黏蛋白與眼表疾病相關(guān)性進(jìn)展

彭佳欣， 李秋玉， 邵 毅

0引言

干眼(dry eye disesse,DED)是一種多因子的眼表疾病，是由于淚液的量或質(zhì)或流體動(dòng)力學(xué)異常引起的淚膜不穩(wěn)定和(或)眼表?yè)p害，從而導(dǎo)致眼表不適癥狀及視功能障礙的一類疾病，其臨床表現(xiàn)包括眼部干澀不適、疼痛以及眼表淚膜穩(wěn)態(tài)喪失，如淚液產(chǎn)生減少和蒸發(fā)過(guò)度[1-2]。DED的病因通常涉及多種機(jī)制，這些機(jī)制可能相互交叉，包括淚液分泌不足、瞼板腺功能障礙(meibonmian gland dysfuction,MGD)、角膜神經(jīng)損傷和黏蛋白層改變[3]。此外，如外界壓力、年齡、性別、自身免疫和藥物等，都是該病形成的原因[1]。由于多種病理生理學(xué)因素的結(jié)果，DED不是以單一的機(jī)制或癥狀為特征。且由于癥狀和臨床跡象之間缺乏相關(guān)性，因此在日常臨床實(shí)踐中仍然難以確定疾病的嚴(yán)重程度、監(jiān)測(cè)疾病發(fā)展或評(píng)估其對(duì)治療的反應(yīng)[4]。有研究發(fā)現(xiàn)，黏蛋白功能障礙與DED密切相關(guān)，因此，為了使DED的診斷標(biāo)準(zhǔn)化，應(yīng)考慮到黏蛋白在此疾病中的重要作用[3]。

黏蛋白是一種大分子的細(xì)胞外糖蛋白，覆蓋身體的大部分黏膜表面，是黏液的主要成分，能夠黏附彈性凝膠，其作用是保持健康的濕潤(rùn)的表面，并形成對(duì)病原體和其他環(huán)境毒性物質(zhì)的屏障[5]。在眼表，黏蛋白由結(jié)膜杯狀細(xì)胞(goblet cells, GCs)和淚腺分泌，也在角膜鱗狀上皮和結(jié)膜上皮的頂端表達(dá)，分泌性黏蛋白和膜結(jié)合性黏蛋白對(duì)維持眼表面的濕潤(rùn)性至關(guān)重要，從而有助于維持淚膜動(dòng)力學(xué)、穩(wěn)定性、滲透壓和內(nèi)穩(wěn)態(tài)，其中一些黏蛋白在捕獲和清除細(xì)胞碎片和異物(包括過(guò)敏原和病原體)方面也起到保護(hù)作用。

關(guān)于DED，盡管有許多潛在的病因，但有幾種常見(jiàn)的眼表上皮組織病理學(xué)表現(xiàn)，包括結(jié)膜GCs喪失、上皮細(xì)胞異常增大(鱗狀化生)、細(xì)胞角化[6]。有大量證據(jù)表明，細(xì)胞高滲和慢性損傷會(huì)導(dǎo)致炎癥和細(xì)胞表面凋亡，GCs的丟失可能與之直接相關(guān)，進(jìn)而導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定。相反，黏液缺乏可維持高滲和炎癥，形成惡性循環(huán)[7]。因此，本綜述的目的是通過(guò)對(duì)分泌性和膜結(jié)合性黏蛋白生物學(xué)的現(xiàn)有認(rèn)識(shí)，總結(jié)黏蛋白與眼表疾病的相關(guān)性進(jìn)展。

1黏蛋白生物學(xué)與功能

黏蛋白是一個(gè)龐大的、高度糖基化的、親水性的蛋白質(zhì)家族，分子量大小極不均勻。這些糖蛋白是由多個(gè)短的氨基酸重復(fù)序列串聯(lián)組成的長(zhǎng)肽鏈，富含絲氨酸和蘇氨酸。每個(gè)絲氨酸和蘇氨酸殘基提供一個(gè)O-連接糖基化位點(diǎn)。糖基化是在絲氨酸和蘇氨酸殘基的羥基側(cè)加上N-乙酰半乳糖胺，通過(guò)不同的糖基轉(zhuǎn)移酶，連續(xù)添加碳水化合物而延長(zhǎng)O-聚糖鏈[8]。目前的知識(shí)表明淚液中的黏蛋白成分是分泌性黏蛋白(主要是MUC5AC，但也有低水平的MUC2)與脫落的可溶性膜結(jié)合黏蛋白(MUC1、MUC4和MUC16)的混合物[9]。

