角膜淋巴管新生在眼部疾病中的研究進展

李夢潔,朱玉瑩,張建革

0引言

既往淋巴系統(tǒng)被認為僅僅是液體和免疫細胞被動運輸?shù)耐ǖ?在適應(yīng)性免疫反應(yīng)和胃腸道脂肪吸收方面起關(guān)鍵作用。淋巴系統(tǒng)的功能障礙是原發(fā)性和繼發(fā)性淋巴水腫等疾病的誘因,同時,淋巴管也被認為是腫瘤轉(zhuǎn)移的重要路徑。然而,近年來,這一傳統(tǒng)觀點有所擴展,淋巴管的形態(tài)或功能缺陷已在越來越多的疾病中被發(fā)現(xiàn)。在過去的20 a,已有研究證實許多癌癥與淋巴系統(tǒng)密切相關(guān),如非小細胞肺癌[1]、卵巢癌[2]等。最新研究發(fā)現(xiàn)淋巴系統(tǒng)也調(diào)節(jié)或參與其他疾病,如心血管疾病(如冠狀動脈粥樣硬化[3]和心肌梗死[4])、神經(jīng)系統(tǒng)疾病(如帕金森病[5]和腦部腫瘤[6])等。隨著對淋巴系統(tǒng)認識的逐漸深入,人們發(fā)現(xiàn)在眼部疾病中淋巴管新生也起到重要作用。

角膜無血管無淋巴管狀態(tài)對維持角膜透明度非常重要,是保證良好視力的基礎(chǔ)。生理狀態(tài)下,角膜淋巴管通過產(chǎn)生抗血管生成因子、抗淋巴管生成因子,進而抑制促血管生成因子、促淋巴管生成因子的生成[7-8],保持一個動態(tài)平衡的過程,從而保持角膜的清晰度。角膜的正常光學性能取決于角膜清晰度。角膜緣通常存在淋巴管,分布在角膜和鞏膜過渡區(qū),形成圓形網(wǎng)絡(luò),并不侵犯角膜組織[9]。角膜緣淋巴管一方面促進抗原提呈細胞從眼表面遷移到區(qū)域淋巴結(jié),從而增強免疫反應(yīng)[10-11],另一方面其也可能參與排出多余的組織液,從而有助于保持角膜的透明度和良好的視力[12]。然而,各種疾病和手術(shù)操作易造成病理性角膜淋巴管新生。迄今為止,超過25種針對多種不同信號通路的抗血管生成藥物已獲得美國食品和藥物管理局批準[13]。雖然在臨床前試驗階段,部分藥物已經(jīng)被證明會額外影響淋巴管生成,但在臨床試驗中,對淋巴管生成調(diào)節(jié)因子的重視卻遠遠不夠[14]。因此,對抗淋巴管生成治療策略的研究仍有很大的空間。

1角膜淋巴管新生的相關(guān)因子

角膜淋巴管新生導(dǎo)致視力下降,并可能增加過度免疫反應(yīng)的風險。多種因素可促進角膜中淋巴管的新生,其中最重要的是血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor,VEGF)及其受體(VEGFRs)家族。其它促淋巴管生成因子還包括堿性成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,FGF-2)、血管生成素(angiopoietins,Ang)等。

1.1血管內(nèi)皮生長因子VEGF是維持淋巴管內(nèi)皮細胞(EC)發(fā)育所必需的細胞因子。VEGF與蛋白多糖[15]及共受體如神經(jīng)黏連蛋白2(neuropilin-2,NRP-2)[16]相互作用,能夠誘導(dǎo)內(nèi)皮細胞激活,并促進成熟淋巴管的建立。VEGF及其受體構(gòu)成一個極其復(fù)雜的系統(tǒng),包括VEGF-A、VEGF-B、VEGF-C、VEGF-D和胎盤生長因子(placental growth factor,PEG)[17]。促進淋巴管生成的主要生長因子是VEGF-C和VEGF-D[18]。血管內(nèi)皮生長因子受體2(VEGFR-2)和血管內(nèi)皮生長因子受體3 (VEGFR-3)是VEGF-C和VEGF-D的主要受體,刺激VEGFR-2和VEGFR-3可促進淋巴內(nèi)皮細胞增殖、遷移和穩(wěn)定[19]。VEGF-A是促進血管生成的主要生長因子,通過促進分泌VEGF-C和VEGF-D的VEGFR-1和CD11b+(cluster of differentiation 11b+)巨噬細胞的募集,間接參與淋巴管生成[20]。最近,Wang等[21]研究在斑馬魚模型中證實VEGF-C具有誘導(dǎo)淋巴管細胞定向遷移的能力,再次驗證了VEGF-C/VEGFR-3信號在引導(dǎo)淋巴管生成中的重要作用。

