眼表黏蛋白在干眼中的研究進(jìn)展

··綜述

眼表黏蛋白在干眼中的研究進(jìn)展

祁俏然沈光林馬曉萍

(復(fù)旦大學(xué)附屬中山醫(yī)院眼科， 上海200032)

Research Progress of Mucin in Dry eyeQIQiaoranSHENGuanglinMAXiaoping

DepartmentofOphthalmology，ZhongshanHospital,FudanUniversity，Shanghai200032，China

正常眼組織表面覆蓋著一層黏蛋白。黏蛋白位于淚膜內(nèi)層，是淚膜的重要組成部分，其改變與眼表疾病的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。黏蛋白具有維持淚膜穩(wěn)定、保持光滑的眼表光學(xué)界面、潤滑眼表和防止病原微生物入侵等重要作用。在眼表疾病中，黏蛋白的基因表達(dá)、含量、結(jié)構(gòu)等發(fā)生改變，從而產(chǎn)生干眼等癥狀。本文就近年來關(guān)于眼表黏蛋白在干眼中的表達(dá)變化及其在干眼治療中的應(yīng)用等進(jìn)行綜述。

1干眼

干眼臨床診療專家共識(2013年)[1]指出，干眼是由于淚液的量、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，導(dǎo)致眼不適癥狀及視功能障礙。本文將我國臨床出現(xiàn)的各種名稱，如干眼癥、干眼病及干眼綜合征等統(tǒng)一稱為干眼。干眼臨床診療專家共識(2013年)[1]顯示，世界范圍內(nèi)干眼的發(fā)病率為5.5%～33.7%，女性高于男性，老年人高于青年人，亞洲人高于其他人種。

2眼表黏蛋白

黏蛋白是一個高相對分子質(zhì)量的糖蛋白家族，幾乎存在于所有的黏膜表面[2]。眼表黏蛋白主要由眼表角膜、結(jié)膜上皮細(xì)胞合成，在淚、淚液排出系統(tǒng)及淚器中也發(fā)現(xiàn)黏蛋白的表達(dá)[3]。黏蛋白不僅能保護(hù)眼表免受外環(huán)境的影響，還能維持眼表的健康狀態(tài)。一部分黏蛋白參與構(gòu)成多糖-蛋白質(zhì)復(fù)合物，另一部分覆蓋于眼表面，參與構(gòu)成眼表淚膜的黏液層。黏液層是眼表的一道物理、化學(xué)屏障，能夠保護(hù)眼表免受細(xì)菌、病毒、化學(xué)物質(zhì)以及干燥環(huán)境、機械性損傷、熱灼傷的損害。釋放入淚液的黏蛋白的含量對于維持眼表穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，黏蛋白生成過多或生成不足均會引起眼表疾病，相比較而言，黏蛋白不足對眼表的損害更為嚴(yán)重。

黏蛋白的數(shù)量及質(zhì)量均是維持眼表淚液黏液層正常功能的重要因素[2]。黏蛋白的數(shù)量取決于3個過程，即受到刺激后能夠分泌黏蛋白的上皮細(xì)胞的數(shù)量(黏蛋白分泌)，內(nèi)含黏蛋白的上皮細(xì)胞的數(shù)量(細(xì)胞增殖)以及上皮細(xì)胞合成黏蛋白的速率。黏蛋白的質(zhì)量取決于所分泌的黏蛋白的結(jié)構(gòu)、類型以及水合作用。黏蛋白的水合作用需要結(jié)膜上皮細(xì)胞電解質(zhì)以及水分的分泌，同時還需要淚膜水液層一定的電解質(zhì)組成及含量。眼表結(jié)膜上皮細(xì)胞黏蛋白的生成調(diào)節(jié)對于維持眼表健康狀態(tài)至關(guān)重要，而且這一調(diào)節(jié)機制的紊亂很可能與黏蛋白分泌過度或分泌不足疾病的發(fā)生相關(guān)。