黏蛋白有多種，它們?cè)谘郾矸植?、大小和結(jié)構(gòu)不同，且發(fā)揮著不同的功能。黏蛋白除了具有液體動(dòng)力潤(rùn)滑和淚膜錨定功能外，在捕獲和清除眼球表面脫落的細(xì)胞、細(xì)胞碎片、異物、過(guò)敏原和病原體以防止角膜損傷和感染方面也發(fā)揮著重要作用[5]。

2黏蛋白與眼表疾病

有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，炎癥介質(zhì)直接作用于GCs和眼表其他細(xì)胞以調(diào)節(jié)其增殖、分化、凋亡等功能[10]。最近的研究表明GCs在免疫穩(wěn)態(tài)中起作用，但在眼表疾病中可能會(huì)失調(diào)。先天性免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞都能產(chǎn)生細(xì)胞因子，直接調(diào)節(jié)GCs增殖、凋亡和黏液分泌。在DED中，黏蛋白功能障礙導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定和淚液滲透壓升高，激活炎癥反應(yīng)并導(dǎo)致眼表?yè)p傷、上皮細(xì)胞凋亡以及GCs的功能下降，形成DED的惡性循環(huán)。作為一種保護(hù)性反應(yīng)，GCs的增殖和黏液蛋白的分泌在眼部疾病的早期增加，但在疾病的后期，GCs的增殖、黏液蛋白的分泌和膜結(jié)合黏液蛋白的表達(dá)均減少，從而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的眼表疾病[11]。

2.1 DEDDED是一種常見(jiàn)的眼表疾病，其病因和嚴(yán)重程度各不相同[1]。對(duì)于多種形式的DED，如非干燥綜合征缺水性干眼 (non-Sj?gren syndrome aqueous deficient dry eye,NSS-ADDE)、干燥綜合征缺水性干眼(Sj?gren syndrome aqueous deficient dry eye, SS-ADDE)和蒸發(fā)性干眼(evaporative dry eye, EDE)，這些疾病都有關(guān)于GCs丟失和MUC5AC水平降低的描述[12-13]。在DED患者中，炎癥可直接導(dǎo)致結(jié)膜頂端細(xì)胞表面黏蛋白的改變。與正常人相比， SS-ADDE患者的淚液中MUC1和MUC4的mRNA表達(dá)無(wú)明顯變化，而結(jié)膜MUC5AC的mRNA和MUC5AC蛋白表達(dá)降低[12]。同樣，有研究發(fā)現(xiàn)NSS-ADDE患者和對(duì)照組之間的MUC1和MUC16表達(dá)通常沒(méi)有差異，但SS-ADDE患者的MUC1和MUC16 mRNA水平高于NSS-ADDE患者與對(duì)照組[14-15]。相比之下，Corrales等[16]發(fā)現(xiàn)與健康受試者相比，中度至重度NSS-ADDE患者結(jié)膜上皮中MUC1和MUC4(以及MUC5AC和MUC2)的mRNA表達(dá)顯著降低。而Gipson等[17]發(fā)現(xiàn)，在絕經(jīng)后的女性中，輕度至中度NSS-ADDE患者結(jié)膜中MUC1和MUC16的mRNA表達(dá)增加。黏蛋白表達(dá)的上調(diào)可能是一種代償性反應(yīng)，以修復(fù)由于炎癥介質(zhì)誘導(dǎo)的頂端細(xì)胞表面黏蛋白的局部缺失。然而，關(guān)于黏蛋白在DED的病理生理學(xué)中的作用，仍需要更為詳細(xì)地研究。

