Müller細胞接觸并包裹視網膜神經元細胞體和突觸, 對視網膜神經元的功能及代謝起到支持作用; 對維護視網膜細胞外環境的穩定, 如離子、水平衡和血視網膜屏障(BRB)等具有重要調控作用; 可釋放神經膠質遞質和刺激性神經物質, 通過對神經遞質的再吸收循環, 為視網膜神經元提供神經遞質前體進而影響神經突觸的活性。此外, Müller細胞對病理刺激能夠產生反應。該反應一方面具有視網膜神經元保護作用, 如分泌神經營養因子、吸收降解興奮性毒素、分泌抗氧化劑等, 另一方面也可引起視網膜神經元谷氨酸鹽代謝紊亂和離子平衡紊亂, 導致視網膜水腫和神經元變性損傷。Müller細胞對糖尿病視網膜病變(DR)的發生發展具有重要影響。DR可引起Müller細胞增生, 除造成谷氨酸鹽代謝紊亂外, 還會引起Müller細胞大量分泌炎癥介質和血管內皮生長因子等破壞BRB。深入研究Müller細胞, 對探討DR的發病及防治具有重要意義。針對Müller細胞靶向轉染的腺病毒載體研制成功, 利用兩親肽攜帶蛋白或抗體直接轉染細胞達到抑制DR的效果, 這些方法為早期防治DR提供了新的途徑。
引用本文： 王帥, 吳強. Müller細胞生理功能及其在糖尿病視網膜病變中的變化. 中華眼底病雜志, 2014, 30(2): 219-223. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.02.029 復制
Müller細胞是脊椎動物的主要視網膜神經膠質細胞，它接觸并包裹視網膜神經元細胞體和突觸，為視網膜神經元提供營養物質，去除代謝廢物，對視網膜細胞外的離子、水平衡和血視網膜屏障(BRB)功能均具有重要調控作用[1]。Müller細胞可釋放神經膠質遞質和刺激性神經物質，通過對神經遞質的再循環，為視網膜神經元提供神經遞質前體進而影響神經突觸的活性[2]。Müller細胞對病理刺激能夠產生反應，該反應既具有視網膜神經元保護作用，如分泌神經營養因子、吸收降解興奮性毒素、分泌抗氧化劑等，但也可造成視網膜的谷氨酸鹽代謝紊亂和離子平衡紊亂，導致視網膜水腫和神經元變性損傷[3, 4]。視網膜微血管病變是糖尿病視網膜病變(DR)的主要病理特點，但在出現微血管改變之前，視網膜神經元及膠質細胞的功能就已出現損傷[5]。目前研究認為Müller細胞功能障礙在DR的發生發展中起到關鍵作用[4]。DR可引起Müller細胞的增生，除造成谷氨酸鹽代謝紊亂外，還會引起Müller細胞大量分泌炎癥介質和血管內皮生長因子(VEGF)等破壞BRB[6]。深入研究Müller細胞，對探討DR的發病及防治具有重要意義。本文就Müller細胞的生理功能及其在DR中對BRB的破壞、視網膜水腫的形成及對視網膜神經元的作用作一綜述。
1 Müller細胞的生理功能
1.1 Müller細胞對神經遞質代謝的調節
Müller細胞在視網膜興奮性神經遞質的再循環中起主要作用[4]。Müller細胞膜表面存在谷氨酸/天冬氨酸轉運蛋白(GLAST)，是視網膜內去除谷氨酸的主要轉運蛋白，它介導了快速終止光誘導突觸后電位[7-9]。Müller細胞膜較小負值的靜息電位是膜表面轉運蛋白對谷氨酸有效轉運的必要條件[10]。Müller細胞的GLAST功能障礙將導致細胞外谷氨酸含量增高，可造成視網膜神經元功能障礙及凋亡[11]。Müller細胞內可特異性表達谷氨酰胺合成酶(GS)，當谷氨酸被轉入細胞內時，GS可將其轉化成為谷氨酰胺[12]。同樣，γ-氨基丁酸(GABA)被Müller細胞吸收后，經線粒體酶可將其轉化為谷氨酸，然后再經GS途徑將其轉化為谷氨酰胺，谷氨酰胺再經轉運回神經元，作為合成谷氨酸和GABA的底物，完成了視網膜的谷氨酸-谷氨酰胺循環[13, 14]。
