巨噬细胞是非特异性免疫反应的主要效应细胞,极化的巨噬细胞在炎症反应、损伤修复、血管生成等病理过程中扮演了重要角色。根据其极化方式,巨噬细胞分为经典活化型(M1型)和选择性活化型(M2型)。 M1型抑制新生血管形成,M2型促进新生血管形成。因此,调控脉络膜新生血管(CNV)的生长主要取决于M1型/M2型的比例。在视网膜老化和损伤的微环境下,巨噬细胞极化成促血管纤维生成的M2型,产生包括血管内皮生长因子(VEGF)在内的多种促血管生成因子,启动并推进新生血管和纤维瘢痕的形成。调控巨噬细胞极化有望从源头上控制促血管生成因子的生成及由此触发的CNV;针对巨噬细胞极化的靶向治疗,可以协同抗VEGF药物治疗,为CNV患者的治疗提供新的选择。
引用本文: 张鹏飞, 孙晓东. 巨噬细胞极化与脉络膜新生血管形成的相关性研究现状与进展. 中华眼底病杂志, 2016, 32(1): 96-99. doi: 10.3760/cma.j.issn.1005-1015.2016.01.027 复制
脉络膜新生血管(CNV)以脉络膜病理性血管新生并向视网膜下腔、外层视网膜生长为特点,是渗出型老年性黄斑变性(AMD)的基本病理特征[1]。巨噬细胞是机体重要的免疫细胞之一,在CNV的形成过程中,由于血视网膜屏障的破坏,巨噬细胞由外周血不断迁入、极化、参与了病程发展。已有研究表明,极化的巨噬细胞在炎症反应、损伤修复、血管生成等病理过程中扮演了重要角色[2]。巨噬细胞极化后分泌的血管内皮生长因子(VEGF)等多种促血管生成因子,可以直接或间接影响视网膜其他细胞产生多种细胞因子,启动并推进CNV生长。深入了解巨噬细胞极化与CNV的相关性有助于为今后以巨噬细胞作为靶点治疗CNV提供理论依据。因此,现就巨噬细胞极化与CNV的相关性研究现状与进展综述如下。
1 巨噬细胞极化及其机制
巨噬细胞是机体重要的免疫细胞之一[3]。当局部组织受到刺激后,外周血成熟的单核细胞在细胞因子的作用下,由血液循环移行到损伤部位,活化成巨噬细胞,发挥免疫调节作用。相比组织定居的视网膜小胶质细胞而言,这种由外周血来源的巨噬细胞被称为血源性巨噬细胞,通常情况下简称为巨噬细胞。巨噬细胞具有高度的可塑性,在不同的微环境刺激下可以分化成不同的表型,表现出不同的、甚至是截然相反的功能,即巨噬细胞的极化现象[4]。近年来,人们效仿辅助型T细胞(Th)1/Th2细胞的极化方式将巨噬细胞分为经典活化巨噬细胞(M1型)和选择性活化巨噬细胞(M2型)[5]。二者被认为是巨噬细胞表型的两个极端,具有各自显著的分子特征及不同功能。M1型起到促进炎症反应,清除病原微生物的作用;M2型则可抑制炎症反应,促进损伤修复。M1型由脂多糖和(或)干扰素γ刺激产生,高表达诱导型一氧化氮合酶,分泌肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12等炎症因子,参与炎症反应和病菌清除;而M2型由IL-4、IL-13、糖皮质激素等刺激产生,高表达CD206、1型精氨酸酶(Arg-1),产生炎症抑制因子IL-10、转化生长因子-β等,起到下调免疫应答、抑制炎症反应、促进组织修复及血管新生的作用。已有研究发现,极化的巨噬细胞在炎症反应、损伤修复、血管生成等病理过程中扮演了重要角色[6]。在炎症和肥胖发生过程中,巨噬细胞呈M1型极化[7]。而在肿瘤形成中,缺氧和肿瘤相关产物可以刺激肿瘤相关巨噬细胞向M2型极化;抑制肿瘤相关巨噬细胞向M2型分化可以有效抑制肿瘤细胞的生长[8]。
