翼狀胬肉相關致病因子的研究進展

陳 楊，魏超群，彌 禹，葛紅巖

0 引言

翼狀胬肉是一種具有侵襲性和增殖性的結膜炎癥性疾病，多見于鼻側發病，也可雙側發病，當病變累及視軸時可嚴重影響視力及美觀，是眼科診療中常見的眼表疾病之一，在赤道附近地域發病率最高。目前，翼狀胬肉被認為是一種良性病變，但若得不到恰當有效的治療可導致視力下降，甚至失明。至今為止，翼狀胬肉的確切發病機制尚不明晰，但紫外線照射、病毒感染、粉塵等因素被公認為其病因。其中，紫外線輻射所導致的慢性刺激被認為是翼狀胬肉纖維血管化的主要原因。Livin蛋白、胰島素樣生長因子結合蛋白(insulin-like growth factor-binding proteins，IGFBP)-2、P53基因等也在紫外線的輻射過程中發生表達改變，從而參與翼狀胬肉的發病過程。現對近年來翼狀胬肉發病機制中最新的相關因素與因子的研究進展予以綜述，以期為臨床治療提供新的思路。

1 凋亡相關因子

1.1P53 P53是抑癌基因的一種，能夠阻止正常細胞向癌細胞發展，與原癌基因共同參與并調節細胞周期中DNA的修復和合成、細胞分化、細胞凋亡等，常作為腫瘤標記物。Mahesh等[1]利用免疫組織化學法測定發現，在43例翼狀胬肉組織中，33例樣本的P53呈陽性表達，并且將病例根據病情嚴重程度和病程是否長于4a劃分為輕、中、重度，P53的陽性率表達分別為33.3%、78.4%、100%，說明P53的表達隨著翼狀胬肉病情的嚴重程度和病程的延長而增加。P53基因作為誘導細胞凋亡和衰老的抑制因子，在翼狀胬肉中表達升高，似乎與翼狀胬肉不受抑制的生長相矛盾。Cao等[2]研究發現，P53基因的失活可能是翼狀胬肉的致病機制，小鼠雙微體基因2(murine double minute 2，MDM2)可以抑制人翼狀胬肉中P53的活性，當打破MDM2-P53之間的相互作用，P53可重新發揮作用。在使用Nutlin干預的原代翼狀胬肉細胞中，Nutlin作為MDM2的拮抗劑，可以破壞MDM2-P53之間的相互作用，使P53恢復轉錄活性，誘導定位于細胞質中的P53進入細胞核，在翼狀胬肉中，P53需要進入細胞核才能發揮誘導細胞凋亡的作用，從而減少了細胞增殖和遷移。因此，P53的異常表達及定位可促進細胞增殖，延緩細胞凋亡，促進翼狀胬肉的發生與發展。這表明翼狀胬肉的發生可能是組織細胞生長不受控制的結果，而不是一種退行性病變。

1.2靶向B細胞淋巴瘤-2 靶向B細胞淋巴瘤-2 (B-cell lymphoma-2，Bcl-2)是Bcl家族中重要的調控細胞凋亡的蛋白之一，可以抑制細胞凋亡，從而增加細胞的生命周期。Bcl-2與Bcl-2相關X蛋白(Bcl-2-associated X，Bax)的比值決定了細胞是否走向凋亡，如果Bax高于Bcl-2，則抑制Bcl-2的表達，促使細胞進入凋亡途徑[3]。Turan等[4]研究表明，翼狀胬肉組織樣本中Bcl-2的表達明顯高于正常結膜組織，復發性翼狀胬肉組織中Bcl-2的表達明顯高于原發性翼狀胬肉組織，且在術后前6mo升高尤為明顯，證明Bcl-2在翼狀胬肉的發生及復發中起著關鍵作用，Bcl-2可作為翼狀胬肉復發的參考指標。Liu等[5]研究發現，雷帕霉素復合物1(rapamycin complex 1)信號通路在翼狀胬肉發生與發展過程中被強激活，同時翼狀胬肉組織出現異常的細胞凋亡和自噬。在翼狀胬肉中，mTORC1信號通路的激活是通過Bcl-2調節的自噬基因(Beclin-1)依賴的自噬完成的，從而抑制細胞凋亡。Bcl-2的異常表達證明在翼狀胬肉的發生與發展過程中細胞凋亡調控機制存在缺陷。