3黏蛋白與干眼的關(guān)系

干眼是由多因素引起的以淚液滲透壓升高及眼表炎性反應(yīng)為特征的疾病。干眼的發(fā)病機制是以與疾病相關(guān)的眼表損害及主觀癥狀的循環(huán)放大過程。眼表淚膜滲透壓上升及淚膜穩(wěn)定性下降導(dǎo)致包括杯狀細(xì)胞在內(nèi)的眼表上皮細(xì)胞凋亡。而杯狀細(xì)胞分泌的成膠型黏蛋白在維持淚膜穩(wěn)定性上起重要作用，杯狀細(xì)胞數(shù)量減少導(dǎo)致黏蛋白減少，這加劇了淚膜穩(wěn)定性的下降以及淚膜滲透壓的升高，使干眼的進(jìn)程進(jìn)入惡性循環(huán)。因此，增加黏蛋白的分泌是改善這種惡性循環(huán)的重要治療手段及目標(biāo)。

3.1干眼中黏蛋白的改變淚膜不穩(wěn)定和淚液滲透壓升高是干眼發(fā)生的核心機制[2]。淚液滲透壓升高可激活一系列炎性反應(yīng)造成眼表上皮的破壞，包括細(xì)胞凋亡、杯狀細(xì)胞減少以及黏蛋白的改變，它們均可引起淚膜不穩(wěn)定，從而加劇淚液滲透壓的升高，形成惡性循環(huán)。因此黏蛋白的改變，包括量的減少和糖基化的改變，是干眼發(fā)病機制中的中間環(huán)節(jié)，也是干眼的結(jié)果之一。

Argüeso等[4]研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照組相比，自身免疫性干眼(Sj?gren綜合征)患者的結(jié)膜細(xì)胞抗黏蛋白5AC(MUC5AC)而非MUC4和MUC1的mRNA表達(dá)水平明顯下降。同樣，Zhao等[5]研究發(fā)現(xiàn)，干眼患者淚液中MUC5AC的表達(dá)水平明顯低于同年齡、同性別分布的對照組。在維生素A缺乏的大鼠模型中，由結(jié)膜分泌的黏蛋白MUC5AC及MUC4隨著病情的進(jìn)展而減少，而由角膜分泌的黏蛋白MUC1的mRNA表達(dá)未見明顯變化[6]。這些研究顯示復(fù)層鱗狀細(xì)胞及杯狀細(xì)胞黏蛋白的分泌因疾病的不同而不同。黏蛋白合成及分泌受到調(diào)控，在目前所知的能調(diào)節(jié)MUC5AC基因轉(zhuǎn)錄的多種因素中，亦能刺激結(jié)膜杯狀細(xì)胞增殖及分泌黏蛋白的因素包括碳酰膽堿、表皮生長因子(EGF)、蛋白激酶C(PKC)、絲裂酶原激活的蛋白激酶(MAPK)、一氧化氮(NO)、腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素1(IL-1)和IL-6。對于刺激眼表黏蛋白合成及結(jié)膜杯狀細(xì)胞增殖因素的研究對干眼的治療具有重要指導(dǎo)意義。

