細胞焦亡是一種炎性形式的程序性細胞死亡，包括經典焦亡途徑和非經典焦亡途徑。關于細胞焦亡的研究在多種視網膜疾病中均有報道，但目前更集中于糖尿病視網膜病變、老年性黃斑變性等常見疾病。許多視網膜疾病因其病因和發病機制的復雜性而增加了治療的難度，細胞焦亡的發現為這些疾病的發病機制帶來了新的內容，也為治療這些疾病指引了新的方向。細胞焦亡并不是獨立發生的，它與凋亡、自噬等存在關聯，但具體機制尚不明確；盡管如此，焦亡過程中最主要的生物分子現已基本確定，且已有方法可以對細胞焦亡進行干預，并取得了初步的成效。這提示抑制細胞焦亡可能是視網膜疾病治療的一個新方向，具有廣闊的研究前景。
引用本文： 李新雨, 江楓, 王穎. 細胞焦亡在視網膜疾病發病機制中的研究進展. 中華眼底病雜志, 2022, 38(11): 949-953. doi: 10.3760/cma.j.cn511434-20210409-00187 復制
根據表現形式，細胞死亡主要可分為凋亡性和壞死性兩大類。凋亡又稱為程序性細胞死亡，以凋亡蛋白參與為特征。壞死又稱非程序性或非調節性細胞死亡，特征是細胞膜的破裂和炎癥[1]。隨著研究的深入，近年來發現了幾種新的細胞死亡形式，雖然表現類似于壞死，但可受到嚴格調控，即新型程序性細胞死亡，主要包括壞死性凋亡、細胞鐵死亡和焦亡[2-5]。其中，焦亡的發現似乎為視網膜疾病發病機制的研究打開了新的大門，它與一種炎性小體的激活密切相關，細胞腫脹、細胞膜孔道的形成及炎性因子的釋放是發生焦亡時的主要變化[5-6]。關于細胞焦亡的研究在多種視網膜疾病中均有報道。許多視網膜疾病因其病因和發病機制的復雜性而增加了治療的難度，焦亡的發現無疑為這些疾病的發病機制帶來了新的內容，也為治療這些疾病指引了新的方向。現就細胞焦亡在視網膜疾病發病機制中的研究進展作一綜述。
1 概述
細胞焦亡是近年來發現并證實的細胞程序性死亡的另一種形式[7]。細胞焦亡包括經典焦亡途徑和非經典焦亡途徑，經典焦亡途徑是指核苷酸結合寡聚化結構域樣受體吡啶結構域（NLRP）3、含有天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（Caspase）募集結構域的凋亡相關斑點樣蛋白（ASC）和Pro-Caspase-1組成炎性小體，然后Pro-Caspase-1被裂解，生成有活性的Caspase-1，激活的Caspase-1再驅動消皮素D（GSDMD）裂解，從而在細胞膜上形成一孔道，引起白細胞介素（IL）-1β和IL-18釋放，誘導細胞焦亡。非經典焦亡途徑機制復雜，與Caspase-4/5/11激活有關[8-11]。目前，非經典焦亡途徑在視網膜疾病發病機制方面的研究較少，有待進一步擴展。
2 焦亡與視網膜疾病
2.1 糖尿病視網膜病變（DR）
DR的發生發展與視網膜周細胞、小膠質細胞、視網膜微血管內皮細胞、視網膜色素上皮（RPE）細胞及血視網膜屏障破壞等有關[12-17]。2020年，Gan等[12]首次揭示了高糖導致視網膜周細胞丟失的部分原因是NLRP3-Caspase-1-GSDMD介導的細胞焦亡。DR環境下長非編碼RNA MIAT（心肌梗死相關轉錄本）過表達可能通過吸附miR-342-3p減弱了對Caspase-1的抑制，從而促進視網膜周細胞焦亡[13]。高糖環境也可誘導視網膜小膠質細胞發生NLRP3炎性小體依賴的細胞焦亡，導致視網膜神經血管損傷[14]。焦亡過程釋放的IL-1β可以通過自分泌方式激活Caspase-1來放大最初的炎癥反應，小鼠體內NLRP3炎性小體的異常激活損害了視網膜免疫應答，導致血視網膜屏障的破壞，造成DR晚期視網膜血管滲漏和新生血管形成[15]。