1.2 Müller細胞對視網膜鉀離子(K+)的平衡作用
Müller細胞對視網膜內K+的平衡調節至關重要，通過調控K+的跨膜流動，緩沖了因視網膜神經元活動引起的細胞外K+的變化[15]。Müller細胞表面有大量不同的通道亞型，對K+具有高度的通透性。這些通道亞型多呈極性分布，包括：(1)內向整流鉀通道(Kir)家族。當細胞處于靜息電位時K+經Kir4.1通道緩慢雙向流動，它主要位于Müller細胞終足及血管膜周圍，可釋放Müller細胞內多余的K+。與神經元接觸的Kir2.1通道對K+具有很好的內流通透性[16]。(2)雙孔K+通道(TASK)。其功能是在細胞膜去極化時讓細胞內K+外流，它的分布與Kir2.1通道相同[17]。(3)鈣離子(Ca2+)依賴性K+大電導通道。它的開放需要細胞內Ca2+升高和(或)膜去極化[18]。另外還有鈉離子(Na+)-K+-三磷酸腺苷(ATP)酶及其轉運分子，主要負責緩沖細胞外快速升高的K+[19]。在叢狀層，處于興奮狀態的神經元突觸將釋放K+，進而引起局部K+濃度升高，Müller細胞的叢狀層側細胞膜將吸收這部分K+，并在視網膜血管旁、玻璃體、視網膜下腔釋放等量的K+，對視網膜內K+的平衡起到調節作用[4, 20-22]。
1.3 Müller細胞對視網膜水平衡的調節
正常情況下視網膜內的水份主要來自以下幾個方面：(1)伴隨ATP的氧化合成產生的內生水；(2)從血管內伴隨代謝底物進入視網膜的水；(3)在眼內壓驅動下進入視網膜的水[23]。Müller細胞主要負責對內層視網膜組織的脫水功效[24]。Müller細胞膜表面特定區域共同表達Kir4.1通道和水通道蛋白-4，提示Müller細胞對水的轉運與K+的跨膜流動緊密相關[25]。Li等[26]發現，水通道蛋白-4基因敲除小鼠視網膜電生理b波波幅降低，提示水通道蛋白-4在抑制快速經膠質細胞對水轉運的同時，也抑制了Müller細胞對K+的轉運，降低了雙極細胞的興奮性。水通道蛋白-4還可能參與了缺血引起的視網膜神經元的凋亡。Da和Verkman[27]發現，破壞水通道蛋白-4基因可以保護神經元因缺血再灌注導致的凋亡，其機制是缺血引起神經元離子型谷氨酸受體過度興奮，造成神經元細胞膜去極化，Ca2+大量流入神經元內并因此激活凋亡程序。神經元的陽離子內流與水分子的跨膜轉運密切關聯，而水向神經元內的流動受到Müller細胞膜表面的水通道蛋白-4的調控[28]。
2 Müller細胞在DR中的變化
2.1 Müller細胞對BRB的影響
BRB在維持視網膜微環境穩定方面起關鍵作用，它包括內外兩個屏障，外屏障由視網膜色素上皮細胞間的緊密連接構成，內屏障由毛細血管內皮細胞間緊密連接組成。雖然生理條件下Müller細胞對血視網膜內屏障的穩定起到重要維護作用，但DR時，Müller細胞產生的VEGF是引起DR血管滲漏和視網膜炎癥的主要因素[29]。DR引起VEGF升高的因素有缺氧，高糖引起細胞內、細胞外調節蛋白激酶1/2磷酸化，Nε3甲酰3, 4脫氫哌啶-賴氨酸在Müller細胞內的蓄積，糖基化終產物與Müller細胞表面自身受體結合，內質網應激導致轉錄因子-4的激活[30-33]。目前，比較認同的VEGF破壞血視網膜內屏障的機制是VEGF激活了內皮細胞蛋白激酶C(PKC)β亞型(PKCβ)，引起內皮細胞間緊密連接蛋白以及閉鎖帶蛋白磷酸化和重新排列，破壞了構成血視網膜內屏障的內皮細胞間的緊密連接，從而導致視網膜血管壁通透性增加，最終造成血視網膜內屏障的破壞[34]。的研究結果顯示，除PKCβ被激活外，非典型PKC的激活也是VEGF破壞血管滲透性的重要方式[35]。此外，VEGF還能介導視網膜微血管內白細胞停滯，造成BRB損傷[36]。
