神經肽在干眼發病機制中的作用研究進展

王 烽，邵 毅，梁 棟

references for the prevention and treatment of DE.

0 引言

干眼是一種高度流行的多因素眼表疾病，患病率為5%～50%，其特征是淚液減少、結膜炎癥、角膜敏感性受損、杯狀細胞密度降低、上皮化生和角膜損傷，可導致視力障礙[1]。已知炎癥和免疫反應是干眼發病的核心機制之一[2]。病原體或機械損傷對感覺神經末梢的損傷或刺激導致神經肽的分泌，在觸發和調節炎癥反應中起重要作用，這一系列過程稱為神經源性炎癥[3]。眼表具有完善的防御系統和用于持續監測損傷和病原體進入的系統，其中神經源性炎癥起著重要作用[3]。神經源性炎癥是由傳導速度相對較慢的小感覺神經(無髓鞘C纖維和細有髓鞘A纖維、Aδ纖維)引起的，它們在眼表密集分布[3]。

神經肽是指以P物質(substance P，SP)、降鈣素基因相關肽(calcitonin gene related peptide，CGRP)、血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)和神經肽Y(neuropeptide Y，NPY)為代表的神經末梢分泌的小分子肽，被認為是神經免疫串擾的重要參與者[4]。盡管神經源性炎癥對傷口愈合和防止感染非常重要[5]，但其也被視為某些疾病的重要致病機制，有研究證明眼表面存在密集神經支配的感覺神經末梢及自身免疫性炎癥在干眼的發病機制中發揮作用[6]。近年來，神經源性炎癥和神經肽在干眼中的可能致病作用已被提出，本文總結了近年關于神經肽在干眼中的研究進展，以期有助于拓寬和加深對干眼發病機制的理解。

1 神經肽在干眼發病機制中的作用

神經肽是感覺神經末梢受損傷或刺激后產生的小分子肽，神經肽通過誘導血管舒張/血漿外滲和水腫并刺激趨化因子的釋放，導致白細胞外滲和免疫細胞趨化到炎癥部位從而產生先天/適應性免疫反應[7]。這種炎癥過程通常被認為是由神經和免疫細胞之間的串擾控制的。然而，破壞神經系統和免疫系統之間平衡的嚴重神經損傷會導致炎癥部位的神經肽過度或延長釋放。由此產生的神經源性炎癥成為各種疾病的致病機制。眾所周知正常的淚液流動受副交感神經、交感神經和感覺神經之間的精細平衡調節[8]。事實上，自主神經和感覺神經局部釋放多種介質，這些介質能夠影響腺泡分泌及淚腺和結膜的炎癥反應，這種神經源性炎癥的主要原因被認為是由于感覺神經釋放SP和CGRP[3]。眼球表面豐富的感覺和自主神經纖維在維持角膜上皮健康方面起著重要作用，是神經源性炎癥的主要來源[3]。與角膜基質細胞一樣，基底神經叢分泌大量神經肽和神經營養因子，據報道，在誘導的干眼角膜中，基底神經的密度降低和形態結構發生改變，這些異常通常與干眼的嚴重程度相關[9]。淚液高滲壓介導的角膜上皮損傷或高滲壓本身可使角膜神經末梢受到機械性和炎癥性損傷[10]。干眼中角膜敏感性的降低促進了神經源性應激，導致眼表穩態受損[11]。此外，釋放的炎性細胞因子反過來促進刺激神經生長的神經營養因子的產生，這可能解釋了在干眼中常見的神經形態結構改變，包括神經芽、彎曲和變薄[12]。角膜神經異常會導致進一步的眼表損傷，并有助于維持干眼的惡性炎癥循環[13]。據報道，神經感覺功能障礙在干眼的病理生理學中起重要作用[14]。通過釋放神經肽誘導眼表和淚腺內的神經源性炎癥被認為是干眼發病機制的一個因素[15]。發炎的淚腺可能產生含有促炎細胞因子的“有毒眼淚”，破壞眼表穩態，加劇炎癥反應[4]。炎癥部位眼表上皮細胞、淚腺組織和神經末梢釋放的神經肽可調節免疫細胞的浸潤和激活，導致反射性流淚和眼部不適[16]。

