巨噬細胞是非特異性免疫反應的主要效應細胞,極化的巨噬細胞在炎癥反應、損傷修復、血管生成等病理過程中扮演了重要角色。根據其極化方式,巨噬細胞分為經典活化型(M1型)和選擇性活化型(M2型)。 M1型抑制新生血管形成,M2型促進新生血管形成。因此,調控脈絡膜新生血管(CNV)的生長主要取決于M1型/M2型的比例。在視網膜老化和損傷的微環境下,巨噬細胞極化成促血管纖維生成的M2型,產生包括血管內皮生長因子(VEGF)在內的多種促血管生成因子,啟動并推進新生血管和纖維瘢痕的形成。調控巨噬細胞極化有望從源頭上控制促血管生成因子的生成及由此觸發的CNV;針對巨噬細胞極化的靶向治療,可以協同抗VEGF藥物治療,為CNV患者的治療提供新的選擇。
引用本文: 張鵬飛, 孫曉東. 巨噬細胞極化與脈絡膜新生血管形成的相關性研究現狀與進展. 中華眼底病雜志, 2016, 32(1): 96-99. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.01.027 復制
脈絡膜新生血管(CNV)以脈絡膜病理性血管新生并向視網膜下腔、外層視網膜生長為特點,是滲出型老年性黃斑變性(AMD)的基本病理特征[1]。巨噬細胞是機體重要的免疫細胞之一,在CNV的形成過程中,由于血視網膜屏障的破壞,巨噬細胞由外周血不斷遷入、極化、參與了病程發展。已有研究表明,極化的巨噬細胞在炎癥反應、損傷修復、血管生成等病理過程中扮演了重要角色[2]。巨噬細胞極化后分泌的血管內皮生長因子(VEGF)等多種促血管生成因子,可以直接或間接影響視網膜其他細胞產生多種細胞因子,啟動并推進CNV生長。深入了解巨噬細胞極化與CNV的相關性有助于為今后以巨噬細胞作為靶點治療CNV提供理論依據。因此,現就巨噬細胞極化與CNV的相關性研究現狀與進展綜述如下。
1 巨噬細胞極化及其機制
巨噬細胞是機體重要的免疫細胞之一[3]。當局部組織受到刺激后,外周血成熟的單核細胞在細胞因子的作用下,由血液循環移行到損傷部位,活化成巨噬細胞,發揮免疫調節作用。相比組織定居的視網膜小膠質細胞而言,這種由外周血來源的巨噬細胞被稱為血源性巨噬細胞,通常情況下簡稱為巨噬細胞。巨噬細胞具有高度的可塑性,在不同的微環境刺激下可以分化成不同的表型,表現出不同的、甚至是截然相反的功能,即巨噬細胞的極化現象[4]。近年來,人們效仿輔助型T細胞(Th)1/Th2細胞的極化方式將巨噬細胞分為經典活化巨噬細胞(M1型)和選擇性活化巨噬細胞(M2型)[5]。二者被認為是巨噬細胞表型的兩個極端,具有各自顯著的分子特征及不同功能。M1型起到促進炎癥反應,清除病原微生物的作用;M2型則可抑制炎癥反應,促進損傷修復。M1型由脂多糖和(或)干擾素γ刺激產生,高表達誘導型一氧化氮合酶,分泌腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12等炎癥因子,參與炎癥反應和病菌清除;而M2型由IL-4、IL-13、糖皮質激素等刺激產生,高表達CD206、1型精氨酸酶(Arg-1),產生炎癥抑制因子IL-10、轉化生長因子-β等,起到下調免疫應答、抑制炎癥反應、促進組織修復及血管新生的作用。已有研究發現,極化的巨噬細胞在炎癥反應、損傷修復、血管生成等病理過程中扮演了重要角色[6]。在炎癥和肥胖發生過程中,巨噬細胞呈M1型極化[7]。而在腫瘤形成中,缺氧和腫瘤相關產物可以刺激腫瘤相關巨噬細胞向M2型極化;抑制腫瘤相關巨噬細胞向M2型分化可以有效抑制腫瘤細胞的生長[8]。