研究還發現，高糖誘導視網膜微血管內皮細胞中活性氧（ROS）的增加，上調硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）表達，激活經典焦亡途徑，導致細胞焦亡和視網膜血管通透性增加[16]。相似的焦亡機制也出現在RPE中[17]。視網膜微血管內皮細胞和RPE作為構成血視網膜內外屏障的主要細胞，它們受損會導致血視網膜屏障功能破壞，加重DR的血管滲漏[15-17]。甲基轉移酶樣蛋白3（METTL3）可通過調節N6-甲基腺苷的修飾來調節細胞功能和疾病，且METTL3過表達可增加RPE細胞中miR-25-3p的水平，進而負調控磷酸酶和張力蛋白同源物的表達，促進蛋白激酶B磷酸化，最終減輕了高糖誘導的RPE焦亡，提高了細胞活力[18]。由此可見，多種細胞均可在DR狀態下發生焦亡，進而導致視網膜血管損傷和滲漏，促進疾病進展。
再者，細胞內源性反應產生的ROS可作為內源性危險因子激活NLRP3炎性小體，且外周血單核細胞中Caspase-1的水平與疾病的嚴重程度呈正相關，表明NLRP3炎性小體的啟動可能促進DR的進展[19]。這為DR的發病機制提供了新思路，并提示NLRP3可能作為DR治療的潛在新靶點。目前已有報道，非諾貝特作為臨床常用的一種降脂藥物，可以通過抑制炎性小體控制DR的發展[20]。非諾貝特通過減少ROS的形成，激活核因子E2相關因子2信號傳導、上調抗氧化基因的表達和抑制NLRP3炎性小體激活，減輕DR的氧化應激和神經炎癥，從而控制DR發展[20]。
ROS除可激活NLRP3炎性小體，還能促進細胞發生自噬。自噬是一種溶酶體清除系統，能夠降解受損的細胞成分，在DR的發生發展中起著重要的細胞保護作用[21]。在DR疾病進程中，會發生自噬失調和NLRP3炎性小體激活，使細胞過早死亡，從而導致慢性炎癥和疾病進展[21]。研究發現，在高糖環境下使用自噬抑制劑，可通過ROS激活NLRP3炎性小體，誘導RPE細胞釋放促焦亡介質IL-1β，引起RPE細胞發生焦亡[21]。因此，激活自噬可能成為阻止DR發生發展的潛在治療靶點。但自噬的機制復雜，目前尚處于初步研究階段。
除NLRP3以外，研究表明NLRP1也與DR的焦亡機制有關。Li等[22]研究發現，NLRP1基因敲除的DR小鼠視網膜中ASC和Caspase-1表達下調，核因子-κB（NF-κB）、IL-1β和IL-18水平顯著降低，并在體外試驗中證實抑制NLRP1/ASC炎性小體可改善炎癥反應，表明NLRP1也可以誘導焦亡途徑的激活，形成炎性小體，促進IL-1β和IL-18的釋放。該研究提示通過抑制NLRP1可以使NF-κB失活從而減輕DR炎癥反應。
進一步研究還發現，在DR細胞模型中還存在一種由IL-1β介導的正反饋促焦亡機制，即miR-590-3p表達下調一方面靶向作用于NLRP1，促進焦亡發生；另一方面激活還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶4/ROS/TXNIP/NLRP3途徑，導致Caspase-1激活，促進IL-1β成熟，而成熟的IL-1β又可抑制miR-590前體DNA啟動子的活性，進一步導致miR-590-3p表達下調，進而再次促進焦亡發生[23]。可見，焦亡過程中正反饋的炎癥放大效應也是不容忽視的。
近年來，越來越多的研究表明，以間充質干細胞（MSC）來源的外泌體（MSC-exo）作為載體，將具有抑制焦亡作用的分子導入視網膜細胞中，可以減輕DR的炎癥反應[24-25]。這不僅間接證明細胞焦亡是DR中重要的病理過程，也為DR的治療指出了新方向。
