糖尿病視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞的研究進(jìn)展

1、糖尿病視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞的研究進(jìn)展     【摘要】  Muller細(xì)胞是脊椎動物視網(wǎng)膜內(nèi)最主要的神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞。它貫穿整個視網(wǎng)膜，與視網(wǎng)膜神經(jīng)細(xì)胞及視網(wǎng)膜血管發(fā)生多種功能的交互作用。糖尿病視網(wǎng)膜病變（diabetic retinopathy,DR）的發(fā)病機(jī)制至今尚未明，近年來的臨床和基礎(chǔ)研究發(fā)現(xiàn)DR患者和動物模型中Muller細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生了變化，這種變化早于視網(wǎng)膜血管損傷。本文就近幾年有關(guān)糖尿病視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)及生理變化的研究進(jìn)展作一綜述。 【關(guān)鍵詞】  糖尿病視網(wǎng)膜病變; Muller細(xì)胞; 形態(tài)結(jié)構(gòu)

2、; 生理變化    Abstract: Muller cells are the most principal neuroglial cells in vertabrate retina.They cross the entire thinckness of the retina and interact with neurocytes and retinal vessels.Considerable uncertainty remains about the exact nature of the insult that initiates diabetic r

3、etinal changes,but the overwhelming majority of evidence from studies of human diabetes and animal models pointed to the ultrastructural and physiological changes in advance of the dectectable retinal vascular changes. In this paper the current research of morphological structure and physiological c

4、hanges of Muller cells in diabetic retinopathy were reviewed.    Key words: diabetic retinopathy; Muller cell; morphological structure; physiological changes    DR是糖尿病（diabetes  mellitus,DM）最常見而嚴(yán)重的并發(fā)癥之一，致盲率占眼科雙盲中的第1位，DR所致的失明者是非糖尿病性失明者的5倍。其發(fā)病率隨糖尿病病程的發(fā)展而增加，5年內(nèi)DR發(fā)生率為4

5、4.4，7年后為561。在美國，DM發(fā)病10年后有60的患者出現(xiàn)DR，15年后可高達(dá)80，預(yù)見到2030年美國將有2500萬，全世界有3億DR患者2。有關(guān)DR的發(fā)病機(jī)制尚未明了，近幾年國內(nèi)外學(xué)者研究認(rèn)為，Muller細(xì)胞在視網(wǎng)膜血管病變之前其形態(tài)結(jié)構(gòu)和生理功能發(fā)生了變化。Muller細(xì)胞的這些變化在DR的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。    1  Muller細(xì)胞的形態(tài)和生理功能*2  1.1  光鏡下Muller細(xì)胞的形態(tài)    Muller細(xì)胞由德國人Müller（1851）首先描述，后以其名字命名

6、。由于呈細(xì)長形似纖維，又稱Muller纖維。其細(xì)胞體位于內(nèi)核層的內(nèi)中間區(qū)，染色較深。其胞體向內(nèi)外發(fā)出細(xì)長的突起占據(jù)從內(nèi)界膜至外界膜的整個視網(wǎng)膜厚度，包繞著視網(wǎng)膜中視錐視桿細(xì)胞，雙極細(xì)胞及神經(jīng)節(jié)細(xì)胞的大部分神經(jīng)元，特化的足板附于視網(wǎng)膜毛細(xì)血管壁參與構(gòu)成血視網(wǎng)膜屏障。細(xì)胞核多位于內(nèi)核層的中央部，呈長角形且染色反應(yīng)不同，故易與均勻一致的圓形胞核的雙極細(xì)胞鑒別。    1.2  電鏡下的Muller細(xì)胞    電鏡下觀察3，4與其周圍細(xì)胞比較，Muller細(xì)胞的核質(zhì)及胞質(zhì)，致密度增高，以此來辨認(rèn)Muller細(xì)胞。Muller細(xì)胞質(zhì)中