近年來,由于巨噬細胞對于炎癥和新生血管具有明顯的調控作用;因此,它的極化表現也被引入了眼科研究領域。如早產兒發生視網膜病變時,患眼視網膜組織中同時存在M1型和M2型。提示在病情的發展中發生了巨噬細胞的功能轉化,即M1型參與了早期的炎癥反應,而隨著纖維組織的大量形成,巨噬細胞逐漸向M2型轉化[9]。缺氧誘導的糖尿病視網膜病變小鼠模型中,巨噬細胞呈M2型極化,Wnt蛋白可能是其轉化的關鍵調控點[10]。
尸檢發現,AMD患眼和正常老化眼中巨噬細胞以M2型為主,而年輕人眼中巨噬細胞以M1型為主[11]。該現象提示老化是巨噬細胞極化的重要因素。動物實驗結果也發現,老化的小鼠眼中巨噬細胞以M2型為主[12]。Kelly等[13]通過建立CNV小鼠模型進一步發現,激光損傷視網膜后老齡鼠形成的CNV面積較幼齡鼠大,且隨著年齡增長,CNV病灶處的M2型增多。將來源于老齡鼠和幼齡鼠的巨噬細胞分別注入老齡鼠眼內,發現前者不能有效抑制CNV形成,而后者則相反。這些結果均提示年齡可能與巨噬細胞表型轉化有關。Zhao等[12]進一步研究發現,凋亡相關因子配體(FasL)在老化與巨噬細胞表型轉化中發揮了紐帶作用。FasL是組織免疫赦免的重要因子,可以起到抑制炎癥發生,調控血管新生的作用[14]。在視網膜色素上皮(RPE)細胞上FasL表達呈增齡性升高。但在損傷眼組織中,FasL表達降低,而血液中可溶性FasL(sFasL)表達升高,sFasL對血管生成起到促進作用;在老化眼中,sFasL釋放也呈增加趨勢,導致巨噬細胞向M2型方向漂移,影響新生血管形成[12]。
RPE細胞損傷是導致巨噬細胞極化的另一重要因素[15]。研究發現,RPE細胞損傷后產生的前列腺素E2(PGE2)可以誘導巨噬細胞向視網膜下腔遷移,發生極化[15, 16]。巨噬細胞吞噬激光損傷的RPE細胞,或用富含PGE2的培養液、含有PGE2的RPE細胞上清液培養巨噬細胞,可以誘導后者轉化成Arg-1+VEGF+M2型。推測RPE細胞損傷后,釋放的PGE2達到一定濃度是誘導M2型極化的外界刺激之一。由此,我們認為,損傷在巨噬細胞極化中亦至關重要。但損傷因素如何啟動極化信號尚不明確。
通常認為,IL-4/信號轉導和轉錄激活因子6(STAT6)和IL-10介導的信號通路對于巨噬細胞發生M2型極化至關重要[17]。然而,He和Marneros[18]采用STAT6-/-和IL-10-/-基因敲除小鼠建立CNV動物模型,發現病灶處巨噬細胞的M2型極化并沒有受到影響。提示在CNV的微環境下,可能存在調控巨噬細胞極化的其他機制。Horie等[16]研究發現,CD200可能獨立于IL-4和IL-10,在巨噬細胞轉化中發揮一定作用。研究表明,CD200屬于白細胞分化抗原,其廣泛分布在髓細胞、內皮細胞和神經元上,CD200:CD200受體(CD200R)信號對于維持機體免疫平衡發揮了重要作用。正常情況下,CD200在眼內大量表達,通過巨噬細胞表面的CD200R維持巨噬細胞功能,調節微環境穩態。基因敲除或藥物干預CD200,可以影響巨噬細胞遷移,誘導其向Arg-1+VEGF+M2型轉化,導致CNV生成。但關于CD200:CD200R信號在胞內通過什么通路,介導CD200:CD200R信號活化的靶點是什么均不明確,有待于進一步探討。
2 巨噬細胞極化在CNV形成中的作用