1.2堿性成纖維細胞生長因子FGF-2主要通過增加VEGF-C和VEGF-D的表達間接影響淋巴管生成[22]。在存在VEGFR-3阻斷抗體的情況下,FGF-2也能與淋巴上皮細胞結(jié)合,促進其增殖和遷移,表明FGF-2具有不依賴于VEGF-C/VEGFR-3的促進淋巴管生成的特性[23]。另有研究表明FGF-2通過與其受體FGFR-1結(jié)合直接作用促進淋巴管生成[24]。Hajrasouliha等[25]在角膜植入FGF-2誘導(dǎo)小鼠淋巴管新生模型,發(fā)現(xiàn)VEGF-A/VEGF-C在靠近誘導(dǎo)劑的血管生長區(qū)域表達增加最多,而VEGF-C/VEGF-D在誘導(dǎo)劑對面淋巴管生長的區(qū)域表達上調(diào)最多,提示局部淋巴管新生與角膜炎癥的特定部位有關(guān)。

1.3血管生成素Ang包括Ang-1和Ang-2,能夠與Tie-1和Tie-2受體結(jié)合,在淋巴管生成中均發(fā)揮重要作用。利用小鼠角膜微囊植入實驗,Morisada等[26]研究發(fā)現(xiàn),Ang-1能夠促進淋巴管生成,并增加淋巴管內(nèi)皮透明質(zhì)酸受體1(lymphatic vessel endothelial hyaluronan receptor 1,LYVE-1)的表達。敲除Ang-2基因幾乎能夠完全抑制小鼠角膜中炎癥性淋巴管的生成,表明Ang-2在角膜淋巴管的發(fā)育中起著重要作用[27]。Ang-2除了具有促淋巴管生成的特性,還可以在角膜損傷期間增加淋巴內(nèi)皮細胞對炎癥刺激的敏感性[28]。

1.4其他相關(guān)因子NRP-2在淋巴內(nèi)皮細胞中高度表達,作為VEGFR-3的輔助受體,可促進淋巴內(nèi)皮細胞的增殖和遷移[29-31]。VEGF-C/VEGF-D與NRP-2結(jié)合誘導(dǎo)與VEGFR-3形成復(fù)合物,進而激活并增強淋巴管生成[32]。趨化因子是周圍淋巴結(jié)生成的關(guān)鍵因素,周圍淋巴結(jié)是淋巴管的引流部位[33]。趨化因子受體及其配體在傷口愈合過程中發(fā)揮重要作用[34]。轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β,TGF-β)能夠誘導(dǎo)相關(guān)蛋白表達,從而增加VEGF-C的表達,并進一步促使VEGF-C誘導(dǎo)的淋巴管向外延伸[33]。

2與角膜淋巴管新生相關(guān)的眼部疾病

2.1與炎癥相關(guān)的眼部疾病

2.1.1干眼干眼是由于眼表淚膜破裂和炎癥引起的眼表疾病,表現(xiàn)為紅腫、干燥、不適、光敏等[35]。其中由角膜上皮損傷引起的干眼中女性患者及青年人群占比最大[36]。近年來,能夠促進免疫細胞增殖的角膜淋巴管新生被認為是干眼發(fā)病的關(guān)鍵因素[37]。干眼發(fā)生發(fā)展過程中角膜淋巴管的新生是單獨進行的,而不伴隨著血管生成,靶向淋巴管新生的治療會是干眼治療的新策略。干燥應(yīng)激誘導(dǎo)的小鼠干眼模型中,早期VEGF-D/VEGFR-3水平便會上升,隨后VEGF-C、VEGF-A和VEGFR-2水平升高,這種表達差異強調(diào)了VEGF-D在誘導(dǎo)淋巴管新生中的早期作用及其在疾病晚期調(diào)節(jié)VEGF-C介導(dǎo)的淋巴管內(nèi)皮細胞遷移和出芽的作用[38]。