近年来,由于巨噬细胞对于炎症和新生血管具有明显的调控作用;因此,它的极化表现也被引入了眼科研究领域。如早产儿发生视网膜病变时,患眼视网膜组织中同时存在M1型和M2型。提示在病情的发展中发生了巨噬细胞的功能转化,即M1型参与了早期的炎症反应,而随着纤维组织的大量形成,巨噬细胞逐渐向M2型转化[9]。缺氧诱导的糖尿病视网膜病变小鼠模型中,巨噬细胞呈M2型极化,Wnt蛋白可能是其转化的关键调控点[10]。
尸检发现,AMD患眼和正常老化眼中巨噬细胞以M2型为主,而年轻人眼中巨噬细胞以M1型为主[11]。该现象提示老化是巨噬细胞极化的重要因素。动物实验结果也发现,老化的小鼠眼中巨噬细胞以M2型为主[12]。Kelly等[13]通过建立CNV小鼠模型进一步发现,激光损伤视网膜后老龄鼠形成的CNV面积较幼龄鼠大,且随着年龄增长,CNV病灶处的M2型增多。将来源于老龄鼠和幼龄鼠的巨噬细胞分别注入老龄鼠眼内,发现前者不能有效抑制CNV形成,而后者则相反。这些结果均提示年龄可能与巨噬细胞表型转化有关。Zhao等[12]进一步研究发现,凋亡相关因子配体(FasL)在老化与巨噬细胞表型转化中发挥了纽带作用。FasL是组织免疫赦免的重要因子,可以起到抑制炎症发生,调控血管新生的作用[14]。在视网膜色素上皮(RPE)细胞上FasL表达呈增龄性升高。但在损伤眼组织中,FasL表达降低,而血液中可溶性FasL(sFasL)表达升高,sFasL对血管生成起到促进作用;在老化眼中,sFasL释放也呈增加趋势,导致巨噬细胞向M2型方向漂移,影响新生血管形成[12]。
RPE细胞损伤是导致巨噬细胞极化的另一重要因素[15]。研究发现,RPE细胞损伤后产生的前列腺素E2(PGE2)可以诱导巨噬细胞向视网膜下腔迁移,发生极化[15, 16]。巨噬细胞吞噬激光损伤的RPE细胞,或用富含PGE2的培养液、含有PGE2的RPE细胞上清液培养巨噬细胞,可以诱导后者转化成Arg-1+VEGF+M2型。推测RPE细胞损伤后,释放的PGE2达到一定浓度是诱导M2型极化的外界刺激之一。由此,我们认为,损伤在巨噬细胞极化中亦至关重要。但损伤因素如何启动极化信号尚不明确。
通常认为,IL-4/信号转导和转录激活因子6(STAT6)和IL-10介导的信号通路对于巨噬细胞发生M2型极化至关重要[17]。然而,He和Marneros[18]采用STAT6-/-和IL-10-/-基因敲除小鼠建立CNV动物模型,发现病灶处巨噬细胞的M2型极化并没有受到影响。提示在CNV的微环境下,可能存在调控巨噬细胞极化的其他机制。Horie等[16]研究发现,CD200可能独立于IL-4和IL-10,在巨噬细胞转化中发挥一定作用。研究表明,CD200属于白细胞分化抗原,其广泛分布在髓细胞、内皮细胞和神经元上,CD200:CD200受体(CD200R)信号对于维持机体免疫平衡发挥了重要作用。正常情况下,CD200在眼内大量表达,通过巨噬细胞表面的CD200R维持巨噬细胞功能,调节微环境稳态。基因敲除或药物干预CD200,可以影响巨噬细胞迁移,诱导其向Arg-1+VEGF+M2型转化,导致CNV生成。但关于CD200:CD200R信号在胞内通过什么通路,介导CD200:CD200R信号活化的靶点是什么均不明确,有待于进一步探讨。
2 巨噬细胞极化在CNV形成中的作用
