糖尿病視網膜病變(DR)的發生發展是多因素協同作用的結果。目前研究認為炎癥反應和炎性因子在DR發病機制中具有重要作用。白細胞介素、細胞間黏附分子、腫瘤壞死因子等炎性因子與DR的發生發展密切相關。間充質干細胞(MSCs)是來源于中胚層的多能干細胞，具有多潛能分化作用及抗炎和免疫抑制等功能。通過MSCs移植，發揮其炎癥調節作用可為受損視網膜提供保護,成為DR治療領域值得關注的研究方向。
引用本文： 張惟, 陳松. 間充質干細胞對糖尿病視網膜病變炎癥反應調節作用的研究進展. 中華眼底病雜志, 2016, 32(2): 221-224. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.02.028 復制
目前認為，糖尿病視網膜病變(DR)的發生發展是多因素協同作用的結果[1]，其中慢性炎癥機制對DR發生發展的影響近年備受關注[2]。間充質干細胞(MSCs) 是來源于胚胎中胚層的一類成體干細胞，具有廣譜的免疫調節作用，可以影響獲得性免疫和天然免疫并且具有向多胚層細胞分化及向組織損傷部位定向遷移并促進損傷修復、免疫抑制、抗炎以及神經營養等功能[3]，在體內外均表現出強效的炎癥調節功能[4]。MSCs對DR炎癥反應調節作用的研究也是近年研究的熱點之一。現將其研究現狀與進展綜述如下。
1 慢性炎癥在DR發生發展中的作用
長期高血糖、低氧狀態下視網膜出現毛細血管基底膜增厚、周細胞缺失、微血管瘤形成、內皮細胞增生、血視網膜屏障(BRB)破壞、導致缺血缺氧病變發生。在此過程中，血流改變、白細胞異常黏附聚集、過氧化物和蛋白水解酶的產生以及血管內皮細胞損傷造成細胞及組織水腫、毛細血管滲漏、無灌注區形成都是慢性炎癥的病理表現[5]。臨床研究發現，糖尿病患者視網膜血管均有白細胞數量增加和細胞間黏附分子-1(ICAM-1)表達升高，通過凋亡蛋白-1(Fas/FasL)途徑介導的視網膜血管內皮細胞損傷造成BRB損傷[6]。Naudi等[7]在白細胞對BRB損害的作用機制研究中，發現糖尿病小鼠視網膜血管中白細胞瘀滯，內皮細胞受損BRB破壞，在敲除CD18基因或敲除ICAM-1基因的小鼠中，上述損傷明顯減輕。因此認為白細胞在DR病理性發展過程中起重要作用，并指出慢性炎癥對血管的損傷與DR發生發展有關[8]。
目前認為，CD4+ T輔助細胞(Th)1細胞產生干擾素(IFN)-γ和白細胞介素(IL)-2與DR的炎癥損害反應有關，而CD4+2 Th2細胞會產生保護性IL-4和IL-10。上調Th2反應、下調Th1反應有助于防止炎癥反應加重和阻止DR的發展[9]。另外，Th17也是近年來備受關注的可以誘導炎癥反應的效應性T細胞，它對DR的進展起著至關重要的作用[10]。Th17能啟動和刺激多種細胞產生炎性細胞因子和化學因子，導致炎癥產生；阻滯Th17的表達，抑制IL-17的分泌增強，將減輕DR的炎癥反應[11]。此外，調節性T細胞(Treg)在DR的進展中起著非常重要的作用。研究發現Treg的上調和轉移會使DR炎癥反應減輕，而Treg的調節異常和功能失調可能會導致DR炎癥反應加重[12]。這些研究結果均提示DR與炎癥反應密切相關，調節炎癥平衡對DR的防治至關重要。
2 MSCs的炎癥調節作用以及對DR炎癥反應的調節作用
2.1 MSCs的炎癥調節作用