炎癥因子也是引起糖尿病視網膜BRB損傷的重要因素[37]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-1β(IL-1β)在糖尿病患者玻璃體內含量明顯升高[38]。研究結果顯示，TNF-α和IL-1β破壞BRB的機制是由激活核因子-κB(NF-κB)和PKCζ途徑所介導，引起構成內皮細胞間緊密連接蛋白復合物的緊密連接蛋白5和閉鎖蛋白1表達顯著降低，進而造成血管通透性增加，其中TNF-α的作用更強[39]。在高糖環境下，Müller細胞高表達IL-1β，可快速引起BRB的破壞，其破壞作用時程比VEGF長，而且IL-1β也可刺激Müller細胞分泌VEGF，進一步破壞BRB[40, 41]。Wang等[42]發現，乙酰化組蛋白在Müller細胞內蓄積可能是導致其分泌IL-1β和TNF-α升高的原因。TNF-α可引起遲發性BRB破壞，且破壞作用更為持久[36, 41]。
此外，Ali等[43]通過對糖尿病患者視網膜、糖尿病動物模型及Müller細胞系的研究發現，糖尿病氧化應激誘導的過(氧化)亞硝酸鹽的形成損壞了基質金屬蛋白酶-7的形成和活力，進而影響Müller細胞對神經生長因子(NGF)的前體(proNGF)的轉化作用，造成proNGF在Müller細胞內蓄積，并由此激活經p38絲裂原活化蛋白激酶途徑引起的BRB損傷。
2.2 Müller細胞水腫對糖尿病視網膜水腫的影響
在DR中，黃斑水腫嚴重影響患者視力。引起黃斑水腫的原因除因BRB障礙引起血管內液體流入細胞間隙，使黃斑區在細胞層面解剖結構和功能上遭到破壞外，還與視網膜對水轉運的功能障礙相關[1]。Müller細胞主要負責對內層視網膜組織的水轉運[24]。大鼠視網膜Müller細胞在糖尿病時對滲透性應激較為敏感，低張性應激會導致其水腫，由滲透梯度驅動Müller細胞對水的跨膜轉運在糖尿病的情況下也受到損害，造成視網膜水腫進一步加重[4, 44]。其機制與Müller細胞在血管周圍的Kir4.1通道減少及K+電流的重新分布有關[45, 46]。Yong等[31]發現，糖尿病大鼠的視網膜Müller細胞Kir4.1通道含量明顯減少，導致K+內流相對增加，細胞內K+超載，Müller細胞滲透壓增加并導致細胞水腫。
Müller細胞在DR的水腫還可能與炎癥因子及氧化應激相關。Pannicke等[45]發現，炎癥因子花生四烯酸和線粒體的氧化應激可以引起糖尿病小鼠視網膜Müller細胞水腫。其發病機制是通過抑制細胞表面的Na+-K+-ATP酶的活性，導致細胞內Na+無法外流，造成細胞內Na+蓄積進而引起細胞水腫[47]。花生四烯酸還能夠抑制Müller細胞的電壓門控K+外流通道，細胞內K+無法外流來緩沖細胞內Na+的升高引起的滲透壓升高而最終導致Müller細胞水腫[1, 48]。Pannicke等[45]發現，抑制氧化應激可以防止Müller細胞在低張環境中的水腫。Krügel等[49]發現，抑制黃嘌呤氧化酶可以阻止50%的細胞水腫，而抑制還原型輔酶Ⅱ氧化酶和氧化亞氮合成酶對于減輕細胞水腫無效，阻斷線粒體的氧化應激可以減輕細胞水腫，而激活線粒體的ATP敏感性K+通道則可以完全抑制細胞水腫。此外，血管滲透性增加導致血管內滲出到血管外的白蛋白也可誘導Müller細胞水腫[50]。
