胸腺肽β4在眼表疾病中的保護作用

劉菁華，李 軒，2

作者單位:1(300070)中國天津市，天津醫(yī)科大學(xué)眼科臨床學(xué)院;2(300020)中國天津市眼科醫(yī)院天津市眼科研究所天津市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點實驗室

0 引言

1966年，Goldstein等［1］成功從小牛的胸腺組織中提取出胸腺肽(Thymosin)，胸腺肽也因此得名。隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)胸腺肽在多種組織結(jié)構(gòu)中廣泛分布且具有多種生物活性的蛋白。且研究表明，胸腺肽在免疫調(diào)節(jié)、血管生物學(xué)和癌癥發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用，甚至還可作為診斷及評估某些疾病預(yù)后的分子標(biāo)記及治療疾病的藥物。自然條件下，胸腺肽為高電荷的非結(jié)構(gòu)短肽蛋白。根據(jù)其等電點的不同，胸腺肽被分為三個亞型:胸腺肽 α(Thymosin α，Tα，pI＜5.0)，胸腺肽 β(Thymosin β，Tβ，5.0＜pI＜7.0);胸腺肽 γ(Thymosin γ，Tγ，pI＞7.0)。研究表明，目前，在正常人體中表達的Tβ家族僅發(fā)現(xiàn)三種:胸腺肽 β4(Thymosin β4，Tβ4)，胸腺肽 β10(Thymosin β10，Tβ10)及胸腺肽 β15(Thymosin β15，Tβ15)，其中以 Tβ4 的表達量最高［2］。近年來的研究表明，Tβ4具有促進細(xì)胞遷移、促血管生成、抗炎、抗凋亡、促進傷口愈合、抑制纖維化、促進干細(xì)胞分化等生物功用［3］。現(xiàn)已有研究證實Tβ4對眼表的多種損傷發(fā)揮保護作用，說明針對Tβ4在眼表疾病治療方面的研究有重要臨床意義。因此本文主要就Tβ4在眼表疾病中的保護作用的研究進展進行綜述，以期了解Tβ4在人體內(nèi)的分布、基本結(jié)構(gòu)、合成以及其在不同眼表疾病中的作用及相關(guān)作用機制，為Tβ4在眼表疾病治療的后續(xù)研究及臨床應(yīng)用中提供研究思路及依據(jù)。

1 Tβ4的主要生物學(xué)特性及功用

Tβ4為結(jié)構(gòu)高度保守的水溶性多肽，由43個氨基酸構(gòu)成，其相對分子量(Mr)為 4982，等電點(pI) 為 5.1［4］。1981年，Low等［5］對牛的Tβ4進行了序列分析并得到了其完整的核苷酸序列:乙酰化C端－絲氨酸－天冬氨酸－賴氨酸－脯氨酸－……－丙氨酸－甘氨酸－谷氨酸－絲氨酸－OH。1993年，Czisch等運用核磁共振等技術(shù)對Tβ4的天然結(jié)構(gòu)進行了探究，結(jié)果顯示，Tβ4為螺旋結(jié)構(gòu)，且在水溶液中其二級結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，需與特定的蛋白或非天然溶劑結(jié)合才能保持其穩(wěn)定的三級結(jié)構(gòu)，且Tβ4的三級結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，影響其結(jié)構(gòu)的主要因素是溫度［6］。因此，針對該方面的進一步研究可能是解決Tβ4作為藥物應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。

Tβ4的合成是一個自動匹配的固相過程，通過細(xì)胞的分泌、死亡或裂解從細(xì)胞中釋放。其在多種組織及細(xì)胞中呈高濃度表達，如巨噬細(xì)胞、除紅細(xì)胞以外的血細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞等，但目前尚未在細(xì)菌等微生物中檢測到任何胸腺肽家族的表達。目前，Tβ4的cDNA序列和氨基酸序列已明確，這為進一步研究Tβ4的生物特性及臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)［7］。

Tβ4為一種主要的肌動蛋白結(jié)合蛋，它的主要作用是與G－肌動蛋白結(jié)合，維持G－肌動蛋白和F－肌動蛋白的動力學(xué)平衡，從而刺激細(xì)胞增殖及分化［8］。這對細(xì)胞骨架的重組和穩(wěn)定性至關(guān)重要，尤其是受損細(xì)胞。除此之外，已有大量研究證實，Tβ4還可促細(xì)胞的遷移分化、促傷口愈合、抑制炎癥反應(yīng)、抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)以及抗細(xì)胞凋亡等作用［3，9－11］。因此，Tβ4 在角膜損傷修復(fù)、皮膚傷口愈合及移植、心臟修復(fù)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)、組織保護等領(lǐng)域的研究及臨床治療中備受關(guān)注。