2 代表性神經肽及其在干眼中的作用

2.1SP SP是速激肽家族中的一種由11個氨基酸組成的神經肽，與各種炎癥性疾病的發病機制有關，是疼痛傳遞的關鍵介質，主要由神經元和炎癥細胞分泌[17]。SP的生物活性受三種速激肽受體的激活調節，即神經激肽1受體(neurokinin 1 receptor，NK1R)、NK2R和NK3R[18]。據報道，SP是神經源性炎癥的關鍵分子，其作為肥大細胞特異性受體Mrgprb2的內源性激動劑，獨立于NK1R，誘導肥大細胞活化，從而導致神經源性炎癥[19]。SP在角膜上皮和基質細胞中表達，其在維持正常角膜上皮和角膜損傷刺激后的愈合過程中具有重要作用[20]。Chao等[21]發現與健康受試者相比，準分子激光原位角膜磨鑲術(laser-assistedinsitukeratomileusis, LASIK)術后患者淚液SP水平與干眼癥狀的嚴重程度呈正相關。同樣，Tummanapalli等[22]發現1型糖尿病周圍神經病變患者淚液中SP濃度較健康對照者顯著降低，且與角膜神經纖維密度顯著相關。因此，SP可作為評估激光屈光手術后干眼和1型糖尿病周圍神經病變的非侵入性生物標志物。

2.2CGRP CGRP是一種多功能神經肽，由37個氨基酸組成。CGRP是儲存在感覺神經元中的神經肽，廣泛表達于中樞和外周神經系統。CGRP是神經源性炎癥的有效血管舒張成分，可介導疼痛傳遞[23]。CGRP是淋巴細胞分化和細胞因子產生的關鍵調節因子。在Th1型免疫反應中，CGRP主要發揮抗炎和免疫抑制作用，抑制促炎細胞因子的產生，降低免疫細胞向T細胞提供抗原的能力[24]。此外，CGRP在某些主要與Th2型免疫反應相關的疾病中卻顯示出促炎癥作用[25]。因此，CGRP表現出促炎或抗炎作用取決于疾病的情況。CGRP在維持正常角膜上皮中發揮重要的作用，角膜損傷后其分泌增加[20]。CGRP可通過促進狗角膜上皮細胞遷移及兔角膜細胞分化增強角膜上皮的再形成[26]。CGRP還通過上調環磷酸腺苷和白細胞介素(interleukin，IL)-8的表達調節先天性免疫，從而促進中性粒細胞對角膜急性炎癥區域的趨化性[27]。因此，許多研究人員建議將其與SP一起作為干眼的生物標志物[28-29]。

2.3VIP VIP是由前體分子合成的具有28個氨基酸的活性肽，編碼該肽的基因位于6號染色體[30]。VIP主要在源自中樞神經系統的副交感神經末梢中表達[31]。VIP在神經源性炎癥過程中具有免疫調節特性，有助于調節免疫偏離和控制外周器官的急性炎癥[31]。除了神經元，VIP在免疫細胞中高度合成，VIP通過誘導Th2細胞因子IL-4和IL-5促進巨噬細胞和樹突狀細胞的Th2型免疫應答，而VIP通過下調γ-干擾素(interferon-γ，IFN-γ)、IL-2、腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)、促炎趨化因子和Toll樣受體表達抑制Th1型免疫應答，導致Th2/Th1細胞比率增加[32]。此外，VIP通過產生IL-10和轉化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)抑制自身反應性T細胞的激活，還可抑制主要組織相容性復合物Ⅱ、CD80、CD86和促炎性趨化因子[33]。VIP在角膜上皮的傷口愈合中發揮重要作用。Zhang等[34]證明VIP在調節角膜上皮愈合和神經再生中發揮作用，并以信號通路依賴的方式發揮抗炎作用。作為角膜內皮中的自分泌營養因子，VIP也被證明可以促進角膜內皮細胞在氧化應激下的存活，推測是通過激酶A抑制劑依賴性機制中抗凋亡因子Bcl-2和分化標志物N-鈣黏蛋白的上調發揮作用[35]。因此，VIP有助于在神經源性炎癥環境中維持抗炎作用并控制免疫耐受。