2.3 Müller細胞對視網膜神經元的作用
在DR中，Müller細胞由于其自身的功能障礙或分泌的促炎因子可造成對視網膜神經元的損害，同時高糖環境下又可以促進Müller細胞分泌神經營養因子等對神經元具有保護作用。Müller細胞對視網膜神經元的損害表現在對興奮性神經遞質谷氨酸轉運的障礙和分泌炎癥因子造成的視網膜神經元損傷[6]。視網膜興奮性神經遞質谷氨酸含量升高將導致視網膜神經元損傷，其機制主要是細胞外過量的谷氨酸能夠引起神經元細胞膜表面的Ca2+通道大量開放導致細胞內Ca2+超載，進而引起自由基生成和細胞凋亡程序的啟動[51, 52]。Müller細胞是內層視網膜吸收谷氨酸的主要膠質細胞，正常情況下，Müller負責對突觸釋放出來的谷氨酸進行轉運并快速轉化成谷氨酰胺，而糖尿病時，Müller細胞GLAST對谷氨酸的轉運效率明顯降低[53]。這可能與糖尿視網膜內炎癥因子花生四烯酸升高，使Na+-K+-ATP酶的活性降低，導致細胞內Na+無法外流，造成細胞內Na+蓄積有關；而同時，Müller細胞膜對K+的通透性降低，引起Müller細胞膜電位去極化，進而導致GLSAT的轉運功能障礙[49]。Zeng等[54, 55]通過體內外研究發現，在高糖環境下Müller細胞膜表面的GLSAT含量顯著降低，同時GS活力也明顯下降。高糖環境下Müller細胞GS表達也降低，其機制可能是Müller細胞高糖環境下分泌色素上皮衍生因子降低，導致其不能有效抑制IL-1β，造成IL-1β經由氨基末端激酶途徑抑制其表達[40, 56]。人患DR時，誘導型一氧化氮(NO)合成酶在Müller細胞中異常高表達，體外高糖環境中Müller細胞分泌NO也異常升高，而NO大量釋放可使視網膜神經元內抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)磷酸化，使之失去了與促凋亡蛋白Bcl-2相關X蛋白(Bax)結合形成異二聚體的能力，造成了Bax介導的半胱天冬酶激活進而啟動細胞凋亡程序，引起視網膜神經元凋亡[54, 57, 58]。Nakaizumi等[59]發現，NO還可以通過抑制NF-κB進而加強TNF-α誘導神經元損傷。糖尿病大鼠視網膜Müller細胞高表達TNF-α，可能通過半胱天冬酶-8途徑誘導視網膜神經元凋亡[60, 61]。
在DR中，Müller細胞對視網膜神經元保護作用表現為高糖環境下可以促進Müller細胞分泌膠質細胞源性神經生長因子(GDNF)，外源性的GDNF也可以促進Müller細胞分泌GDNF[62]。Wu等[63]利用轉基因的方法證實，GDNF可以保護缺大鼠血性視網膜的功能，明顯減少神經節細胞的凋亡。在DR的動物模型中，Müller細胞上調核苷酸雙磷酸酶1(NTPDase 1)的表達，便于細胞外合成腺苷[44]。腺苷是視網膜在缺血低氧狀態下主要的神經保護因子，它具有抗炎癥反應作用，通過抑制興奮性神經遞質傳遞來保護神經元免受谷氨酸毒性損害，同時也能抑制經ATP誘導的視網膜神經節細胞凋亡[64, 65]。因此，在DR中，Müller細胞上調NTPDase 1對視網膜神經元也可能具有保護作用。
3 展望
