋巴組織。成熟APC誘導初始T細胞分化為自身反應性CD4+輔助T細胞亞型1(Th1)和 Th17。T細胞隨后滲入眼表并分泌相應的促炎細胞因子。Th1分泌的干擾素 (IFN)-γ以及Th17分泌的IL-17通過上調趨化因子、趨化因子受體、細胞黏附分子和MMP的產生促進病原性免疫細胞的浸潤,導致眼表的進一步損傷[3]?？寡字委煹慕浀浞椒ㄊ鞘褂妙惞檀计べ|激素,但由于其副作用明顯及療效有限,近年來越來越多的研究試圖找出更優的抗炎治療方法。目前,干眼的抗炎治療有了巨大的發展以及許多新的思路。

1 抑制眼表上皮產生促炎細胞因子

1.1 S3I-201 STAT3抑制劑S3I-201可以減少干眼模型小鼠的角膜、結膜及淚腺的促炎細胞因子表達。信號轉導和轉錄激活因子3(Signal transducer and activator of transcription 3,STAT3)是一種位于細胞質的信號轉錄蛋白,在受到配體(如 IL-6、表皮生長因子和睫狀神經營養因子)刺激后磷酸化,將細胞外信號介導到細胞核中[4]。有研究表明,STAT3依賴性炎癥通路在角膜炎癥中起到重要作用。對注射苯扎氯銨(BAC)、淚腺切除(LGE)和瞼板腺功能障礙(Tabby)的三種干眼小鼠模型給予STAT3抑制劑S3I-201注射治療,結果顯示三種小鼠模型的角膜、結膜及淚腺中的促炎細胞因子IL-1β、IL-6和IFN-γ均顯著減少,干眼癥相關癥狀緩解,包括上皮屏障功能、淚液產生、結膜杯狀細胞密度、上皮細胞凋亡和眼部炎癥[5]。

1.2 UAMC-00050 絲氨酸蛋白酶抑制劑UAMC-00050可以顯著降低干眼手術模型大鼠淚液中 促炎細胞因子的水平并顯著減少瞼結膜的炎癥細胞浸潤。絲氨酸蛋白酶具有促進炎癥蛋白表達的能力,因此成為許多有炎癥參與疾病的治療靶點。而UAMC-00050作為一種新型絲氨酸蛋白酶抑制劑,在大鼠切除淚腺后用其進行滴眼治療,可以發現淚液中IL-1α和TNF-α的濃度顯著降低。而且瞼結膜的免疫組化也顯示CD3+和CD45+細胞的浸潤明顯減少[6]。

1.3 蝦青素降低高滲透壓下干眼模型中HMGB1和炎性細胞因子的表達 蝦青素 (AST)是一種天然類胡蘿卜素色素,具有多種生物學特性,如抗炎、抗氧化、抗凋亡等。當機體遇到感染、創傷等危險事件或保持機體內環境穩定時,機體需要作出相應的反應,而作出反應的前提是識別一系列的危險因子,病原相關分子模式(Pathogen associated molecular patterns,PAMP)為主要的外源性危險因子,內源性危險因子稱為警報素[7]。High-mobility group box 1(HMGB1)是警報素家族的一員,已在結膜炎、瞼緣炎和干眼癥等各種眼表疾病的淚液中發現[8]。被釋放到細胞外部HMGB1促進炎癥產生,甚至導致組織損傷和器官功能障礙。而研究發現,將人角膜上皮細胞及小鼠模型暴露于高滲應激中,加入AST可以顯著降低HMGB1、TNF-α和IL-1β的表達從而抑制炎癥[9]。

1.4 虎杖苷通過減弱氧化應激和抑制NF-κB通路來抑制干眼病中的NLRP3炎性體 虎杖苷是從傳統中藥虎杖的根中提取的天然化合物,具有抗氧化、抗炎和抗凋亡等活性[10]。核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor family pyrin domain containing 3, NLRP3)是一種模式識別受體,在接受微生物或內源性應激等相關信號后,它會與銜接蛋白ASC及效應蛋白caspase-1組裝成NLRP3炎性小體。已有研究證明暴露于干燥應激的小鼠模型由于活性氧(ROS)的過度生成激活了NLRP3炎性小體,而NLRP3炎性小體進一步通過激活caspase-1來誘導IL-1β分泌增加[11]。對眶外淚腺切除的干眼大鼠模型進行虎杖苷的滴眼治療可以顯著增加淚液生成量,延長淚膜破裂時間,減少杯狀細胞的丟失。免疫組化染色顯示結膜組織中的NLRP3炎性小體明顯減少。而在體外實驗中,在高滲培養基中用指定濃度的虎杖苷處理人結膜細胞(HCC)后,NF-κB向細胞核的易位減弱,TNF-α、IL-6、IL-1β和 MMP9的mRNA表達受抑制,ROS產生減少,從而抑制了高滲應激誘導的炎癥[12]。

2 抑制抗原提呈細胞——樹突狀細胞的成熟

2.1 角膜上皮衍生的血小板反應蛋白-1(Thrombospondin-1,TSP-1)抑制樹突狀細胞(Dendritic cell,DC)成熟及促炎細胞因子mRNA的表達 TSP-1可與多種細胞表面受體、生長因子、細胞因子和蛋白酶相互作用,參與傷口愈合、血管生成和炎癥等重要的生理病理過程。值得一提的是,TSP-1被認為是轉化生長因子-β1(TGF-β1)的主要激活劑,而TGF-β1通過調控Treg細胞發育抑制炎癥,限制NK細胞、B細胞、Th1和Th2細胞的活性抑制免疫反應[13]。暴露于干燥應激的小鼠其角膜上皮的TSP-1表達升高,可能為一種補償機制,抑制干眼免疫反應,保護眼表完整性。取干眼模型小鼠的角膜上皮細胞與骨髓來源樹突狀細胞(BMDC)共培養,BMDC的成熟被抑制,且重組TSP-1的添加進一步增強了抑制功能。在體外實驗中局部使用重組TSP-1可抑制角膜DC成熟,減少IL-1β、IL-6、IL-23和IL-17A等促炎細胞因子的表達[14]。