尽管大量研究结果表明,巨噬细胞参与了CNV的形成;但在较长一段时间里,究其作用是促进血管生成还是抑制血管生成,观点不一。Espinosa-Heidmann等[19]通过注射氯膦酸脂质体消除血液中的单核/巨噬细胞发现,随着进入眼组织中的巨噬细胞数量减少,CNV面积缩小。说明巨噬细胞对CNV形成起促进作用。此后,也不断有学者验证了这一观点[20]。然而,Apte等[21]对IL-10-/-基因敲除小鼠建立的CNV模型进行研究,发现病变区CNV面积随着巨噬细胞的聚集而减小;高表达IL-10的转基因小鼠,病变区视网膜组织中巨噬细胞聚集增多,CNV面积增大。提示在CNV形成过程中,巨噬细胞发生M2型极化转变,IL-10是其重要的刺激因子;一旦消除了IL-10,M2型极化受到影响,M1型/M2型比例升高,血管新生受到抑制。
Cao等[11]对尸体眼进行观察发现,在CNV的黄斑区,视网膜脉络膜组织中大量外周血迁移的巨噬细胞发生了极化现象。为了进一步探讨其极化特点,Liu等[15]对CNV小鼠模型进行为期14 d的观察,发现新生血管在激光损伤后的第4天开始出现;CNV在第7天开始形成。而巨噬细胞在新生血管出现之前即转化成Arg-1+VEGF+M2型,由此考虑它们是CNV形成的始动因素。实验研究发现,巨噬细胞在组织损伤后的24 h内开始向病灶区集聚,数量在2~4 d达高峰,14 d回归基线水平。同时,迁移的巨噬细胞向M2型方向偏移,M2型的主要标记物Arg-1和类几丁质酶3样蛋白3在6 h开始升高,1~4 d达高峰,7~14 d回到基线水平。巨噬细胞源性VEGF的表达与巨噬细胞迁移、极化的趋势吻合。消除M2型可以有效的抑制CNV形成,进一步证明了M2型具有促进CNV形成的作用。
He和Marneros[18]研究发现,CNV病灶区巨噬细胞大量聚集,发生Arg-1+M2型极化;而非损伤区,巨噬细胞较少浸润,以M1型表现为主。M2型还可以通过诱导RPE细胞和脉络膜周细胞产生平滑肌肌动蛋白(SMA),启动纤维瘢痕的形成。提示消除M2型不仅可以影响血管形成,还可以有效抑制纤维瘢痕的产生。据此有学者认为,由于M1型、M2型对于调控新生血管生成具有截然不同的效应,即M1型抑制新生血管形成,M2型促进新生血管的形成[12]。提示调控CNV生长取决于M1型/M2型的比例。
随着研究深入,我们发现调控巨噬细胞极化有望成为抑制CNV生长新靶点。He和Marneros[22]研究发现,多西环素能够抑制M2型极化,减少IL-1β产生,从而影响CNV生长。其药效呈剂量依赖关系。而Horie等[16]发现,CD200:CD200R是调控M2型极化的关键,通过抑制CD200R信号可以有效抑制CNV生长。但迄今,调控M2型极化的关键分子仍不明确,需进一步探寻,为下一步的精准治疗和临床应用提供依据。
3 巨噬细胞极化相关细胞因子对CNV的调控
巨噬细胞发生M2型极化后,分泌包括VEGF在内的多种促血管生成因子,它们可以直接或间接影响视网膜其他细胞产生多种细胞因子,启动并推进CNV生长。
VEGF是影响CNV形成的最重要的促血管生成因子之一[23]。在CNV动物模型中,VEGF可由RPE细胞、巨噬细胞、内皮细胞、周细胞及视网膜胶质细胞等分泌;其中,巨噬细胞是其主要来源[5]。研究表明,M2型不仅可以产生VEGF,还可以影响其他视网膜细胞分泌VEGF,启动并加速CNV生长。实验研究发现,在激光造模的早期,外周血迁入的M2型大量产生VEGF,被认为是视网膜组织中VEGF的早期来源细胞;随着外周血巨噬细胞的持续不断迁入,M2型亦可以影响RPE细胞、视网膜胶质细胞进一步产生VEGF,推动中晚期CNV的生长[19, 20]。消除M2型能有效控制CNV,其原因可能与其调控VEGF产生有关。