1.3抗凋亡因子Livin蛋白是機體自身產生的細胞凋亡抑制劑(inhibitor of apoptosis protein，IAP)中的一員，與其他IAP成員相比，Livin具有更強的抗凋亡作用。Wu等[6]研究發現，翼狀胬肉組織中Livin蛋白的表達明顯高于正常結膜組織，并且免疫組織化學結果表明，Livin蛋白在翼狀胬肉組織中主要表達于上皮細胞的細胞核，進展期翼狀胬肉組織中Livin蛋白的表達明顯高于靜止期翼狀胬肉組織。Pearlman等[7]研究證明，上皮細胞轉變為間質細胞即上皮-間質細胞轉化(epithelial-mesenchymal cell transition，EMT)是細胞遷移的初始步驟，是上皮細胞通過特定的方式轉化成具有間質表型的細胞，使細胞失去了上皮細胞的特性和功能，同時使細胞具有轉移性和侵襲性，而上皮鈣黏蛋白(E-cadherin)表達的缺失被視為EMT的關鍵步驟。當敲除Livin基因后，翼狀胬肉上皮組織細胞的遷移能力、侵襲能力降低，與此同時，E-cadherin的表達上調，鋅指轉錄因子(Snail)表達降低，間接表明Livin蛋白參與EMT的調控[6]。Zhou等[8]研究也表明，Livin可誘導EMT的發生，并且Livin蛋白表達水平的變化與EMT一致，當Livin基因沉默時，EMT可以得到緩解。上述研究表明EMT在翼狀胬肉的纖維化過程中具有重要作用。

1.4生存素蛋白生存素蛋白(Survivin)是IAP中的一員，通過抑制半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶(caspases)的活性起到抑制細胞凋亡的作用，作用機制主要是與有絲分裂紡錘體中的微管結合，抑制線粒體依賴性的細胞凋亡。Xu等[9]研究發現，翼狀胬肉上皮組織的細胞核和細胞質中均高表達Survivin蛋白，而正常結膜上皮組織中僅細胞質中Survivin蛋白有微小的表達；靜止期翼狀胬肉組織中，Survivin蛋白主要在頭部和體部的細胞質中表達，進展期翼狀胬肉組織中則出現更多的核Survivin蛋白陽性的上皮細胞，而這種核Survivin蛋白陽性的上皮細胞在頭部和體部的表達高于靜止期翼狀胬肉組織；進行RNA干擾以沉默Survivin基因后，翼狀胬肉上皮細胞的增殖能力開始下降。Konstantopoulou等[10]研究發現，Survivin蛋白與環氧合酶(cyclooxygenase，COX)-2過度反應，并且與DNA的氧化損傷有間接關系。提示Survivin蛋白的過度表達會增加抗細胞凋亡的活性，增加細胞的侵襲性，同時也通過氧化應激反應參與翼狀胬肉的發生，在翼狀胬肉的發生與發展過程中起到中心分子的作用。

2 增殖相關因子

2.1血管內皮生長因子血管內皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)是一種肝素結合糖蛋白，被認為是至今為止最強的促進血管生成因子。在翼狀胬肉的發生過程中，血管生成起到核心作用。Dong等[11]研究通過免疫組織化學法測得翼狀胬肉上皮組織中VEGF的表達明顯高于正常結膜上皮組織，并且VEGF的表達水平主要與翼狀胬肉的侵襲程度有關。

2.1.1VEGF與血小板反應蛋白-1 紫外線輻射等多種因素可促進VEGF表達，打破血小板反應蛋白(thrombospondin，TSP)-1與VEGF之間的平衡，當VEGF的表達高于TSP-1的表達時，血管環境向血管生成方向轉變。TSP-1可以通過誘導血管內皮細胞凋亡、調節血管內皮細胞增殖和遷移，以及通過多種方式拮抗VEGF抑制血管生成。TSP-1作為一種基質細胞蛋白，通過與各種生長因子、細胞表面受體、細胞因子和蛋白酶的相互作用影響炎癥、傷口愈合和血管生成等反應。Simon等[12]研究也證明，較低的TSP-1表達與翼狀胬肉的發生風險呈負相關，表明VEGF與TSP-1之間的平衡在維持正常血管環境和血管生成的穩態中發揮重要作用。

2.1.2VEGF與氧化應激反應紫外線輻射可產生光毒性損傷和過氧化氫物等自由基，這些自由基可以對細胞內的大分子蛋白質、脂質和核酸造成破壞，且一氧化氮還具有促進VEGF生成的作用，而抗氧化酶可以抵御這種自由基的傷害。正常情況下，抗氧化酶系統和自由基保持平衡。紫外線照射、VEGF增加或多個因素共同存在，可導致氧化應激反應的發生，從而打破這種平衡。Elgouhary等[13]研究表明，在翼狀胬肉組織樣本中，過氧化氫酶(catalase，CAT)、超氧化物歧化酶(superoxide dismutase，SOD)、谷胱甘肽過氧化物酶(glutathione peroxidase，GSH)和總抗氧化劑(total antioxidant，TAO)的活性明顯低于正常結膜組織。VEGF表達水平與GSH和TAO的活性呈明顯負相關，與一氧化氮的表達呈高度正相關，表明抗氧化酶的活性隨著翼狀胬肉組織中VEGF水平的升高而降低。

