[科普中国]-眼色素

眼色素

眼色素也叫葡萄膜，形似紫色的葡萄而得名，是眼球壁的第二层，可分为前中后3部分，即前部的虹膜，中部的睫状体和后部的脉络膜。脉络膜位于巩膜和视网膜之间，为葡萄膜面积最大的部分。正常的脉络膜是一层柔软光滑而具有一定弹性的棕色薄膜，富含血管和色素，其厚度为0.1毫米～0.2毫米。它犹如照相机上的暗箱，起遮光作用。葡萄膜为眼球壁的中间层，含有丰富的血管与色素，曾有色素膜与血管膜之称。前葡萄膜包括虹膜与睫状体，后葡萄膜即脉络膜；这三部分组织在解剖上紧密联接，病变时则互相影响。

眼睛壁分为三层，葡萄膜是中间的一层，由于这层膜取出后像一个葡萄，呈紫黑色，又圆又软，因此叫葡萄膜。由于葡萄膜血流量大、血流速度缓慢，眼球的血液营养由它提供，血液里的致病性抗原物质会在此处沉淀，因此与全身性疾病有密切联系，所以是容易发炎的部位之一1。

眼色素上皮细胞的形态学特征眼色素上皮细胞排列呈单层，为立方形结构。细胞顶部包含两种微绒毛:一类细长，约5～7μm，另一类粗短。微绒毛可以扩大表面接触面积，利于实现经上皮细胞的物质转运等功能;另一方面，微绒毛延伸到光感受器周围的间隙，包绕感光细胞外节，吞噬脱落的外节段。眼色素上皮细胞底部也有许多凹陷，以扩大表面积，利于营养物质的转运。眼色素上皮细胞的侧面与毗邻细胞的胞膜之间有不同宽度的细胞间隙，形成紧密连接，构成血-视网膜屏障。IPE为一单层立方形上皮细胞，其下是基底膜，易与基质分离。核圆，含棕色色素颗粒。IPE顶端有大量微绒毛，胞质中含大量色素、线粒体，部分IPE中含有肌丝，相邻细胞间可见缝隙连接。IPE与眼色素上皮细胞在形态上极为相似。

眼色素上皮细胞的生理功能特征RPE的生理功能主要包括:物质转运、视黄醛转运储存、吞噬降解光感受器外节段、遮光、清除自由基、合成多种细胞因子、构成血-视网膜屏障等。而IPE一直被认为对于视觉形成没有太大作用，它的作用主要是遮挡光线。但是对体外培养的IPE进行研究时，发现IPE表达了与眼色素上皮细胞类似的功能。

经上皮细胞物质转运功能RPE通过胞膜、特殊转运蛋白、胞间联接等方式调节、转运多种离子、营养物质及代谢产物。眼色素上皮细胞通过调控K+、Na+、Cl-、HCO-3等离子的转运，决定了细胞膜的去极化、水的转运、pH值的高低。眼色素上皮细胞主动转运多种氨基酸，例如牛磺酸、丙氨酸、亮氨酸。葡萄糖通过GLUT1受体被动转运，该受体已经定位于顶端及基侧眼色素上皮细胞胞膜上，它的转运受旁分泌及内分泌等多种因素调节。气体通过胞膜自由扩散以提供组织足够的氧。Schraermeyer等研究发现IPE具有Na+-K+-ATP酶活性，Na+-K+-ATP酶是维持钠、钾平衡及氨基酸、糖类等物质共同转运的动力来源，从而得出IPE可能具有物质转运功能。

生理屏障功能眼色素上皮细胞的侧面与毗邻细胞的胞膜之间有不同宽度的细胞间隙，形成紧密连接，从而构成血-视网膜屏障。血-视网膜屏障可阻挡大分子通过，保证视网膜各层细胞间质的水、电解质的平衡。睫状体上皮、IPE通过细胞间的紧密连接和虹膜血管共同构成血-房水屏障。脂溶性物质可以自由扩散透过屏障，而Na+、蛋白质及其它大分子不能透过屏障。Rezai等在半透膜上培养LongEvans鼠的IPE和眼色素上皮细胞，并观察它们清除白蛋白的情况，发现两者都能限制白蛋白通过，IPE能发挥和眼色素上皮细胞相似的大分子屏障功能，同时发现IPE单层细胞的相邻细胞间形成封闭小带和粘连小带，正是这种结构使IPE具备了屏障功能，他们认为IPE可能在视网膜下也可以形成紧密连接，代替眼色素上皮细胞发挥血-视网膜屏障功能。