研究發現，MSCs能影響、調節T細胞活性，通過抑制抗原特異性T細胞增生和促進Treg產生發揮炎癥調節作用[13]。Th是重要的免疫調節細胞，根據其分泌的細胞因子不同，分為Th1、Th2細胞亞型，Th1細胞主要分泌IFN-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α等細胞因子，具有促炎癥反應作用。IL-10、轉化生長因子(TGF)-β可拮抗淋巴細胞的應答反應，主要參與形成免疫耐受，是目前比較公認的MSCs介導炎癥抑制的細胞因子[14]。De Miguel等[15]體外研究發現，MSCs的炎癥調節機制包括MSCs與T淋巴細胞間的直接接觸，MSCs分泌的可溶性細胞因子以及MSCs對T淋巴細胞的間接抑制作用。因此，MSCs 可以抑制T淋巴細胞活化，并通過減少炎癥因子TNF-α的釋放抑制免疫應答。此外，IFN-γ也是MSCs發揮炎癥抑制功能所必需的誘導因子，有學者認為MSCs對T細胞分泌IFN-γ具有抑制效應，從而阻礙Th1細胞的促炎癥反應作用[16]。Lotfinegad等[17]將骨髓MSCs與Th1細胞共培養，發現MSCs可以降低Th1細胞分泌IFN-γ的水平，并且MSCs對Thl細胞分泌IFN-γ的抑制作用強于Th2細胞分泌IL-4，說明MSCs主要通過抑制Thl細胞IFN-γ的分泌影響Thl/Th2的平衡，發揮抑制炎癥的作用。以上研究結果均證實 MSCs可明顯抑制T淋巴細胞的增生，從而為其抗炎治療提供了理論依據。
Treg是表達CD25的原始CD4+ T細胞亞群，具有很強的炎癥抑制能力，在機體免疫反應調節中發揮關鍵作用[18]。其在近年來研究中已被證實可參與調節外周免疫應答，其生長發育及免疫功能的維持與轉錄因子叉頭蛋白3(Foxp3)有關，并且也是炎癥抑制因子TGF-β、IL-10產生的來源之一[19]。Suva等[20]證實當MSCs加入到T 淋巴細胞群時會有大量Treg產生。有研究證實MSCs可促使T 淋巴細胞產生大量Treg，而Treg可產生多種炎癥抑制因子，從而發揮抗炎作用[21]。此外，MSCs可通過旁分泌及誘導Treg產生炎癥抑制因子IL-10、TGF-β下調炎癥反應，發揮抑制炎癥的作用。以上研究均證實MSCs促進Treg產生和發揮抗炎效用，其在炎癥調節過程中起到重要作用。
MSCs一方面通過抑制T細胞分泌的IFN-γ，阻礙Th1細胞介導的促炎癥反應作用；另一方面通過增強Treg的活性并產生多種炎癥抑制因子，從而發揮炎癥抑制效應。
2.2 MSCs對DR炎癥反應的調節作用
目前研究MSCs對DR的炎癥調節作用主要集中于動物模型研究和離體細胞學研究，臨床方面研究尚未見報道。有學者發現給鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠靜脈注射MSCs，在降低血糖的同時，移植的MSCs能夠定向遷移到受損的視網膜，使BRB得以改善[22]。MSCs以細胞與細胞間的直接接觸，以及通過旁分泌細胞因子激活細胞間反應兩種方式發揮炎癥調節作用。有學者報道，MSCs的旁分泌作用對炎癥調節有著重要作用[23]。然而目前對MSCs旁分泌的刺激因素以及其作用機制尚不清楚。在臨床和實驗研究中(Treg)的作用均參與DR發病機制。 Scalinci等[24]研究結果顯示，DR模型大鼠玻璃體腔注射MSCs后通過細胞增生和測定細胞周期來檢查Treg的轉化情況，發現玻璃體腔注射MSCs能明顯減輕DR的發生和發展程度，并且Treg的百分率較對照組明顯增高。