免疫介导炎症在干眼发病机制中的作用

万雨 综述 李学民 审校

北京大学第三医院眼科，北京 100191

2017年国际泪膜与眼表协会的干眼专家共识Ⅱ将干眼定义为一种以泪膜稳态失衡为主要特征并伴有眼部不适症状的多因素眼表疾病，其中，泪膜不稳定、泪液渗透压升高、眼表炎症反应和损伤以及神经异常是主要的病理生理机制[1]。干眼可产生干涩、眼红、畏光、痒感、异物感、烧灼感、视疲劳等多种眼部不适症状，严重者可继发感染、角膜上皮剥脱、丝状物黏附、角质化等角结膜病变，造成患眼明显视力下降，从而严重影响工作和生活[2]。近年来，研究证实眼表免疫稳态破坏及过度炎症反应在干眼发病中发挥着重要作用[3]。炎症可降低泪膜稳定性并升高泪液渗透压，而这些改变又可以进一步加重眼表的炎症反应，生成和分泌更多的炎性因子使局部炎症反应放大，最终形成恶性循环[4]。因此，免疫细胞和炎症介质是干眼治疗的重要潜在靶点，了解眼表免疫破坏后的炎症机制对干眼的防治至关重要。本文主要对眼表免疫以及免疫介导的炎症反应在干眼发病中的作用机制进行综述。

1 眼表的免疫调节机制

眼表是一个非常独特的黏膜免疫屏障，具有精细的免疫调节网络[5],可以有效防御病原微生物侵犯造成的组织损伤，同时对自身抗原和共生微生物保持耐受[6]。角膜和结膜上皮细胞上的Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)通过识别细菌、真菌和病毒的病原相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)，分泌大量对细菌、真菌和病毒具有广谱活性的抗菌肽，从而发挥杀菌作用[7]。另外，在结膜上皮中还存在着大量的杯状细胞和多种免疫细胞，对防御病原微生物入侵发挥着重要作用[8]。泪液含有由泪腺和眼表上皮产生的多种生物化学复合物，可有效抑制炎症、对抗微生物入侵和避免组织破坏[9]。眼表的常驻淋巴细胞[如CD8+、γδ和自然杀伤(natural killer,NK)T细胞]和CD4+调节T细胞(regulatory T cells，Tregs)通过与抗炎因子[如转化生长因子β2、白细胞介素(interleukin,IL)-1受体拮抗剂和组织金属蛋白酶抑制剂]相互作用，共同维持眼表的免疫稳态，为抑制自身免疫提供保护作用[10]。在正常情况下，眼表持续处于精准调节的免疫稳态状态。当环境、感染、内源性应激、自身免疫和遗传等因素造成眼表免疫稳态破坏时，可激活一系列炎症反应[11]。眼表长期持续处于慢性炎症状态则会逐渐发展为干眼[12]。

2 眼表免疫破坏及其导致干眼的机制

2.1 NK细胞的早期激活

虽然干眼的精确免疫致病机制尚未完全确定，但非特异性免疫反应激活被认为是干眼发病的第一步。非特异性免疫反应(如NK细胞的活化)不仅可以直接导致干眼的发病，还可以通过进一步启动特异性免疫反应致病。NK细胞是一组具有细胞毒性功能的固有免疫细胞，通过分泌破坏细胞膜的颗粒酶和穿孔蛋白清除被感染的宿主细胞[13]。此外，NK细胞还可以分泌大量的细胞因子，主要是γ干扰素(interferon-γ,IFN-γ)，通过激活巨噬细胞和T细胞来影响免疫反应[14]。已有研究证明NK细胞的激活在干眼发病诱导期起着重要作用。Chen等[15]发现与正常小鼠相比，干眼小鼠在发病早期结膜中有更多的NK细胞浸润，NK细胞缺乏的小鼠干眼严重程度明显减轻，提示NK细胞参与干眼的发病，其机制可能与NK细胞促进了IFN-γ的分泌和抗原递呈细胞(antigen presenting cells,APCs)的成熟有关。Ren等[16]对106例干眼患者和220例健康对照的基因型进行了研究，发现重度干眼患者杀伤细胞免疫球蛋白样受体(killer cell immunoglobulin-like receptors,KIRs)与人白细胞抗原(human leukocyte antigens,HLAs)的结合频率明显高于正常对照者，KIRs和HLAs这2种基因的相互作用可调节NK细胞的激活，提示NK细胞与干眼易感性之间存在潜在的遗传联系。Zhang等[17]研究发现，NK细胞存在于结膜组织中，并在东莨菪碱给药和干燥暴露时增多。在干燥暴露之前或同时系统性清除NK细胞可以显著减少树突状细胞的数量和激活，并减少颈部淋巴结中的Th-17+细胞和致病性CD4+T细胞的生成，提示NK细胞通过激活树突状细胞继而调节致病性Th-17的产生来参与干眼的免疫炎症反应。以上研究结果说明，NK细胞活化是干眼发病的早期机制之一，其通过分泌大量细胞因子以及进一步激活特异性免疫致病。

