巨噬細胞(Mf)是非特異性免疫反應的主要效應細胞,分為經典途徑激活Mf(M1型)和替代途徑激活Mf(M2型)。Mf通過表達細胞外因子蛋白調控血管生成、融合尖端細胞協助血管網形成、改變細胞外基質成分協助血管網構建,從而參與新生血管的形成過程。視網膜新生血管是缺血、缺氧性視網膜病變共有的病理改變,其形成過程涉及到多種細胞因子和調節機制。Mf通過聯絡和(或)上調各促血管形成因子,發揮促血管生成的作用;Mf激活和極化與新生血管形成過程中的多種分子和細胞功能變化緊密相關。針對Mf的作用機制以及型別調控藥物的深入探究,將為視網膜新生血管疾病的治療尋找到更多的治療靶點并開發出新型治療手段。
引用本文: 朱艷吉, 沈璽, 鐘一聲, 謝冰. 經典及替代途徑激活巨噬細胞在視網膜新生血管中的作用. 中華眼底病雜志, 2014, 30(5): 528-531. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2014.05.029 復制
視網膜新生血管(RNV)是缺血、缺氧性視網膜病變共有的病理改變。在缺氧導致的血管內皮細胞(VEC)增生和遷移過程中,大量的基因表達產物參與并協同調節新生血管形成。巨噬細胞(Mf)是非特異性免疫反應的主要效應細胞,分為經典途徑激活Mf(M1型)和替代途徑激活Mf(M2型)[1]。M1型能夠產生大量的促炎癥反應細胞因子,表達高水平的主要組織相容性抗原復合物并參與清除病原體和腫瘤細胞;而M2型則中和炎癥反應,促血管生成和局部組織重塑[2, 3]。大量研究表明,Mf可與誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、血管內皮生長因子(VEGF)、基質金屬蛋白酶(MMP)等因子相互作用促進新生血管形成[3]。現就M1、M2型在RNV形成中的作用及Mf型別調控藥物的研究進展作一綜述。
1 Mf激活與極性轉變
Mf與外周血液的單核細胞來源于共同的髓樣前體細胞,在血循環中單核細胞被各種細胞因子招募進入局部組織中進而分化為Mf,在局部微環境的信號刺激下,Mf通過不同激活方式轉化為不同極性[4, 5]。M1型由脂多糖(LPS)類、Toll樣受體配體、T細胞產生的淋巴因子以及白介素(IL)-1、 IL-2、IL-4、干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α和IL-1β等參與T細胞介導免疫反應的細胞因子激活[5]。活化的M1型產生大量促炎性細胞因子清除入侵的病原體與腫瘤細胞,增強抗原吞噬,促進自身免疫炎癥的病理改變發生[6-8]。同時還能分泌趨化因子招募更多中性粒細胞和單核Mf至炎癥反應部位,放大促炎癥反應,同時分泌產生MMP等蛋白水解酶,降解細胞外基質(ECM)成分以利于白細胞遷移入炎癥部位[9]。IL-4、腫瘤生長因子-β、Mf消失因子、IL-10和前列腺素E2等抗炎調節因子則促進Mf向M2型轉變,并進一步分為M2a、M2b和M2c型。 活化的M2型產生的IL-10能促進輔助性T細胞2分泌IL-4和IL-13[10]。IL-4通過激活精氨酸酶促進產生ECM,并在ECM中儲積蛋白完成組織重塑[11]。