在DR發生發展過程中，不同類型的視網膜細胞均可發生焦亡，細胞內源性反應、溶酶體等細胞器功能障礙也可促進細胞焦亡。焦亡的發生主要與NLRP3、NLRP1炎性小體的激活有關，正反饋效應也參與其中，進而加重DR的炎癥反應。現有的研究已經發現了一些可調控分子和途徑，可以通過抑制細胞焦亡，達到改善炎癥、抑制疾病進展的目的。由此可見，細胞焦亡對于DR的發病機制和治療方面的研究具有重要價值。
2.2 老年性黃斑變性（AMD）
AMD病因尚不明確，可能與遺傳因素、長期慢性光損傷、代謝等因素有關[26-30]。黃斑區地圖樣萎縮是導致AMD患者視力下降的重要因素之一，其病理改變是RPE萎縮和死亡[31]。近年來發現，細胞焦亡過程中炎性小體的激活是導致RPE萎縮和死亡的機制之一[26]。研究表明，AMD患者RPE細胞表現出DICER1基因缺陷和相關RNA的異常累積，激活NLRP3炎性小體；而且還可通過非經典焦亡途徑激活Caspase-4（小鼠中為Caspase-11）和Caspase-1，導致環狀鳥嘌呤苷酸-腺嘌呤苷酸合酶依賴性β干擾素的產生和GSDMD依賴性IL-18的分泌，介導細胞焦亡[26]。還有研究報道，光感受器細胞的死亡與AMD發生有關，依賴于Caspase-1的炎性小體通過激活IL-1β以及參與焦亡孔道的形成來促進視網膜炎癥和光感受器細胞死亡，在光誘導的視網膜變性疾病中起重要作用[32]。這些研究表明，Caspase-1、Caspase-4、IL-1β等介導的經典和非經典細胞焦亡途徑均存在于AMD的病理過程，且主要與RPE細胞有關。Malsy等[33]利用血管內皮生長因子A誘導小鼠發生新生血管性AMD，發現炎性小體激活可促進新生血管性AMD樣病變的發生，這種激活主要發生在非RPE細胞中，部分由NLRP3介導，但也可以獨立于NLRP3通過補體途徑發生。因此，聯合抑制炎性小體激活和補體活化的治療策略也許能更有效地抑制新生血管性AMD的發生和發展。
目前已確定光源性刺激和損傷與AMD的發生發展密切相關。研究證明，在光氧化藍光刺激下，RPE衍生的外泌體中IL-1β、IL-18和Caspase-1水平升高，通過上調NLRP3炎性小體而加重潛在的氧化反應，誘發焦亡[27]。He等[28]將MSC-exo與藍光照射的RPE細胞共培養，發現MSC-exo通過下調血管內皮生長因子A的表達，可抑制炎性小體激活，同時改善新生血管的組織結構，進而減輕藍光刺激誘導的視網膜損傷，進一步證明藍光可誘導RPE細胞發生焦亡。Brandstetter等[34]研究發現，IL-1α或補體活化產物C5a激活炎性小體可增加RPE細胞對光氧化損傷的敏感性，并將細胞死亡的機制從凋亡轉變為焦亡，可見細胞凋亡與細胞焦亡相互作用，共同參與AMD的發病過程。
細胞內代謝反應的失調也是引起細胞焦亡的原因。研究發現，視黃醇代謝異常引起的RPE細胞中全反式視黃醛的堆積會損害線粒體和溶酶體，導致ROS產生和溶酶體蛋白酶泄露，激活NLRP3炎性小體，導致RPE細胞焦亡，促進AMD的發生[29]。研究報道，AMD進展的表現之一是玻璃膜疣在大小和數量上的增加[30]。Gao等[30]通過向大鼠玻璃體腔注射淀粉樣蛋白β（Aβ）發現，Aβ作為玻璃膜疣成分，可能通過NADPH氧化酶和線粒體依賴性ROS途徑誘導NLRP3炎性小體活化，觸發RPE核中強大的NF-κB p65亞基轉位，Caspase-1免疫反應性水平升高，GSDMD水解顯著增加，玻璃體內IL-1β和視網膜中IL-18的含量增加，最終使RPE細胞增大或腫脹，由此證實了RPE細胞焦亡的激活。由此可見，代謝異常也可影響RPE的形態和功能，導致RPE焦亡，促進AMD的進展。進一步研究發現，黃芩苷可顯著上調miR-223和下調NLRP3，從而抑制NLRP3炎性小體信號，減輕Aβ誘導的RPE細胞焦亡和活力損害；枸杞多糖通過阻斷Aβ1-40寡聚，下調NLRP3、Caspase-1、GSDMD N端裂解產物表達和IL-1β、IL-18的釋放，可以顯著改善細胞形態和細胞活力，有效地保護了RPE細胞免受焦亡損傷[35-36]。