2.2 TLRs的激活

TLRs是一类高度保守的糖蛋白模式识别受体，能够识别细菌、病毒、真菌、原生动物的PAMPs以及多种内源性配体(如死亡细胞的细胞内成分)，对APCs和T细胞介导的免疫炎症反应激活起重要作用[18]。TLRs在眼表的多种细胞中表达，如角膜和结膜上皮细胞、角膜内皮细胞、APCs和淋巴细胞等[19]。近年来，越来越多的研究表明TLRs与非感染性免疫相关眼表炎症的发生密切相关[20]。Lee等[21]研究发现，干眼小鼠眼表TLR4表达增加，而全身应用TLR4抑制剂后观察到干眼小鼠角膜荧光素染色严重程度减轻、角膜APCs浸润减轻、促炎细胞因子[IL-1β、IL-6、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)和趋化因子配体(chemokine ligand,CCL)2]表达减少，即眼表炎症显著减轻，提示TLR4参与干眼的眼表炎症反应。Redfern等[22]观察到实验性干眼小鼠结膜中TLR2～5、TLR9表达增加，而角膜上皮细胞中除了TLR4，其余表达与结膜相似，TLR2和TLR5在泪腺中表达增加，局部应用TLR激动剂的小鼠角膜表面炎性因子表达明显增多，提示TLRs在干眼眼表炎症中的作用。Redfern等[23]也观察到，高渗环境下人角膜上皮细胞TLR4表达增加，TLR9表达减少，TLR5无变化；而在干燥环境中，人角膜上皮细胞中TLR4、TLR5表达上调，TLR9表达下调。虽然TLRs在干眼免疫发病机制中的作用尚待进一步研究，但TLRs相关免疫机制的激活对干眼自身免疫的诱导作用已得到认可。有研究显示，使用药物调节TLRs胞内信号通路，可避免长时间炎症反应对眼表造成的不利影响[24]。这提示，TLRs可能成为眼部炎性疾病的治疗新靶点。

2.3 促炎细胞因子和趋化因子的增加

大量临床试验和动物实验已证实，干眼眼表促炎细胞因子和趋化因子增加[25-26]。这些因子不仅来自于炎症细胞，也存在于眼表的角膜上皮细胞、结膜上皮细胞和泪腺[27]。Zhang等[28]和Chen等[29]研究发现，干眼眼表结膜和泪液中IL-1β和TNF-α表达增加。IL-1β作为一种促炎细胞因子，与受体结合后引起多种炎性因子的释放和信号转导通路的激活，如丝裂原激活的蛋白激酶通路、蛋白激酶C通路、磷酸肌醇依赖性激酶通路[30]。IL-1还可刺激基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinase,MMP)的产生，促进角膜基底膜蛋白、紧密连接蛋白的降解和角膜上皮细胞的丢失，从而影响角膜上皮的完整性、损害角膜的屏障作用，促进干眼的发生[31]。TNF-α可促进T淋巴细胞分化及调节其生长，T细胞激活、分化及增生后介导的免疫性炎症是干眼发病的重要机制之一[32]。Trousdale等[33]将腺病毒携带的抗TNF-α转染至泪腺炎家兔模型中，可明显增加其泪液分泌值、减少角膜表面缺损和T淋巴细胞浸润。Lam等[34]和Yoon等[35]研究发现，干眼患者泪液中IL-6升高，且其浓度与泪膜破裂时间、角膜荧光素染色、结膜杯状细胞密度等干眼临床指标呈正相关；另外，IL-6的水平与干眼刺激症状的严重程度强相关，其机制可能是炎性因子降低眼表感觉神经的阈值，诱导痛觉过敏造成干眼患者眼部刺激症状加重。以上研究结果显示，干眼是多种炎性细胞因子持续作用于眼部的结果，促炎细胞因子和趋化因子的表达水平是影响干眼严重程度的重要因素。