Müller細胞不僅接觸包裹神經元，而且貫穿視網膜全層，因此，Müller細胞可作為治療DR的靶目標。目前，以Müller細胞作為靶目標抑制DR發展的方法有如下幾方面：(1)利用病毒載體轉染前列腺上皮特異性Ets轉錄因子或內皮他丁基因，抑制Müller細胞VEGF分泌，從而保護BRB，抑制新生血管的生成；或導入具有神經保護作用的蛋白基因，如GDNF、神經蛋白、腦源性神經營養因子、紅細胞生成素、睫狀節神經細胞營養因子和腎上腺髓質素等，以達到保護視網膜神經元的作用[66]。(2)利用小干擾RNA技術對特定基因進行專一性的敲除，從而抑制Müller細胞分泌VEGF，如低氧誘導因子-1α、環氧合酶[67, 68]。(3)轉染可以綁定信使RNA的微小RNA(MicronRNA)，對Müller細胞進行干預，如轉染可以抑致細胞炎性因子NF-κB上調的MicronRNA-146，或轉染可以抑制細胞分泌VEGF的MicroRNA-200b[69, 70]。(4)利用兩親肽攜帶蛋白或抗體直接轉染細胞達到攜帶蛋白或抗體抑制DR致病因素的效果[71]。針對Müller細胞靶向轉染的腺病毒載體已研制成功[72, 73]。這些方法為早期防治DR提供了新的途徑。
Müller細胞是脊椎動物的主要視網膜神經膠質細胞，它接觸并包裹視網膜神經元細胞體和突觸，為視網膜神經元提供營養物質，去除代謝廢物，對視網膜細胞外的離子、水平衡和血視網膜屏障(BRB)功能均具有重要調控作用[1]。Müller細胞可釋放神經膠質遞質和刺激性神經物質，通過對神經遞質的再循環，為視網膜神經元提供神經遞質前體進而影響神經突觸的活性[2]。Müller細胞對病理刺激能夠產生反應，該反應既具有視網膜神經元保護作用，如分泌神經營養因子、吸收降解興奮性毒素、分泌抗氧化劑等，但也可造成視網膜的谷氨酸鹽代謝紊亂和離子平衡紊亂，導致視網膜水腫和神經元變性損傷[3, 4]。視網膜微血管病變是糖尿病視網膜病變(DR)的主要病理特點，但在出現微血管改變之前，視網膜神經元及膠質細胞的功能就已出現損傷[5]。目前研究認為Müller細胞功能障礙在DR的發生發展中起到關鍵作用[4]。DR可引起Müller細胞的增生，除造成谷氨酸鹽代謝紊亂外，還會引起Müller細胞大量分泌炎癥介質和血管內皮生長因子(VEGF)等破壞BRB[6]。深入研究Müller細胞，對探討DR的發病及防治具有重要意義。本文就Müller細胞的生理功能及其在DR中對BRB的破壞、視網膜水腫的形成及對視網膜神經元的作用作一綜述。
1 Müller細胞的生理功能
1.1 Müller細胞對神經遞質代謝的調節
Müller細胞在視網膜興奮性神經遞質的再循環中起主要作用[4]。Müller細胞膜表面存在谷氨酸/天冬氨酸轉運蛋白(GLAST)，是視網膜內去除谷氨酸的主要轉運蛋白，它介導了快速終止光誘導突觸后電位[7-9]。Müller細胞膜較小負值的靜息電位是膜表面轉運蛋白對谷氨酸有效轉運的必要條件[10]。Müller細胞的GLAST功能障礙將導致細胞外谷氨酸含量增高，可造成視網膜神經元功能障礙及凋亡[11]。Müller細胞內可特異性表達谷氨酰胺合成酶(GS)，當谷氨酸被轉入細胞內時，GS可將其轉化成為谷氨酰胺[12]。同樣，γ-氨基丁酸(GABA)被Müller細胞吸收后，經線粒體酶可將其轉化為谷氨酸，然后再經GS途徑將其轉化為谷氨酰胺，谷氨酰胺再經轉運回神經元，作為合成谷氨酸和GABA的底物，完成了視網膜的谷氨酸-谷氨酰胺循環[13, 14]。
1.2 Müller細胞對視網膜鉀離子(K+)的平衡作用