這不僅為Aβ誘導的AMD發生發展提供了證據，從而使Aβ成為一個新的治療靶點，而且也為黃芩苷和枸杞多糖作為潛在的治療AMD的新藥物提供了可能。此外，Mao等[37]發現骨髓MSC可以維持線粒體的完整性，抑制NLRP3炎性小體的激活，從而對RPE細胞具有保護作用，并強調MSC在改善AMD炎癥環境方面具有重要作用。可見，MSC在AMD的治療中具有良好的研究前景。
AMD的發生機制尚不明確，目前的研究認為RPE功能障礙與該病關系密切，而近年來發現的細胞焦亡被認為是導致RPE功能障礙和死亡的一種重要機制。長期慢性光源性損傷激活NLRP3炎性小體，補體的活化增加RPE對損傷的敏感性，加之細胞內代謝反應的失調進一步加重RPE損傷，使其發生焦亡，促進疾病進展。由此可見，細胞焦亡對于AMD發病機制和干預的研究具有重要意義。
2.3 其他視網膜疾病
2.3.1 視網膜色素變性（RP）
RP屬于一種神經退行性疾病，主要表現為光感受器細胞及RPE受損。光感受器細胞死亡與NLRP3炎性小體相關基因表達上調有關[38]。Viringipurampeer 等[39]研究發現，炎性小體激活可促進視錐細胞發生焦亡，且N-乙酰半胱氨酸能通過抑制NLRP3和IL-1β的表達保持視錐細胞的活性，發揮抗炎作用，進一步證明視錐細胞焦亡促進RP進展。還有研究發現，在誘導RPE細胞發生線粒體失調、氧化應激反應和溶酶體功能障礙過程中，Caspase-1被激活，導致GSDMD裂解增加，促進細胞焦亡[40]。這提示細胞內正常的氧化還原系統功能有助于防止RPE細胞焦亡，對于預防視網膜神經退行性疾病至關重要。可見，NLRP3炎性小體的激活可誘導光感受器焦亡，而氧化應激又可促進RPE細胞焦亡，RPE死亡會導致光感受器進一步損傷，促進疾病進展。
2.3.2 早產兒視網膜病變（ROP）
在ROP病變的小鼠模型中，Wang等[41]研究發現，缺氧刺激了由NADPH氧化酶介導的ROS積累，并通過激活NLRP3/Caspase-1/IL-1β途徑促進了細胞焦亡，且自噬活性在此過程中受到損害，提示氧化應激、焦亡和自噬可能相互作用，共同參與ROP的發生發展。還有研究證明，抑制NLRP3炎性小體可以改善視網膜新生血管的形成和滲漏[42]。因此，焦亡途徑可能成為治療ROP的潛在靶點，但具體機制仍需進一步研究。
2.3.3 青光眼相關視網膜損害
青光眼的病理特征是視網膜神經節細胞（RGC）死亡[43]。Chen等[44]研究發現，RGC死亡的機制是焦亡，且IL-1β可通過正反饋機制放大炎癥效應，而敲除GSDMD基因可以明顯改善RGC的死亡和視網膜缺血性損傷的嚴重程度，提示焦亡在青光眼的發生發展中起著重要作用。青光眼的病因不明，高眼壓是主要的危險因素[45]。研究表明，在高眼壓狀態時，炎性小體激活，視網膜神經元，尤其是RGC發生焦亡，并在損傷后6 h達到高峰[46-48]。進一步研究還發現，褪黑激素、蘿卜硫素、葛根素及山奈酚均能通過抑制NLRP3炎性小體的激活阻止RGC焦亡，可能成為有效的視網膜神經保護劑[48-51]。
基于MSC治療的研究發現，其衍生的細胞外囊泡可在視網膜缺血條件下保護視網膜細胞免于死亡，發揮神經保護作用[52]。MSC可通過限制小膠質細胞的激活抑制促焦亡介質IL-1β和ROS的產生，在青光眼動物模型中促進RGC的存活，減輕視網膜神經炎癥[53-54]。這提示MSC對焦亡的調節可能是治療青光眼的一種有前途的策略。
這些研究表明，高眼壓狀態使炎性小體激活，RGC發生焦亡，且IL-1β可通過正反饋放大炎癥級聯反應，加重青光眼的視網膜損害。而MSC對RGC具有保護作用，有望為治療青光眼所致的不可逆性視力損失開辟新的治療途徑。