7、包含有許多發(fā)育良好的纖維，其直徑約100，纖維的走行方向不定，但近細(xì)胞膜面，其走行方向與細(xì)胞膜平行。內(nèi)側(cè)突較粗，含許多縱形排列的細(xì)絲和桿形線粒體及滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糖原顆粒，突起末端常膨大分叉，穿過神經(jīng)纖維層相互連接形成薄膜，與其內(nèi)面的基膜共同構(gòu)成電鏡下的內(nèi)界膜。外側(cè)突較細(xì)，穿插包繞在視細(xì)胞之間，故突起外形凹凸不平，內(nèi)有細(xì)絲，不發(fā)達(dá)的高爾基復(fù)合體和糖原顆粒，線粒體多集中在突起的頂部，外側(cè)突頂端之間以及視細(xì)胞內(nèi)節(jié)之間有連接復(fù)合體，共同構(gòu)成外界膜，突起頂端表面有微絨毛，穿插在視細(xì)胞內(nèi)節(jié)之間，擴(kuò)大了該細(xì)胞的表面積。Muller細(xì)胞質(zhì)中發(fā)育良好的滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)，除了見于視網(wǎng)膜色素上皮以外，眼組織其他細(xì)胞中未曾見

8、到。滑面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)形成大小不等，形狀不一的空泡，這些空泡可能是空腔，也可能含有微細(xì)的顆粒狀物質(zhì)。糖原顆粒廣泛的分布于細(xì)胞質(zhì)中，直徑約2530 nm，細(xì)胞質(zhì)中含有豐富的游離核糖體。     1.3  Muller細(xì)胞的生理功能    上世紀(jì)70年代，K.E. RASMUSSEN5，6首次對成年大鼠視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞進(jìn)行了定量分析。研究發(fā)現(xiàn)Muller細(xì)胞有30.8%胞質(zhì)集中在神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層，31.6%在內(nèi)叢狀層，17.1%內(nèi)核層，4.8%外叢狀層，12.8%外核層，3.0%錐桿細(xì)胞層。Muller細(xì)胞中55

9、.3%的線粒體分布在神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層，乳酸脫氫酶活性最強(qiáng)的地方也在神經(jīng)纖維層和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層。線粒體是細(xì)胞內(nèi)生物氧化的主要場所，細(xì)胞生命活動所需的總能量中，大約90%來自線粒體。K.E.的結(jié)果提示Muller細(xì)胞在視網(wǎng)膜中不僅起著支持和絕緣作用，而且能提供營養(yǎng)物質(zhì)，特別是將高能量復(fù)合物提供給神經(jīng)節(jié)細(xì)胞。體外研究還證實(shí)，Muller細(xì)胞主要從糖酵解中獲取ATP，且具有很低的氧消耗率，這種代謝形式為視網(wǎng)膜神經(jīng)元節(jié)省了氧，特別是在內(nèi)核層及神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層6。    視網(wǎng)膜神經(jīng)元的活動可以刺激Muller細(xì)胞中糖原分解，產(chǎn)生能量提供給神經(jīng)元。Muller細(xì)胞含有大量的乳

10、酸脫氫酶，具有合成糖原以及儲備糖原的能力。它可將血液中的大分子物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)提供給神經(jīng)元，攝取并分解神經(jīng)元代謝產(chǎn)生的神經(jīng)遞質(zhì)。同時，Muller細(xì)胞在視網(wǎng)膜發(fā)育過程中還可分泌不同的生長因子并表達(dá)黏附分子和神經(jīng)生長因子。近幾年研究證明：Muller細(xì)胞與神經(jīng)元之間存在雙向信號傳導(dǎo)，參與視網(wǎng)膜信息處理7。    在視網(wǎng)膜內(nèi)，Muller細(xì)胞可表達(dá)多種K1 +通道，不同的K1 +通道亞型分別參與不同的視網(wǎng)膜生理和代謝功能 。在Muller細(xì)胞胞體某個局部產(chǎn)生的高K1 +，會導(dǎo)致Muller細(xì)胞去極化，并在其他的低K1 +部位釋放K1 +，從而實(shí)現(xiàn)K1 +分布的空間緩沖，這對于