2.1.2過敏性角膜/結(jié)膜炎Lee等[39]研究已證實在過敏性角膜炎中存在淋巴管新生,通過抑制VEGF受體,可以減少輔助性T細胞反應(yīng)和免疫球蛋白的生成從而預(yù)防角膜淋巴管的生成。與此同時,過敏性結(jié)膜炎發(fā)生發(fā)展過程中也被證實有角膜淋巴管新生的參與。在小鼠同種異體角膜移植手術(shù)時,若同時存在過敏性結(jié)膜炎,則組織的免疫反應(yīng)會加劇。Flynn等[34]發(fā)現(xiàn),在同種異體角膜移植實驗開始第2 d,與非過敏性小鼠對比,過敏性小鼠角膜中的CD11b+細胞和LYVE-1+淋巴管數(shù)量顯著增加。采用地塞米松治療能夠顯著抑制LYVE-1表達,維持治療1 wk,過敏性結(jié)膜炎受體的異體移植物存活率顯著提高。

2.2角膜移植角膜相對于其他組織具有獨特的免疫性質(zhì),包括較低的免疫應(yīng)答和對免疫抑制分子的較高敏感性,因此角膜移植并不需要白細胞抗原匹配或使用高劑量免疫抑制劑,其是最普遍和最成功的眼科手術(shù)之一。但移植手術(shù)后的免疫排斥一直是臨床上面臨的難題,淋巴管新生預(yù)示著同種異體角膜移植預(yù)后不良[40]。Cho等[41]報道,在小鼠角膜移植模型中,使用類固醇與VEGF受體阻斷劑(morpholino,MO)聯(lián)合治療可以減少淋巴管生成,并提高角膜移植物的存活率。同樣在小鼠角膜移植模型中,使用VEGF內(nèi)源受體Flt23K和糖皮質(zhì)激素曲安奈德聯(lián)合治療能夠顯著減少淋巴管生成,提高移植物的存活率[42]。在小鼠角膜移植術(shù)后抑制VEGF-A也可以減少淋巴管生成,提高整體移植物存活率[43-44]。此外,靶向VEGFR-3也可以提高抗淋巴管生成的作用,提高角膜移植存活率[45]。王劍超等[46]發(fā)現(xiàn)貝伐單抗能夠減少大鼠角膜縫線后早期新生血管及淋巴管形成,其抑制淋巴管形成的機制可能是阻斷VEGF-C/VEGFR-3信號傳導(dǎo)通路。

2.3眼部惡性腫瘤許多類型的腫瘤可以發(fā)生在眼部,腫瘤細胞的類型和位置也可能導(dǎo)致淋巴管新生。Heindl等[47]證明當結(jié)膜上皮內(nèi)腫瘤轉(zhuǎn)變?yōu)榻Y(jié)膜浸潤性鱗狀細胞癌時,將會涉及結(jié)膜淋巴管的生成。此外,鱗狀細胞癌復(fù)發(fā)的風險與淋巴管生成的數(shù)量有關(guān)。Heindl等[48]也發(fā)現(xiàn)眼內(nèi)淋巴管生成會增加腫瘤的大小和轉(zhuǎn)移,增加惡性黑色素瘤眼外擴展患者的死亡率。特異性抗淋巴管生成療法可以治療發(fā)生在眼外有擴張的葡萄膜黑色素瘤,以防止腫瘤經(jīng)淋巴管擴散到局部淋巴結(jié)[49]。