3 問題與展望
許多視網膜疾病病因不明，且發病機制復雜，細胞焦亡的提出為這些疾病的發病機制提供了新的思路。目前焦亡在DR和AMD中的研究較多，但大多集中于經典焦亡途徑，非經典焦亡途徑的機制還有待研究。細胞焦亡并不是獨立發生的，它與凋亡、自噬等存在關聯，但具體機制尚不明確。雖然焦亡的機制非常復雜，但該過程中最主要的生物分子已經基本確定，且已有方法可以對細胞焦亡進行干預，并取得了初步的成效，提示抑制細胞焦亡可能是視網膜疾病治療的一個新方向，具有廣闊的研究前景。
根據表現形式，細胞死亡主要可分為凋亡性和壞死性兩大類。凋亡又稱為程序性細胞死亡，以凋亡蛋白參與為特征。壞死又稱非程序性或非調節性細胞死亡，特征是細胞膜的破裂和炎癥[1]。隨著研究的深入，近年來發現了幾種新的細胞死亡形式，雖然表現類似于壞死，但可受到嚴格調控，即新型程序性細胞死亡，主要包括壞死性凋亡、細胞鐵死亡和焦亡[2-5]。其中，焦亡的發現似乎為視網膜疾病發病機制的研究打開了新的大門，它與一種炎性小體的激活密切相關，細胞腫脹、細胞膜孔道的形成及炎性因子的釋放是發生焦亡時的主要變化[5-6]。關于細胞焦亡的研究在多種視網膜疾病中均有報道。許多視網膜疾病因其病因和發病機制的復雜性而增加了治療的難度，焦亡的發現無疑為這些疾病的發病機制帶來了新的內容，也為治療這些疾病指引了新的方向。現就細胞焦亡在視網膜疾病發病機制中的研究進展作一綜述。
1 概述
細胞焦亡是近年來發現并證實的細胞程序性死亡的另一種形式[7]。細胞焦亡包括經典焦亡途徑和非經典焦亡途徑，經典焦亡途徑是指核苷酸結合寡聚化結構域樣受體吡啶結構域（NLRP）3、含有天冬氨酸特異性半胱氨酸蛋白酶（Caspase）募集結構域的凋亡相關斑點樣蛋白（ASC）和Pro-Caspase-1組成炎性小體，然后Pro-Caspase-1被裂解，生成有活性的Caspase-1，激活的Caspase-1再驅動消皮素D（GSDMD）裂解，從而在細胞膜上形成一孔道，引起白細胞介素（IL）-1β和IL-18釋放，誘導細胞焦亡。非經典焦亡途徑機制復雜，與Caspase-4/5/11激活有關[8-11]。目前，非經典焦亡途徑在視網膜疾病發病機制方面的研究較少，有待進一步擴展。
2 焦亡與視網膜疾病
2.1 糖尿病視網膜病變（DR）
DR的發生發展與視網膜周細胞、小膠質細胞、視網膜微血管內皮細胞、視網膜色素上皮（RPE）細胞及血視網膜屏障破壞等有關[12-17]。2020年，Gan等[12]首次揭示了高糖導致視網膜周細胞丟失的部分原因是NLRP3-Caspase-1-GSDMD介導的細胞焦亡。DR環境下長非編碼RNA MIAT（心肌梗死相關轉錄本）過表達可能通過吸附miR-342-3p減弱了對Caspase-1的抑制，從而促進視網膜周細胞焦亡[13]。高糖環境也可誘導視網膜小膠質細胞發生NLRP3炎性小體依賴的細胞焦亡，導致視網膜神經血管損傷[14]。焦亡過程釋放的IL-1β可以通過自分泌方式激活Caspase-1來放大最初的炎癥反應，小鼠體內NLRP3炎性小體的異常激活損害了視網膜免疫應答，導致血視網膜屏障的破壞，造成DR晚期視網膜血管滲漏和新生血管形成[15]。研究還發現，高糖誘導視網膜微血管內皮細胞中活性氧（ROS）的增加，上調硫氧還蛋白相互作用蛋白（TXNIP）表達，激活經典焦亡途徑，導致細胞焦亡和視網膜血管通透性增加[16]。相似的焦亡機制也出現在RPE中[17]。視網膜微血管內皮細胞和RPE作為構成血視網膜內外屏障的主要細胞，它們受損會導致血視網膜屏障功能破壞，加重DR的血管滲漏[15-17]。甲基轉移酶樣蛋白3（METTL3）可通過調節N6-甲基腺苷的修飾來調節細胞功能和疾病，且METTL3過表達可增加RPE細胞中miR-25-3p的水平，進而負調控磷酸酶和張力蛋白同源物的表達，促進蛋白激酶B磷酸化，最終減輕了高糖誘導的RPE焦亡，提高了細胞活力[18]。由此可見，多種細胞均可在DR狀態下發生焦亡，進而導致視網膜血管損傷和滲漏，促進疾病進展。