盡管大量研究結果表明,巨噬細胞參與了CNV的形成;但在較長一段時間里,究其作用是促進血管生成還是抑制血管生成,觀點不一。Espinosa-Heidmann等[19]通過注射氯膦酸脂質體消除血液中的單核/巨噬細胞發現,隨著進入眼組織中的巨噬細胞數量減少,CNV面積縮小。說明巨噬細胞對CNV形成起促進作用。此后,也不斷有學者驗證了這一觀點[20]。然而,Apte等[21]對IL-10-/-基因敲除小鼠建立的CNV模型進行研究,發現病變區CNV面積隨著巨噬細胞的聚集而減小;高表達IL-10的轉基因小鼠,病變區視網膜組織中巨噬細胞聚集增多,CNV面積增大。提示在CNV形成過程中,巨噬細胞發生M2型極化轉變,IL-10是其重要的刺激因子;一旦消除了IL-10,M2型極化受到影響,M1型/M2型比例升高,血管新生受到抑制。
Cao等[11]對尸體眼進行觀察發現,在CNV的黃斑區,視網膜脈絡膜組織中大量外周血遷移的巨噬細胞發生了極化現象。為了進一步探討其極化特點,Liu等[15]對CNV小鼠模型進行為期14 d的觀察,發現新生血管在激光損傷后的第4天開始出現;CNV在第7天開始形成。而巨噬細胞在新生血管出現之前即轉化成Arg-1+VEGF+M2型,由此考慮它們是CNV形成的始動因素。實驗研究發現,巨噬細胞在組織損傷后的24 h內開始向病灶區集聚,數量在2~4 d達高峰,14 d回歸基線水平。同時,遷移的巨噬細胞向M2型方向偏移,M2型的主要標記物Arg-1和類幾丁質酶3樣蛋白3在6 h開始升高,1~4 d達高峰,7~14 d回到基線水平。巨噬細胞源性VEGF的表達與巨噬細胞遷移、極化的趨勢吻合。消除M2型可以有效的抑制CNV形成,進一步證明了M2型具有促進CNV形成的作用。
He和Marneros[18]研究發現,CNV病灶區巨噬細胞大量聚集,發生Arg-1+M2型極化;而非損傷區,巨噬細胞較少浸潤,以M1型表現為主。M2型還可以通過誘導RPE細胞和脈絡膜周細胞產生平滑肌肌動蛋白(SMA),啟動纖維瘢痕的形成。提示消除M2型不僅可以影響血管形成,還可以有效抑制纖維瘢痕的產生。據此有學者認為,由于M1型、M2型對于調控新生血管生成具有截然不同的效應,即M1型抑制新生血管形成,M2型促進新生血管的形成[12]。提示調控CNV生長取決于M1型/M2型的比例。
隨著研究深入,我們發現調控巨噬細胞極化有望成為抑制CNV生長新靶點。He和Marneros[22]研究發現,多西環素能夠抑制M2型極化,減少IL-1β產生,從而影響CNV生長。其藥效呈劑量依賴關系。而Horie等[16]發現,CD200:CD200R是調控M2型極化的關鍵,通過抑制CD200R信號可以有效抑制CNV生長。但迄今,調控M2型極化的關鍵分子仍不明確,需進一步探尋,為下一步的精準治療和臨床應用提供依據。
3 巨噬細胞極化相關細胞因子對CNV的調控
巨噬細胞發生M2型極化后,分泌包括VEGF在內的多種促血管生成因子,它們可以直接或間接影響視網膜其他細胞產生多種細胞因子,啟動并推進CNV生長。
VEGF是影響CNV形成的最重要的促血管生成因子之一[23]。在CNV動物模型中,VEGF可由RPE細胞、巨噬細胞、內皮細胞、周細胞及視網膜膠質細胞等分泌;其中,巨噬細胞是其主要來源[5]。研究表明,M2型不僅可以產生VEGF,還可以影響其他視網膜細胞分泌VEGF,啟動并加速CNV生長。實驗研究發現,在激光造模的早期,外周血遷入的M2型大量產生VEGF,被認為是視網膜組織中VEGF的早期來源細胞;隨著外周血巨噬細胞的持續不斷遷入,M2型亦可以影響RPE細胞、視網膜膠質細胞進一步產生VEGF,推動中晚期CNV的生長[19, 20]。消除M2型能有效控制CNV,其原因可能與其調控VEGF產生有關。