2.4NPY NPY由36個氨基酸構成，末端帶有酪氨酸殘基，主要存在于交感神經元中[36]。NPY通過激活表達NPY受體的免疫細胞促進免疫反應。在免疫系統中，NPY主要來源于作用于免疫器官的交感神經[37]。NPY刺激白細胞黏附和遷移，并誘導單核細胞和巨噬細胞活化，產生促炎和抗炎分子，如IL-4、IL-6、IL-12、IL-1β、TNF-α和TGF-β[38]。與CGRP和VIP類似，NPY誘導抗原提呈細胞(antigen presenting cell，APC)遷移并招募到炎癥部位，主要通過上調APC中的細胞因子IL-6和IL-10促進Th2極化，從而發揮抗炎作用[39]。此外，NPY通過介導作為炎癥細胞負調控因子的耐受性APC細胞和調節性T細胞(T regulatory cells，Tregs)的激活，促進單核細胞和T細胞的免疫耐受活性。

3 神經肽在干眼中的研究

3.1干眼與神經肽眼表免疫反應是一個嚴格而復雜的調節過程，旨在保護和防御眼表，但如果調節不當，就會導致干眼[2]。Tepelus等[40]發現干眼患者角膜基底下神經叢結構發生變化，特別是角膜基底下神經減少、角膜神經形態改變和角膜敏感性降低。在Sj?gren綜合征患者的淚液中觀察到的促炎細胞因子和唾液腺中發現的神經肽水平的改變提示眼表功能障礙相關的神經源性炎癥的可能作用[41]。多項研究表明，免疫抑制Tregs功能障礙會導致干眼的發生，Tregs能夠被效應Th17抑制，從而加重干眼眼表炎癥損傷[6，42]。Yu等[43]評估了SP對APC成熟的影響，APC是參與誘導干眼中Th17介導反應的關鍵細胞，結果發現使用NK1R拮抗劑局部治療干眼小鼠可抑制APC的產生，降低Th17細胞活性，從而改善干眼的嚴重程度。同時，Taketani等[44]研究發現使用NK1R拮抗劑在干眼小鼠中進行在體治療可有效恢復Tregs功能，抑制致病性Th17反應，并顯著改善干眼。提示SP水平的顯著增加促進了干眼中的Tregs功能障礙，而SP的阻斷有效恢復了Tregs功能并抑制了干眼的加重。因此，SP/NK1R拮抗劑可能是一種可行的治療策略，通過挽救Tregs功能障礙和抑制Th17反應抑制干眼加重。有報道稱，已被臨床證實為干眼治療劑的環孢素A可抑制SP與NK1R結合，從而抑制SP誘導的IL-6分泌[45]。盡管臨床上還沒有明確證據表明環孢素A對SP/NK1R系統的抑制作用有助于提高干眼的治療效果，但IL-6在干眼的發病機制中起著重要作用，因此也表明抑制SP/NK1R系統可能有助于治療干眼。此外，神經肽還可以成為評估干眼嚴重程度的有效標志物。Lambiase等[46]通過酶聯免疫吸附法分析干眼患者淚液中的神經肽水平，并確定與臨床檢查結果的相關性，結果發現，與健康對照組相比，干眼嚴重程度與淚液中CGRP和NPY水平呈負相關，NPY與淚膜破裂時間呈負相關，而淚液中SP和VIP水平無顯著變化。上述研究表明，淚液中NPY和CGRP水平與干眼的嚴重程度相關。另有研究報道，角膜感覺遲鈍或糖尿病性神經病變患者淚液中SP水平降低，且與基底神經叢中神經纖維密度的減少有關[23]。因此，關于神經肽在干眼病理生理學中的作用仍需要更為詳細的研究，而干眼患者淚液中VIP沒有顯著變化可能反映了表達VIP的副交感神經對角膜的神經支配非常有限[47]。