2.3IGF結合蛋白IGFBP現已被確定為細胞增殖調節因子之一，Park等[15]研究發現，IGFBP-7在正常結膜上皮中表達，角膜緣過渡區消失，角膜上皮中不表達，當翼狀胬肉組織侵犯角膜后，病變區域的鮑曼氏膜出現變性，IGFBP-7在翼狀胬肉上皮及病變區域鄰近的角膜上皮中表達明顯增加，IGFBP-7可認為是結膜化早期檢測的生物標志物。

2.4轉化生長因子轉化生長因子-β(transforming growth factor-beta，TGF-β)是由33個基因所編碼的同源二聚體和異源二聚體組成，在細胞增殖和分化、傷口愈合和免疫系統中起關鍵作用。多項研究已證實，與正常結膜組織相比，TGF-β在翼狀胬肉組織中呈過表達，He等[16]研究證明，TGF-β可通過miR-199a-3p/5p-DUSP5/MAP3K11軸誘導人結膜上皮細胞發生EMT過程，隨著EMT的發生，細胞遷移能力增強，細胞凋亡受阻，從而導致翼狀胬肉的發生。Tao等[17]研究表明，吡非尼酮在人翼狀胬肉上皮細胞中通過降低TGF-β的表達發揮抗纖維化作用。此外翼狀胬肉切除術后傷口過度愈合常導致纖維化，提示翼狀胬肉復發，肌成纖維細胞的活化是其關鍵特征。肌成纖維細胞迅速合成并積累多余的細胞外基質(extracellular matrix，ECM)，從而將該部位轉化為慢性傷口，TGF-β可以激活肌成纖維細胞，并上調眼內ECM的合成，從而參與翼狀胬肉的復發。提示TGF-β通過促進細胞纖維化增殖參與翼狀胬肉的發生發展。

3 細胞間黏附分子

細胞間黏附分子(intercellular adhesion molecule，ICAM)位于細胞表面，主要參與細胞整合和其他細胞外基質有關的細胞黏附(包括整合素和選擇素)，在各種生理和病理過程中起到關鍵作用。其中，ICAM-2促進中性粒細胞介導的血管通透性增加和血漿滲透，并且可被翼狀胬肉中表達的P53上調其表達；ICAM-3在外周血單核細胞、中性粒細胞、嗜酸性粒細胞和淋巴細胞上均高表達。Demiryürek等[18]研究發現，與正常結膜組織相比，翼狀胬肉上皮組織中ICAM-2和ICAM-3呈過度高表達，這可能說明ICAM的升高促進翼狀胬肉的發生與發展，調節翼狀胬肉的生長與侵襲。ICAM可以促進淋巴細胞及白細胞向炎癥部位遷移，說明ICAM可能通過炎癥反應參與翼狀胬肉的形成[19]。

4 緊密結合蛋白

緊密結合蛋白(tight junction proteins)是上皮細胞或內皮細胞中細胞與細胞間黏附的一種方式，在細胞周圍形成連續的屏障，防止溶質與水分子通過細胞旁途徑自由出入。Claudin蛋白家族是最重要的成員之一，其中Claudin-1和Claudin-4已被證實存在于正常角膜與結膜中。Dogan等[20]研究發現，翼狀胬肉組織與正常結膜組織相比，Claudin-1的表達明顯降低，而下調的Claudin-1可能通過參與EMT過程增加病變組織的侵襲性，調控翼狀胬肉的發生及復發。

5 熱休克蛋白

熱休克蛋白(heat shock protein，HSP)是一種分子伴侶，通過細胞保護作用以及參與促進細胞存活顯示出強大的作為蛋白構象和抗凋亡介質的雙重作用，是真核細胞生存所必需的一類蛋白。HSP蛋白家族通過促進細胞增殖和抑制細胞凋亡在腫瘤的發生過程中起到重要作用，并且HSP蛋白家族可誘導VEGF產生，Pagoulatos等[21]研究發現，缺氧可產生新生血管，在低氧條件下，HSP的上游調控因子熱休克因子顯著上調，翼狀胬肉組織中HSP90蛋白遠遠高于正常結膜組織，并且在翼狀胬肉的血管內皮細胞中可以檢測到HSP90，而正常結膜的血管內皮細胞卻無表達，提示HSP90在翼狀胬肉組織的血管生成過程中發揮重要作用，HSP蛋白家族的異常表達也表明翼狀胬肉并不是一種退行性病變，而是細胞增殖不受控制的結果。