IL-1β是IL-1家族成員,主要來源于髓源性細胞。它不僅是促炎因子,也是重要的促纖維血管生成因子[24]。動物實驗研究結果表明,IL-1β的產生與M2型極化呈時空一致,考慮其分泌與巨噬細胞的遷移和極化密切相關,是啟動CNV形成的主要因子之一[20, 25]。為了驗證IL-1β的功能,研究者將VEGF消除后,發現在巨噬細胞發生M2型極化的情況下,CNV可以獨立于VEGF生長;為了進一步驗證IL-1β與CNV的關系,研究者將IL-1β消除后發現CNV和纖維瘢痕的面積均有所減小[20, 25]。由此認為,M2型源性的IL-1β不僅可以獨立于VEGF促進CNV生成,而且可以調控纖維瘢痕形成,是早期CNV形成的關鍵因素。還有學者認為IL-1β可以促進VEGF的產生[20, 25]。在TNF-α、干擾素-γ等促炎因子存在時,IL-1β可以誘導VEGF的大量表達,究其機制可能涉及核因子-κB和絡氨酸激酶/信號轉導及轉錄激活子信號通路。但有關IL-1β是協同VEGF,還是作為VEGF的上游調控新生血管的形成,是否可以作為抗新生血管形成的新靶點還不明確,有待于進一步研究探索。
核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP3)炎癥復合體是炎性小體家族成員,由NLRP3、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspases)-1及接頭蛋白凋亡相關微粒蛋白組成的細胞漿內蛋白復合物,在感受外界信號剌激后,激活Caspase-1,促進包括IL-1β在內的多種細胞因子的表達,在免疫應答中發揮了重要作用[26]。研究發現,在CNV形成過程中,M2型極化的巨噬細胞可以激活NLRP3;而后者除了激活IL-1β之外,還可以進一步促進視網膜細胞產生VEGF[27]。以NLRP3為靶點的調控可以有效抑制CNV的生成,其效應可能抑制了包括VEGF在內的促血管生成因子,而NLRP3可能是調控多種促血管生成因子的上游信號,但其具體機制有待進一步研究。
趨化因子(CCL2)是目前研究較為深入的細胞因子。CCL2及其受體CCR2不僅可以介導巨噬細胞遷移,而且可能影響其極化[28]。研究發現,在CNV組織中,CCL2水平明顯升高;消除CCL2后,M2型大大減少,VEGF表達減少,CNV面積減小。
組胺H4受體(HRH4)是2000年新發現和克隆的組胺受體,屬于G蛋白偶聯受體,在髓源性細胞中有較高表達[29]。HRH4存在于CNV組織中;CNV組織中聚集的巨噬細胞是產生HRH4的主要細胞。抑制HRH4可以影響CNV的生長,其作用可能獨立于VEGF促進CNV生長[30]。
此外,IL-8、IL-10、SMA等促血管生成因子不僅參與了CNV的形成,而且可以有效影響纖維瘢痕的形成[20, 31, 32]。初步研究發現,它們的產生均與巨噬細胞活化相關。但是,這些細胞因子是通過何種機制參與了CNV的生成,是否可以作為抗新生血管的新靶點,目前還不明確。
4 展望