2.4感染性角膜病

2.4.1皰疹性基質(zhì)角膜炎感染性角膜炎是世界范圍內(nèi)感染性致盲的主要原因,最常見的是與1型單純皰疹病毒有關(guān),被稱為皰疹性基質(zhì)角膜炎[50]。據(jù)估計,全球約2/3的人口感染1型單純皰疹病毒[51]。針對中國人群的流行病學調(diào)查研究結(jié)果顯示,其發(fā)病率約為(65-110)人/10萬人[52],其中多數(shù)表現(xiàn)為單眼感染,而約1.3%-12%的患者最終雙眼受累[51]。與干眼類似,1型單純皰疹病毒感染引起病理性角膜淋巴管生成并加重免疫[53]。在銅綠假單胞菌的小鼠細菌性角膜炎模型中發(fā)現(xiàn),疾病晚期角膜淋巴管生成和VEGF-C/VEGFR-3水平升高,但并未發(fā)現(xiàn)角膜血管生成[54]。

2.4.2真菌性角膜潰瘍當角膜的防御力減弱時,可能引發(fā)外源性或內(nèi)源性致病菌感染,進而導(dǎo)致角膜組織感染,嚴重時可導(dǎo)致角膜潰瘍,其中真菌性角膜潰瘍是最常見的類型[55-56]。這種感染性角膜病由于缺乏特異性癥狀,各種抗真菌藥物的療效并不理想,病情往往會超出預(yù)期,甚至可能致盲[57]。發(fā)生真菌性角膜潰瘍后,炎癥打破了角膜自身穩(wěn)態(tài),導(dǎo)致角膜緣的淋巴管向角膜內(nèi)部延伸,促使新生淋巴管在角膜上皮層和基質(zhì)層形成[58]。研究表明,真菌性角膜潰瘍引起的新生血管和淋巴管不僅參與角膜的炎癥反應(yīng),還參與感染和炎癥后的組織修復(fù)[59]。

3治療策略

多種因子參與導(dǎo)致角膜淋巴管新生,進而引起多種疾病的發(fā)生(圖1)。研究發(fā)現(xiàn)抑制淋巴管新生對角膜疾病的治療具有相當可觀的前景,針對抑制角膜淋巴管生成的具體治療策略如下。

3.1VEGF抑制劑VEGF-C/VEGF-D被認為是淋巴管生成的主要細胞因子,與VEGFR-3具有高親和力。盡管目前還沒有被批準上市的VEGF-C/VEGF-D抑制劑,但已有藥物進行了臨床試驗。VGX100是一種能夠與VEGF-C特異性結(jié)合的藥物,已在晚期實體瘤患者中進行了臨床Ⅰ期試驗[60]。研究表明,可以通過多種方法將VEGF-C靶向到特定的器官,如可以利用抗體偶聯(lián)物[61-62]將VEGF-C有選擇地傳遞到目標器官。此外,纖維蛋白與VEGF-C結(jié)合[63]也是一種可行的選擇,通過這種方式可以實現(xiàn)對特定組織的定向作用。另有研究研發(fā)了VEGF-C蛋白或mRNA的納米顆粒載體[64-65],這為在分子水平上實現(xiàn)精確的靶向提供了一種有效手段。

VEGF-A是血管生成的主要細胞因子,但也參與淋巴管生成。有研究指出,VEGF-A通過抑制免疫細胞的趨化,尤其是抑制單核細胞趨化,間接減少淋巴管生成[66]。貝伐單抗(Bevacizumab)是臨床上廣泛使用的VEGF-A抑制劑,用于抗血管生成的腫瘤治療,該抗體能夠結(jié)合并中和所有VEGF-A亞型。Bock等[20]在小鼠角膜縫合模型中發(fā)現(xiàn),局部或全身應(yīng)用貝伐單抗能夠抑制炎癥誘導(dǎo)的角膜血管生成和淋巴管生成。王進等[67]在小鼠堿燒傷模型中證明貝伐單抗可能通過抑制角膜組織內(nèi)VEGF-C的表達從而抑制角膜淋巴管新生。

3.2VEGFR-3抑制劑在癌癥治療中,VEGF受體抑制劑呋喹替尼已在結(jié)直腸癌中獲批上市[68]。一種名為IMC-3C5的特異性抗VEGFR-3單克隆抗體已經(jīng)完成了在晚期和難治性實體瘤及晚期結(jié)直腸癌患者中的Ⅰ期臨床試驗[69]。內(nèi)源可溶性VEGFR-3(sVEGFR-3)也存在于角膜上皮細胞中,被認為是抑制角膜淋巴管生成的一個重要因素[70]。Emani-Naeini等[70]研究表明,sVEGFR-3能夠抑制淋巴管生成,減少IFN-γ+和CD4+T細胞在角膜移植物中的滲透,并提高存活率。