再者，細胞內源性反應產生的ROS可作為內源性危險因子激活NLRP3炎性小體，且外周血單核細胞中Caspase-1的水平與疾病的嚴重程度呈正相關，表明NLRP3炎性小體的啟動可能促進DR的進展[19]。這為DR的發病機制提供了新思路，并提示NLRP3可能作為DR治療的潛在新靶點。目前已有報道，非諾貝特作為臨床常用的一種降脂藥物，可以通過抑制炎性小體控制DR的發展[20]。非諾貝特通過減少ROS的形成，激活核因子E2相關因子2信號傳導、上調抗氧化基因的表達和抑制NLRP3炎性小體激活，減輕DR的氧化應激和神經炎癥，從而控制DR發展[20]。
ROS除可激活NLRP3炎性小體，還能促進細胞發生自噬。自噬是一種溶酶體清除系統，能夠降解受損的細胞成分，在DR的發生發展中起著重要的細胞保護作用[21]。在DR疾病進程中，會發生自噬失調和NLRP3炎性小體激活，使細胞過早死亡，從而導致慢性炎癥和疾病進展[21]。研究發現，在高糖環境下使用自噬抑制劑，可通過ROS激活NLRP3炎性小體，誘導RPE細胞釋放促焦亡介質IL-1β，引起RPE細胞發生焦亡[21]。因此，激活自噬可能成為阻止DR發生發展的潛在治療靶點。但自噬的機制復雜，目前尚處于初步研究階段。
除NLRP3以外，研究表明NLRP1也與DR的焦亡機制有關。Li等[22]研究發現，NLRP1基因敲除的DR小鼠視網膜中ASC和Caspase-1表達下調，核因子-κB（NF-κB）、IL-1β和IL-18水平顯著降低，并在體外試驗中證實抑制NLRP1/ASC炎性小體可改善炎癥反應，表明NLRP1也可以誘導焦亡途徑的激活，形成炎性小體，促進IL-1β和IL-18的釋放。該研究提示通過抑制NLRP1可以使NF-κB失活從而減輕DR炎癥反應。
進一步研究還發現，在DR細胞模型中還存在一種由IL-1β介導的正反饋促焦亡機制，即miR-590-3p表達下調一方面靶向作用于NLRP1，促進焦亡發生；另一方面激活還原型輔酶Ⅱ（NADPH）氧化酶4/ROS/TXNIP/NLRP3途徑，導致Caspase-1激活，促進IL-1β成熟，而成熟的IL-1β又可抑制miR-590前體DNA啟動子的活性，進一步導致miR-590-3p表達下調，進而再次促進焦亡發生[23]。可見，焦亡過程中正反饋的炎癥放大效應也是不容忽視的。
近年來，越來越多的研究表明，以間充質干細胞（MSC）來源的外泌體（MSC-exo）作為載體，將具有抑制焦亡作用的分子導入視網膜細胞中，可以減輕DR的炎癥反應[24-25]。這不僅間接證明細胞焦亡是DR中重要的病理過程，也為DR的治療指出了新方向。
在DR發生發展過程中，不同類型的視網膜細胞均可發生焦亡，細胞內源性反應、溶酶體等細胞器功能障礙也可促進細胞焦亡。焦亡的發生主要與NLRP3、NLRP1炎性小體的激活有關，正反饋效應也參與其中，進而加重DR的炎癥反應。現有的研究已經發現了一些可調控分子和途徑，可以通過抑制細胞焦亡，達到改善炎癥、抑制疾病進展的目的。由此可見，細胞焦亡對于DR的發病機制和治療方面的研究具有重要價值。
2.2 老年性黃斑變性（AMD）