黏蛋白的糖基化使之形成一極性區(qū)域，該區(qū)域內(nèi)電荷分布不均。糖基化改變使黏蛋白失去極性，導(dǎo)致黏蛋白與黏蛋白之間、黏蛋白與上皮細(xì)胞之間互相粘著，使凝膠層由親水性變?yōu)槭杷訹7-12]，從而削弱了其穩(wěn)定淚膜和固攝水分的作用。此外，由于黏蛋白的自由能較大，正常情況下，無極性或者極性很小的物質(zhì)(如細(xì)胞碎片、脂質(zhì)、革蘭陰性細(xì)菌、空氣中的微粒等)易與黏蛋白結(jié)合而不易與上皮細(xì)胞結(jié)合，而當(dāng)黏蛋白因失去極性而脫水，這些物質(zhì)則更易與上皮細(xì)胞結(jié)合，因此干眼患者的眼表更容易被破壞或感染。干眼中，不僅黏蛋白的含量減少，啟動黏蛋白氧位糖基化的酶含量也發(fā)生了改變。Hicks等[7]等研究發(fā)現(xiàn)，與正常對照相比，患干眼的犬眼表分泌型黏蛋白中N-乙酰氨基葡萄糖的含量增加，而甘露糖的含量降低。研究[8]發(fā)現(xiàn)，在眼瘢痕性類天皰瘡早期眼表上皮尚未角化時，氮乙酰氨基半乳糖(GalNAc)轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)上調(diào)，這可能是一種代償機制；而后期上皮角化時，GalNAc轉(zhuǎn)移酶的表達(dá)則下調(diào)。上述研究提示在黏液缺乏型干眼中，黏蛋白的氧位糖基化發(fā)生了改變。唾液酸是參與構(gòu)成黏蛋白寡糖鏈的重要成分，可作為細(xì)菌的結(jié)合位點并使黏蛋白具有黏彈性。Garcher等[9]用ELISA方法對淚液中的CA19-9(唾液酸化的乳-N-巖藻戊糖Ⅱ，一種黏蛋白型的腫瘤標(biāo)志物)進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)干眼患者淚液中CA19-9的含量明顯低于正常對照組，提示干眼中黏蛋白的唾液酸化的側(cè)鏈含量下降。唾液酸主要以氧乙?；男问酱嬖谟谘郾眇さ鞍字衃10]。氧乙?；軠p慢甚至阻斷唾液酸酶對唾液酸的降解作用。H185抗體是一種單克隆抗體，能識別MUC16中的氧乙?；僖核?。研究[11]發(fā)現(xiàn)，干眼患者H185抗體與表層細(xì)胞的結(jié)合明顯減少。研究[10]則發(fā)現(xiàn)，犬干眼模型的眼表黏蛋白中唾液酸總量增加，而9-氧乙酰-氮乙酰神經(jīng)氨酸含量下降。這兩項研究均提示干眼的黏蛋白中氧乙?；僖核岷肯陆怠?/p>

3.2黏蛋白在干眼治療中的意義干眼中，黏蛋白的含量及結(jié)構(gòu)均有改變，因此黏蛋白的檢測對于干眼的診斷、治療以及療效的評估等均有重要的指導(dǎo)意義。其中，促進(jìn)黏蛋白的分泌或表達(dá)的藥物包括以下幾種。

3.2.1P2Y2受體與其激動劑P2Y2受體在眼表組織中表達(dá)。P2Y2受體激動劑如地夸磷索滴眼液作用于這些受體并促進(jìn)淚液與黏蛋白的分泌。地夸磷索滴眼液已被用于干眼的治療。經(jīng)免疫組織化學(xué)檢測發(fā)現(xiàn)，P2Y2受體表達(dá)于結(jié)膜上皮、角膜上皮及淚腺導(dǎo)管上皮，其表達(dá)在不同性別及年齡層未見明顯不同，但P2Y2受體mRNA在球結(jié)膜中的表達(dá)隨年齡增長而增加。地夸磷索滴眼液通過激活P2Y2受體促進(jìn)結(jié)膜上皮細(xì)胞分泌水分及促進(jìn)結(jié)膜杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白[13-14]。Tanioka等[15]研究發(fā)現(xiàn)，地夸磷索滴眼液通過激活小鼠P2Y2受體起到治療干眼的作用，并且這一激活作用不隨小鼠年齡的增長而減弱。Wu等[16]通過對符合入選標(biāo)準(zhǔn)的1 516例患者進(jìn)行隨機對照試驗發(fā)現(xiàn)，局部應(yīng)用地夸磷索的干眼患者淚液分泌增加、BUT顯著延長，所有入選患者眼表染色減少，75%患者干眼癥狀得到顯著改善，未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重的不良反應(yīng)；局部應(yīng)用地夸磷索能提高干眼患者眼表上皮細(xì)胞的完整性及黏蛋白的分泌?？傊植繎?yīng)用地夸磷索可能是治療干眼的安全藥物。