3.3VEGFR-1和VEGFR-2抑制劑VEGFR-1與VEGF-A的結(jié)合親和力最高,在炎癥條件下對單核/巨噬細胞顯示出很強的趨化作用[71]。Hayashi等[72]研究發(fā)現(xiàn),通過sVEGFR-1/Fc和sVEGFR-2/Fc嵌合體治療,淋巴管顯著減少;同時,sVEGFR-1/Fc阻礙傷口愈合并導(dǎo)致移植失敗,而sVEGFR-2/Fc治療則不會導(dǎo)致此情況。

圖1 角膜淋巴管新生相關(guān)因子及與之相關(guān)的眼部疾病 CXCL-1/2：趨化因子配體1/2(chemokinesr ligands-1/2)。

3.4其他角膜淋巴管生成抑制劑阻斷SP(substance P)/NK1R(neurokinin-1 receptor)可能成為抑制角膜淋巴管生成的新靶點。在堿燒傷、縫合誘導(dǎo)和干眼動物模型中,使用淋巴管標記物對全角膜進行染色,證實抗NK1R和敲除前速激肽基因具有抗淋巴管生成的作用[73-76]。巨噬細胞極化后分泌VEGF-C/VEGF-D,進而促進角膜淋巴管新生。在角膜縫合線誘導(dǎo)大鼠角膜新生血管和淋巴管模型中,角膜膠原交聯(lián)能增加角膜基質(zhì)硬度,促進巨噬細胞向M1型極化,可能是抑制角膜新生血管和淋巴管的機制之一[77]。TNF-α抑制劑Infliximab可以結(jié)合TNF-α的單體形式和具有生物活性的三聚體形式,其被證明在小鼠角膜堿燒傷模型中立即局部應(yīng)用Infliximab(10 mg/mL,每天6次),14 d后可以顯著降低角膜新生血管和淋巴管再生[78]。

上述抑制劑的研究目前尚處于基礎(chǔ)性研究階段,仍有許多問題需要解決。如巨噬細胞極化在臨床前研究中已經(jīng)證明與淋巴管新生密切相關(guān),即與眼部疾病息息相關(guān),但對于巨噬細胞極化在臨床上很難追蹤;對于TNF-α抑制劑在臨床研究中是否會具有確切作用仍有爭議,這些都需要進一步的大量基礎(chǔ)性實驗數(shù)據(jù)支撐。

4小結(jié)與展望

對于角膜淋巴管新生相關(guān)的眼部疾病目前可用的治療方法非常有限,未來的研究可以著重于針對角膜淋巴管新生開發(fā)新的治療方法。基于對VEGF及其受體的研究可以進一步探索新的分子靶點,尋找更具選擇性和高效性的藥物。如可以考慮針對角膜淋巴管生成的特定調(diào)節(jié)因子進行干預(yù),以實現(xiàn)更精準的治療。為了更好地利用角膜淋巴管生成作為治療靶點,未來的研究需要深入理解這一過程的分子機制,這可能涉及到更詳細的信號通路研究、基因調(diào)控機制的闡明,以及淋巴管生成與眼部疾病之間復(fù)雜的相互作用。相關(guān)研究有助于揭示新的治療策略,同時為精準醫(yī)學提供更多支持。文中提到靶向角膜淋巴管生成作為治療眼部疾病的新策略,需要更多的研究進一步評估其臨床應(yīng)用的潛力。未來的研究可以包括動物模型的進一步驗證、體外實驗的拓展,以及初步的臨床試驗,這將有助于確定潛在的藥物靶標在人類眼部疾病治療中的安全性和有效性。

總體而言,未來對角膜淋巴管生成的研究需要繼續(xù)深入,結(jié)合先進的技術(shù)手段,以期發(fā)現(xiàn)新的治療策略和藥物,為眼部疾病的治療提供更多的選擇和可能性。