說明MSCs能在DR病變過程中誘導產生調節性T淋巴細胞，有抑制炎癥反應的作用。Ezquer等[25]在研究Foxp3在DR病變過程中的表達變化時發現TGF-β能夠增加Foxp3的表達，從而調控Treg，啟動炎癥抑制功能。而MSCs通過旁分泌TGF-β誘導Treg從而抑制DR炎癥反應。Xu等[26]也將MSCs用于DR的治療，發現在病情穩定前輸注MSCs可顯著改善DR發病并減輕其病理表現。進一步研究表明，MSCs可顯著抑制致炎性T細胞的增生，抑制Th1和Th17細胞因子的分泌，增強Th2細胞因子的分泌，上調Treg的表達[27]。到目前為止還沒有發現MSCs有任何的組織毒性，這為MSCs移植治療視網膜缺血性疾病提供了更為有利的條件。有研究結果表明，MSCs可通過分化為光感受器細胞和神經膠質細胞樣細胞，并通過降低血糖水平改善糖尿病大鼠視網膜血管內皮，MSCs可作為DR的一種潛在的治療方法[28]。以上研究初步證實MSCs在DR炎癥調節過程中的作用，其通過抑制T細胞增生和促進Treg的產生維持炎癥平衡，從而抑制DR方式的發生發展，但目前關于其作用的分子機制尚未揭示。
目前應用MSCs治療DR的方式主要包括玻璃體腔、視網膜下腔、靜脈移植等[29]。畢雪等[30]對比觀察大鼠玻璃體腔移植MSCs和靜脈移植MSCs對早期DR的治療作用，結果表明玻璃體腔注射MSCs能上調糖尿病大鼠視網膜腦源性神經營養因子表達與下調血管內皮生長因子的表達，改善糖尿病大鼠神經視網膜損傷。Tzameret等[31]發現視網膜下腔移植的MSCs更接近于視網膜作用靶點，可有效治療視網膜退行性病變，其治療效果較玻璃體腔移植MSCs更佳。因此，視網膜下腔移植MSCs可作為DR的一種潛在治療途徑。
盡管大量實驗證實了MSCs對DR炎癥調節應用潛能，但MSCs發揮作用的機制目前尚未完全明了，進入眼內的最佳給藥方式還不確定，治療的長期性、安全性和有效性還有待進一步評估。仍需進一步研究MSCs在體內的遷徙途徑、受損視網膜功能修復的證據及長期安全性的觀察。
目前認為，糖尿病視網膜病變(DR)的發生發展是多因素協同作用的結果[1]，其中慢性炎癥機制對DR發生發展的影響近年備受關注[2]。間充質干細胞(MSCs) 是來源于胚胎中胚層的一類成體干細胞，具有廣譜的免疫調節作用，可以影響獲得性免疫和天然免疫并且具有向多胚層細胞分化及向組織損傷部位定向遷移并促進損傷修復、免疫抑制、抗炎以及神經營養等功能[3]，在體內外均表現出強效的炎癥調節功能[4]。MSCs對DR炎癥反應調節作用的研究也是近年研究的熱點之一。現將其研究現狀與進展綜述如下。
1 慢性炎癥在DR發生發展中的作用
長期高血糖、低氧狀態下視網膜出現毛細血管基底膜增厚、周細胞缺失、微血管瘤形成、內皮細胞增生、血視網膜屏障(BRB)破壞、導致缺血缺氧病變發生。在此過程中，血流改變、白細胞異常黏附聚集、過氧化物和蛋白水解酶的產生以及血管內皮細胞損傷造成細胞及組織水腫、毛細血管滲漏、無灌注區形成都是慢性炎癥的病理表現[5]。臨床研究發現，糖尿病患者視網膜血管均有白細胞數量增加和細胞間黏附分子-1(ICAM-1)表達升高，通過凋亡蛋白-1(Fas/FasL)途徑介導的視網膜血管內皮細胞損傷造成BRB損傷[6]。Naudi等[7]在白細胞對BRB損害的作用機制研究中，發現糖尿病小鼠視網膜血管中白細胞瘀滯，內皮細胞受損BRB破壞，在敲除CD18基因或敲除ICAM-1基因的小鼠中，上述損傷明顯減輕。因此認為白細胞在DR病理性發展過程中起重要作用，并指出慢性炎癥對血管的損傷與DR發生發展有關[8]。