IL-1β是IL-1家族成员,主要来源于髓源性细胞。它不仅是促炎因子,也是重要的促纤维血管生成因子[24]。动物实验研究结果表明,IL-1β的产生与M2型极化呈时空一致,考虑其分泌与巨噬细胞的迁移和极化密切相关,是启动CNV形成的主要因子之一[20, 25]。为了验证IL-1β的功能,研究者将VEGF消除后,发现在巨噬细胞发生M2型极化的情况下,CNV可以独立于VEGF生长;为了进一步验证IL-1β与CNV的关系,研究者将IL-1β消除后发现CNV和纤维瘢痕的面积均有所减小[20, 25]。由此认为,M2型源性的IL-1β不仅可以独立于VEGF促进CNV生成,而且可以调控纤维瘢痕形成,是早期CNV形成的关键因素。还有学者认为IL-1β可以促进VEGF的产生[20, 25]。在TNF-α、干扰素-γ等促炎因子存在时,IL-1β可以诱导VEGF的大量表达,究其机制可能涉及核因子-κB和络氨酸激酶/信号转导及转录激活子信号通路。但有关IL-1β是协同VEGF,还是作为VEGF的上游调控新生血管的形成,是否可以作为抗新生血管形成的新靶点还不明确,有待于进一步研究探索。
核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)炎症复合体是炎性小体家族成员,由NLRP3、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspases)-1及接头蛋白凋亡相关微粒蛋白组成的细胞浆内蛋白复合物,在感受外界信号剌激后,激活Caspase-1,促进包括IL-1β在内的多种细胞因子的表达,在免疫应答中发挥了重要作用[26]。研究发现,在CNV形成过程中,M2型极化的巨噬细胞可以激活NLRP3;而后者除了激活IL-1β之外,还可以进一步促进视网膜细胞产生VEGF[27]。以NLRP3为靶点的调控可以有效抑制CNV的生成,其效应可能抑制了包括VEGF在内的促血管生成因子,而NLRP3可能是调控多种促血管生成因子的上游信号,但其具体机制有待进一步研究。
趋化因子(CCL2)是目前研究较为深入的细胞因子。CCL2及其受体CCR2不仅可以介导巨噬细胞迁移,而且可能影响其极化[28]。研究发现,在CNV组织中,CCL2水平明显升高;消除CCL2后,M2型大大减少,VEGF表达减少,CNV面积减小。
组胺H4受体(HRH4)是2000年新发现和克隆的组胺受体,属于G蛋白偶联受体,在髓源性细胞中有较高表达[29]。HRH4存在于CNV组织中;CNV组织中聚集的巨噬细胞是产生HRH4的主要细胞。抑制HRH4可以影响CNV的生长,其作用可能独立于VEGF促进CNV生长[30]。
此外,IL-8、IL-10、SMA等促血管生成因子不仅参与了CNV的形成,而且可以有效影响纤维瘢痕的形成[20, 31, 32]。初步研究发现,它们的产生均与巨噬细胞活化相关。但是,这些细胞因子是通过何种机制参与了CNV的生成,是否可以作为抗新生血管的新靶点,目前还不明确。
4 展望