巨噬細胞屬于炎癥細胞,由外周血單核細胞演變而來。在視網膜老化和損傷的微環境下,極化成促血管纖維生成的M2型,產生包括VEGF在內的多種促血管生成因子,啟動并推進新生血管和纖維瘢痕的形成。調控巨噬細胞極化有望從源頭上控制促血管生成因子的生成及由此觸發的CNV;針對巨噬細胞極化的靶向治療,可以協同抗VEGF藥物治療,為CNV患者的治療提供新的選擇。但哪些因素是調控巨噬細胞極化的關鍵,極化后的巨噬細胞主要通過哪些細胞因子和信號通路影響CNV病程,還不甚明確。我們相信,在不久的將來,這些謎團會逐漸揭開,CNV患者將會由此獲得更多的治療選擇及更高的視覺質量。
脈絡膜新生血管(CNV)以脈絡膜病理性血管新生并向視網膜下腔、外層視網膜生長為特點,是滲出型老年性黃斑變性(AMD)的基本病理特征[1]。巨噬細胞是機體重要的免疫細胞之一,在CNV的形成過程中,由于血視網膜屏障的破壞,巨噬細胞由外周血不斷遷入、極化、參與了病程發展。已有研究表明,極化的巨噬細胞在炎癥反應、損傷修復、血管生成等病理過程中扮演了重要角色[2]。巨噬細胞極化后分泌的血管內皮生長因子(VEGF)等多種促血管生成因子,可以直接或間接影響視網膜其他細胞產生多種細胞因子,啟動并推進CNV生長。深入了解巨噬細胞極化與CNV的相關性有助于為今后以巨噬細胞作為靶點治療CNV提供理論依據。因此,現就巨噬細胞極化與CNV的相關性研究現狀與進展綜述如下。
1 巨噬細胞極化及其機制
巨噬細胞是機體重要的免疫細胞之一[3]。當局部組織受到刺激后,外周血成熟的單核細胞在細胞因子的作用下,由血液循環移行到損傷部位,活化成巨噬細胞,發揮免疫調節作用。相比組織定居的視網膜小膠質細胞而言,這種由外周血來源的巨噬細胞被稱為血源性巨噬細胞,通常情況下簡稱為巨噬細胞。巨噬細胞具有高度的可塑性,在不同的微環境刺激下可以分化成不同的表型,表現出不同的、甚至是截然相反的功能,即巨噬細胞的極化現象[4]。近年來,人們效仿輔助型T細胞(Th)1/Th2細胞的極化方式將巨噬細胞分為經典活化巨噬細胞(M1型)和選擇性活化巨噬細胞(M2型)[5]。二者被認為是巨噬細胞表型的兩個極端,具有各自顯著的分子特征及不同功能。M1型起到促進炎癥反應,清除病原微生物的作用;M2型則可抑制炎癥反應,促進損傷修復。M1型由脂多糖和(或)干擾素γ刺激產生,高表達誘導型一氧化氮合酶,分泌腫瘤壞死因子(TNF)-α、白細胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12等炎癥因子,參與炎癥反應和病菌清除;而M2型由IL-4、IL-13、糖皮質激素等刺激產生,高表達CD206、1型精氨酸酶(Arg-1),產生炎癥抑制因子IL-10、轉化生長因子-β等,起到下調免疫應答、抑制炎癥反應、促進組織修復及血管新生的作用。已有研究發現,極化的巨噬細胞在炎癥反應、損傷修復、血管生成等病理過程中扮演了重要角色[6]。在炎癥和肥胖發生過程中,巨噬細胞呈M1型極化[7]。而在腫瘤形成中,缺氧和腫瘤相關產物可以刺激腫瘤相關巨噬細胞向M2型極化;抑制腫瘤相關巨噬細胞向M2型分化可以有效抑制腫瘤細胞的生長[8]。
近年來,由于巨噬細胞對于炎癥和新生血管具有明顯的調控作用;因此,它的極化表現也被引入了眼科研究領域。如早產兒發生視網膜病變時,患眼視網膜組織中同時存在M1型和M2型。提示在病情的發展中發生了巨噬細胞的功能轉化,即M1型參與了早期的炎癥反應,而隨著纖維組織的大量形成,巨噬細胞逐漸向M2型轉化[9]。缺氧誘導的糖尿病視網膜病變小鼠模型中,巨噬細胞呈M2型極化,Wnt蛋白可能是其轉化的關鍵調控點[10]。