AMD病因尚不明確，可能與遺傳因素、長期慢性光損傷、代謝等因素有關[26-30]。黃斑區地圖樣萎縮是導致AMD患者視力下降的重要因素之一，其病理改變是RPE萎縮和死亡[31]。近年來發現，細胞焦亡過程中炎性小體的激活是導致RPE萎縮和死亡的機制之一[26]。研究表明，AMD患者RPE細胞表現出DICER1基因缺陷和相關RNA的異常累積，激活NLRP3炎性小體；而且還可通過非經典焦亡途徑激活Caspase-4（小鼠中為Caspase-11）和Caspase-1，導致環狀鳥嘌呤苷酸-腺嘌呤苷酸合酶依賴性β干擾素的產生和GSDMD依賴性IL-18的分泌，介導細胞焦亡[26]。還有研究報道，光感受器細胞的死亡與AMD發生有關，依賴于Caspase-1的炎性小體通過激活IL-1β以及參與焦亡孔道的形成來促進視網膜炎癥和光感受器細胞死亡，在光誘導的視網膜變性疾病中起重要作用[32]。這些研究表明，Caspase-1、Caspase-4、IL-1β等介導的經典和非經典細胞焦亡途徑均存在于AMD的病理過程，且主要與RPE細胞有關。Malsy等[33]利用血管內皮生長因子A誘導小鼠發生新生血管性AMD，發現炎性小體激活可促進新生血管性AMD樣病變的發生，這種激活主要發生在非RPE細胞中，部分由NLRP3介導，但也可以獨立于NLRP3通過補體途徑發生。因此，聯合抑制炎性小體激活和補體活化的治療策略也許能更有效地抑制新生血管性AMD的發生和發展。
目前已確定光源性刺激和損傷與AMD的發生發展密切相關。研究證明，在光氧化藍光刺激下，RPE衍生的外泌體中IL-1β、IL-18和Caspase-1水平升高，通過上調NLRP3炎性小體而加重潛在的氧化反應，誘發焦亡[27]。He等[28]將MSC-exo與藍光照射的RPE細胞共培養，發現MSC-exo通過下調血管內皮生長因子A的表達，可抑制炎性小體激活，同時改善新生血管的組織結構，進而減輕藍光刺激誘導的視網膜損傷，進一步證明藍光可誘導RPE細胞發生焦亡。Brandstetter等[34]研究發現，IL-1α或補體活化產物C5a激活炎性小體可增加RPE細胞對光氧化損傷的敏感性，并將細胞死亡的機制從凋亡轉變為焦亡，可見細胞凋亡與細胞焦亡相互作用，共同參與AMD的發病過程。
細胞內代謝反應的失調也是引起細胞焦亡的原因。研究發現，視黃醇代謝異常引起的RPE細胞中全反式視黃醛的堆積會損害線粒體和溶酶體，導致ROS產生和溶酶體蛋白酶泄露，激活NLRP3炎性小體，導致RPE細胞焦亡，促進AMD的發生[29]。研究報道，AMD進展的表現之一是玻璃膜疣在大小和數量上的增加[30]。Gao等[30]通過向大鼠玻璃體腔注射淀粉樣蛋白β（Aβ）發現，Aβ作為玻璃膜疣成分，可能通過NADPH氧化酶和線粒體依賴性ROS途徑誘導NLRP3炎性小體活化，觸發RPE核中強大的NF-κB p65亞基轉位，Caspase-1免疫反應性水平升高，GSDMD水解顯著增加，玻璃體內IL-1β和視網膜中IL-18的含量增加，最終使RPE細胞增大或腫脹，由此證實了RPE細胞焦亡的激活。由此可見，代謝異常也可影響RPE的形態和功能，導致RPE焦亡，促進AMD的進展。進一步研究發現，黃芩苷可顯著上調miR-223和下調NLRP3，從而抑制NLRP3炎性小體信號，減輕Aβ誘導的RPE細胞焦亡和活力損害；枸杞多糖通過阻斷Aβ1-40寡聚，下調NLRP3、Caspase-1、GSDMD N端裂解產物表達和IL-1β、IL-18的釋放，可以顯著改善細胞形態和細胞活力，有效地保護了RPE細胞免受焦亡損傷[35-36]。這不僅為Aβ誘導的AMD發生發展提供了證據，從而使Aβ成為一個新的治療靶點，而且也為黃芩苷和枸杞多糖作為潛在的治療AMD的新藥物提供了可能。此外，Mao等[37]發現骨髓MSC可以維持線粒體的完整性，抑制NLRP3炎性小體的激活，從而對RPE細胞具有保護作用，并強調MSC在改善AMD炎癥環境方面具有重要作用。可見，MSC在AMD的治療中具有良好的研究前景。