巨噬细胞属于炎症细胞,由外周血单核细胞演变而来。在视网膜老化和损伤的微环境下,极化成促血管纤维生成的M2型,产生包括VEGF在内的多种促血管生成因子,启动并推进新生血管和纤维瘢痕的形成。调控巨噬细胞极化有望从源头上控制促血管生成因子的生成及由此触发的CNV;针对巨噬细胞极化的靶向治疗,可以协同抗VEGF药物治疗,为CNV患者的治疗提供新的选择。但哪些因素是调控巨噬细胞极化的关键,极化后的巨噬细胞主要通过哪些细胞因子和信号通路影响CNV病程,还不甚明确。我们相信,在不久的将来,这些谜团会逐渐揭开,CNV患者将会由此获得更多的治疗选择及更高的视觉质量。
脉络膜新生血管(CNV)以脉络膜病理性血管新生并向视网膜下腔、外层视网膜生长为特点,是渗出型老年性黄斑变性(AMD)的基本病理特征[1]。巨噬细胞是机体重要的免疫细胞之一,在CNV的形成过程中,由于血视网膜屏障的破坏,巨噬细胞由外周血不断迁入、极化、参与了病程发展。已有研究表明,极化的巨噬细胞在炎症反应、损伤修复、血管生成等病理过程中扮演了重要角色[2]。巨噬细胞极化后分泌的血管内皮生长因子(VEGF)等多种促血管生成因子,可以直接或间接影响视网膜其他细胞产生多种细胞因子,启动并推进CNV生长。深入了解巨噬细胞极化与CNV的相关性有助于为今后以巨噬细胞作为靶点治疗CNV提供理论依据。因此,现就巨噬细胞极化与CNV的相关性研究现状与进展综述如下。
1 巨噬细胞极化及其机制
巨噬细胞是机体重要的免疫细胞之一[3]。当局部组织受到刺激后,外周血成熟的单核细胞在细胞因子的作用下,由血液循环移行到损伤部位,活化成巨噬细胞,发挥免疫调节作用。相比组织定居的视网膜小胶质细胞而言,这种由外周血来源的巨噬细胞被称为血源性巨噬细胞,通常情况下简称为巨噬细胞。巨噬细胞具有高度的可塑性,在不同的微环境刺激下可以分化成不同的表型,表现出不同的、甚至是截然相反的功能,即巨噬细胞的极化现象[4]。近年来,人们效仿辅助型T细胞(Th)1/Th2细胞的极化方式将巨噬细胞分为经典活化巨噬细胞(M1型)和选择性活化巨噬细胞(M2型)[5]。二者被认为是巨噬细胞表型的两个极端,具有各自显著的分子特征及不同功能。M1型起到促进炎症反应,清除病原微生物的作用;M2型则可抑制炎症反应,促进损伤修复。M1型由脂多糖和(或)干扰素γ刺激产生,高表达诱导型一氧化氮合酶,分泌肿瘤坏死因子(TNF)-α、白细胞介素(IL)-1、IL-6、IL-12等炎症因子,参与炎症反应和病菌清除;而M2型由IL-4、IL-13、糖皮质激素等刺激产生,高表达CD206、1型精氨酸酶(Arg-1),产生炎症抑制因子IL-10、转化生长因子-β等,起到下调免疫应答、抑制炎症反应、促进组织修复及血管新生的作用。已有研究发现,极化的巨噬细胞在炎症反应、损伤修复、血管生成等病理过程中扮演了重要角色[6]。在炎症和肥胖发生过程中,巨噬细胞呈M1型极化[7]。而在肿瘤形成中,缺氧和肿瘤相关产物可以刺激肿瘤相关巨噬细胞向M2型极化;抑制肿瘤相关巨噬细胞向M2型分化可以有效抑制肿瘤细胞的生长[8]。
近年来,由于巨噬细胞对于炎症和新生血管具有明显的调控作用;因此,它的极化表现也被引入了眼科研究领域。如早产儿发生视网膜病变时,患眼视网膜组织中同时存在M1型和M2型。提示在病情的发展中发生了巨噬细胞的功能转化,即M1型参与了早期的炎症反应,而随着纤维组织的大量形成,巨噬细胞逐渐向M2型转化[9]。缺氧诱导的糖尿病视网膜病变小鼠模型中,巨噬细胞呈M2型极化,Wnt蛋白可能是其转化的关键调控点[10]。
