黏蛋白與眼表疾病相關性進展

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或流體動力學異常引起的淚膜不穩定和(或)眼表損害，從而導致眼表不適癥狀及視功能障礙的一類疾病，其臨床表現包括眼部干澀不適、疼痛以及眼表淚膜穩態喪失，如淚液產生減少和蒸發過度[1-2]。DED的病因通常涉及多種機制，這些機制可能相互交叉，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因素的結果，DED不是以單一的機制或癥狀為特征。且由于癥狀和臨床跡象之間缺乏相關性，因此在日常臨床實踐中仍然難以確定疾病的嚴重程度、監測疾病發展或評估其對治療的反應[4]。有研究發現，黏蛋白功能障礙與DED密切相關，因此，為了使DED的診斷標準化，應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的表面，并形成對病原體和其他環境毒性物質的屏障[5]。在眼表，黏蛋白由結膜杯狀細胞(goblet cells, GCs)和淚腺分泌，也在角膜鱗狀上皮和結膜上皮的頂端表達，分泌性黏蛋白和膜結合性黏蛋白對維持眼表面的濕潤性至關重要，從而有助于維持淚膜動力學、穩定性、滲透壓和內穩態，其中一些黏蛋白在捕獲和清除細胞碎片和異物(包括過敏原和病原體)方面也起到保護作用。

關于DED，盡管有許多潛在的病因，但有幾種常見的眼表上皮組織病理學表現，包括結膜GCs喪失、上皮細胞異常增大(鱗狀化生)、細胞角化[6]。有大量證據表明，細胞高滲和慢性損傷會導致炎癥和細胞表面凋亡，GCs的丟失可能與之直接相關，進而導致淚膜不穩定。相反，黏液缺乏可維持高滲和炎癥，形成惡性循環[7]。因此，本綜述的目的是通過對分泌性和膜結合性黏蛋白生物學的現有認識，總結黏蛋白與眼表疾病的相關性進展。

1黏蛋白生物學與功能

黏蛋白是一個龐大的、高度糖基化的、親水性的蛋白質家族，分子量大小極不均勻。這些糖蛋白是由多個短的氨基酸重復序列串聯組成的長肽鏈，富含絲氨酸和蘇氨酸。每個絲氨酸和蘇氨酸殘基提供一個O-連接糖基化位點。糖基化是在絲氨酸和蘇氨酸殘基的羥基側加上N-乙酰半乳糖胺，通過不同的糖基轉移酶，連續添加碳水化合物而延長O-聚糖鏈[8]。目前的知識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合黏蛋白(MUC1、MUC4和MUC16)的混合物[9]。

黏蛋白有多種，它們在眼表分布、大小和結構不同，且發揮著不同的功能。黏蛋白除了具有液體動力潤滑和淚膜錨定功能外，在捕獲和清除眼球表面脫落的細胞、細胞碎片、異物、過敏原和病原體以防止角膜損傷和感染方面也發揮著重要作用[5]。

2黏蛋白與眼表疾病

有實驗證據表明，炎癥介質直接作用于GCs和眼表其他細胞以調節其增殖、分化、凋亡等功能[10]。最近的研究表明GCs在免疫穩態中起作用，但在眼表疾病中可能會失調。先天性免疫細胞和適應性免疫細胞都能產生細胞因子，直接調節GCs增殖、凋亡和黏液分泌。在DED中，黏蛋白功能障礙導致淚膜不穩定和淚液滲透壓升高，激活炎癥反應并導致眼表損傷、上皮細胞凋亡以及GCs的功能下降，形成DED的惡性循環。作為一種保護性反應，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合黏液蛋白的表達均減少，從而導致更為嚴重的眼表疾病[11]。

2.1 DEDDED是一種常見的眼表疾病，其病因和嚴重程度各不相同[1]。對于多種形式的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)和蒸發性干眼(evaporative dry eye, EDE)，這些疾病都有關于GCs丟失和MUC5AC水平降低的描述[12-13]。在DED患者中，炎癥可直接導致結膜頂端細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表達無明顯變化，而結膜MUC5AC的mRNA和MUC5AC蛋白表達降低[12]。同樣，有研究發現NSS-ADDE患者和對照組之間的MUC1和MUC16表達通常沒有差異，但SS-ADDE患者的MUC1和MUC16 mRNA水平高于NSS-ADDE患者與對照組[14-15]。相比之下，Corrales等[16]發現與健康受試者相比，中度至重度NSS-ADDE患者結膜上皮中MUC1和MUC4(以及MUC5AC和MUC2)的mRNA表達顯著降低。而Gipson等[17]發現，在絕經后的女性中，輕度至中度NSS-ADDE患者結膜中MUC1和MUC16的mRNA表達增加。黏蛋白表達的上調可能是一種代償性反應，以修復由于炎癥介質誘導的頂端細胞表面黏蛋白的局部缺失。然而，關于黏蛋白在DED的病理生理學中的作用，仍需要更為詳細地研究。