2 Tβ4與眼表疾病

解剖學(xué)中，眼表即為上下瞼緣之中所包括的眼表面組織結(jié)構(gòu)。其中主要部分為角膜上皮及結(jié)膜上皮，因此眼表疾病也主要指眼結(jié)膜及角膜淺層的相關(guān)疾病。常見的眼表疾病有:干眼綜合征、瞼板腺功能障礙、化學(xué)燒傷和包括Sjogren綜合征及眼類天皰瘡等在內(nèi)的免疫相關(guān)疾病等。眼表疾病嚴(yán)重影響患者的視力和生活質(zhì)量，主要癥狀為視力模糊、眼部不適或疼痛、紅腫、瘙癢，嚴(yán)重時會因角膜瘢痕而導(dǎo)致永久失明。眼表疾病的致病因素并不單一，但常伴有炎癥及眼表上皮損傷，嚴(yán)重時致眼表上皮持續(xù)缺損，嚴(yán)重?fù)p傷患者視力。因此，抗炎、修復(fù)上皮損傷成為治療許多眼表疾病的關(guān)鍵。基于Tβ4的生物特征及功用，已有研究證實Tβ4對多種類型的眼表損傷具有修復(fù)作用。

2.1 Tβ4與眼表傷口修復(fù) Tβ4可調(diào)節(jié)許多下游因子的表達，這些細(xì)胞因子在細(xì)胞分化、遷移及炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。研究證實Tβ4參與細(xì)胞外基質(zhì)重塑以修復(fù)角膜上皮［12］。除此之外，Sosne 等［13－14］在大鼠角膜清創(chuàng)模型及小鼠角膜堿燒傷模型中證實了Tβ4有促進角膜上皮愈合的作用。

角膜組織可表達基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)，其亦在角膜上皮細(xì)胞遷移中發(fā)揮重要作用。有研究證實，阻斷MMP的活化可抑制Tβ4介導(dǎo)的角膜上皮細(xì)胞的遷移［15］。但MMP過表達又可加劇上皮缺損。因此Tβ4的部分促傷口愈合作用的發(fā)揮，在于它能夠通過其中樞肌動蛋白結(jié)構(gòu)域快速提高MMP的活性，進而維持MMP表達相對穩(wěn)定［16］。

有研究顯示，角膜損傷后，Tβ4可直接或間接地調(diào)節(jié)TGFβ－1的表達，進一步調(diào)節(jié)參與角膜上皮愈合過程中的細(xì)胞因子的表達，并增加層粘連蛋白－332(LM－332)在結(jié)膜細(xì)胞中的表達［17］。LM－332是許多組織基底膜中錨定纖維的組成部分，維持上皮與上皮下連接結(jié)構(gòu)的完整性。它是上皮細(xì)胞黏附、遷移和膠原沉積的配體。LM－332被蛋白酶降解為較小的片段，該片段能通過將促進細(xì)胞與基底及細(xì)胞間的黏附從而促進細(xì)胞遷移［18］。而Tβ4的抗凋亡作用可能有助于LM－332維持細(xì)胞間及細(xì)胞與基質(zhì)間的相互作用［19］。除此之外，Tβ4的抗炎作用也有助于加快傷口愈合。

2.2 Tβ4與眼表炎癥 已有研究在多種細(xì)胞及組織中證實，Tβ4可通過調(diào)節(jié)促炎白細(xì)胞及細(xì)胞因子的浸潤，減少炎癥因子的表達，從而達到抑制炎癥反應(yīng)的效果［20－21］。

TNF－α是目前已知最主要的促炎細(xì)胞因子之一。TNF－α與其受體TRFN1結(jié)合所導(dǎo)致一連串的級聯(lián)反應(yīng)可激活NF－κB。而通常，NF－κB受其家族抑制蛋白(IkBs)調(diào)控而處于未激活狀態(tài)。細(xì)胞接受外部刺激后，IkBs磷酸化且降解，從NF－κB二聚體中釋放。活化的NF－κB轉(zhuǎn)運至細(xì)胞核，與一系列促炎基因結(jié)合。因此，NF－κB也被認(rèn)為在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用［22］。在角膜感染和炎癥過程中，淚液中TNF－α的含量則增多［23］。有研究證實，在經(jīng)TNF－α刺激的角膜上皮細(xì)胞中，Tβ4能夠顯著抑制NF－κB 的活化、p65單位磷酸化以及核轉(zhuǎn)運［4］。然而，Tβ4對TNF－α介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)調(diào)節(jié)機制目前尚不確切。

