27医学论文范文网

主页
分享医学论文范文

视网膜色素变性免疫学发病机制研究进展

更新时间:2020-11-09 08:41点击:

摘    要:
视网膜色素变性(retinitis pigmentosa,RP)主要是源于小胶质细胞活化迁移致视网膜感光细胞(Photoreceptor cell)和色素上皮细胞(RPE)凋亡而引起视功能改变,最终完全失明的视网膜退行性疾病,是一类不可逆难治眼病,临床缺乏有效的治疗途径,近年研究发现免疫学机制在RP发生发展有重要作用。本文将回顾RP免疫学发病机制。
 
关键词:
视网膜色素变性 免疫学发病机制 综述文献
视网膜色素变性(retinitis pigmentosa,RP)是一组以进行性视网膜光感受器细胞及色素上皮功能丧失为共同表现的视网膜退行性疾病(Retinal Degenerative,RD),多为遗传性。以夜盲、进行性视野损害、眼底色素沉着并伴有视网膜电图异常、心电图异常或无波为主要临床特征表现。发病率为1/4000[1]。RP多为单发性眼病,部分患者可伴有全身性其他部位的异常以综合征的形式出现,这种伴有体内其他系统异常者称为伴发性视网膜色素变性,多为隐匿遗传,称为遗传性视网膜色素变性;由炎症、中毒、外伤及血管病变等获得性因素所引起的视网膜色素变性应为色素性视网膜病变或继发性视网膜色素变性。本文主要探讨的RP免疫学发病机制,为RP监测和治疗提供新思路。
 
视网膜主要由感光细胞等神经元细胞和其周围的胶质细胞构成[2],RP主要病理特点为胶质细胞的过度活化和神经元的进行性退变而引起,其中胶质细胞的异常免疫反应、胶质瘢痕以及神经递质代谢异常为特征的视网膜免疫微环境变化,对RP的发生发展发挥关键作用。生理状态下,小胶质细胞处于静息或休眠状态,通过递呈抗原及免疫监管进行免疫应答和免疫调节[3]。受伤或患病时,小胶质细胞被活化[4],由静息状态的多分枝细胞形态变成阿米巴样并分泌了许多神经毒性因子,诱发感光细胞发生凋亡[5]。小胶质细胞活化后,导致感光细胞凋亡调控RP机制尚未完全阐明。免疫机制在RP发生发展占重要地位,主要包含炎症反应及其分泌的炎症细胞因子、内质网应激、氧化应激、坏死细胞死亡等。
 
1 炎症因子激活
炎症是免疫系统对感染或组织损伤的第一反应,当免疫系统的细胞感知病原体,刺激细胞损伤,引发炎性物质释放,这些炎症物质进一步刺激分泌相应细胞,并在免疫和代谢途径中靶向刺激细胞[6]。NF-κB是一种关键的转录调节因子,在炎症发作中具有重要作用[7-8]。李杰[9]研究表明针刺干预可调控NF-κB信号通路从而抑制MNU诱导视网膜色素变性大鼠视小胶质细胞活化,减少感光细胞凋亡。
 
肿瘤坏死因子-α(TNF-α)作为NF-κB的一个下游靶基因,可以通过诱导NF-κB信号通路的激活,加重炎症损伤,在相关研究表明TNF-α及TRAF2(受体相关因子2),将内质网应激信号与炎症反应信号传导整合激活JNK蛋白激酶的耦合引起活化JNK通过磷酸化转转录因子激活蛋白-1(transcription factor activator protein-1,AP-1),诱导炎症基因的表达证实了先天免疫机制与TNFα-JNK相关[10]。Zhang K[11]研究表明IRE1α(肌醇需要酶1α)-TRAF2复合物还具有激活JNK,JNK诱导AP1表达。Papa S[12]报道在无另外的AP1效应的情况下,单独的程序性细胞死亡的连续未折叠蛋白反应拮抗能够产生促炎细胞因子,例如TNFα,IL-6和IL-1炎性因子的产生。Karlstetter M[13]研究在人类基因分型RP28小鼠模型中,炎性因子Caspase 8表达也升高。Yoshida N[14]在对RP患者研究中表明,RP患者的房水和玻璃体液中IL-1a和IL-1β炎性细胞的水平均增加。持续的慢性炎症反应可能是RP发病机制的基础,提示干预眼部炎症反应作为治疗RP患者的潜在治疗方法。相关实验研究rd10和RHO模型小鼠均产生IL-1b炎性因子[15]。且研究发现IL-6均发生在RP患者中,炎性因子TNFα表达亦增加[16]。Zeng H[17]在模型小鼠视网膜变性研究中,大多数TNFα染色发生在小胶质细胞中,但不发生在光感受器中。由此可见视网膜色素变性先天免疫机制可能与诱导视网膜小胶质细胞中免疫相关炎症因子相关。
 