6 基質金屬蛋白酶與基質金屬蛋白酶抑制劑

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinase，MMP)是一種能夠降解和重塑ECM(如膠原、層黏連蛋白、纖維連接蛋白和其他糖蛋白)的蛋白水解酶，MMP受基質金屬蛋白酶抑制劑(tissue inhibitors of MMP，TIMP)的特異性調節。TIMP是一類由機體自身產生的最重要的調節細胞外MMP活性的酶家族，活化的MMP和游離的TIMP之間的平衡決定了MMP的整體活性，當MMP在細胞外的表達強于TIMP的抑制作用時，可促進細胞增殖[22]。Kim等[23]研究發現，通過下調MMP-3和MMP-13的表達可以抑制翼狀胬肉成纖維細胞的增殖和遷移，MMP-3可能在ECM重構中發揮關鍵作用，因為其可以激活其他潛在形式的MMP，包括MMP-1、MMP-7和MMP-9；過量的MMP-13可導致ECM不受控制地降解，使翼狀胬肉復發。TIMP通過參與炎癥反應、組織重塑、血管生成等途徑抑制翼狀胬肉的侵襲性[24]，Lee等[25]研究發現，軟骨細胞來源的細胞外基質(chondrocyte-derived extracellular matrix，CDECM)降低了翼狀胬肉上皮細胞中MMP-9的表達，增加了TIMP-1和TIMP-2的表達，減少了翼狀胬肉上皮組織的侵襲性與遷移性。ECM重塑是翼狀胬肉的一個顯著特征，維持MMP和TIMP之間的平衡是必要的，這提示任何能夠打破這種平衡的干擾均可能導致翼狀胬肉的發生。

7 轉錄相關因子

7.1缺氧誘導因子缺氧誘導因子(hypoxia-inducible factors，HIF)是基本螺旋-環-螺旋(bHLH)/PAS家族的一種轉錄因子，在細胞對缺氧的適應性反應中起著關鍵作用。HIF-1α是HIF-1的氧敏感亞基，參與調節多種能量代謝、血管生成和凋亡的靶基因轉錄，并參與VEGF的表達調控[11]。缺氧條件下，HIF-1α可以與HSP90相結合，減少HIF-1α的泛素化和降解，增加HIF-1α的核易位，使HIF-1α轉錄活性增強，并保持穩定[21]。Pagoulatos等[21]研究發現，翼狀胬肉組織的所有上皮層中均可檢測到HIF-1α的表達，在正常結膜組織中只有少量上皮細胞表達HIF-1α；與原發性翼狀胬肉組織相比，復發性翼狀胬肉組織中HIF-1α及HSP的表達均明顯升高。Dong等[11]研究發現，進展期翼狀胬肉組織中HIF-1α的表達明顯高于靜止期翼狀胬肉組織。翼狀胬肉中HIF-1α的激活可能不僅是缺氧的結果，也可能是多種機制導致的，如癌基因激活和生長因子信號通路的作用等，Pagoulatos等[21]認為在這些機制中，核易位起到了重要作用。新生血管的產生增加了翼狀胬肉的增殖性，這可能促進了翼狀胬肉從靜止期向進展期的轉化。激活的HIF-1可促進VEGF的轉錄，從而激活一系列信號轉導通路，參與翼狀胬肉的復發。

7.2信號傳感器和轉錄激活因子信號傳感器和轉錄激活因子(signal transducer and activator of transcription，STAT)家族由多種轉錄因子組成，這些轉錄因子在增殖、分化、凋亡和血管生成等細胞生理過程中發揮著復雜和重要的作用，其中STAT3是一種DNA結合蛋白，也是VEGF基因的直接轉錄激活因子，參與調節各種生物過程，包括細胞生長、凋亡和惡性轉化等。Dong等[11]研究發現，與正常結膜組織的上皮細胞相比，STAT3在翼狀胬肉組織的上皮細胞表達顯著升高，并且進展期翼狀胬肉組織中的表達高于靜止期翼狀胬肉組織，表明STAT3可能通過直接或間接的方式促進血管生成，從而促進翼狀胬肉的產生。

8 小結

翼狀胬肉作為我國常見的眼表疾病之一，不僅損害眼表外觀，甚至可導致失明，但至今翼狀胬肉具體的發病機制尚不明晰。通過探究相關因子在翼狀胬肉發生過程中的作用機制發現，翼狀胬肉的發病機制是一個復雜的多因素過程，涉及各因素之間的相互作用，而不是一個單一的過程，且多數因子是通過新生血管的產生、EMT及炎癥反應促使翼狀胬肉的發生與發展，這也為今后的進一步研究提供了思路。