2.2眼部過(guò)敏眼部過(guò)敏包括不同的臨床癥狀，如季節(jié)性或常年性過(guò)敏性結(jié)膜炎、春季角膜結(jié)膜炎(vernal keratoconjunctivitis, VKC)和特應(yīng)性角膜結(jié)膜炎(atopic keratoconjunctivitis,AKC)[18]。結(jié)膜GCs是過(guò)敏反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生的細(xì)胞因子和趨化因子的直接靶點(diǎn)，通過(guò)增加MUC5AC作出反應(yīng)，MUC5AC具有從淚膜中去除過(guò)敏原以保護(hù)眼表的功能[19]。VKC是一種持續(xù)性的眼部過(guò)敏，其特征是眼表嚴(yán)重炎癥，并常伴有角膜并發(fā)癥和巨大乳頭的形成。免疫反應(yīng)的特征是Th2淋巴細(xì)胞、嗜酸性粒細(xì)胞、活化肥大細(xì)胞和成纖維細(xì)胞浸潤(rùn)的數(shù)量增加[18]。VKC患者結(jié)膜GCs密度增加，MUC5AC水平升高，表明一種旨在清除眼表過(guò)敏原的保護(hù)機(jī)制。AKC是一種雙側(cè)眼部的持續(xù)性炎癥，累及眼瞼、結(jié)膜，可能還有角膜，可定義為特應(yīng)性皮炎的眼部表現(xiàn)[20]。與對(duì)照組相比，重度AKC患者的MUC1、MUC4和MUC16 mRNA表達(dá)顯著上調(diào)，MUC5AC mRNA表達(dá)顯著下調(diào)[21-22]。與VKC患者相比，AKC患者結(jié)膜GCs密度降低，而MUC1、MUC2和MUC4的表達(dá)顯著增加[23]。有人提出，跨膜黏蛋白表達(dá)的增加可能是一種防御機(jī)制，以代償這些患者中MUC5AC的損失[24]。

2.3絲狀角膜炎絲狀角膜炎是一種慢性、復(fù)發(fā)性和衰弱性疾病，存在于各種嚴(yán)重缺水的眼部病理狀態(tài)，這與在眨眼時(shí)干燥程度和摩擦增加導(dǎo)致基底上皮細(xì)胞和基底膜的退化有關(guān)[25]。黏蛋白牢固地黏附在角膜上皮上，可能會(huì)引發(fā)細(xì)胞纖維化[26]。

2.4上角膜緣角結(jié)膜炎上角膜緣角結(jié)膜炎(superior limbic keratoconjunctivitis, SLK) 是一種以上瞼和球結(jié)膜炎癥、上緣角化、角膜和結(jié)膜纖維化為特征的疾病。它可能與其他疾病有關(guān)，如糖尿病、甲狀腺功能亢進(jìn)和甲狀旁腺功能亢進(jìn)。SLK通常是由上結(jié)膜的局部黏蛋白缺乏引起的，導(dǎo)致上眼瞼與上結(jié)膜和角膜緣之間的異常摩擦和炎癥[27]。

2.5配戴隱形眼鏡配戴隱形眼鏡(contact lens,CL)可能導(dǎo)致機(jī)械摩擦，從而導(dǎo)致淺表角膜上皮細(xì)胞損傷和眼表炎癥反應(yīng)[28]。由于涉及多種因素，包括鏡片相關(guān)因素，如材料(如傳統(tǒng)水凝膠與硅膠水凝膠)、CL更換頻率、 CL配戴的時(shí)間等，目前尚未確定配戴CL是否會(huì)改變GCs和黏蛋白的分泌[29]。最近一項(xiàng)研究表明，在隨訪6mo期間，配戴CL會(huì)導(dǎo)致GCs密度的降低，在患有DED的CL配戴者中這種降低程度會(huì)加劇[30]。先前的一項(xiàng)研究還表明，硬性和柔軟材質(zhì)的CL配戴者的MUC5AC的生成量都有所減少。與沒(méi)有配戴者相比，長(zhǎng)期(≥5a)配戴CL者結(jié)膜上皮的黏蛋白mRNA表達(dá)和淚液中單位蛋白的黏蛋白含量均無(wú)改變[31]。配戴者在使用CL的早期，黏蛋白的表達(dá)似乎被上調(diào)，但在長(zhǎng)期配戴CL的情況下黏蛋白又恢復(fù)到正常水平[32]。由于眼瞼表面和眼表之間的潤(rùn)滑程度不足，導(dǎo)致眼瞼以及眼表面的其他成分較小程度上的物理創(chuàng)傷和損壞，CL配戴者的DED經(jīng)常與上皮病變有關(guān)[33]。事實(shí)上，在患有DED的CL配戴者中，眼瞼上皮病變及眼瞼結(jié)膜皺褶不僅與眼表液體中的黏蛋白濃度降低有關(guān)，也與黏附在CL的黏蛋白有關(guān)。有人認(rèn)為，摩擦增加可能是由于黏蛋白不足或眼表的黏液成分改變[34]。