2.2 角膜上皮細胞分泌的色素上皮衍生因子(Pigment epithelium-derived factor, PEDF)調節干眼病中DC的成熟 PEDF在眼組織中具有不同的免疫調節功能。在糖尿病視網膜病變小鼠模型中,玻璃體內注射PEDF顯著降低了促炎因子的水平,包括VEGF、VEGF 受體-2、MCP-1、TNF-α和ICAM-1[15]。在單純皰疹病毒性角膜炎小鼠模型中,病毒接種7d后單次結膜下注射PEDF,前房中性粒細胞的浸潤以及角膜中的IL-1β、IL-6和TNF-α的表達明顯減少[16]。取鼠角膜上皮細胞與DC共培養,DC的成熟受到了明顯的抑制,添加抗PEDF抗體后,抑制作用解除,而外源性補充rPEDF后又出現了抑制作用。體內實驗表明,局部rPEDF治療抑制角膜DC成熟、減少Th17細胞產生并降低了IL-1β、IL-6、IL-23、IL-17A等眼表促炎細胞因子的表達[17]。

2.3 神經軸突導向因子-1(Netrin-1,NTN-1)通過調節DC活化從而緩解干眼 NTN-1在角膜上皮等組織中廣泛表達[18]。最近的研究發現 NTN-1 是白細胞遷移的負向引導信號,表明 NTN-1 具有抗炎作用。在大鼠眼堿燒傷模型中,NTN-1 可以抑制堿燒傷引起的炎癥和血管生成[19]。在高血糖小鼠模型中,NTN-1 促進了角膜上皮細胞的增殖和遷移,以及糖尿病角膜傷口的愈合[20]。與對照小鼠相比,干眼模型小鼠角膜上皮衍生的 NTN-1 表達顯著降低。局部應用重組 NTN-1增加了淚液分泌和杯狀細胞密度,減輕了疾病的嚴重程度。此外,流式細胞術證明NTN-1 減少了 DC 的數量,抑制了 DC 和 Th17 細胞的活化,并降低了干眼模型小鼠IL-17 和 IFN-γ等炎癥因子的表達[18]。

3 減少眼表CD4+T細胞的浸潤

3.1 間充質干細胞/基質細胞(MSC)減少眶內腺和眼表中CD4+T細胞的浸潤和炎性細胞因子的水平 有研究表明,在小鼠眶內注射ConA會在眶內腺和眼表中誘導CD4+T細胞介導的炎癥,從而減少淚液產生、減少結膜杯狀細胞并破壞角膜上皮完整性。而MSC的眶周給藥抑制了CD4+T細胞的激活,減少了眶內腺中分泌IFN-γ的CD4+T細胞浸潤,并增強了淚液的產生和眼表的完整性[21]。當功能性淚腺組織缺失時,會導致淚液不足型干眼的發生,也是干眼最嚴重的進展之一。而淚腺注射MSC可以顯著提高淚液不足型干眼小鼠模型中淚腺的再生能力,表現為腺泡結構顯著增加。同時MSC使得急性炎癥期的巨噬細胞侵襲受調節,增殖細胞數量減少,TNF-α表達降低[22]。另外,靜脈注射MSC治療可緩解實驗性和臨床干燥綜合征(SS),抑制小鼠模型和SS患者的自身免疫并恢復了唾液腺分泌功能,其機制為MSC移植通過提高IL-27的水平來恢復Th17/Treg平衡并抑制炎癥反應[23-24]。綜上可見,MSC可通過調節過度免疫反應來抑制炎癥。

3.2 絲裂原活化蛋白激酶—活化蛋白激酶-2抑制劑(MK2i)抑制干眼眼表的細胞凋亡和CD4+T細胞介導的炎癥 MK2是炎癥相關信號通路的關鍵參與者,且有研究表明MK2在堿燒傷引起的角膜炎癥中起重要作用,而局部抑制MK2激活可以有效抑制堿燒傷角膜中的免疫細胞浸潤從而抑制炎癥[23-24]。因此,有學者想到MK2i是否能減少干眼眼表炎癥。實驗表明:對經受干燥應激(DS)的小鼠局部應用MK2i滴眼液,小鼠淚液產生增加,杯狀細胞損失減少,角膜屏障功能得到改善。角膜上皮中MMP-3、MMP-9、IFN-γ和IL-17A的生成被抑制,CD4+T細胞浸潤明顯減少。驗證了MK2i在干眼眼表炎癥中的抗炎作用[25]。

4 小結

在干眼的治療中,控制眼表炎癥是基礎,也是打破干眼惡性循環的關鍵。目前,2020中國干眼專家共識推薦的抗炎治療包括糖皮質激素、免疫抑制劑(如他克莫司、環孢素A)、NSAIDs以及部分抗菌藥(如四環素、阿奇霉素、夫西地酸)。本文總結了近些年在體內體外實驗中對干眼具有明確抗炎作用的藥物。還有部分藥物如富血小板血漿(PRP)在臨床試驗中顯示出了對干眼的確切治療效果,還需要在機制方面進行進一步的研究。在未來的研究中還需要更加明確各種抗炎治療的機理,探索能否協同用藥以達到更好的抗炎效果,為干眼的抗炎治療提供新思路新方法。