Müller細胞對視網膜內K+的平衡調節至關重要，通過調控K+的跨膜流動，緩沖了因視網膜神經元活動引起的細胞外K+的變化[15]。Müller細胞表面有大量不同的通道亞型，對K+具有高度的通透性。這些通道亞型多呈極性分布，包括：(1)內向整流鉀通道(Kir)家族。當細胞處于靜息電位時K+經Kir4.1通道緩慢雙向流動，它主要位于Müller細胞終足及血管膜周圍，可釋放Müller細胞內多余的K+。與神經元接觸的Kir2.1通道對K+具有很好的內流通透性[16]。(2)雙孔K+通道(TASK)。其功能是在細胞膜去極化時讓細胞內K+外流，它的分布與Kir2.1通道相同[17]。(3)鈣離子(Ca2+)依賴性K+大電導通道。它的開放需要細胞內Ca2+升高和(或)膜去極化[18]。另外還有鈉離子(Na+)-K+-三磷酸腺苷(ATP)酶及其轉運分子，主要負責緩沖細胞外快速升高的K+[19]。在叢狀層，處于興奮狀態的神經元突觸將釋放K+，進而引起局部K+濃度升高，Müller細胞的叢狀層側細胞膜將吸收這部分K+，并在視網膜血管旁、玻璃體、視網膜下腔釋放等量的K+，對視網膜內K+的平衡起到調節作用[4, 20-22]。
1.3 Müller細胞對視網膜水平衡的調節
正常情況下視網膜內的水份主要來自以下幾個方面：(1)伴隨ATP的氧化合成產生的內生水；(2)從血管內伴隨代謝底物進入視網膜的水；(3)在眼內壓驅動下進入視網膜的水[23]。Müller細胞主要負責對內層視網膜組織的脫水功效[24]。Müller細胞膜表面特定區域共同表達Kir4.1通道和水通道蛋白-4，提示Müller細胞對水的轉運與K+的跨膜流動緊密相關[25]。Li等[26]發現，水通道蛋白-4基因敲除小鼠視網膜電生理b波波幅降低，提示水通道蛋白-4在抑制快速經膠質細胞對水轉運的同時，也抑制了Müller細胞對K+的轉運，降低了雙極細胞的興奮性。水通道蛋白-4還可能參與了缺血引起的視網膜神經元的凋亡。Da和Verkman[27]發現，破壞水通道蛋白-4基因可以保護神經元因缺血再灌注導致的凋亡，其機制是缺血引起神經元離子型谷氨酸受體過度興奮，造成神經元細胞膜去極化，Ca2+大量流入神經元內并因此激活凋亡程序。神經元的陽離子內流與水分子的跨膜轉運密切關聯，而水向神經元內的流動受到Müller細胞膜表面的水通道蛋白-4的調控[28]。
2 Müller細胞在DR中的變化
2.1 Müller細胞對BRB的影響
BRB在維持視網膜微環境穩定方面起關鍵作用，它包括內外兩個屏障，外屏障由視網膜色素上皮細胞間的緊密連接構成，內屏障由毛細血管內皮細胞間緊密連接組成。雖然生理條件下Müller細胞對血視網膜內屏障的穩定起到重要維護作用，但DR時，Müller細胞產生的VEGF是引起DR血管滲漏和視網膜炎癥的主要因素[29]。DR引起VEGF升高的因素有缺氧，高糖引起細胞內、細胞外調節蛋白激酶1/2磷酸化，Nε3甲酰3, 4脫氫哌啶-賴氨酸在Müller細胞內的蓄積，糖基化終產物與Müller細胞表面自身受體結合，內質網應激導致轉錄因子-4的激活[30-33]。目前，比較認同的VEGF破壞血視網膜內屏障的機制是VEGF激活了內皮細胞蛋白激酶C(PKC)β亞型(PKCβ)，引起內皮細胞間緊密連接蛋白以及閉鎖帶蛋白磷酸化和重新排列，破壞了構成血視網膜內屏障的內皮細胞間的緊密連接，從而導致視網膜血管壁通透性增加，最終造成血視網膜內屏障的破壞[34]。的研究結果顯示，除PKCβ被激活外，非典型PKC的激活也是VEGF破壞血管滲透性的重要方式[35]。此外，VEGF還能介導視網膜微血管內白細胞停滯，造成BRB損傷[36]。