目前認為，CD4+ T輔助細胞(Th)1細胞產生干擾素(IFN)-γ和白細胞介素(IL)-2與DR的炎癥損害反應有關，而CD4+2 Th2細胞會產生保護性IL-4和IL-10。上調Th2反應、下調Th1反應有助于防止炎癥反應加重和阻止DR的發展[9]。另外，Th17也是近年來備受關注的可以誘導炎癥反應的效應性T細胞，它對DR的進展起著至關重要的作用[10]。Th17能啟動和刺激多種細胞產生炎性細胞因子和化學因子，導致炎癥產生；阻滯Th17的表達，抑制IL-17的分泌增強，將減輕DR的炎癥反應[11]。此外，調節性T細胞(Treg)在DR的進展中起著非常重要的作用。研究發現Treg的上調和轉移會使DR炎癥反應減輕，而Treg的調節異常和功能失調可能會導致DR炎癥反應加重[12]。這些研究結果均提示DR與炎癥反應密切相關，調節炎癥平衡對DR的防治至關重要。
2 MSCs的炎癥調節作用以及對DR炎癥反應的調節作用
2.1 MSCs的炎癥調節作用
研究發現，MSCs能影響、調節T細胞活性，通過抑制抗原特異性T細胞增生和促進Treg產生發揮炎癥調節作用[13]。Th是重要的免疫調節細胞，根據其分泌的細胞因子不同，分為Th1、Th2細胞亞型，Th1細胞主要分泌IFN-γ、腫瘤壞死因子(TNF)-α等細胞因子，具有促炎癥反應作用。IL-10、轉化生長因子(TGF)-β可拮抗淋巴細胞的應答反應，主要參與形成免疫耐受，是目前比較公認的MSCs介導炎癥抑制的細胞因子[14]。De Miguel等[15]體外研究發現，MSCs的炎癥調節機制包括MSCs與T淋巴細胞間的直接接觸，MSCs分泌的可溶性細胞因子以及MSCs對T淋巴細胞的間接抑制作用。因此，MSCs 可以抑制T淋巴細胞活化，并通過減少炎癥因子TNF-α的釋放抑制免疫應答。此外，IFN-γ也是MSCs發揮炎癥抑制功能所必需的誘導因子，有學者認為MSCs對T細胞分泌IFN-γ具有抑制效應，從而阻礙Th1細胞的促炎癥反應作用[16]。Lotfinegad等[17]將骨髓MSCs與Th1細胞共培養，發現MSCs可以降低Th1細胞分泌IFN-γ的水平，并且MSCs對Thl細胞分泌IFN-γ的抑制作用強于Th2細胞分泌IL-4，說明MSCs主要通過抑制Thl細胞IFN-γ的分泌影響Thl/Th2的平衡，發揮抑制炎癥的作用。以上研究結果均證實 MSCs可明顯抑制T淋巴細胞的增生，從而為其抗炎治療提供了理論依據。
Treg是表達CD25的原始CD4+ T細胞亞群，具有很強的炎癥抑制能力，在機體免疫反應調節中發揮關鍵作用[18]。其在近年來研究中已被證實可參與調節外周免疫應答，其生長發育及免疫功能的維持與轉錄因子叉頭蛋白3(Foxp3)有關，并且也是炎癥抑制因子TGF-β、IL-10產生的來源之一[19]。Suva等[20]證實當MSCs加入到T 淋巴細胞群時會有大量Treg產生。有研究證實MSCs可促使T 淋巴細胞產生大量Treg，而Treg可產生多種炎癥抑制因子，從而發揮抗炎作用[21]。此外，MSCs可通過旁分泌及誘導Treg產生炎癥抑制因子IL-10、TGF-β下調炎癥反應，發揮抑制炎癥的作用。以上研究均證實MSCs促進Treg產生和發揮抗炎效用，其在炎癥調節過程中起到重要作用。