然而,極性轉變后的Mf并不穩定,活化的Mf亞群其表型可隨時間發生變化。如年齡較大的非老年性黃斑變性患者的黃斑部脈絡膜M2型趨化因子轉錄水平更高,而M1型/M2型趨化因子轉錄水平比值較低[12];在腫瘤發生過程中,Mf表型由M1型轉化為M2型[13],相反在肥胖癥發生過程中則由M2型轉化為M1型[14]。體外研究結果證實,極性轉變后的Mf隨刺激因子的變化會改變其產生的細胞因子[15]。提示Mf能根據局部微環境的變化進行再極化,改變局部炎癥環境以適應外界刺激,因而具有異質性和可變性的特點[4]。
2 極化Mf促新生血管形成的機制
RNV多發生于局部缺血、缺氧、微循環障礙的視網膜。激活的蛋白酶溶解血管基底膜和ECM蛋白,微血管及毛細血管的VEC以出芽的方式遷移進入臨近細胞外間質形成新生血管芽是RNV形成的早期關鍵步驟。
2.1 缺氧參與調控Mf極化和新生血管形成
有研究應用過表達缺氧誘導因子(HIF)-α亞基或基因敲除以及小RNA干擾等方式減少HIF-α表達,發現HIF蛋白能調控Mf無氧酵解、線粒體損傷、促血管生成和免疫抑制[16-18]。缺氧不能誘導人單核細胞表達HIF-1α、HIF-2α,但能誘導單核細胞來源的Mf表達這兩種蛋白。說明HIF-α亞基能影響Mf的激活方式[19]。非激活狀態下的Mf并不表現促血管生成的極性和表型,但缺氧或一些腫瘤產物能夠很明確地促進單核細胞轉化為M2型從而調控新生血管形成[20]。對人乳腺癌中腫瘤相關Mf(TAMs)的研究發現,其高表達HIF-2α與腫瘤微血管密度增加和惡性程度較高相關[21]。缺氧環境中的TAMs受HIF-1α、HIF-2α的轉錄調控,表達VEGF等更多的促血管生成因子[22]。Pucci等[23]研究發現,腫瘤中促血管生成的TAMs絕大多數為Tie-2陽性的單核細胞(TEMs)。提示Tie-2是促血管形成Mf的重要標志。缺氧能上調單核細胞Tie-2的表達,事實上血管生成素(Ang)-2通過Tie-2信號轉導能上調多種促血管生成因子的表達[24]。在損傷或缺氧的組織中乳酸鹽 (lactate)、丙酮酸鹽 (pyruvate) 和pH值降低都可以促進Mf表達促血管和淋巴管生成的一些因子。此外,低氧能誘導核因子(NF-κB)的激活表達,有助于Mf向M1型轉化;在骨髓細胞中去除NF-κB 激酶抑制因子β亞基,能使Mf向M1型活化,增加IL-12和iNOS的表達[25]。
缺氧在激活Mf向促炎癥反應方向即M1型極化的同時,又使處于M1型極化狀態的Mf向M2型極化。新近研究發現,重度早產兒視網膜病變(ROP)患眼的纖維增生膜中同時存在M1、M2型兩種型別,大量的M1型可能來源于前期的炎癥反應,它們分泌產生趨化因子促進其他細胞浸潤,但局部并無炎癥因子水平的顯著升高,而新生血管可能與局部炎癥反應向M2型參與的組織修復反應的轉變有關[26]。也就是說,缺氧能限制Mf促炎癥反應,防止炎癥反應加重組織損傷,并確保較長時間留存在缺氧組織的Mf能逐漸轉變為M2型,參與組織的重塑與修復。因此,若能在此階段減輕初期的炎癥反應程度或縮短其進程,及早進行組織修復,則有助于減輕新生血管的形成。
2.2 Mf表達Wnt蛋白調控血管生成