炎癥因子也是引起糖尿病視網膜BRB損傷的重要因素[37]。腫瘤壞死因子-α(TNF-α)和白細胞介素-1β(IL-1β)在糖尿病患者玻璃體內含量明顯升高[38]。研究結果顯示，TNF-α和IL-1β破壞BRB的機制是由激活核因子-κB(NF-κB)和PKCζ途徑所介導，引起構成內皮細胞間緊密連接蛋白復合物的緊密連接蛋白5和閉鎖蛋白1表達顯著降低，進而造成血管通透性增加，其中TNF-α的作用更強[39]。在高糖環境下，Müller細胞高表達IL-1β，可快速引起BRB的破壞，其破壞作用時程比VEGF長，而且IL-1β也可刺激Müller細胞分泌VEGF，進一步破壞BRB[40, 41]。Wang等[42]發現，乙酰化組蛋白在Müller細胞內蓄積可能是導致其分泌IL-1β和TNF-α升高的原因。TNF-α可引起遲發性BRB破壞，且破壞作用更為持久[36, 41]。
此外，Ali等[43]通過對糖尿病患者視網膜、糖尿病動物模型及Müller細胞系的研究發現，糖尿病氧化應激誘導的過(氧化)亞硝酸鹽的形成損壞了基質金屬蛋白酶-7的形成和活力，進而影響Müller細胞對神經生長因子(NGF)的前體(proNGF)的轉化作用，造成proNGF在Müller細胞內蓄積，并由此激活經p38絲裂原活化蛋白激酶途徑引起的BRB損傷。
2.2 Müller細胞水腫對糖尿病視網膜水腫的影響
在DR中，黃斑水腫嚴重影響患者視力。引起黃斑水腫的原因除因BRB障礙引起血管內液體流入細胞間隙，使黃斑區在細胞層面解剖結構和功能上遭到破壞外，還與視網膜對水轉運的功能障礙相關[1]。Müller細胞主要負責對內層視網膜組織的水轉運[24]。大鼠視網膜Müller細胞在糖尿病時對滲透性應激較為敏感，低張性應激會導致其水腫，由滲透梯度驅動Müller細胞對水的跨膜轉運在糖尿病的情況下也受到損害，造成視網膜水腫進一步加重[4, 44]。其機制與Müller細胞在血管周圍的Kir4.1通道減少及K+電流的重新分布有關[45, 46]。Yong等[31]發現，糖尿病大鼠的視網膜Müller細胞Kir4.1通道含量明顯減少，導致K+內流相對增加，細胞內K+超載，Müller細胞滲透壓增加并導致細胞水腫。
Müller細胞在DR的水腫還可能與炎癥因子及氧化應激相關。Pannicke等[45]發現，炎癥因子花生四烯酸和線粒體的氧化應激可以引起糖尿病小鼠視網膜Müller細胞水腫。其發病機制是通過抑制細胞表面的Na+-K+-ATP酶的活性，導致細胞內Na+無法外流，造成細胞內Na+蓄積進而引起細胞水腫[47]。花生四烯酸還能夠抑制Müller細胞的電壓門控K+外流通道，細胞內K+無法外流來緩沖細胞內Na+的升高引起的滲透壓升高而最終導致Müller細胞水腫[1, 48]。Pannicke等[45]發現，抑制氧化應激可以防止Müller細胞在低張環境中的水腫。Krügel等[49]發現，抑制黃嘌呤氧化酶可以阻止50%的細胞水腫，而抑制還原型輔酶Ⅱ氧化酶和氧化亞氮合成酶對于減輕細胞水腫無效，阻斷線粒體的氧化應激可以減輕細胞水腫，而激活線粒體的ATP敏感性K+通道則可以完全抑制細胞水腫。此外，血管滲透性增加導致血管內滲出到血管外的白蛋白也可誘導Müller細胞水腫[50]。
2.3 Müller細胞對視網膜神經元的作用
在DR中，Müller細胞由于其自身的功能障礙或分泌的促炎因子可造成對視網膜神經元的損害，同時高糖環境下又可以促進Müller細胞分泌神經營養因子等對神經元具有保護作用。Müller細胞對視網膜神經元的損害表現在對興奮性神經遞質谷氨酸轉運的障礙和分泌炎癥因子造成的視網膜神經元損傷[6]。視網膜興奮性神經遞質谷氨酸含量升高將導致視網膜神經元損傷，其機制主要是細胞外過量的谷氨酸能夠引起神經元細胞膜表面的Ca2+通道大量開放導致細胞內Ca2+超載，進而引起自由基生成和細胞凋亡程序的啟動[51, 52]。