尸檢發現,AMD患眼和正常老化眼中巨噬細胞以M2型為主,而年輕人眼中巨噬細胞以M1型為主[11]。該現象提示老化是巨噬細胞極化的重要因素。動物實驗結果也發現,老化的小鼠眼中巨噬細胞以M2型為主[12]。Kelly等[13]通過建立CNV小鼠模型進一步發現,激光損傷視網膜后老齡鼠形成的CNV面積較幼齡鼠大,且隨著年齡增長,CNV病灶處的M2型增多。將來源于老齡鼠和幼齡鼠的巨噬細胞分別注入老齡鼠眼內,發現前者不能有效抑制CNV形成,而后者則相反。這些結果均提示年齡可能與巨噬細胞表型轉化有關。Zhao等[12]進一步研究發現,凋亡相關因子配體(FasL)在老化與巨噬細胞表型轉化中發揮了紐帶作用。FasL是組織免疫赦免的重要因子,可以起到抑制炎癥發生,調控血管新生的作用[14]。在視網膜色素上皮(RPE)細胞上FasL表達呈增齡性升高。但在損傷眼組織中,FasL表達降低,而血液中可溶性FasL(sFasL)表達升高,sFasL對血管生成起到促進作用;在老化眼中,sFasL釋放也呈增加趨勢,導致巨噬細胞向M2型方向漂移,影響新生血管形成[12]。
RPE細胞損傷是導致巨噬細胞極化的另一重要因素[15]。研究發現,RPE細胞損傷后產生的前列腺素E2(PGE2)可以誘導巨噬細胞向視網膜下腔遷移,發生極化[15, 16]。巨噬細胞吞噬激光損傷的RPE細胞,或用富含PGE2的培養液、含有PGE2的RPE細胞上清液培養巨噬細胞,可以誘導后者轉化成Arg-1+VEGF+M2型。推測RPE細胞損傷后,釋放的PGE2達到一定濃度是誘導M2型極化的外界刺激之一。由此,我們認為,損傷在巨噬細胞極化中亦至關重要。但損傷因素如何啟動極化信號尚不明確。
通常認為,IL-4/信號轉導和轉錄激活因子6(STAT6)和IL-10介導的信號通路對于巨噬細胞發生M2型極化至關重要[17]。然而,He和Marneros[18]采用STAT6-/-和IL-10-/-基因敲除小鼠建立CNV動物模型,發現病灶處巨噬細胞的M2型極化并沒有受到影響。提示在CNV的微環境下,可能存在調控巨噬細胞極化的其他機制。Horie等[16]研究發現,CD200可能獨立于IL-4和IL-10,在巨噬細胞轉化中發揮一定作用。研究表明,CD200屬于白細胞分化抗原,其廣泛分布在髓細胞、內皮細胞和神經元上,CD200:CD200受體(CD200R)信號對于維持機體免疫平衡發揮了重要作用。正常情況下,CD200在眼內大量表達,通過巨噬細胞表面的CD200R維持巨噬細胞功能,調節微環境穩態。基因敲除或藥物干預CD200,可以影響巨噬細胞遷移,誘導其向Arg-1+VEGF+M2型轉化,導致CNV生成。但關于CD200:CD200R信號在胞內通過什么通路,介導CD200:CD200R信號活化的靶點是什么均不明確,有待于進一步探討。
2 巨噬細胞極化在CNV形成中的作用
盡管大量研究結果表明,巨噬細胞參與了CNV的形成;但在較長一段時間里,究其作用是促進血管生成還是抑制血管生成,觀點不一。Espinosa-Heidmann等[19]通過注射氯膦酸脂質體消除血液中的單核/巨噬細胞發現,隨著進入眼組織中的巨噬細胞數量減少,CNV面積縮小。說明巨噬細胞對CNV形成起促進作用。此后,也不斷有學者驗證了這一觀點[20]。然而,Apte等[21]對IL-10-/-基因敲除小鼠建立的CNV模型進行研究,發現病變區CNV面積隨著巨噬細胞的聚集而減小;高表達IL-10的轉基因小鼠,病變區視網膜組織中巨噬細胞聚集增多,CNV面積增大。提示在CNV形成過程中,巨噬細胞發生M2型極化轉變,IL-10是其重要的刺激因子;一旦消除了IL-10,M2型極化受到影響,M1型/M2型比例升高,血管新生受到抑制。
