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转胞吞在血视网膜屏障中的作用:从病理生理功能到药物递送

期刊:Frontiers in PharmacologyDOI:10.3389/fphar.2025.1565382

本文发表于 *frontiers in pharmacology*,题为 “the role of transcytosis in the blood-retina barrier: from pathophysiological functions to drug delivery”,是一篇综述性论文(类型b)。文章于2025年4月16日发表,由新乡医学院第一附属医院神经内科的张春林、马晶晶、李翔、严海清、桂永坤、严志新、张平,以及贵州医科大学附属医院神经内科的游明峰等人共同完成,其中张春林、马晶晶和李翔为共同第一作者,通讯作者为张平和游明峰。该综述系统总结了转胞吞(transcytosis)在血-视网膜屏障(blood-retina barrier, BRB)中的生理功能、生化特性、研究方法及其在病理状态和药物递送中的作用。

文章首先介绍了BRB的基本结构和功能。BRB由内屏障和外屏障组成,内屏障由视网膜微血管内皮细胞构成,外屏障由视网膜色素上皮细胞构成。BRB通过紧密连接限制细胞旁转运,同时通过极低的转胞吞速率限制跨细胞转运,从而维持视网膜微环境的稳态。转胞吞是指大分子(大于10 kDa)通过囊泡在内皮细胞或上皮细胞内进行跨细胞运输的过程,主要包括受体介导的转胞吞和非选择性吸附性转胞吞两种形式。在健康BRB中,转胞吞主要涉及窖蛋白介导的囊泡运输和网格蛋白介导的内吞途径。

在健康BRB中,MFSD2A和PLVAP是内皮转胞吞的重要标志物。MFSD2A是主要促进因子超家族成员,在视网膜和脑微血管中选择性表达,通过抑制窖蛋白介导的转胞吞来维持屏障功能。MFSD2A能够运输溶血磷脂酰胆碱,尤其是含不饱和脂肪酸链的溶血磷脂酰胆碱,同时抑制小窝(caveolae)形成,从而降低转胞吞速率。PLVAP是唯一已知的气孔隔膜和窗孔隔膜的分子成分,其表达通常被认为是内皮转胞吞增加的标志。在发育过程中,PLVAP的表达逐渐下降,功能成熟的BRB中几乎不表达PLVAP。

在生化特性方面,转胞吞主要分为三类:窖蛋白介导的转胞吞、网格蛋白介导的转胞吞和巨胞饮。窖蛋白介导的转胞吞依赖富含胆固醇和鞘脂的膜结构域,由窖蛋白-1和cavin蛋白家族稳定,负责白蛋白、胰岛素和低密度脂蛋白等大分子的选择性转运。网格蛋白介导的转胞吞通过网格蛋白包被小泡进行受体特异性内吞,涉及衔接蛋白AP2、动力蛋白和HSC70等分子,参与胰岛素受体、转铁蛋白受体以及β-淀粉样蛋白-低密度脂蛋白受体相关蛋白1复合物的转运。巨胞饮由肌动蛋白聚合驱动的膜皱褶形成大而不规则囊泡,是非选择性摄取溶质和病原体进入内皮细胞的重要途径。

在研究方法方面,体外评估转胞吞主要采用基于荧光和酶法的检测体系。辣根过氧化物酶结合荧光底物可用于评估窖蛋白介导的转胞吞,荧光标记的转铁蛋白用于检测网格蛋白介导的转胞吞,四甲基罗丹明偶联的葡聚糖用于评估巨胞饮。体内评估血管渗漏通常使用伊文思蓝、荧光素异硫氰酸酯标记的葡聚糖或白蛋白等示踪剂,但这些方法不能区分跨细胞转运和细胞旁转运。超微结构分析结合辣根过氧化物酶示踪可以定位跨内皮囊泡并观察其内容物,为转胞吞提供直接证据。

在BRB病理性破坏中,PLVAP、Wnt-MFSD2A信号通路和Dll4-Notch1信号通路都参与了转胞吞的调控。研究显示,血管内皮生长因子(VEGF)能够上调PLVAP表达并增加窖蛋白介导的转胞吞,导致糖尿病黄斑水肿等疾病中的血管渗漏。PLVAP抑制可降低VEGF介导的窖蛋白形成和大分子示踪剂的通透性,但不影响小分子示踪剂的细胞旁通透性,提示PLVAP是VEGF诱导的跨细胞转运的关键调节因子。在Wnt信号通路方面,Wnt信号通过β-catenin依赖性机制直接调控MFSD2A表达。在LRP5敲除和Norrin敲除小鼠模型中,视网膜内皮转胞吞增加,MFSD2A过表达可抑制Wnt缺陷介导的转胞吞并降低窖蛋白-1水平。在糖尿病模型中,MFSD2A表达下降与视网膜血管渗漏相关,过表达MFSD2A可减少I型和II型跨内皮囊泡密度,降低渗漏。在Dll4-Notch1信号通路中,内皮Dll4-Notch1信号通过抑制转胞吞来维持视网膜屏障完整性。Dll4失活导致窖蛋白-1和PLVAP表达增加,但不影响紧密连接蛋白的分布。SOX17作为Dll4的上游调节因子,其内皮特异性敲除也导致跨细胞囊泡增加。SREBP1介导Dll4抑制诱导的转胞吞,其抑制剂fatostatin可减少示踪剂渗漏和PLVAP表达。

在药物递送方面,转胞吞机制为跨BRB药物运输提供了潜在策略。转铁蛋白受体是视网膜药物递送的重要靶点。pabinafusp alfa是一种由艾杜糖醛酸-2-硫酸酯酶和抗人转铁蛋白受体抗体组成的融合蛋白,在小鼠黏多糖贮积症模型中能够穿过BRB到达视网膜组织。转铁蛋白偶联的脂质体包裹更昔洛韦,通过转铁蛋白受体介导的内吞进入ARPE-19细胞并抑制巨细胞病毒。此外,多种纳米载体如阳离子脂质体、类脂质体和聚合物纳米颗粒通过网格蛋白介导或窖蛋白介导的内吞进入视网膜细胞。腺相关病毒载体可通过转胞吞穿过视网膜色素上皮细胞到达光感受器,但该过程伴随蛋白酶体降解,抑制降解可提高转导效率。MFSD2A也被认为是跨BRB药物递送的潜在靶点,可通过可逆性抑制MFSD2A暂时增加转胞吞,或将药物与溶血磷脂酰胆碱偶联以利用MFSD2A的转运功能。

该综述的价值在于系统梳理了转胞吞在BRB中的生理和病理作用,明确了MFSD2A和PLVAP作为关键调控分子的地位,并总结了Wnt和Dll4-Notch1信号通路在转胞吞调控中的作用。文章还详细介绍了体外和体内研究转胞吞的方法学,为后续研究提供了技术参考。在应用方面,该综述指出了基于转胞吞机制的药物递送策略的潜力,特别是转铁蛋白受体和MFSD2A作为靶点的可行性。然而,目前对视网膜内皮转胞吞的实时动态、其他调控机制以及内皮细胞与其他神经血管单元细胞之间的相互作用仍缺乏深入了解。未来研究需要开发新的成像方法以在体内可视化转胞吞的动态过程,并进一步优化基于转胞吞的药物递送系统,以提高组织特异性和药物摄取效率。总体而言,该综述为理解和干预BRB相关疾病以及开发新型眼部药物递送系统提供了重要的理论基础和方向性指引。

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