2.4 角膜APCs的活化和成熟

已有大量研究证据表明，自体活化的T细胞在参与干眼眼表持续炎症中发挥重要作用[36]。APCs能激活初始T细胞，在免疫应答的启动和调控上发挥着重要作用[37]。眼表组织中的APCs包括单核细胞、巨噬细胞、树突状细胞和朗格汉斯细胞[38]。眼表干燥状态和泪液高渗透压均可刺激角膜上皮细胞产生炎性递质，如IL-1β、IL-8、TNF-α，刺激未成熟的树突状细胞进入角膜组织，进而上调趋化因子和主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex,MHC)Ⅱ的表达，促进APCs的成熟。Lin等[39]采用激光扫描共聚焦显微镜观察到干眼患者角膜上皮中央部树突状细胞明显增多。Kheirkhah等[40]通过激光扫描共聚焦显微镜对水液缺乏型干眼、蒸发过强型干眼和正常人群的角膜树突状细胞的密度和形态进行了评价，发现干眼患者的树突状细胞密度增加、体积增大、数量增多。Rashid等[41]在干眼小鼠角膜中发现，CD11b+APCs浸润增加，MHC Ⅱ表达上调，提示干燥状态可诱导眼表APCs的活化和成熟。成熟的APCs通过活化CD4+T细胞启动特异性免疫反应，使眼表炎症介质持续增加，诱导上皮细胞和杯状细胞凋亡及眼表稳态破坏，使眼表持续处于慢性炎症状态。

2.5 T细胞介导的免疫炎症反应

T细胞介导的炎症反应被认为在干眼的免疫发病机制中起主要作用。Th1细胞是在干眼动物模型和患者中最早发现的致病性淋巴细胞亚群。研究证明，干眼状态下Th1细胞浸润聚集，Th1细胞分泌的IFN-γ与干眼的严重程度相关，其机制可能与促进细胞因子生成增加、上皮细胞凋亡、杯状细胞密度降低、黏蛋白改变和鳞状上皮化生有关[42]。De Paiva等[43]在干眼小鼠模型的研究中发现，干燥环境下小鼠眼表CD4+T细胞以及Th1细胞因子IFN-γ增多，同时可观察到结膜杯状细胞明显减少，而干眼对IFN-γ敲除小鼠的结膜杯状细胞密度无影响，对这些IFN-γ敲除小鼠外源性给予IFN-γ后可见结膜杯状细胞密度显著降低。Th17细胞是新近发现的、能够分泌IL-17的T细胞亚群，参与包括干眼在内的多种自身免疫性疾病的发病，不仅可以直接破坏角膜上皮屏障，还可诱导释放其他促炎因子(如IL-6、IL-8、MMP)促进干眼的发展[44]。De Paiva等[45]研究发现，干眼患者结膜中Th17相关细胞因子的基因表达明显增加，干眼小鼠的角膜和结膜中Th17相关基因的表达也明显增加，提示Th17反应参与了人和干眼动物模型的发病过程。Chauhan等[46]同样发现，干眼小鼠结膜中IL-17表达明显增加，阻断IL-17可以显著减轻疾病严重程度并延缓疾病进展[47]。Tregs是一类具有负调节作用的T细胞亚群，能够通过抑制多种免疫细胞来抑制干眼的眼表炎症损害。Niederkorn等[48]在小鼠模型中发现，Tregs被去除后，小鼠最终会出现干眼症状，角膜、结膜、泪腺炎症加重。Ratay等[49]通过使用1个CCL22持续释放系统使Tregs聚集到眼表，可使干眼小鼠眼表CD4+IFN-γ+T细胞浸润显著减少，泪液清除率、杯状细胞密度和角膜上皮完整性等指标均有所改善，这提示Tregs在免疫介导炎症的干眼发病中发挥抑制作用，Tregs有望成为干眼治疗的新靶点细胞。

目前已有大量的临床和实验研究表明，免疫相关的炎症反应在干眼发病中起着至关重要的作用。多种抗炎药物也已投入临床应用，成为干眼的治疗手段之一[50]。本文针对免疫介导炎症在干眼发病中的最新研究进展进行了陈述和总结(图1)，旨在为减轻炎症所致眼表损害及改善干眼症状提供潜在的治疗靶点。然而，干眼作为一种多因素特发性疾病，其治疗非常复杂，治疗效果也因人而异。因此，免疫炎症引起干眼眼表损害的具体机制仍有待进一步深入研究，以发现更有效的治疗靶点和治疗方法。

图1 干眼的免疫介导炎症发病机制 干眼的眼表免疫炎症涉及非特异性免疫和特异性免疫。外界环境刺激(如干燥)作用于眼表，诱导眼表炎性因子(如IL-1、TNFα、IL-6等)分泌增加，启动非特异性免疫。同时，这些增加的炎性因子促进APCs的活化和迁移，成熟的APCs通过活化CD4+T细胞启动特异性免疫反应，活化的Th1细胞、Th17细胞迁移至眼表，在眼表持续分泌大量炎性介质，加重上皮细胞、杯状细胞凋亡和眼表稳态破坏，使眼表持续处于慢性炎症状态，形成恶性循环 NK：自然杀伤细胞；Th：辅助性T；APCs：抗原递呈细胞

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