尸检发现,AMD患眼和正常老化眼中巨噬细胞以M2型为主,而年轻人眼中巨噬细胞以M1型为主[11]。该现象提示老化是巨噬细胞极化的重要因素。动物实验结果也发现,老化的小鼠眼中巨噬细胞以M2型为主[12]。Kelly等[13]通过建立CNV小鼠模型进一步发现,激光损伤视网膜后老龄鼠形成的CNV面积较幼龄鼠大,且随着年龄增长,CNV病灶处的M2型增多。将来源于老龄鼠和幼龄鼠的巨噬细胞分别注入老龄鼠眼内,发现前者不能有效抑制CNV形成,而后者则相反。这些结果均提示年龄可能与巨噬细胞表型转化有关。Zhao等[12]进一步研究发现,凋亡相关因子配体(FasL)在老化与巨噬细胞表型转化中发挥了纽带作用。FasL是组织免疫赦免的重要因子,可以起到抑制炎症发生,调控血管新生的作用[14]。在视网膜色素上皮(RPE)细胞上FasL表达呈增龄性升高。但在损伤眼组织中,FasL表达降低,而血液中可溶性FasL(sFasL)表达升高,sFasL对血管生成起到促进作用;在老化眼中,sFasL释放也呈增加趋势,导致巨噬细胞向M2型方向漂移,影响新生血管形成[12]。
RPE细胞损伤是导致巨噬细胞极化的另一重要因素[15]。研究发现,RPE细胞损伤后产生的前列腺素E2(PGE2)可以诱导巨噬细胞向视网膜下腔迁移,发生极化[15, 16]。巨噬细胞吞噬激光损伤的RPE细胞,或用富含PGE2的培养液、含有PGE2的RPE细胞上清液培养巨噬细胞,可以诱导后者转化成Arg-1+VEGF+M2型。推测RPE细胞损伤后,释放的PGE2达到一定浓度是诱导M2型极化的外界刺激之一。由此,我们认为,损伤在巨噬细胞极化中亦至关重要。但损伤因素如何启动极化信号尚不明确。
通常认为,IL-4/信号转导和转录激活因子6(STAT6)和IL-10介导的信号通路对于巨噬细胞发生M2型极化至关重要[17]。然而,He和Marneros[18]采用STAT6-/-和IL-10-/-基因敲除小鼠建立CNV动物模型,发现病灶处巨噬细胞的M2型极化并没有受到影响。提示在CNV的微环境下,可能存在调控巨噬细胞极化的其他机制。Horie等[16]研究发现,CD200可能独立于IL-4和IL-10,在巨噬细胞转化中发挥一定作用。研究表明,CD200属于白细胞分化抗原,其广泛分布在髓细胞、内皮细胞和神经元上,CD200:CD200受体(CD200R)信号对于维持机体免疫平衡发挥了重要作用。正常情况下,CD200在眼内大量表达,通过巨噬细胞表面的CD200R维持巨噬细胞功能,调节微环境稳态。基因敲除或药物干预CD200,可以影响巨噬细胞迁移,诱导其向Arg-1+VEGF+M2型转化,导致CNV生成。但关于CD200:CD200R信号在胞内通过什么通路,介导CD200:CD200R信号活化的靶点是什么均不明确,有待于进一步探讨。
2 巨噬细胞极化在CNV形成中的作用
尽管大量研究结果表明,巨噬细胞参与了CNV的形成;但在较长一段时间里,究其作用是促进血管生成还是抑制血管生成,观点不一。Espinosa-Heidmann等[19]通过注射氯膦酸脂质体消除血液中的单核/巨噬细胞发现,随着进入眼组织中的巨噬细胞数量减少,CNV面积缩小。说明巨噬细胞对CNV形成起促进作用。此后,也不断有学者验证了这一观点[20]。然而,Apte等[21]对IL-10-/-基因敲除小鼠建立的CNV模型进行研究,发现病变区CNV面积随着巨噬细胞的聚集而减小;高表达IL-10的转基因小鼠,病变区视网膜组织中巨噬细胞聚集增多,CNV面积增大。提示在CNV形成过程中,巨噬细胞发生M2型极化转变,IL-10是其重要的刺激因子;一旦消除了IL-10,M2型极化受到影响,M1型/M2型比例升高,血管新生受到抑制。