2.6苯扎氯銨毒性在青光眼患者中，眼表疾病是很常見(jiàn)的，這與接觸抗青光眼滴眼液中的苯扎氯銨(benzalkonium,BAK)有關(guān)[35]。在大鼠模型中，0.25%和0.5%的BAK可導(dǎo)致GCs丟失，這與角膜厚度增加、細(xì)胞凋亡、角膜炎癥和新生血管有關(guān)[36]。在DED患者中可觀察到，即使是低濃度的BAK也能導(dǎo)致GCs丟失，并能增加細(xì)胞質(zhì)/細(xì)胞核比率[37]。在培養(yǎng)的人角膜上皮細(xì)胞中，膜結(jié)合的MUC1和MUC16含量也會(huì)因短期接觸BAK而降低。即使是短期暴露于含0.01% BAK的抗青光眼藥物，眼表尤其是淚膜黏液層也會(huì)造成快速損傷[38]。

2.7黏蛋白和眼表感染眼表黏蛋白在保護(hù)角膜和結(jié)膜上皮時(shí)起著相當(dāng)重要的作用。凝膠形成和細(xì)胞表面相關(guān)的黏蛋白都在防止眼表潛在的感染發(fā)揮一定的作用。凝膠形成黏蛋白不僅能夠潤(rùn)滑眼表，也可以捕獲病原體以便于其從眼表清除。細(xì)胞表面相關(guān)黏蛋白可形成頂端細(xì)胞表面屏障，黏液產(chǎn)生的中斷可能是潛在增強(qiáng)眼表感染易感性的一個(gè)重要因素[39]。另一方面，沙眼衣原體感染與幾種黏蛋白(MUC1、MUC4、MUC5AC、MUC7)表達(dá)減少有關(guān)[40]。兔和大鼠的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明，眼黏液可抑制感染性病原體(如銅綠假單胞菌)與未損傷角膜上皮的黏附[41]。相反，一些病原體可以通過(guò)毒力機(jī)制來(lái)改變黏蛋白結(jié)構(gòu)[42]。從另一個(gè)例子來(lái)看，肺炎鏈球菌可分泌一種金屬蛋白酶(ZmpC)，這種酶誘導(dǎo)上皮細(xì)胞表面釋放MUC16以代償導(dǎo)致的膜黏蛋白屏障功能的喪失，由于MUC16有助于維持免疫內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，釋放MUC16可能促進(jìn)炎癥反應(yīng)來(lái)清除入侵的非機(jī)會(huì)性細(xì)菌[43]。可溶性黏蛋白MUC7在唾液腺中具有抗真菌和抗菌活性，雖然在淚液中沒(méi)有發(fā)現(xiàn)MUC7，但它也可能在眼表包括淚腺，具有抗菌性能[44]。

3總結(jié)與展望

黏蛋白種類繁多，能夠保護(hù)角膜和結(jié)膜上皮免受病原體的破環(huán)。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一些黏蛋白(如MUC5AC、MUC1、MUC4、MUC16)有很好的特征性，但我們?nèi)孕枰敿?xì)地研究其他黏蛋白的特性，以加強(qiáng)對(duì)于眼部黏蛋白穩(wěn)態(tài)的認(rèn)識(shí)。黏蛋白功能障礙可被認(rèn)為是DED的一個(gè)標(biāo)志，并存在于其他眼表炎癥中，黏蛋白功能障礙與眼表免疫和炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。然而，目前很難區(qū)分不同眼表疾病的異常及其原因?，F(xiàn)在專門用于黏蛋白層修復(fù)的局部治療已經(jīng)成為可能，能夠準(zhǔn)確地評(píng)估黏蛋白損傷的程度對(duì)眼科醫(yī)生來(lái)說(shuō)是非常有幫助的。因此，對(duì)黏蛋白更為深入地了解，可以為診斷性生物標(biāo)志物的研究和眼表疾病的治療提供有價(jià)值的信息，具有廣闊的前景。