另有研究證實，在大鼠受損角膜愈合過程中，Tβ4滴眼治療可調(diào)節(jié)角膜中IL－1β和IL－6等炎癥因子表達量，表明Tβ4具有抗炎活性。另外，在小鼠的角膜堿燒傷愈合中，Tβ4下調(diào)PMNs、巨噬細(xì)胞炎性蛋白－2及IL－8等促炎基因及趨化因子蛋白的表達［13－14］。其中，Tβ4通過抑制由TNF－α誘導(dǎo)的NF－κB活化和核移位，進而抑制IL－8分泌［24］。

因此，Tβ4不僅減輕組織地炎癥反應(yīng)，還阻止了因炎癥反應(yīng)引起的進一步的組織損傷，皆對促進傷口愈合具有重要意義。

2.3 Tβ4與干眼 干眼是由于淚液的量或質(zhì)或流體動力學(xué)異常引起的淚膜不穩(wěn)定和(或)眼表損害，從而導(dǎo)致眼部不適癥狀及視功能障礙的一類疾病［25］。因此，穩(wěn)定的眼表環(huán)境被破壞是干眼反復(fù)發(fā)作難以治愈的關(guān)鍵。且眾所周知，眼表上皮結(jié)構(gòu)及功能的完整性對眼表環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持至關(guān)重要。而干眼常伴隨有眼表炎癥及上皮缺損，因此Tβ4作為有效的抗炎劑和創(chuàng)面愈合促進劑而備受關(guān)注，已成為治療干眼的新靶點。

Sosne等［26］通過建立小鼠的干眼模型證實Tβ4可有效減輕干眼小鼠角膜的上皮缺損。Sosne等［27－28］隨后還進行了相應(yīng)的臨床試驗，結(jié)果顯示，Tβ4能有效緩解干眼患者的眼部不適，且能有效降低角膜熒光素鈉著色。值得注意的是，在該研究中，患者使用Tβ4滴眼30d后并未發(fā)現(xiàn)副作用及并發(fā)癥。不同于目前臨床應(yīng)用的其他藥物(如人工淚液)只能改善淚膜的狀態(tài)，Tβ4可在減輕干眼患者眼表的炎癥反應(yīng)的同時促進受損眼表上皮的修復(fù)，有效減輕干眼患者臨床癥狀，更具針對性。

2.4 Tβ4與眼表氧化應(yīng)激及細(xì)胞凋亡 日常生活中的紫外線照射或是意外的化學(xué)損傷等都會導(dǎo)致眼表組織的氧化應(yīng)激損傷，進而造成眼表的組織損傷。李軒等［29］通過建立體外兔角膜上皮細(xì)胞氧化應(yīng)激模型，探究了Tβ4對細(xì)胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生及細(xì)胞凋亡的影響作用，結(jié)果顯示，Tβ4可有效緩解細(xì)胞氧化應(yīng)激損傷，并抑制由氧化應(yīng)激損傷引起的繼發(fā)細(xì)胞凋亡。隨后，李軒還探討了Tβ4在體外兔角膜上皮細(xì)胞的乙醇損傷模型中的抗凋亡及促增殖的保護作用，研究結(jié)果顯示，乙醇損傷的兔角膜上皮細(xì)胞中caspase－3的表達量較正常組有所升高，而損傷后經(jīng)一定濃度Tβ4的治療組中caspase－3的表達量較乙醇組顯著下降。且Tβ4治療組細(xì)胞中bcl－2蛋白質(zhì)量濃度高于乙醇損傷組，且Tβ4治療組細(xì)胞中Cyclin D1及Cyclin D3的表達量較乙醇損傷組明顯提高，證實了Tβ4的抗凋亡以及促增殖的作用，但涉及的具體通路還需要進一步的研究及證實［30］。以上研究結(jié)果證實，Tβ4對兔角膜上皮細(xì)胞的氧化應(yīng)激損傷具有保護及修復(fù)作用。為涉及氧化應(yīng)激損傷的眼表疾病及Tβ4的相應(yīng)作用的研究提供研究依據(jù)及思路。

3 小結(jié)

綜上所述，Tβ4是治療許多眼表疾病的新選擇。與傳統(tǒng)的藥物相比(如抗生素、激素及生長因子等)，Tβ4的促增殖作用不可小覷。它不僅能有效抗炎還可以促進細(xì)胞增殖，因此其能顯著促進眼表傷口愈合并從根本上緩解干眼癥狀，且短期臨床試驗尚未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)及并發(fā)癥。除此之外，Tβ4還可抑制由多種原因所至的眼表氧化應(yīng)激損傷。因此，在眼科領(lǐng)域，Tβ4作為創(chuàng)傷愈合及抗炎的治療藥物具有重要臨床意義。但目前對Tβ4促進傷口愈合及抗炎的作用機制的研究尚淺，未來還需要大量的基礎(chǔ)及臨床研究去探索其在此方面的詳細(xì)作用機制，以期能發(fā)現(xiàn)更多潛在的治療作用及適應(yīng)證，并運用于臨床。