Müller細胞是內層視網膜吸收谷氨酸的主要膠質細胞，正常情況下，Müller負責對突觸釋放出來的谷氨酸進行轉運并快速轉化成谷氨酰胺，而糖尿病時，Müller細胞GLAST對谷氨酸的轉運效率明顯降低[53]。這可能與糖尿視網膜內炎癥因子花生四烯酸升高，使Na+-K+-ATP酶的活性降低，導致細胞內Na+無法外流，造成細胞內Na+蓄積有關；而同時，Müller細胞膜對K+的通透性降低，引起Müller細胞膜電位去極化，進而導致GLSAT的轉運功能障礙[49]。Zeng等[54, 55]通過體內外研究發現，在高糖環境下Müller細胞膜表面的GLSAT含量顯著降低，同時GS活力也明顯下降。高糖環境下Müller細胞GS表達也降低，其機制可能是Müller細胞高糖環境下分泌色素上皮衍生因子降低，導致其不能有效抑制IL-1β，造成IL-1β經由氨基末端激酶途徑抑制其表達[40, 56]。人患DR時，誘導型一氧化氮(NO)合成酶在Müller細胞中異常高表達，體外高糖環境中Müller細胞分泌NO也異常升高，而NO大量釋放可使視網膜神經元內抗凋亡蛋白B細胞淋巴瘤-2(Bcl-2)磷酸化，使之失去了與促凋亡蛋白Bcl-2相關X蛋白(Bax)結合形成異二聚體的能力，造成了Bax介導的半胱天冬酶激活進而啟動細胞凋亡程序，引起視網膜神經元凋亡[54, 57, 58]。Nakaizumi等[59]發現，NO還可以通過抑制NF-κB進而加強TNF-α誘導神經元損傷。糖尿病大鼠視網膜Müller細胞高表達TNF-α，可能通過半胱天冬酶-8途徑誘導視網膜神經元凋亡[60, 61]。
在DR中，Müller細胞對視網膜神經元保護作用表現為高糖環境下可以促進Müller細胞分泌膠質細胞源性神經生長因子(GDNF)，外源性的GDNF也可以促進Müller細胞分泌GDNF[62]。Wu等[63]利用轉基因的方法證實，GDNF可以保護缺大鼠血性視網膜的功能，明顯減少神經節細胞的凋亡。在DR的動物模型中，Müller細胞上調核苷酸雙磷酸酶1(NTPDase 1)的表達，便于細胞外合成腺苷[44]。腺苷是視網膜在缺血低氧狀態下主要的神經保護因子，它具有抗炎癥反應作用，通過抑制興奮性神經遞質傳遞來保護神經元免受谷氨酸毒性損害，同時也能抑制經ATP誘導的視網膜神經節細胞凋亡[64, 65]。因此，在DR中，Müller細胞上調NTPDase 1對視網膜神經元也可能具有保護作用。
3 展望
Müller細胞不僅接觸包裹神經元，而且貫穿視網膜全層，因此，Müller細胞可作為治療DR的靶目標。目前，以Müller細胞作為靶目標抑制DR發展的方法有如下幾方面：(1)利用病毒載體轉染前列腺上皮特異性Ets轉錄因子或內皮他丁基因，抑制Müller細胞VEGF分泌，從而保護BRB，抑制新生血管的生成；或導入具有神經保護作用的蛋白基因，如GDNF、神經蛋白、腦源性神經營養因子、紅細胞生成素、睫狀節神經細胞營養因子和腎上腺髓質素等，以達到保護視網膜神經元的作用[66]。(2)利用小干擾RNA技術對特定基因進行專一性的敲除，從而抑制Müller細胞分泌VEGF，如低氧誘導因子-1α、環氧合酶[67, 68]。(3)轉染可以綁定信使RNA的微小RNA(MicronRNA)，對Müller細胞進行干預，如轉染可以抑致細胞炎性因子NF-κB上調的MicronRNA-146，或轉染可以抑制細胞分泌VEGF的MicroRNA-200b[69, 70]。(4)利用兩親肽攜帶蛋白或抗體直接轉染細胞達到攜帶蛋白或抗體抑制DR致病因素的效果[71]。針對Müller細胞靶向轉染的腺病毒載體已研制成功[72, 73]。這些方法為早期防治DR提供了新的途徑。