Cao等[11]对尸体眼进行观察发现,在CNV的黄斑区,视网膜脉络膜组织中大量外周血迁移的巨噬细胞发生了极化现象。为了进一步探讨其极化特点,Liu等[15]对CNV小鼠模型进行为期14 d的观察,发现新生血管在激光损伤后的第4天开始出现;CNV在第7天开始形成。而巨噬细胞在新生血管出现之前即转化成Arg-1+VEGF+M2型,由此考虑它们是CNV形成的始动因素。实验研究发现,巨噬细胞在组织损伤后的24 h内开始向病灶区集聚,数量在2~4 d达高峰,14 d回归基线水平。同时,迁移的巨噬细胞向M2型方向偏移,M2型的主要标记物Arg-1和类几丁质酶3样蛋白3在6 h开始升高,1~4 d达高峰,7~14 d回到基线水平。巨噬细胞源性VEGF的表达与巨噬细胞迁移、极化的趋势吻合。消除M2型可以有效的抑制CNV形成,进一步证明了M2型具有促进CNV形成的作用。
He和Marneros[18]研究发现,CNV病灶区巨噬细胞大量聚集,发生Arg-1+M2型极化;而非损伤区,巨噬细胞较少浸润,以M1型表现为主。M2型还可以通过诱导RPE细胞和脉络膜周细胞产生平滑肌肌动蛋白(SMA),启动纤维瘢痕的形成。提示消除M2型不仅可以影响血管形成,还可以有效抑制纤维瘢痕的产生。据此有学者认为,由于M1型、M2型对于调控新生血管生成具有截然不同的效应,即M1型抑制新生血管形成,M2型促进新生血管的形成[12]。提示调控CNV生长取决于M1型/M2型的比例。
随着研究深入,我们发现调控巨噬细胞极化有望成为抑制CNV生长新靶点。He和Marneros[22]研究发现,多西环素能够抑制M2型极化,减少IL-1β产生,从而影响CNV生长。其药效呈剂量依赖关系。而Horie等[16]发现,CD200:CD200R是调控M2型极化的关键,通过抑制CD200R信号可以有效抑制CNV生长。但迄今,调控M2型极化的关键分子仍不明确,需进一步探寻,为下一步的精准治疗和临床应用提供依据。
3 巨噬细胞极化相关细胞因子对CNV的调控
巨噬细胞发生M2型极化后,分泌包括VEGF在内的多种促血管生成因子,它们可以直接或间接影响视网膜其他细胞产生多种细胞因子,启动并推进CNV生长。
VEGF是影响CNV形成的最重要的促血管生成因子之一[23]。在CNV动物模型中,VEGF可由RPE细胞、巨噬细胞、内皮细胞、周细胞及视网膜胶质细胞等分泌;其中,巨噬细胞是其主要来源[5]。研究表明,M2型不仅可以产生VEGF,还可以影响其他视网膜细胞分泌VEGF,启动并加速CNV生长。实验研究发现,在激光造模的早期,外周血迁入的M2型大量产生VEGF,被认为是视网膜组织中VEGF的早期来源细胞;随着外周血巨噬细胞的持续不断迁入,M2型亦可以影响RPE细胞、视网膜胶质细胞进一步产生VEGF,推动中晚期CNV的生长[19, 20]。消除M2型能有效控制CNV,其原因可能与其调控VEGF产生有关。
