黏蛋白在分泌性中耳炎發病機制中的研究進展*

羅 嵐 綜述,荊午陽,駱文龍 審校

(重慶醫科大學附屬第二醫院耳鼻咽喉頭頸外科 400010)

分泌性中耳炎(otitis media with effusion,OME)是以中耳積液和傳導性聽力下降為主要特征的中耳非化膿性炎性疾病。常好發于兒童，大約20%的兒童患有OME，平均每年患4次[1]。在美國，因中耳炎就診的兒科患者每年造成約60億美元的美國醫療保健支出[2]。黏膜高分泌引起中耳腔出現不易清除的黏液是OME主要特征，而黏蛋白(mucins,MUC)被證實是黏液的主要成分。鑒于此，現以MUC為切入點，對OME的作用機制，以及導致MUC過度表達的影響因素作一綜述。

1 MUC概述

MUC是由杯狀細胞分泌的高度糖基化的大分子糖蛋白。目前，至少有20個獨特的MUC基因已被鑒定在人體組織中表達，如耳、肺、鼻、唾液腺、胃腸道和泌尿生殖道。其中MUC1、MUC2、MUC3、MUC4、MUC5AC、MUC5B、MUC7、MUC8、MUC9、MUC11、MUC13、MUC15、MUC16、MUC18、MUC19和MUC20在人中耳上皮細胞中被發現[3]。

MUC由大量串聯重復序列組成的核心蛋白質主鏈上的重碳水化合物組成，所有MUC的一級氨基酸序列對均是獨特的[4]；這些串聯重復區含有脯氨酸，并且富含絲氨酸和(或)蘇氨酸殘基，即O-糖基化位點，糖基化占分子質量的80%，可使其變得堅硬和體積龐大，從而產生特有的空間填充或凝膠形成特性。

每種MUC基因產物均有一些不同的特征，故任何一種MUC產量的增加或減少均會導致覆蓋在上皮上的黏液層的組成和功能發生變化。在中耳中MUC是中耳積液的唯一成分，負責其流變特性，并負責產生高黏度液體，阻礙液體清除[5]，所以，MUC大小、種類、濃度和化學性質是決定積液性質及其清除傾向的重要因素[6]。MUC可通過參與黏膜纖毛清除，保護和屏蔽下層上皮，并與病原體相互作用以影響黏附和宿主入侵[7]。

2 MUC與OME

中耳炎的發展特點是炎性細胞浸潤,黏膜增厚,黏膜下腺體增生,杯狀細胞增生,導致增加MUC的生產[8]。經證實至少有5種MUC在中耳炎的發病機制中具有重要作用，其中鼓室內主要表達MUC5B,而咽鼓管表達MUC5AC、MUC5B、MUC2和MUBC1[9]。與中耳黏液最相關的MUC是MUC5AC和MUC5B蛋白[10]。

2.1 MUC5AC

MUC5AC是杯狀細胞的主要分泌物之一，而杯狀細胞肥大是呼吸道上皮慢性疾病的特征，包括OME患者。UBELL等[11]對20例復發性中耳炎患者、20例OME患者和40例對照患者外周血樣本中提取的基因組DNA，通過蛋白質印跡分析結果顯示OME患者更容易出現一個更長的MUC5AC等位基因，可能表明炎癥和杯狀細胞刺激這些患者易產生黏液更高的黏度,導致黏膜纖毛間隙異常發生率更高,中耳液體停滯,并最終導致慢性疾病。雖然MUC5AC被認為是參與慢性OME發病的主要MUC，但近期也有研究表明，MUC5AC在OME的急性感染階段也發揮了作用。KRUEGER等[12]從接受鼓膜切開術的55例患兒中回收樣本，通過蛋白質印跡分析半定量測定MUC，結果顯示94.5%的中耳炎患者存在MUC5B，65.5%的中耳炎患者存在MUC5AC,當MUC5AC存在時，與單獨MUC5B比較，嗜血桿菌的相對豐度更大，而流感嗜血桿菌感染通常與急性OME有關；而這種細菌可能在MUC過量產生中起作用，特別是MUC5AC，可能有助于中耳炎從急性進展到慢性。MUC5AC不僅是中耳上皮的主要先天防御機制，而且在OME的急、慢性期均具有一定作用，但具體的分子機制仍需進一步探索。

2.2 MUC5B

在已知的MUC中MUC5B被認為是與OME最相關的MUC[13]。早有研究表明，中耳黏膜分泌細胞表達MUC5B基因及其產物MUC5B[14]。而PRECIADO等[13]收集了鼓膜切開術兒童的積液，使用密度測定顯示MUC5B的信號比MUC5AC平均增加了6.4倍，與SAMUELS等[15]研究結果相似，均表明MUC5B是慢性中耳炎分泌液中主要的MUC，只有MUC5B表達與滲出液黏度、中性粒細胞浸潤、中耳黏膜炎癥和增生及聽力損失顯著相關，而且MUC5B更有可能在最初感染后的較后時間以相對突變的形式做出反應，故與慢性OME關系更為密切。目前認為，MUC5B導致OME的致病機制主要有兩方面：(1) MUC5B 基因過度表達。BLOCK等[16]發現，隨著pH值降低,中耳上皮細胞存活率減低,同時誘導了MUC5B基因轉錄及體外激活;MUC5B基因增加了中耳黏液的產生,這可能解釋了MUC5B是引發OME的原因之一。(2) MUC5B可能與導致中耳炎的免疫機制有關。中性粒細胞胞外誘捕網(neutrophil extracellular traps,NETs)已被證實是中耳炎患者的主要先天免疫機制[17-18]，而MUC5B糖基化模式在個體或疾病狀態中的變化可能會改變或誘導中耳NETs的活性[19]，這也可能是MUC5B導致OME的致病機制之一。通過眾多實驗說明MUC5B很可能是一種極其黏稠的人類MUC，且致病機制多種多樣，故難以從“根”治療。