AMD的發生機制尚不明確，目前的研究認為RPE功能障礙與該病關系密切，而近年來發現的細胞焦亡被認為是導致RPE功能障礙和死亡的一種重要機制。長期慢性光源性損傷激活NLRP3炎性小體，補體的活化增加RPE對損傷的敏感性，加之細胞內代謝反應的失調進一步加重RPE損傷，使其發生焦亡，促進疾病進展。由此可見，細胞焦亡對于AMD發病機制和干預的研究具有重要意義。
2.3 其他視網膜疾病
2.3.1 視網膜色素變性（RP）
RP屬于一種神經退行性疾病，主要表現為光感受器細胞及RPE受損。光感受器細胞死亡與NLRP3炎性小體相關基因表達上調有關[38]。Viringipurampeer 等[39]研究發現，炎性小體激活可促進視錐細胞發生焦亡，且N-乙酰半胱氨酸能通過抑制NLRP3和IL-1β的表達保持視錐細胞的活性，發揮抗炎作用，進一步證明視錐細胞焦亡促進RP進展。還有研究發現，在誘導RPE細胞發生線粒體失調、氧化應激反應和溶酶體功能障礙過程中，Caspase-1被激活，導致GSDMD裂解增加，促進細胞焦亡[40]。這提示細胞內正常的氧化還原系統功能有助于防止RPE細胞焦亡，對于預防視網膜神經退行性疾病至關重要。可見，NLRP3炎性小體的激活可誘導光感受器焦亡，而氧化應激又可促進RPE細胞焦亡，RPE死亡會導致光感受器進一步損傷，促進疾病進展。
2.3.2 早產兒視網膜病變（ROP）
在ROP病變的小鼠模型中，Wang等[41]研究發現，缺氧刺激了由NADPH氧化酶介導的ROS積累，并通過激活NLRP3/Caspase-1/IL-1β途徑促進了細胞焦亡，且自噬活性在此過程中受到損害，提示氧化應激、焦亡和自噬可能相互作用，共同參與ROP的發生發展。還有研究證明，抑制NLRP3炎性小體可以改善視網膜新生血管的形成和滲漏[42]。因此，焦亡途徑可能成為治療ROP的潛在靶點，但具體機制仍需進一步研究。
2.3.3 青光眼相關視網膜損害
青光眼的病理特征是視網膜神經節細胞（RGC）死亡[43]。Chen等[44]研究發現，RGC死亡的機制是焦亡，且IL-1β可通過正反饋機制放大炎癥效應，而敲除GSDMD基因可以明顯改善RGC的死亡和視網膜缺血性損傷的嚴重程度，提示焦亡在青光眼的發生發展中起著重要作用。青光眼的病因不明，高眼壓是主要的危險因素[45]。研究表明，在高眼壓狀態時，炎性小體激活，視網膜神經元，尤其是RGC發生焦亡，并在損傷后6 h達到高峰[46-48]。進一步研究還發現，褪黑激素、蘿卜硫素、葛根素及山奈酚均能通過抑制NLRP3炎性小體的激活阻止RGC焦亡，可能成為有效的視網膜神經保護劑[48-51]。
基于MSC治療的研究發現，其衍生的細胞外囊泡可在視網膜缺血條件下保護視網膜細胞免于死亡，發揮神經保護作用[52]。MSC可通過限制小膠質細胞的激活抑制促焦亡介質IL-1β和ROS的產生，在青光眼動物模型中促進RGC的存活，減輕視網膜神經炎癥[53-54]。這提示MSC對焦亡的調節可能是治療青光眼的一種有前途的策略。
這些研究表明，高眼壓狀態使炎性小體激活，RGC發生焦亡，且IL-1β可通過正反饋放大炎癥級聯反應，加重青光眼的視網膜損害。而MSC對RGC具有保護作用，有望為治療青光眼所致的不可逆性視力損失開辟新的治療途徑。
3 問題與展望
許多視網膜疾病病因不明，且發病機制復雜，細胞焦亡的提出為這些疾病的發病機制提供了新的思路。目前焦亡在DR和AMD中的研究較多，但大多集中于經典焦亡途徑，非經典焦亡途徑的機制還有待研究。細胞焦亡并不是獨立發生的，它與凋亡、自噬等存在關聯，但具體機制尚不明確。雖然焦亡的機制非常復雜，但該過程中最主要的生物分子已經基本確定，且已有方法可以對細胞焦亡進行干預，并取得了初步的成效，提示抑制細胞焦亡可能是視網膜疾病治療的一個新方向，具有廣闊的研究前景。