2 内质网应激
内质网(ER)具有极强的内稳态体系,其内稳态体系是实现内质网功能的基本条件,但仍然有诸多因素可导致内质网功能的内稳态失衡,形成内质网应激。例如缺血再灌注损伤、遗传、氧化应激、内质网钙代谢紊乱、化学因素等均可引发内质网应激。ER应激为未折叠蛋白应答(Unfolded Protein Response,UPR),其可通过诱导细胞凋亡的炎性转录因子启动免疫病理过程[18]。在高等真核生物中信号通路主要有三个感受器,位于内质网膜上的跨膜蛋白,分别代表三个信号通路—IRE1α,PERK(双链RNA依赖性蛋白激酶(PKR)样ER激酶)和ATF6(激活转录因子6),这些传感器结合未折叠的蛋白质伴侣,称为结合免疫球蛋白(BIP),并在BIP优先结合未折叠蛋白时被激活。研究表明在RP模型中UPR被证明[19]。Yang[20]研究表明rd小鼠ER应激相关蛋白PERK、Capase-12、eIF2α、GRP78蛋白表达上调,进而引起光感受器凋亡。光感受器分泌的光感受器间维甲酸结合蛋白(IRBP)在光感受器存活和功能中起关键作用。相关研究[21]表明视网膜色素变性患者存在ER应激是通过X-结合蛋白-19,ATF4和ATF6活化引起IRBP缺陷来实现的。
 
3 氧化应激
视网膜色素变性患者的眼部房水和全身血液中的抗氧化能力降低,其原因可能是蛋白质折叠产生活性氧物质并消耗抗氧化剂,但错误折叠明显增加[22]。
 
研究表明NADPH氧化酶抑制剂可削弱氧化应激,从而保留视网膜色素变性病变视锥和杆细胞[23-24]。Gostner JM报道抗氧化剂还可以通过促进Th2细胞因子抑制Th1免疫应答,延缓视网膜变性[25]。RP氧化应激形成与视网膜缺乏血流调节息息相关,视网膜缺血缺氧进而光感受器数量减少[26]。Lee SY[27]实验建立rd1和rd10视网膜色素变性小鼠模型后,口服给予n-乙酰半胱氨酸(NAC)结果表明通过抑制氧化损伤来减少视锥细胞死亡并保持视功能。Komeima K[28]通过建立rd1小鼠验证视锥细胞死于氧化损伤的假设后使用自制α-硫辛酸、生育酚等抗氧化剂混合物,在模型小鼠出生后第18天至第35天之间每天注射自制混合物或其中的每种成分,证实干预手段显著降低了氧化损伤;与此同时,锥细胞密度增加了2倍,证明抗氧化治疗RP具有积极意义。Oveson BC[29]运用胆红素和牛磺熊去氧胆酸两种治疗减少了rd10视网膜色素变性模型小鼠光诱导的外视网膜中超氧化物自由基的积累,通过外核层厚度评估的视杆细胞死亡,表明RP患者的血清胆红素水平与视力丧失的相关性可以提供一种有用的策略来检验锥体视网膜色素变性患者的氧化损伤。Berson EL[30]对225名年龄在18至60岁的非吸烟视网膜色素变性患者进行随机对照双盲试验,数据表明使用12mg/天的叶黄素减缓不吸烟成人RP患者的视野丧失,机理可能与叶黄素抗氧化机制有关。绿原酸可能对视网膜变性边缘的外周区域产生有益作用,补充抗氧化剂绿原酸可改善视网膜色素变性患者的多焦视网膜电图[31]。
 
4 坏死细胞死亡
细胞坏死是免疫反应所引起的一种细胞死亡,细胞和线粒体肿胀是坏死细胞死亡标志。坏死细胞与氧化应激有关,而细胞凋亡可能来自溶酶体膜透化,溶酶体膜通透性随氧化应激而增加而破裂产生坏死细胞死亡,从而将细胞质释放到外部,细胞内容物的这种释放促进炎症[32]。研究表明[33]钙蛋白酶介导的溶酶体膜透化作用是溶酶体功能障碍和与光感受器细胞死亡相关的自噬下调的基础。在rd10小鼠感光细胞凋亡之前,自噬标记物LC3-Ⅱ(LC3的脂化形式)表达降低。通过雷帕霉素诱导自噬并且通过钙蛋白酶和组织蛋白酶抑制剂在离体和体内抑制细胞死亡。罗维[34]实验证明中药复方补精益视片可抑制钙蛋白酶的活性,恢复感光细胞自噬而抑制感光细胞凋亡,从而促进感光细胞的存活。坏死细胞死亡也是由ATP耗尽引起的。ATP耗竭的其中一个原因是由氧化性DNA损伤引发的聚腺苷二磷酸核糖聚合酶1过度活跃[35]。相关研究[36]结果表明酶聚(ADP-核糖)聚合酶(PARP)活性参与rd1感光细胞死亡,促进视网膜神经退行性的发生发展。Sato K[37]实验表明坏死细胞死亡与TNFα介导相关。TNFα拮抗剂可同时降低炎症反应和坏死细胞死亡[38]。
 