11、保持神經(jīng)元的興奮性十分重要。K1 +電流從Muller細(xì)胞的終足流出的同時，Muller細(xì)胞參與了視網(wǎng)膜電圖b波的形成。    視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞是視網(wǎng)膜細(xì)胞中唯一能合成谷氨酰胺合成酶（GS）的細(xì)胞8，并可表達(dá)高親和力的谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體（主要是GLAST），把谷氨基酸逆著細(xì)胞內(nèi)外濃度差從細(xì)胞外轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞內(nèi)，并通過谷氨酰胺合成酶將其轉(zhuǎn)化為谷氨酰胺，谷氨酰胺又被輸送給神經(jīng)細(xì)胞重新合成谷氨酸。消除高濃度的谷氨酸對神經(jīng)元的毒性作用。一旦GS被抑制，相應(yīng)神經(jīng)元功能則完全喪失。    以往的研究表明9，視網(wǎng)膜神經(jīng)元活動時釋放的CO2會被Mulle

12、r細(xì)胞的碳酸酐酶迅速轉(zhuǎn)化為H 和HCO-3，HCO-3可被Muller細(xì)胞上的NaHCO-3轉(zhuǎn)換系統(tǒng)通過底足板運(yùn)輸至玻璃體釋放，而H則會在Muller細(xì)胞去極化時流出細(xì)胞外，從而引起胞外酸化。Muller細(xì)胞微小的去極化引起的胞外酸化會明顯抑制神經(jīng)元的突觸傳遞效率。    正常視網(wǎng)膜中，由神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞所釋放的神經(jīng)活性成分（如K1+ 、ATP 、谷氨酸及嘌呤受體激動劑等）均可誘導(dǎo)Muller細(xì)胞中Ca2+濃度升高，形成Ca2+波。 Muller細(xì)胞膜上的CD38可和細(xì)胞外的NAD結(jié)合，引發(fā)細(xì)胞內(nèi)Ca2+波形成10。近年來，有關(guān)Muller細(xì)胞內(nèi)Ca2+介導(dǎo)的第二

13、信使系統(tǒng)對神經(jīng)元活動的影響的研究取得了很大進(jìn)展。研究表明，視網(wǎng)膜內(nèi)膠質(zhì)細(xì)胞的Ca2+波傳遞主要有兩種途徑，一種是由細(xì)胞間縫隙連接傳遞介導(dǎo)，一種是通過釋放ATP作為細(xì)胞外信使來介導(dǎo)11。    2  DR時Muller細(xì)胞的病理及生理變化    2.1  光鏡及電鏡下糖尿病視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞的病理改變Schellini SA 12等實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，糖尿病早期 Muller細(xì)胞核已發(fā)生改變，而視網(wǎng)膜血管內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞并未見明顯病理改變。光鏡下糖尿病大鼠視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞核呈六角型并且密度增高。電子顯微鏡下，可以觀察到糖尿病大鼠視網(wǎng)膜Muller細(xì)胞核染色質(zhì)更分散，并有電子密度高的核顆粒，細(xì)胞漿中糖原，致密體及溶酶體增加。這些改變在毛細(xì)血管周圍區(qū)域更明顯并與糖尿病病程正相關(guān)。國內(nèi)有學(xué)者用透射電鏡觀察3mSTZ大鼠視網(wǎng)膜發(fā)現(xiàn)Muller細(xì)胞突起內(nèi)細(xì)胞器消失，突起呈空泡樣變，而內(nèi)皮細(xì)胞、周細(xì)胞未見有病變13。Muller細(xì)胞的變化可能直接受高血糖或血糖變化的影響。糖尿病早期Muller細(xì)胞還表現(xiàn)出VEGF和GFAP表達(dá)增加。Bek T14通過DR血管閉塞區(qū)域膠質(zhì)細(xì)胞的免疫組化學(xué)研究發(fā)現(xiàn)：Mull