Cao等[11]對尸體眼進行觀察發現,在CNV的黃斑區,視網膜脈絡膜組織中大量外周血遷移的巨噬細胞發生了極化現象。為了進一步探討其極化特點,Liu等[15]對CNV小鼠模型進行為期14 d的觀察,發現新生血管在激光損傷后的第4天開始出現;CNV在第7天開始形成。而巨噬細胞在新生血管出現之前即轉化成Arg-1+VEGF+M2型,由此考慮它們是CNV形成的始動因素。實驗研究發現,巨噬細胞在組織損傷后的24 h內開始向病灶區集聚,數量在2~4 d達高峰,14 d回歸基線水平。同時,遷移的巨噬細胞向M2型方向偏移,M2型的主要標記物Arg-1和類幾丁質酶3樣蛋白3在6 h開始升高,1~4 d達高峰,7~14 d回到基線水平。巨噬細胞源性VEGF的表達與巨噬細胞遷移、極化的趨勢吻合。消除M2型可以有效的抑制CNV形成,進一步證明了M2型具有促進CNV形成的作用。
He和Marneros[18]研究發現,CNV病灶區巨噬細胞大量聚集,發生Arg-1+M2型極化;而非損傷區,巨噬細胞較少浸潤,以M1型表現為主。M2型還可以通過誘導RPE細胞和脈絡膜周細胞產生平滑肌肌動蛋白(SMA),啟動纖維瘢痕的形成。提示消除M2型不僅可以影響血管形成,還可以有效抑制纖維瘢痕的產生。據此有學者認為,由于M1型、M2型對于調控新生血管生成具有截然不同的效應,即M1型抑制新生血管形成,M2型促進新生血管的形成[12]。提示調控CNV生長取決于M1型/M2型的比例。
隨著研究深入,我們發現調控巨噬細胞極化有望成為抑制CNV生長新靶點。He和Marneros[22]研究發現,多西環素能夠抑制M2型極化,減少IL-1β產生,從而影響CNV生長。其藥效呈劑量依賴關系。而Horie等[16]發現,CD200:CD200R是調控M2型極化的關鍵,通過抑制CD200R信號可以有效抑制CNV生長。但迄今,調控M2型極化的關鍵分子仍不明確,需進一步探尋,為下一步的精準治療和臨床應用提供依據。
3 巨噬細胞極化相關細胞因子對CNV的調控
巨噬細胞發生M2型極化后,分泌包括VEGF在內的多種促血管生成因子,它們可以直接或間接影響視網膜其他細胞產生多種細胞因子,啟動并推進CNV生長。
VEGF是影響CNV形成的最重要的促血管生成因子之一[23]。在CNV動物模型中,VEGF可由RPE細胞、巨噬細胞、內皮細胞、周細胞及視網膜膠質細胞等分泌;其中,巨噬細胞是其主要來源[5]。研究表明,M2型不僅可以產生VEGF,還可以影響其他視網膜細胞分泌VEGF,啟動并加速CNV生長。實驗研究發現,在激光造模的早期,外周血遷入的M2型大量產生VEGF,被認為是視網膜組織中VEGF的早期來源細胞;隨著外周血巨噬細胞的持續不斷遷入,M2型亦可以影響RPE細胞、視網膜膠質細胞進一步產生VEGF,推動中晚期CNV的生長[19, 20]。消除M2型能有效控制CNV,其原因可能與其調控VEGF產生有關。