5 结论和展望
目前RP发病机制尚不完全明确,临床上尚缺能有效逆转RP进展、恢复患者视力的治疗手段。大多数药理学者试图通过神经保护药物(神经营养因子、抗氧化剂和抗凋亡因子),减缓RP疾病的发展,保存有效视觉功能。但均存在局限性、并发症及现阶段基因治疗的价格昂贵,并且很多基因由于结构特殊或分子量大、无合适载体能进行有效转染。故可根据RP免疫学机制可从免疫细胞因子活性抑制剂,抗氧化应激,拮抗内质网等治疗靶点臻选有效治疗途径。遗传性RP发生在高度表达的蛋白质突变中,以满足引起ER应激的视网膜独特代谢需求以及可能诱发炎症的其他病理特征,现许多抗氧化剂和抗炎剂在常见的动物模型RP基因中是有效的。中医药针刺治疗可通过提高机体免疫效应、改善视网膜微循环、调节眼部内环境、进而促进RP视觉功能恢复,影响视觉神经传导通路。综上所述,寻找免疫炎症细胞及炎症因子活性的代谢通路,研究阻断其活性的药物及治疗方法,可能为RP的治疗提供新的途径与方向。
 
参考文献
[1] Verbakel SK,van Huet RAC,Boon CJF,et al.Non-syndromic retinitis pigmentosa.Prog Retin Eye Res,2018,7(66):157-186.
 
[2]周媛,曹霞.视网膜神经胶质细胞及其分泌的细胞因子与视网膜病变[J].细胞与分子免疫学杂志,2012,28(9):996-998.
 
[3] Santiago AR,Baptista FI,Santos PF,et al.Role of microglial adeonsine A(2A)receptors in retinal and brain neurodegenerative diseases.Mediators Inflame,2014(2):465-694.
 
[3]张琼,刘文娟,曹霞.小胶质细胞特性及其功能的研究进展[J].医学研究生学报,2017,30(2):216-217.
 
[5] Socodato R,Portugal CC,Domith I,eta l.c-Src function is necessary and sufficient for triggering microglial cellactivation.Glia,2014,63(3):497-511.
 
[6] Zhang K,Kaufman RJ.From endoplasmic-reticulum stress to the inflammatory response.Nature,2008,454(7203):455-462.
 
[7] Rius J,Guma M,Schachtrup C,et al.NF-κB links innate immunity to the hypoxic response through transcriptional regulation of HIF-1α.Nature,2008,453:807-811.
 
[8] Deniaud A,Sharaf el dein O,Maillier E,et al.Endoplasmic reticulum stress induces calcium-dependent permeability transition,mitochondrial outer membrane permeabilization and apoptosis.Oncogene,2008,27:285-299.
 
[9]李杰.针刺调控NF-κB通路抑制视网膜小胶质细胞活性效应及机制研究[D].成都中医药大学硕士学位论文,2017.
 
[10] Urano F,Wang X,Bertolotti A,et al.Coupling of stress in the ER to activation of JNK protein kinases by transmembrane protein kinase IRE1.Science,2000,287:664-666.
 
[11] Zhang K,Kaufman RJ.From endoplasmic-reticulum stress to the inflammatory response.Nature,2008,454(7203):455-462.
 
[12] Papa S,Bubici C,Zazzeroni F,et al.The NF-kB-mediated control of the JNK cascade in the antagonism of programmed cell death in health and disease.Cell Death Differ,2006,13:712-729.
 
[13] Karlstetter M,Sorusch N,Caramoy A,et al.Disruption of the retinitis pigmentosa 28gene Fam161ain mice affects photoreceptor ciliary structure and leads to progressive retinal degeneration.Hum Mol Genet,2014,23(19):5197-5210.
 
[14] Yoshida N,Ikeda Y,Notomi S,et al.Clinical evidence of sustained chronic inflammatory reaction in retinitis pigmentosa.Ophthalmology,2013,120(1):100-105.
 
[15] Samardzija M,Wariwoda H,Imsand C,et al.Activation of survival pathways in the degenerating retina of rd10mice.Exp Eye Res,2012,99:17-26.
 
[16] Martinez-Fernandez de la Camara C,Olivares-Gonzalez L,Hervas D,et al.Infliximab reduces Zapprinast-induced retinal degeneration in cultures of porcine retina.J Neuroinflam,2014,11:172.
 