Wnt是一種分泌型糖蛋白[27]。Wingless 基因最早在果蠅中被發現并作用于胚胎發育以及成年動物的肢體形成[28] ,Int 基因最早在脊椎動物中發現,位于小鼠乳腺腫瘤病毒整合位點附近[29]。 IFN-γ、LPS能顯著上調Mf中Wnt5a的轉錄和蛋白表達水平。Wnt5a能通過自分泌方式誘導Mf表達IL-6、IL-8、IL-1β等具有促血管生成作用的許多炎癥因子[30, 31]。Wnt5a一方面誘導內皮細胞表達炎癥因子IL-6、IL-8,同時對內皮細胞具有直接促增生、遷移,上調Tie-2表達的作用[32, 33]。另一方面,Wnt5a還能使內皮細胞上調Mf趨化因子(CCL)2配體的表達,招募更多Mf,因而Mf表達的Wnt被認為通過直接和間接方式多水平調控血管生成[32] 。
Diez-Roux等[34]對透明管重塑和視網膜血管發育進行了研究,其結果證實Mf來源的Wnt對血管生成有調控作用。Mf與透明管重塑緊密相關,用基因工程方法消除Mf導致透明管無法重塑并持續存在。周細胞分泌的Ang-2能誘導Mf表達Wnt7b,進而刺激血管內皮細胞進入S期。同時,Ang-2的表達抑制了Ang-1介導的內皮細胞存活信號轉導,并通過β-連環素誘導內皮細胞進入細胞周期和凋亡。提示Mf來源的Wnt7b能協助細胞凋亡和吞噬作用[35] 。
Mf分泌的非經典Wnt能調節小鼠視網膜血管的分支形成。正常情況下,小鼠出生后不久視網膜表層血管叢向深層縱向伸出血管芽,達到內核層的外緣后內皮細胞開始形成分支,從而形成視網膜深層血管叢。Stefater等[36]研究發現,視網膜骨髓細胞(RMC)與視網膜深層血管叢內皮細胞血管芽的尖端細胞密切相關。不同于表層血管叢的RMC,深層血管叢的RMC表達非經典Wnt配體、Wnt5a和Wnt11,通過骨髓特異性敲除Wnt配體轉運子基因,導致深層血管叢血管密度增加。其機制可能是Mf來源的Wnt5a和Wnt11能誘導可溶性VEGF抑制因子fms相關絡氨酸激酶1的表達,因而抑制了血管分支形成。可見Mf及其來源的Wnt蛋白與之參與血管生成的過程密切相關,調控Wnt蛋白的分泌能影響Mf參與的血管生成過程,進而影響血管網構建。提示Wnt蛋白有望成為新生血管調控的潛在靶點。
2.3 Mf融合尖端細胞,協助血管網形成
血管網形成過程可分為血管芽形成及芽生血管吻合兩個階段。VEGF能誘導血管芽形成,刺激尖端細胞生長。有研究表明,Mf能促進VEGF介導血管芽形成后的尖端細胞融合[37]。Fantin等[37]首次證實,組織內定居Mf與鄰近血管尖端細胞相互吻合密切相關。他們運用PU.1-/- 和 Csf-1op/op Mf清除小鼠,發現其后腦血管間相互溝通明顯減少。證實Mf在血管吻合過程中發揮了重要作用。研究還發現,這些參與血管吻合的組織定居Mf高表達Tie-2和神經纖毛蛋白1,而這兩種基因已被公認顯著高表達于促血管生成的Mf[38] ,這些Mf在抗原表型上更類似于TEMs,而非促炎性Mf[37]。此外,他們還運用Vegfa120與CsflOp雜交小鼠進行研究,發現VEGF介導的尖端細胞出芽與Mf介導的尖端細胞融合是兩個相互獨立的過程,在血管網形成中作用互補,但不排除Mf分泌其他VEGF亞型介導血管生成的可能[37] 。
在小鼠視網膜的研究中同樣發現了Mf能調控血管吻合[37-40] 。Schulze-Osthoff等[39]研究發現,Mf的Notch1信號通路調控了血管吻合過程。Berse等[40]認為小膠質細胞分泌的非VEGF-A蛋白增加了血管芽和分支形成。Fantin等[37]觀察發現,視網膜血管生成過程中血管芽的尖端細胞與組織內小膠質細胞有密切關系,Mf融合鄰近血管芽協助血管網構建形成。因而,若能在此階段干預Mf參與的尖端細胞融合,阻斷新生血管的血管網形成,則能有效減少RNV的形成,從而減輕其形成后產生的一系列滲出、出血、纖維組織增生等不良后果。