3 MUC與OME后遺癥

在中耳急性感染后MUC產量的增加會持續存在，對黏膜纖毛清除有害，并最終導致持續的實質性聽力損失[20]。KRUEGER等[12]研究表明，與對照組比較，僅中耳MUC5B基因表達與聽力損失具有很強的相關性，如MUC5B表達加倍，氣骨間隙平均增加7.45分貝，聲場閾值平均增加6.66分貝，表明中耳MUC5B基因過度表達可能會引起不可逆聽力損失。故在中耳炎早期應盡快使用抗生素治療，以免造成不可逆的后果。

4 影響MUC及基因的因素

4.1 細菌和促炎性細胞因子

MUC在中耳炎的表達主要是由細菌感染和促炎細胞因子觸發的[21-22]。已有研究表明，與中耳炎有關的最常見病原體包括肺炎鏈球菌、不可分型流感嗜血桿菌和卡他莫拉菌[23-24]。炎性細胞因子可通過啟動MUC產生的變化導致上皮異常[7]。微生態細菌激活細胞信號級聯，進一步激活炎性反應[25]；然后，人中耳上皮細胞分泌宿主防御分子進一步刺激促炎性細胞因子，并作為中性粒細胞、肥大細胞、T淋巴細胞和樹突狀細胞的化學引誘劑，幫助根除病原體；也可啟動MUC的產生，誘導人上皮細胞轉化，增強黏液生成細胞的增殖[26-27]。細菌和炎性細胞因子如腫瘤壞死因子[28]、白細胞介素-1β[15]、白細胞介素-6[29]和白細胞介素-8[30-31]均可在體外和體內上調MUC的表達。

4.2 生物膜

OME也被描述為“生物膜疾病”[32]。細菌生物膜是指非活性物質表面為適應環境生存的膜樣多細菌復合體，是一種單一細菌，也有可能是多種細菌[33]。生物膜內存在多種氧張力、酸堿度和養分可用性方面有很大差異的微環境[34]，豐富的生態環境提供了復雜的生物膜，而其中不同生態環境中的適應細菌顯示出廣泛變化的代謝和復制速率[35]。在中耳炎中，黏膜生物膜的維持為細菌提供了以快速生長為代價的生存和繁殖的選擇性優勢[36]。生物膜的形成是慢性中耳炎的重要標志之一，也是疾病期間細菌持續生存的重要機制[37-38]。HONG等[39]使用不可分型的流感嗜血桿菌或肺炎鏈球菌菌株TIGR4通過經肺大皰注射接種混合性別的龍貓，接種后第3～5天使用抗生素，通過定量聚合酶鏈反應檢測MUC表達并確定生物膜的產生。結果顯示，MUC上調程度與生物膜形成的增加直接相關，可能導致MUC產生時間延長，使患中耳炎的風險增大。

4.3 水通道蛋白(aquaporin，AQP)

AQP由一系列具有同源性內在膜蛋白家族成員形成，是存在于哺乳動物和植物細胞上轉運水的特異通道，其介導著細胞膜不同類型的跨膜水轉運。AQP亞型(AQP1、AQP4、AQP5)在中耳區域特異性定位表達，可能負責維持中耳腔無液體或積液[40-41]。SAMUELS等[15]用定量聚合酶鏈反應檢測了中耳活檢標本中MUC2、MUC5AC、MUC5B和AQP5基因的表達，結果表明AQP5通過表皮生長因子受體信號調高氣道細胞中MUC的表達。近期有文獻報道AQP1與中耳炎患者的病情嚴重程度相關[42]；AQP4基因的敲除會引發聽力受損[43]；AQP5可促進氣道MUC5AC[44]和MUC5B[15]的表達，增加OME的易感性。此外，有研究表明，AQP5還可通過以下機制作用于中耳炎：(1)通過先天免疫和維持上皮屏障完整性發揮其他關鍵作用；(2)促進中性粒細胞募集必需的黏附分子(細胞間黏附分子)和趨化因子分泌的氣道上皮表達[45]；(3)直接與上皮細胞中的微管相互作用，獨立于水轉運，影響細胞旁通透性[46]。但具體機制尚有待于進一步探索。

4.4 咽喉反流

咽喉反流是指胃內容物由于各種原因反流至食管上括約肌以上部位(包括氣管、咽喉、鼻腔等位置)，因反流造成部分器官黏膜損傷[47]。動物模型及人體實驗均證實，胃內容物除在咽喉部[48]、鼻腔[49-50]引起炎癥外，可經咽鼓管到達中耳腔[51]，引起咽鼓管及中耳腔黏膜纖毛損傷，纖毛清除能力下降，黏膜充血、水腫，毛細血管擴張，杯狀細胞增生等，從而引起OME[52]。BLOCK等[16]通過實驗證實咽喉反流中的胃酸可驅動中耳上皮的MUC5b基因轉錄及體外激活，增加中耳黏液的產生,也是咽喉反流引發OME的原因之一。

MUC在OME的發病機制中具有重要作用，特別是MUC5；MUC的調節并不是由單一因素控制的，而是可能由廣泛的調節網絡控制的，可能也是為什么OME難以根治、容易復發的原因；相關研究仍然存在技術方面的局限，如不能直接測量特定MUC，在區分MUC5B和MUC5AC時經常是錯誤的，導致與結果具有一定誤差[51]。

雖然大量研究表明，OME和MUC關系密切，但對潛在的分子機制的研究仍知之甚少，還需進一步更基礎的研究驗證，為中耳炎的臨床治療提供新的診療思路。