视黄醛转运和储存功能维生素A通过眼色素上皮细胞基底或基侧胞膜的特异结合位点转运，进入细胞内，同胞内维生素A结合蛋白结合，并发生酯化反应，转化为11-顺视黄醇，再氧化为11-顺视黄醛后进入视杆、视锥细胞，同视蛋白结合生成视紫红质。在整个循环过程中，眼色素上皮细胞起了转运作用，并通过酯化反应储存视黄醛。Herbert等检测出培养的IPE具有与眼色素上皮细胞一致的维生素A结合蛋白的表达。由于维生素A结合蛋白是维生素A转运所必不可少的载体，因此，IPE可能同眼色素上皮细胞一样具有视黄醛转运和储存功能。近年来Thumann等发现牛的IPE和眼色素上皮细胞均有视黄醇结合蛋白(CRALBP)，视网膜色素上皮膜受体p63(眼色素上皮细胞63)和11-顺脱氢酶(11-cisRDH)的mRNA表达。CRALBP和11-cisRDH在两者中表达的强度相似，IPE中眼色素上皮细胞63表达较眼色素上皮细胞少。由此认为，IPE可能具有视黄醛代谢功能。但是VonRecum发现培养的人IPE只能非特异地将全反视黄醇转化为13-顺视黄醇，而不是转化为11-顺视黄醇，认为IPE无法完成视黄醛代谢功能，这一方面尚待进一步研究。

遮光、清除自由基功能RPE的遮光、清除自由基作用保证了感光细胞的正常功能。眼色素上皮细胞在代谢过程中过度的氧化反应会造成眼色素上皮细胞损伤，阻止眼色素上皮细胞的氧化损伤主要有三种形式:1.眼色素上皮细胞中的黑色素能削弱光线的波长及强度;2.眼色素上皮细胞可产生多种酶来消除自由基，例如过氧化物歧化酶，过氧化氢酶;3.眼色素上皮细胞可以通过多种非酶途径消除自由基，例如谷胱甘肽、抗坏血酸、维生素E、类胡萝卜素、黑色素等抗氧化剂。通过这些途径，有效地消除氧自由基，防止视网膜感光细胞遭到破坏。近来研究发现虹膜中也有类胡萝卜素、Cu2+/Zn2+超氧化物歧化酶(Cu2+/Zn2+SOD)、酸性谷胱甘肽S-转移酶(GST)。研究者认为虹膜可能具有一定的抗氧化作用。

眼色素层炎的免疫机制抗原特异性免疫应答分为细胞免疫和体液免疫应答。两者均要通过巨噬细胞、树突状细胞处理呈递抗原信息，某些眼组织如视网膜色素上皮细胞也能处理和呈递抗原。体液免疫应答包括抗原呈递细胞、CD+4T细胞、B淋巴细胞的互相作用，刺激B细胞增殖分化为抗体形成细胞并分泌Ab。细胞免疫是由抗原呈递细胞将Ag处理后将其传递给CD+4细胞，刺激其增殖，激活的T细胞也能调节其它免疫细胞如巨噬细胞、CTL、NK参与免疫应答。另外，激活的CD+4T细胞归巢到含有致敏抗原的靶器官，一旦激活的T细胞到达眼部便释放细胞因子，细胞因子招引其它炎症细胞参与炎症反应，炎性细胞释放过多的炎症介质如自由基、环氧酶、脂氧酶衍生物、细胞酶和神经肽，这些介质使血管通透性增加，组织变性，进一步加重炎症反应。许多类型的眼色素层炎是针对某些眼组织蛋白，由T细胞介导的免疫应答所致。Wacker及其同事证明皮内注射视网膜提取物能诱导豚鼠产生眼色素层炎。

眼色素层源性Ag简称S-Ag，是-50kD蛋白，发现在感光器外层和某些物种的松果体。此后，又有人证明在远离眼睛的部位注射S-Ag也能诱导多种易感动物如大鼠、兔、豚鼠、灵长类的眼色素层炎。用另外三种抗原:感光器间类视网膜结合蛋白，视紫红质，恢复蛋白免疫也能诱导眼色素层炎，这种眼内炎性疾病的动物模型称实验性自身免疫性眼色素层视网膜炎(EAU)。依所用Ag剂量和动物种类，一般在免疫10～14天后出现症状，其特点是玻璃体炎，脉络膜、视网膜浸润，视网膜血管炎。组织学改变为视网膜感光层变性，脉络膜、视网膜炎性细胞浸润，严重时视网膜出血和血管炎，免疫组织化学结果显示EAU早期炎性浸润细胞以T细胞为主，还有巨噬细胞，这些细胞在疾病的发展中起重要作用。

EAU是研究多种类型人眼色素层炎的动物模型，交感性眼炎是一种针对眼的致敏T细胞介导的眼内炎性疾病。该病是由于一只眼睛受伤后的几天至几年，另一眼也发生炎症反应，其特点是前房肉芽肿性炎症，中度至重度玻璃体炎，脉络膜浸润，组织学改变显示色素层弥漫性肉芽肿炎症，少量脉络膜毛细血管炎，上皮细胞内含被吞噬的色素2。