2.2眼部過敏眼部過敏包括不同的臨床癥狀，如季節性或常年性過敏性結膜炎、春季角膜結膜炎(vernal keratoconjunctivitis, VKC)和特應性角膜結膜炎(atopic keratoconjunctivitis,AKC)[18]。結膜GCs是過敏反應過程中產生的細胞因子和趨化因子的直接靶點，通過增加MUC5AC作出反應，MUC5AC具有從淚膜中去除過敏原以保護眼表的功能[19]。VKC是一種持續性的眼部過敏，其特征是眼表嚴重炎癥，并常伴有角膜并發癥和巨大乳頭的形成。免疫反應的特征是Th2淋巴細胞、嗜酸性粒細胞、活化肥大細胞和成纖維細胞浸潤的數量增加[18]。VKC患者結膜GCs密度增加，MUC5AC水平升高，表明一種旨在清除眼表過敏原的保護機制。AKC是一種雙側眼部的持續性炎癥，累及眼瞼、結膜，可能還有角膜，可定義為特應性皮炎的眼部表現[20]。與對照組相比，重度AKC患者的MUC1、MUC4和MUC16 mRNA表達顯著上調，MUC5AC mRNA表達顯著下調[21-22]。與VKC患者相比，AKC患者結膜GCs密度降低，而MUC1、MUC2和MUC4的表達顯著增加[23]。有人提出，跨膜黏蛋白表達的增加可能是一種防御機制，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、復發性和衰弱性疾病，存在于各種嚴重缺水的眼部病理狀態，這與在眨眼時干燥程度和摩擦增加導致基底上皮細胞和基底膜的退化有關[25]。黏蛋白牢固地黏附在角膜上皮上，可能會引發細胞纖維化[26]。

2.4上角膜緣角結膜炎上角膜緣角結膜炎(superior limbic keratoconjunctivitis, SLK) 是一種以上瞼和球結膜炎癥、上緣角化、角膜和結膜纖維化為特征的疾病。它可能與其他疾病有關，如糖尿病、甲狀腺功能亢進和甲狀旁腺功能亢進。SLK通常是由上結膜的局部黏蛋白缺乏引起的，導致上眼瞼與上結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)可能導致機械摩擦，從而導致淺表角膜上皮細胞損傷和眼表炎癥反應[28]。由于涉及多種因素，包括鏡片相關因素，如材料(如傳統水凝膠與硅膠水凝膠)、CL更換頻率、 CL配戴的時間等，目前尚未確定配戴CL是否會改變GCs和黏蛋白的分泌[29]。最近一項研究表明，在隨訪6mo期間，配戴CL會導致GCs密度的降低，在患有DED的CL配戴者中這種降低程度會加劇[30]。先前的一項研究還表明，硬性和柔軟材質的CL配戴者的MUC5AC的生成量都有所減少。與沒有配戴者相比，長期(≥5a)配戴CL者結膜上皮的黏蛋白mRNA表達和淚液中單位蛋白的黏蛋白含量均無改變[31]。配戴者在使用CL的早期，黏蛋白的表達似乎被上調，但在長期配戴CL的情況下黏蛋白又恢復到正常水平[32]。由于眼瞼表面和眼表之間的潤滑程度不足，導致眼瞼以及眼表面的其他成分較小程度上的物理創傷和損壞，CL配戴者的DED經常與上皮病變有關[33]。事實上，在患有DED的CL配戴者中，眼瞼上皮病變及眼瞼結膜皺褶不僅與眼表液體中的黏蛋白濃度降低有關，也與黏附在CL的黏蛋白有關。有人認為，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，眼表疾病是很常見的，這與接觸抗青光眼滴眼液中的苯扎氯銨(benzalkonium,BAK)有關[35]。在大鼠模型中，0.25%和0.5%的BAK可導致GCs丟失，這與角膜厚度增加、細胞凋亡、角膜炎癥和新生血管有關[36]。在DED患者中可觀察到，即使是低濃度的BAK也能導致GCs丟失，并能增加細胞質/細胞核比率[37]。在培養的人角膜上皮細胞中，膜結合的MUC1和MUC16含量也會因短期接觸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角膜和結膜上皮時起著相當重要的作用。凝膠形成和細胞表面相關的黏蛋白都在防止眼表潛在的感染發揮一定的作用。凝膠形成黏蛋白不僅能夠潤滑眼表，也可以捕獲病原體以便于其從眼表清除。細胞表面相關黏蛋白可形成頂端細胞表面屏障，黏液產生的中斷可能是潛在增強眼表感染易感性的一個重要因素[39]。另一方面，沙眼衣原體感染與幾種黏蛋白(MUC1、MUC4、MUC5AC、MUC7)表達減少有關[40]。兔和大鼠的動物實驗表明，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毒力機制來改變黏蛋白結構[42]。從另一個例子來看，肺炎鏈球菌可分泌一種金屬蛋白酶(ZmpC)，這種酶誘導上皮細胞表面釋放MUC16以代償導致的膜黏蛋白屏障功能的喪失，由于MUC16有助于維持免疫內環境穩定，釋放MUC16可能促進炎癥反應來清除入侵的非機會性細菌[43]?？扇苄责さ鞍譓UC7在唾液腺中具有抗真菌和抗菌活性，雖然在淚液中沒有發現MUC7，但它也可能在眼表包括淚腺，具有抗菌性能[44]。

3總結與展望

黏蛋白種類繁多，能夠保護角膜和結膜上皮免受病原體的破環。已經發現一些黏蛋白(如MUC5AC、MUC1、MUC4、MUC16)有很好的特征性，但我們仍需要更詳細地研究其他黏蛋白的特性，以加強對于眼部黏蛋白穩態的認識。黏蛋白功能障礙可被認為是DED的一個標志，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密切相關。然而，目前很難區分不同眼表疾病的異常及其原因。現在專門用于黏蛋白層修復的局部治療已經成為可能，能夠準確地評估黏蛋白損傷的程度對眼科醫生來說是非常有幫助的。因此，對黏蛋白更為深入地了解，可以為診斷性生物標志物的研究和眼表疾病的治療提供有價值的信息，具有廣闊的前景。