[17] Zeng H,Zhu X,Zhang C,et al.Identification of sequential events and factors associated with microglial activation,migration,and cytotoxicity in retinal degeneration in rdmice.Invest Ophthalmol Vis Sci,2005,46(8):2992-2999.
 
[18] Zhang K,Kaufman RJ.From endoplasmic-reticulum stress to the inflammatory response.Nature,2008,454(7203):455-462.
 
[19] Bravo R,Parra V,Gatica D,et al.Endoplasmic reticulum and the unfolded protein response:dynamics and metabolic integration.Int Rev Cell Mol Biol,2013,301:215-290.
 
[20] Yang L,Wu L,Guo X,et al.Activation of endoplasmic reticulum stress in degenerating photoreceptors of the rd1 mouse.Invest Ophthalmol Vis Sci,2007,48(11):5191-5198.
 
[21] Li S,Yang Z,Hu J,et al.Secretory defect and cytotoxicity,The potential mechanisms for the retinitis pigmentosa(RP)-associated interphotoreceptor retinoid-binding protein(IRBP).J Biol Chem,2013,288(16):11395-11406.
 
[22] Zhang K,Kaufman RJ.From endoplasmic-reticulum stress to the inflammatory response.Nature,2008,454(7203):455-462.
 
[23] Usui S,Oveson BC,Lee SY,et al.NADPH oxidase plays a central role in cone cell death in retinitis pigmentosa.J Neurochem,2009,110(3):1028-1037.
 
[24] Zeng H,Ding M,Chen XX,et al.Microglial NADPH oxidase activation mediates rod cell death in the retinal degeneration in rd mice.Neuroscientist,2014,12(275C):54-61.
 
[25] Gostner JM,Becker K,Fuchs D,et al.Redox regulation of the immune response.Redox Rep,2013,18(3):88-94.
 
[26] Yu DY,Cringle SJ.Retinal degeneration and local oxygen metabolism.Exp Eye Res,2005,80(6):745-751.
 
[27] Lee SY,Usui S,Zafar A,et al.N-Acetylcysteine promotes long term survival of cones in a model of retinitis pigmentosa.J Cell Physiol,2011,226(7):1843-1849.
 
[28] Komeima K,Rogers BS,Lu L,et al.Antioxidants reduce cone cell death in a model of retinitis pigmentosa.Proc Natl Acad Sci,2006,103(30):11300-11305.
 
[29] Oveson BC,Iwase T,Hackett SF,et al.Constituents of bile,bilirubin and TUDCA,protect against oxidative stress-induced retinal degeneration.J Neurochem,2010,116(1):144-153.
 
[30] Berson EL,Rosner B,Sandberg MA,et al.Clinical trial of lutein in patients with retinitis pigmentosa receiving vitamin A.Arch Ophthalmol,2010,128(4):403-411.
 
[31] Shin JY,Yu HG.Chlorogenic acid supplementation improves multifocal electroretinography in patients with retinitis pigmentosa.J Korean Med Sci,2014,29(1):117-121.
 
[32] McCall K.Genetic control of necrosis-another type of programmed cell death.Curr Opin Cell Biol,2010,22(6):882-888.
 
[33] Rodriguez-Muela N,Hernandez-Pinto AM,Serrano-Puebla A,et al.Lysosomal membrane permeabilization and autophagy blockade contribute to photoreceptor cell death in a mouse model of retinitis pigmentosa.Cell Death Differ,2015,22(3):476-487.
 
[34]罗维,祁玉麟,李杰,等.补精益视片调控MNU大鼠感光细胞钙蛋白酶活性对凋亡和自噬之间的影响研究[J].时珍国医国药,2018,29(9):2069-2070.
 
[35] Verkhratsky A.Calcium and cell death.Subcell Biochem.2007,45:465-480.
 
[36] Paquet-Durand Franois,Silva José,Talukdar Tanuja,et al.Excessive activation of poly(ADP-ribose)polymerase contributes to inherited photoreceptor degeneration in the retinal degeneration 1mouse.The Journal of Neuroscience,2007,27(38):10311-10399.
 
[37] Sato K,Li S,Gordon WC,et al.Receptor interacting protein kinase-mediated necrosis contributes to cone and rod photoreceptor degeneration in the retina lacking interphotoreceptor retinoidbinding protein.J Neurosci,2013,33(41):17458-17468.
 
[38] Martinez-Fernandez de la Camara C,Olivares-Gonzalez L,Hervas D,et al.Infliximab reduces Zapprinast-induced retinal degeneration in cultures of porcine retina.J Neuroinflam,2014,11(10):172.

推荐文章

在线客服