2.4 Mf改變ECM成分,協助血管網構建
M2型能夠局部降解ECM,釋放一些酶類產物和一些VEC生長刺激因子,改變ECM的組成,以調節ECM對VEC各種損傷的局部重塑作用[20]。Schioppa等[41]運用缺血性心肌病小鼠模型,發現Mf能在ECM中為后續滲入的毛細血管開辟通道。Mf被不斷招募到損傷部位,在創面修復早期消除Mf導致血管肉芽組織生成減少,修復后期消除Mf則導致嚴重的出血,創面難以愈合[42]。提示Mf調控了血管生成的早期階段和成熟階段。Schoppmann等[42]研究結果表明,Csf-1op/op Mf清除小鼠創面愈合延遲,與血管密度低有關。M2型除了產生VEGF、血小板源性生長因子等生長因子促內皮細胞增生外,還產生一系列MMP、纖溶酶及尿激酶型纖溶酶等蛋白酶。事實上,ECM的降解還能使貯藏在其中的生長因子釋放出來作用于平滑肌細胞,促進其增生;并且彈性纖維的降解產物能與平滑肌細胞表面的受體結合進而促進其DNA合成,促進細胞增生[37]。由此可見,若能在損傷早期即進行微環境“治理”,調控M1型/M2型別,使得M2型及早對損傷進行修復,而M1型盡可能少地對組織產生炎癥損傷,則新生血管的生成有望明顯抑制。
3 調控Mf極性療法的研究進展及展望
利用Mf具有異質性和可變性的特點,越來越多的學者試圖通過抑制Mf侵入、抑制血管生成及調控型別轉化的方式抑制血管生成。抗腫瘤研究中,許多學者試圖利用將M2型轉化為M1型的方法來抑制Mf介導的血管生成。Tseng等[43]在小鼠乳腺癌研究中發現,運用CCL5受體拮抗劑能顯著減少浸潤腫瘤組織中的Mf數量,腫瘤體積顯著減小;抑制趨化因子配體(CXCL)12表達能減少促血管生成的Mf浸潤膠質母細胞瘤,從而延遲放射治療后的復發。整合素α4β1與CXCL12或IL-1β的同時阻斷也能顯著減少Mf募集,減少腫瘤血管生成[44] 。中和胎盤生長因子能阻斷Mf募集,抑制腫瘤肺轉移[45]。近年來有研究發現,唑來膦酸合并索拉非尼的療法能減少腫瘤部位Mf數目,增強抗腫瘤療效[46]。另外,抗VEGF-A中和抗體在抗血管治療的同時能抑制Mf滲入組織,減少其分泌的促血管生長因子,從而增強抗血管生成的療效[47]。Guiducci等[48]研究發現,CpG寡核苷酸與IL-10受體抗體同時運用能快速使滲入的Mf由M2型轉變為M1型,促發非特異性免疫反應對抗小鼠腫瘤細胞。此外,有學者嘗試用藥物調控在M1型向M2型型別轉變中起重要作用的磷酸化酶SHIP1,試圖促進M1型局部滲入抑制M2型生成,增強M1型促細胞免疫作用,減少腫瘤血管生成達到治療腫瘤的效果[49]。近期,有學者對重度ROP患眼視網膜下積液和纖維增生膜研究分析認為,大量M1型的浸潤與局部炎癥環境密切相關,而新生血管的生成與M1型向M2型的轉變有關,進而提出對重度ROP的治療不應僅局限手術,還應調節兩種Mf的型別,“治理”局部微環境[26]。