3.2屈光手術后干眼與神經肽屈光手術導致淚液生成、淚膜質量和眨眼反射減少，這與干眼的發病機制有關[48]。在行LASIK或激光光學角膜切削術(photorefractive keratectomy，PRK)術后可觀察到各種神經肽的變化[21，48-49]。Chao等[49]評估了20例非干眼志愿者行LASIK術后1d，1wk，1、3、6mo的角膜神經形態及SP和CGRP濃度，結果發現，LASIK術后角膜神經形態立即改變，且在術后6mo未恢復到術前水平，而在術后3mo觀察到淚液中的SP濃度增加。該研究首次證明了淚液SP與LASIK術后神經再支配之間的關聯，表明操縱神經肽濃度以改善神經再支配的策略可能會提高LASIK術后的眼部舒適度。此外，Chao等[21]使用酶聯免疫吸附法測定20例LASIK術后患者淚液中SP和CGRP濃度，并確定其與臨床檢查結果的相關性，與正常組比較，LASIK術后組眼部不適、淚液CGRP濃度和結膜敏感性更高，且干眼癥狀與角膜敏感性和淚液SP濃度呈正相關。這項研究表明LASIK術后有癥狀和無癥狀患者在神經形態、神經肽和眼表敏感性方面的差異有助于更好地了解LASIK術后干眼的機制。Mertaniemi等[50]使用酶聯免疫吸附法測定正常人淚液中神經肽CGRP的含量，并探討行PRK對其在淚液中釋放的影響。研究發現行PRK術后，與術前相比，淚液中CGRP水平升高，在術后第2d達到峰值，在術后第7d下降，推測術后第1～2d CGRP水平的顯著增加可能是由于受損角膜基質神經的分泌所致。盡管術后淚液分泌過多，但淚液中CGRP濃度沒有顯著降低，這表明CGRP可能是通過角膜感覺神經同時分泌到淚液中?？傊?，上述研究表明屈光手術后SP和CGRP水平是會發生改變的，但是需要進一步研究分析神經肽隨時間的變化情況，并探討其與干眼的臨床結果之間的關聯性。

3.3隱形眼鏡相關干眼與神經肽據報道，由于角膜接觸鏡的磨損，淚膜和眼表面發生了多種生物物理變化，包括淚膜不穩定、淚液蒸發速率增加、淚液滲透性增加、結膜充血增加和上皮損傷[51]，從而導致干眼的發生。Zhang等[34]研究了VIP在角膜傷口愈合中的作用，包括上皮傷口愈合和感覺神經再生，結果發現VIP通過抑制Shh(sonic hedgehog)信號通路調節角膜上皮傷口愈合、炎癥反應和神經再生，這項研究表明VIP在治療角膜上皮損傷方面具有治療潛力。Golebiowski等[52]分別評估了20例隱形眼鏡配戴者和20例非配戴者淚液中神經肽水平，并評估與角膜神經支配、淚液功能和眼部不適指數的關系，結果發現各組之間淚液中SP和CGRP的水平沒有差異，神經形態或眼表敏感性也沒有差異。然而，該研究發現神經密度、淚液中CGRP水平與角膜敏感性密切相關。López-de la Rosa等[51]測量了30例有癥狀和30例無癥狀隱形眼鏡配戴者的舒適度和淚液中SP水平，結果發現有癥狀隱形眼鏡配戴者淚液中SP水平顯著升高，表明SP可能成為配戴隱形眼鏡不適的潛在生物標志物。盡管配戴隱形眼鏡對神經肽影響的相關研究很少，結果仍存在爭議，需要更多的研究，但迄今為止的研究結果表明，淚液中SP水平升高可能與配戴隱形眼鏡引起的不適或干眼有關，而與隱形眼鏡本身無關。

4 小結和展望

本文總結了目前神經肽在干眼中的研究，神經肽在干眼的病理生理機制中發揮著不同的作用，其中在干眼炎癥中發揮了關鍵作用，通過抑制SP/NK1R系統，特別是在干眼的早期階段，可能防止干眼的惡化和進展為更慢性的形式。然而，由于免疫反應是一種全身反應，各種免疫過程同時發揮作用，因此很難確定每個過程的貢獻。此外，需要擴大致病機制的研究范圍，包括與干眼相關的多種神經肽和多器官，包括角膜、結膜、主淚腺和副淚腺、瞼板腺和神經網絡等。然而，考慮到神經肽具有類似于雙刃劍的作用[3]，其積極作用(如抑制干眼的致病機制)與消極作用(如抑制傷口愈合和對感染的先天性免疫)之間的平衡，應在開始臨床試驗前進行徹底評估。盡管關于神經肽在干眼中的致病作用的研究仍處于起步階段，這將有助于拓寬和加深對干眼發病機制的理解，并在未來幫助干眼患者。