MSCs一方面通過抑制T細胞分泌的IFN-γ，阻礙Th1細胞介導的促炎癥反應作用；另一方面通過增強Treg的活性并產生多種炎癥抑制因子，從而發揮炎癥抑制效應。
2.2 MSCs對DR炎癥反應的調節作用
目前研究MSCs對DR的炎癥調節作用主要集中于動物模型研究和離體細胞學研究，臨床方面研究尚未見報道。有學者發現給鏈脲佐菌素誘導的糖尿病大鼠靜脈注射MSCs，在降低血糖的同時，移植的MSCs能夠定向遷移到受損的視網膜，使BRB得以改善[22]。MSCs以細胞與細胞間的直接接觸，以及通過旁分泌細胞因子激活細胞間反應兩種方式發揮炎癥調節作用。有學者報道，MSCs的旁分泌作用對炎癥調節有著重要作用[23]。然而目前對MSCs旁分泌的刺激因素以及其作用機制尚不清楚。在臨床和實驗研究中(Treg)的作用均參與DR發病機制。 Scalinci等[24]研究結果顯示，DR模型大鼠玻璃體腔注射MSCs后通過細胞增生和測定細胞周期來檢查Treg的轉化情況，發現玻璃體腔注射MSCs能明顯減輕DR的發生和發展程度，并且Treg的百分率較對照組明顯增高。說明MSCs能在DR病變過程中誘導產生調節性T淋巴細胞，有抑制炎癥反應的作用。Ezquer等[25]在研究Foxp3在DR病變過程中的表達變化時發現TGF-β能夠增加Foxp3的表達，從而調控Treg，啟動炎癥抑制功能。而MSCs通過旁分泌TGF-β誘導Treg從而抑制DR炎癥反應。Xu等[26]也將MSCs用于DR的治療，發現在病情穩定前輸注MSCs可顯著改善DR發病并減輕其病理表現。進一步研究表明，MSCs可顯著抑制致炎性T細胞的增生，抑制Th1和Th17細胞因子的分泌，增強Th2細胞因子的分泌，上調Treg的表達[27]。到目前為止還沒有發現MSCs有任何的組織毒性，這為MSCs移植治療視網膜缺血性疾病提供了更為有利的條件。有研究結果表明，MSCs可通過分化為光感受器細胞和神經膠質細胞樣細胞，并通過降低血糖水平改善糖尿病大鼠視網膜血管內皮，MSCs可作為DR的一種潛在的治療方法[28]。以上研究初步證實MSCs在DR炎癥調節過程中的作用，其通過抑制T細胞增生和促進Treg的產生維持炎癥平衡，從而抑制DR方式的發生發展，但目前關于其作用的分子機制尚未揭示。
目前應用MSCs治療DR的方式主要包括玻璃體腔、視網膜下腔、靜脈移植等[29]。畢雪等[30]對比觀察大鼠玻璃體腔移植MSCs和靜脈移植MSCs對早期DR的治療作用，結果表明玻璃體腔注射MSCs能上調糖尿病大鼠視網膜腦源性神經營養因子表達與下調血管內皮生長因子的表達，改善糖尿病大鼠神經視網膜損傷。Tzameret等[31]發現視網膜下腔移植的MSCs更接近于視網膜作用靶點，可有效治療視網膜退行性病變，其治療效果較玻璃體腔移植MSCs更佳。因此，視網膜下腔移植MSCs可作為DR的一種潛在治療途徑。
盡管大量實驗證實了MSCs對DR炎癥調節應用潛能，但MSCs發揮作用的機制目前尚未完全明了，進入眼內的最佳給藥方式還不確定，治療的長期性、安全性和有效性還有待進一步評估。仍需進一步研究MSCs在體內的遷徙途徑、受損視網膜功能修復的證據及長期安全性的觀察。