RNV的形成過程涉及到多種細胞因子和調節機制,越來越多的研究表明Mf通過聯絡和(或)上調各種促血管形成因子,發揮促血管生成的作用。然而,目前對于RNV的治療主要有手術、全視網膜激光光凝或冷凍、抗VEGF藥物治療等有創性療法,而這些治療措施療效有限且需要花費較大的醫療、人力、社會和經濟成本。以Mf為靶點的抗腫瘤治療研究正不斷推進,對Mf在眼新生血管生成的作用機制研究正逐漸深入。相信在不久的將來,隨著對Mf促血管生成機制的深入研究及靶點的逐步發現,研究者們將尋找到更多治療RNV的靶點和新型治療手段,這將改善目前的治療狀況,為RNV眼病患者帶來福音。
視網膜新生血管(RNV)是缺血、缺氧性視網膜病變共有的病理改變。在缺氧導致的血管內皮細胞(VEC)增生和遷移過程中,大量的基因表達產物參與并協同調節新生血管形成。巨噬細胞(Mf)是非特異性免疫反應的主要效應細胞,分為經典途徑激活Mf(M1型)和替代途徑激活Mf(M2型)[1]。M1型能夠產生大量的促炎癥反應細胞因子,表達高水平的主要組織相容性抗原復合物并參與清除病原體和腫瘤細胞;而M2型則中和炎癥反應,促血管生成和局部組織重塑[2, 3]。大量研究表明,Mf可與誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、血管內皮生長因子(VEGF)、基質金屬蛋白酶(MMP)等因子相互作用促進新生血管形成[3]。現就M1、M2型在RNV形成中的作用及Mf型別調控藥物的研究進展作一綜述。
1 Mf激活與極性轉變
Mf與外周血液的單核細胞來源于共同的髓樣前體細胞,在血循環中單核細胞被各種細胞因子招募進入局部組織中進而分化為Mf,在局部微環境的信號刺激下,Mf通過不同激活方式轉化為不同極性[4, 5]。M1型由脂多糖(LPS)類、Toll樣受體配體、T細胞產生的淋巴因子以及白介素(IL)-1、 IL-2、IL-4、干擾素(IFN)-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α和IL-1β等參與T細胞介導免疫反應的細胞因子激活[5]。活化的M1型產生大量促炎性細胞因子清除入侵的病原體與腫瘤細胞,增強抗原吞噬,促進自身免疫炎癥的病理改變發生[6-8]。同時還能分泌趨化因子招募更多中性粒細胞和單核Mf至炎癥反應部位,放大促炎癥反應,同時分泌產生MMP等蛋白水解酶,降解細胞外基質(ECM)成分以利于白細胞遷移入炎癥部位[9]。IL-4、腫瘤生長因子-β、Mf消失因子、IL-10和前列腺素E2等抗炎調節因子則促進Mf向M2型轉變,并進一步分為M2a、M2b和M2c型。 活化的M2型產生的IL-10能促進輔助性T細胞2分泌IL-4和IL-13[10]。IL-4通過激活精氨酸酶促進產生ECM,并在ECM中儲積蛋白完成組織重塑[11]。
然而,極性轉變后的Mf并不穩定,活化的Mf亞群其表型可隨時間發生變化。如年齡較大的非老年性黃斑變性患者的黃斑部脈絡膜M2型趨化因子轉錄水平更高,而M1型/M2型趨化因子轉錄水平比值較低[12];在腫瘤發生過程中,Mf表型由M1型轉化為M2型[13],相反在肥胖癥發生過程中則由M2型轉化為M1型[14]。體外研究結果證實,極性轉變后的Mf隨刺激因子的變化會改變其產生的細胞因子[15]。提示Mf能根據局部微環境的變化進行再極化,改變局部炎癥環境以適應外界刺激,因而具有異質性和可變性的特點[4]。
2 極化Mf促新生血管形成的機制