IL-1β是IL-1家族成员,主要来源于髓源性细胞。它不仅是促炎因子,也是重要的促纤维血管生成因子[24]。动物实验研究结果表明,IL-1β的产生与M2型极化呈时空一致,考虑其分泌与巨噬细胞的迁移和极化密切相关,是启动CNV形成的主要因子之一[20, 25]。为了验证IL-1β的功能,研究者将VEGF消除后,发现在巨噬细胞发生M2型极化的情况下,CNV可以独立于VEGF生长;为了进一步验证IL-1β与CNV的关系,研究者将IL-1β消除后发现CNV和纤维瘢痕的面积均有所减小[20, 25]。由此认为,M2型源性的IL-1β不仅可以独立于VEGF促进CNV生成,而且可以调控纤维瘢痕形成,是早期CNV形成的关键因素。还有学者认为IL-1β可以促进VEGF的产生[20, 25]。在TNF-α、干扰素-γ等促炎因子存在时,IL-1β可以诱导VEGF的大量表达,究其机制可能涉及核因子-κB和络氨酸激酶/信号转导及转录激活子信号通路。但有关IL-1β是协同VEGF,还是作为VEGF的上游调控新生血管的形成,是否可以作为抗新生血管形成的新靶点还不明确,有待于进一步研究探索。
核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NLRP3)炎症复合体是炎性小体家族成员,由NLRP3、半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(Caspases)-1及接头蛋白凋亡相关微粒蛋白组成的细胞浆内蛋白复合物,在感受外界信号剌激后,激活Caspase-1,促进包括IL-1β在内的多种细胞因子的表达,在免疫应答中发挥了重要作用[26]。研究发现,在CNV形成过程中,M2型极化的巨噬细胞可以激活NLRP3;而后者除了激活IL-1β之外,还可以进一步促进视网膜细胞产生VEGF[27]。以NLRP3为靶点的调控可以有效抑制CNV的生成,其效应可能抑制了包括VEGF在内的促血管生成因子,而NLRP3可能是调控多种促血管生成因子的上游信号,但其具体机制有待进一步研究。
趋化因子(CCL2)是目前研究较为深入的细胞因子。CCL2及其受体CCR2不仅可以介导巨噬细胞迁移,而且可能影响其极化[28]。研究发现,在CNV组织中,CCL2水平明显升高;消除CCL2后,M2型大大减少,VEGF表达减少,CNV面积减小。
组胺H4受体(HRH4)是2000年新发现和克隆的组胺受体,属于G蛋白偶联受体,在髓源性细胞中有较高表达[29]。HRH4存在于CNV组织中;CNV组织中聚集的巨噬细胞是产生HRH4的主要细胞。抑制HRH4可以影响CNV的生长,其作用可能独立于VEGF促进CNV生长[30]。
此外,IL-8、IL-10、SMA等促血管生成因子不仅参与了CNV的形成,而且可以有效影响纤维瘢痕的形成[20, 31, 32]。初步研究发现,它们的产生均与巨噬细胞活化相关。但是,这些细胞因子是通过何种机制参与了CNV的生成,是否可以作为抗新生血管的新靶点,目前还不明确。
4 展望
巨噬细胞属于炎症细胞,由外周血单核细胞演变而来。在视网膜老化和损伤的微环境下,极化成促血管纤维生成的M2型,产生包括VEGF在内的多种促血管生成因子,启动并推进新生血管和纤维瘢痕的形成。调控巨噬细胞极化有望从源头上控制促血管生成因子的生成及由此触发的CNV;针对巨噬细胞极化的靶向治疗,可以协同抗VEGF药物治疗,为CNV患者的治疗提供新的选择。但哪些因素是调控巨噬细胞极化的关键,极化后的巨噬细胞主要通过哪些细胞因子和信号通路影响CNV病程,还不甚明确。我们相信,在不久的将来,这些谜团会逐渐揭开,CNV患者将会由此获得更多的治疗选择及更高的视觉质量。