人的交感性眼炎有与鼠、猴EAU相似的临床症状和组织学特征。Marak发现交感性眼炎患者外周血淋巴细胞受视网膜色素上皮和视网膜Ag刺激而增殖，但脉络膜提取物无此作用。这些资料提示该病是由于眼部受伤使先前隔绝的视网膜Ag释放所致。交感性眼炎不是唯一一种由T细胞介导所致疾病。眼色素层炎的动物模型不仅有利于对参与这类疾病免疫机制的理解，而且使我们能尝试用新的方法治疗这类疾病。

类固醇仍是治疗各种类型眼色素层炎的主要药物，其作为具有多种药理作用的免疫抑制剂，对Ag特异性和非特异性的眼色素层炎均有抗炎作用，但影响人体多种组织的生理功能，由于过多的副作用，许多病人不能耐受治疗，况且许多自身免疫疾病对类固醇有抵抗，因此，迫切需要寻找新靶进行免疫治疗。许多在动物模型中用于控制疾病发生的方法成功地用于人眼色素层炎的治疗。

眼色素层炎的免疫治疗环孢素A因为动物模型的研究和人眼色素层炎的组织学分析均提示:T细胞是导致眼的炎性疾病的主要始动因素。研究者找到了一种针对T细胞的免疫抑制药，T细胞调节其它效应细胞或归巢迁移到炎症部位必须先被激活。已证明CsA能通过干扰IL-2的产生封闭参与激活T细胞基因。CsA能抑制EAU的产生，在Lewis鼠每天10mg/kg，能完全防止用S-Ag诱导的EAU，甚至在免疫后一周给予CsA，也有抑制效果。对类固醇和其它免疫抑制剂有抵抗的病人给予相同的有效剂量(10mg/kg.d)，临床初步观察视觉敏锐有改善，眼内的炎症减轻。此后CsA有效治疗许多类型的眼色素炎包括Behctet病。Masuda证明CsA比ColChicine治疗Behcet病更有效，Whitcup采用CsA与低—中等剂量的强的松联合用药治疗Behcet病的效果比单用高剂量CsA要好。

口服耐受免疫耐受是免疫系统对特异Ag产生的无应答状态，其产生机制是反应细胞的克隆清除或无能，抑制细胞及其分泌的介质作用。口服耐受是指口服某种Ag后所诱导的免疫耐受状态。Whitcup给Lewis大鼠口服视网膜S-Ag，结果发现实验组鼠比对照组鼠EAU的发病率低，用IRBP喂饲大鼠也获得类似的结果。其它研究者利用口服或鼻腔给予S-Ag也发现有诱导耐受的作用。最近，Whitcup发现新生小鼠免疫耐受可通过接受建立口服耐受鼠的脾细胞建立。不少学者研究了口服耐受的机制，认为自身反应性细胞的克隆清除、克隆无能、分泌TGF-β，IL-4，IL-10的Th2细胞介导的主动抑制可能是口服耐受的主要机制，且发现口服高剂量的自身Ag诱导克隆清除，口服低剂量Ag诱导主动抑制。在动物模型研究的基础上，Whichy让两名眼色素层炎的患者口服S-Ag，发现其有明显的治疗反应，一名患者可完全停止免疫抑制剂的使用，另一患者减少了抑制剂的使用，最近Bethesder完成ⅠⅡ/期随机临床实验。在与全身使用免疫抑制剂的病人作比较时，结果发现，随机接受口服视网膜S-Ag的病人较接受视网膜多种Ag混合物或安慰剂组的效果更好。

细胞粘附分子疗法鉴于眼色素层炎发病的免疫机制的最后一个环节是白细胞被招引到眼睛，提出了第三种治疗方法:细胞粘附分子疗法。先前，研究者认为炎性细胞集聚于炎症部位，仅依靠趋化因子的释放，近10余年人们知道了一种称细胞粘附分子的细胞表面蛋白负责白细胞的归巢并通过血管内皮移出进入炎症部位。招引炎性细胞到达眼睛的三种重要粘附分子是选择素、整合素、膜Ig超家族。选择素参与炎性细胞粘附到血管内皮细胞进而穿过血管壁，然后由炎性细胞表达的某些整合素与血管内皮细胞表达的Ig超家族成员互相作用，这种互相作用使细胞牢固结合到血管内皮细胞，促进炎性细胞由细胞内向外移出，并进入炎症组织。已经证明，血管内皮细胞表达粘附分子增加先于炎性细胞游走到眼部，在EAU的动物模型中，Ag致敏后七天，视网膜血管内皮细胞开始表达细胞间粘附分子-1(ICAM-1)，10天后，眼部出现表达白细胞功能相关Ag-1(LFA-1)及ICAM-1受体的炎性细胞，因为ICAM-1表达先于炎性细胞进入眼睛之前，它似乎参与了白细胞的归巢和移动3。