RNV多發生于局部缺血、缺氧、微循環障礙的視網膜。激活的蛋白酶溶解血管基底膜和ECM蛋白,微血管及毛細血管的VEC以出芽的方式遷移進入臨近細胞外間質形成新生血管芽是RNV形成的早期關鍵步驟。
2.1 缺氧參與調控Mf極化和新生血管形成
有研究應用過表達缺氧誘導因子(HIF)-α亞基或基因敲除以及小RNA干擾等方式減少HIF-α表達,發現HIF蛋白能調控Mf無氧酵解、線粒體損傷、促血管生成和免疫抑制[16-18]。缺氧不能誘導人單核細胞表達HIF-1α、HIF-2α,但能誘導單核細胞來源的Mf表達這兩種蛋白。說明HIF-α亞基能影響Mf的激活方式[19]。非激活狀態下的Mf并不表現促血管生成的極性和表型,但缺氧或一些腫瘤產物能夠很明確地促進單核細胞轉化為M2型從而調控新生血管形成[20]。對人乳腺癌中腫瘤相關Mf(TAMs)的研究發現,其高表達HIF-2α與腫瘤微血管密度增加和惡性程度較高相關[21]。缺氧環境中的TAMs受HIF-1α、HIF-2α的轉錄調控,表達VEGF等更多的促血管生成因子[22]。Pucci等[23]研究發現,腫瘤中促血管生成的TAMs絕大多數為Tie-2陽性的單核細胞(TEMs)。提示Tie-2是促血管形成Mf的重要標志。缺氧能上調單核細胞Tie-2的表達,事實上血管生成素(Ang)-2通過Tie-2信號轉導能上調多種促血管生成因子的表達[24]。在損傷或缺氧的組織中乳酸鹽 (lactate)、丙酮酸鹽 (pyruvate) 和pH值降低都可以促進Mf表達促血管和淋巴管生成的一些因子。此外,低氧能誘導核因子(NF-κB)的激活表達,有助于Mf向M1型轉化;在骨髓細胞中去除NF-κB 激酶抑制因子β亞基,能使Mf向M1型活化,增加IL-12和iNOS的表達[25]。
缺氧在激活Mf向促炎癥反應方向即M1型極化的同時,又使處于M1型極化狀態的Mf向M2型極化。新近研究發現,重度早產兒視網膜病變(ROP)患眼的纖維增生膜中同時存在M1、M2型兩種型別,大量的M1型可能來源于前期的炎癥反應,它們分泌產生趨化因子促進其他細胞浸潤,但局部并無炎癥因子水平的顯著升高,而新生血管可能與局部炎癥反應向M2型參與的組織修復反應的轉變有關[26]。也就是說,缺氧能限制Mf促炎癥反應,防止炎癥反應加重組織損傷,并確保較長時間留存在缺氧組織的Mf能逐漸轉變為M2型,參與組織的重塑與修復。因此,若能在此階段減輕初期的炎癥反應程度或縮短其進程,及早進行組織修復,則有助于減輕新生血管的形成。
2.2 Mf表達Wnt蛋白調控血管生成
Wnt是一種分泌型糖蛋白[27]。Wingless 基因最早在果蠅中被發現并作用于胚胎發育以及成年動物的肢體形成[28] ,Int 基因最早在脊椎動物中發現,位于小鼠乳腺腫瘤病毒整合位點附近[29]。 IFN-γ、LPS能顯著上調Mf中Wnt5a的轉錄和蛋白表達水平。Wnt5a能通過自分泌方式誘導Mf表達IL-6、IL-8、IL-1β等具有促血管生成作用的許多炎癥因子[30, 31]。Wnt5a一方面誘導內皮細胞表達炎癥因子IL-6、IL-8,同時對內皮細胞具有直接促增生、遷移,上調Tie-2表達的作用[32, 33]。另一方面,Wnt5a還能使內皮細胞上調Mf趨化因子(CCL)2配體的表達,招募更多Mf,因而Mf表達的Wnt被認為通過直接和間接方式多水平調控血管生成[32] 。