IL-1β是IL-1家族成員,主要來源于髓源性細胞。它不僅是促炎因子,也是重要的促纖維血管生成因子[24]。動物實驗研究結果表明,IL-1β的產生與M2型極化呈時空一致,考慮其分泌與巨噬細胞的遷移和極化密切相關,是啟動CNV形成的主要因子之一[20, 25]。為了驗證IL-1β的功能,研究者將VEGF消除后,發現在巨噬細胞發生M2型極化的情況下,CNV可以獨立于VEGF生長;為了進一步驗證IL-1β與CNV的關系,研究者將IL-1β消除后發現CNV和纖維瘢痕的面積均有所減小[20, 25]。由此認為,M2型源性的IL-1β不僅可以獨立于VEGF促進CNV生成,而且可以調控纖維瘢痕形成,是早期CNV形成的關鍵因素。還有學者認為IL-1β可以促進VEGF的產生[20, 25]。在TNF-α、干擾素-γ等促炎因子存在時,IL-1β可以誘導VEGF的大量表達,究其機制可能涉及核因子-κB和絡氨酸激酶/信號轉導及轉錄激活子信號通路。但有關IL-1β是協同VEGF,還是作為VEGF的上游調控新生血管的形成,是否可以作為抗新生血管形成的新靶點還不明確,有待于進一步研究探索。
核苷酸結合寡聚化結構域樣受體蛋白3(NLRP3)炎癥復合體是炎性小體家族成員,由NLRP3、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspases)-1及接頭蛋白凋亡相關微粒蛋白組成的細胞漿內蛋白復合物,在感受外界信號剌激后,激活Caspase-1,促進包括IL-1β在內的多種細胞因子的表達,在免疫應答中發揮了重要作用[26]。研究發現,在CNV形成過程中,M2型極化的巨噬細胞可以激活NLRP3;而后者除了激活IL-1β之外,還可以進一步促進視網膜細胞產生VEGF[27]。以NLRP3為靶點的調控可以有效抑制CNV的生成,其效應可能抑制了包括VEGF在內的促血管生成因子,而NLRP3可能是調控多種促血管生成因子的上游信號,但其具體機制有待進一步研究。
趨化因子(CCL2)是目前研究較為深入的細胞因子。CCL2及其受體CCR2不僅可以介導巨噬細胞遷移,而且可能影響其極化[28]。研究發現,在CNV組織中,CCL2水平明顯升高;消除CCL2后,M2型大大減少,VEGF表達減少,CNV面積減小。
組胺H4受體(HRH4)是2000年新發現和克隆的組胺受體,屬于G蛋白偶聯受體,在髓源性細胞中有較高表達[29]。HRH4存在于CNV組織中;CNV組織中聚集的巨噬細胞是產生HRH4的主要細胞。抑制HRH4可以影響CNV的生長,其作用可能獨立于VEGF促進CNV生長[30]。
此外,IL-8、IL-10、SMA等促血管生成因子不僅參與了CNV的形成,而且可以有效影響纖維瘢痕的形成[20, 31, 32]。初步研究發現,它們的產生均與巨噬細胞活化相關。但是,這些細胞因子是通過何種機制參與了CNV的生成,是否可以作為抗新生血管的新靶點,目前還不明確。
4 展望
巨噬細胞屬于炎癥細胞,由外周血單核細胞演變而來。在視網膜老化和損傷的微環境下,極化成促血管纖維生成的M2型,產生包括VEGF在內的多種促血管生成因子,啟動并推進新生血管和纖維瘢痕的形成。調控巨噬細胞極化有望從源頭上控制促血管生成因子的生成及由此觸發的CNV;針對巨噬細胞極化的靶向治療,可以協同抗VEGF藥物治療,為CNV患者的治療提供新的選擇。但哪些因素是調控巨噬細胞極化的關鍵,極化后的巨噬細胞主要通過哪些細胞因子和信號通路影響CNV病程,還不甚明確。我們相信,在不久的將來,這些謎團會逐漸揭開,CNV患者將會由此獲得更多的治療選擇及更高的視覺質量。