Diez-Roux等[34]對透明管重塑和視網膜血管發育進行了研究,其結果證實Mf來源的Wnt對血管生成有調控作用。Mf與透明管重塑緊密相關,用基因工程方法消除Mf導致透明管無法重塑并持續存在。周細胞分泌的Ang-2能誘導Mf表達Wnt7b,進而刺激血管內皮細胞進入S期。同時,Ang-2的表達抑制了Ang-1介導的內皮細胞存活信號轉導,并通過β-連環素誘導內皮細胞進入細胞周期和凋亡。提示Mf來源的Wnt7b能協助細胞凋亡和吞噬作用[35] 。
Mf分泌的非經典Wnt能調節小鼠視網膜血管的分支形成。正常情況下,小鼠出生后不久視網膜表層血管叢向深層縱向伸出血管芽,達到內核層的外緣后內皮細胞開始形成分支,從而形成視網膜深層血管叢。Stefater等[36]研究發現,視網膜骨髓細胞(RMC)與視網膜深層血管叢內皮細胞血管芽的尖端細胞密切相關。不同于表層血管叢的RMC,深層血管叢的RMC表達非經典Wnt配體、Wnt5a和Wnt11,通過骨髓特異性敲除Wnt配體轉運子基因,導致深層血管叢血管密度增加。其機制可能是Mf來源的Wnt5a和Wnt11能誘導可溶性VEGF抑制因子fms相關絡氨酸激酶1的表達,因而抑制了血管分支形成。可見Mf及其來源的Wnt蛋白與之參與血管生成的過程密切相關,調控Wnt蛋白的分泌能影響Mf參與的血管生成過程,進而影響血管網構建。提示Wnt蛋白有望成為新生血管調控的潛在靶點。
2.3 Mf融合尖端細胞,協助血管網形成
血管網形成過程可分為血管芽形成及芽生血管吻合兩個階段。VEGF能誘導血管芽形成,刺激尖端細胞生長。有研究表明,Mf能促進VEGF介導血管芽形成后的尖端細胞融合[37]。Fantin等[37]首次證實,組織內定居Mf與鄰近血管尖端細胞相互吻合密切相關。他們運用PU.1-/- 和 Csf-1op/op Mf清除小鼠,發現其后腦血管間相互溝通明顯減少。證實Mf在血管吻合過程中發揮了重要作用。研究還發現,這些參與血管吻合的組織定居Mf高表達Tie-2和神經纖毛蛋白1,而這兩種基因已被公認顯著高表達于促血管生成的Mf[38] ,這些Mf在抗原表型上更類似于TEMs,而非促炎性Mf[37]。此外,他們還運用Vegfa120與CsflOp雜交小鼠進行研究,發現VEGF介導的尖端細胞出芽與Mf介導的尖端細胞融合是兩個相互獨立的過程,在血管網形成中作用互補,但不排除Mf分泌其他VEGF亞型介導血管生成的可能[37] 。
在小鼠視網膜的研究中同樣發現了Mf能調控血管吻合[37-40] 。Schulze-Osthoff等[39]研究發現,Mf的Notch1信號通路調控了血管吻合過程。Berse等[40]認為小膠質細胞分泌的非VEGF-A蛋白增加了血管芽和分支形成。Fantin等[37]觀察發現,視網膜血管生成過程中血管芽的尖端細胞與組織內小膠質細胞有密切關系,Mf融合鄰近血管芽協助血管網構建形成。因而,若能在此階段干預Mf參與的尖端細胞融合,阻斷新生血管的血管網形成,則能有效減少RNV的形成,從而減輕其形成后產生的一系列滲出、出血、纖維組織增生等不良后果。
2.4 Mf改變ECM成分,協助血管網構建
M2型能夠局部降解ECM,釋放一些酶類產物和一些VEC生長刺激因子,改變ECM的組成,以調節ECM對VEC各種損傷的局部重塑作用[20]。Schioppa等[41]運用缺血性心肌病小鼠模型,發現Mf能在ECM中為后續滲入的毛細血管開辟通道。Mf被不斷招募到損傷部位,在創面修復早期消除Mf導致血管肉芽組織生成減少,修復后期消除Mf則導致嚴重的出血,創面難以愈合[42]。提示Mf調控了血管生成的早期階段和成熟階段。Schoppmann等[42]研究結果表明,Csf-1op/op Mf清除小鼠創面愈合延遲,與血管密度低有關。M2型除了產生VEGF、血小板源性生長因子等生長因子促內皮細胞增生外,還產生一系列MMP、纖溶酶及尿激酶型纖溶酶等蛋白酶。事實上,ECM的降解還能使貯藏在其中的生長因子釋放出來作用于平滑肌細胞,促進其增生;并且彈性纖維的降解產物能與平滑肌細胞表面的受體結合進而促進其DNA合成,促進細胞增生[37]。由此可見,若能在損傷早期即進行微環境“治理”,調控M1型/M2型別,使得M2型及早對損傷進行修復,而M1型盡可能少地對組織產生炎癥損傷,則新生血管的生成有望明顯抑制。
3 調控Mf極性療法的研究進展及展望
利用Mf具有異質性和可變性的特點,越來越多的學者試圖通過抑制Mf侵入、抑制血管生成及調控型別轉化的方式抑制血管生成。抗腫瘤研究中,許多學者試圖利用將M2型轉化為M1型的方法來抑制Mf介導的血管生成。Tseng等[43]在小鼠乳腺癌研究中發現,運用CCL5受體拮抗劑能顯著減少浸潤腫瘤組織中的Mf數量,腫瘤體積顯著減小;抑制趨化因子配體(CXCL)12表達能減少促血管生成的Mf浸潤膠質母細胞瘤,從而延遲放射治療后的復發。整合素α4β1與CXCL12或IL-1β的同時阻斷也能顯著減少Mf募集,減少腫瘤血管生成[44] 。中和胎盤生長因子能阻斷Mf募集,抑制腫瘤肺轉移[45]。近年來有研究發現,唑來膦酸合并索拉非尼的療法能減少腫瘤部位Mf數目,增強抗腫瘤療效[46]。另外,抗VEGF-A中和抗體在抗血管治療的同時能抑制Mf滲入組織,減少其分泌的促血管生長因子,從而增強抗血管生成的療效[47]。Guiducci等[48]研究發現,CpG寡核苷酸與IL-10受體抗體同時運用能快速使滲入的Mf由M2型轉變為M1型,促發非特異性免疫反應對抗小鼠腫瘤細胞。此外,有學者嘗試用藥物調控在M1型向M2型型別轉變中起重要作用的磷酸化酶SHIP1,試圖促進M1型局部滲入抑制M2型生成,增強M1型促細胞免疫作用,減少腫瘤血管生成達到治療腫瘤的效果[49]。近期,有學者對重度ROP患眼視網膜下積液和纖維增生膜研究分析認為,大量M1型的浸潤與局部炎癥環境密切相關,而新生血管的生成與M1型向M2型的轉變有關,進而提出對重度ROP的治療不應僅局限手術,還應調節兩種Mf的型別,“治理”局部微環境[26]。
RNV的形成過程涉及到多種細胞因子和調節機制,越來越多的研究表明Mf通過聯絡和(或)上調各種促血管形成因子,發揮促血管生成的作用。然而,目前對于RNV的治療主要有手術、全視網膜激光光凝或冷凍、抗VEGF藥物治療等有創性療法,而這些治療措施療效有限且需要花費較大的醫療、人力、社會和經濟成本。以Mf為靶點的抗腫瘤治療研究正不斷推進,對Mf在眼新生血管生成的作用機制研究正逐漸深入。相信在不久的將來,隨著對Mf促血管生成機制的深入研究及靶點的逐步發現,研究者們將尋找到更多治療RNV的靶點和新型治療手段,這將改善目前的治療狀況,為RNV眼病患者帶來福音。