Mori等[17]研究表明，二尿嘧啶核苷四聚磷酸酯四鈉鹽(diquafosol tetrasodium，DQS)能促進(jìn)黏蛋白的生成和淚液的分泌，顯著改善干眼患者的角膜、結(jié)膜染色，甚至能使部分患者的干眼癥狀消失；應(yīng)用玻璃酸鈉滴眼液后未見明顯好轉(zhuǎn)的干眼患者加用DQS后，主觀及客觀癥狀均得到顯著改善。將DQS應(yīng)用于補水治療無效的LASIK術(shù)后長期干眼患者的治療，他們的研究中，LASIC術(shù)后且應(yīng)用人工淚液及玻璃酸鈉滴眼液無效的患者加用DQS，分別于術(shù)后第1、4、12周后進(jìn)行結(jié)膜染色，結(jié)果示結(jié)膜染色顯著減少；但研究[18]顯示DQS僅能延長淚膜破裂時間(BUT)，卻不能改變淚液的分泌。DQS能促進(jìn)MUC5AC的分泌，保持眼表水分并潤滑眼表，延長BUT，改善患者的癥狀(疲勞、眼干、異物感、不適感、閱讀困難)，但眼表情況改善達(dá)到DQS治療終點后，眼表穩(wěn)態(tài)能否維持尚需要更進(jìn)一步的研究。

3.2.2治療胃炎、胃潰瘍的藥物黏蛋白分布于幾乎所有的黏膜表面，包括胃黏膜，因此一些促進(jìn)胃黏膜黏液分泌的藥物可用于干眼。瑞巴派特作為喹啉酮衍生物，最早被應(yīng)用于治療胃潰瘍及慢性胃炎，促進(jìn)胃黏膜黏蛋白的分泌。最新研究[19]將瑞巴派特用于促進(jìn)眼表黏蛋白分泌并應(yīng)用于干眼的治療，證實瑞巴派特能促進(jìn)角膜、結(jié)膜分泌黏蛋白樣物質(zhì)并減輕角膜、結(jié)膜損傷。臨床上，瑞巴派特眼用混懸液能有效治療淚液缺乏及黏蛋白缺乏導(dǎo)致的角膜上皮細(xì)胞損害，并能通過恢復(fù)角膜、結(jié)膜表面的微細(xì)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步維持淚膜的穩(wěn)定性。瑞巴派特局部應(yīng)用可治療其他眼表疾病，如瞼裂閉合不全、眼瞼刷上皮病變及長期角膜糜爛等。由于瑞巴派特能修復(fù)眼表上皮細(xì)胞的功能，提高眼表淚膜的穩(wěn)定性(有效延長BUT)，抑制炎性反應(yīng)，且不良反應(yīng)發(fā)生率低，故推測其可能成為治療嚴(yán)重干眼及其他眼表疾病的首選藥物，并為未來眼表疾病治療方向提供新思路。

Nakamura等[20]的研究發(fā)現(xiàn)，吉法酯可以明顯促進(jìn)體外培養(yǎng)的角膜組織分泌黏蛋白樣糖蛋白，且該促進(jìn)作用與藥物劑量有關(guān)；在體內(nèi)，吉法酯可以減少干燥對角膜上皮的損害，且該保護(hù)作用也與藥物劑量有關(guān)；吉法酯可以增加松鼠和猴結(jié)膜損傷后杯狀細(xì)胞的密度和黏蛋白的表達(dá)，提示吉法酯可以促進(jìn)結(jié)膜杯狀細(xì)胞增殖，促進(jìn)黏蛋白合成和釋放，從而保護(hù)角膜上皮。

3.2.3環(huán)孢素A環(huán)孢素A已用于干眼的治療，有抗炎、促淚液分泌的作用，且能通過增加干眼患者結(jié)膜杯狀細(xì)胞的數(shù)量并促進(jìn)黏蛋白分泌或表達(dá)。實驗[19]證明，環(huán)孢素A能在淚腺摘除的犬干眼模型中增加細(xì)胞內(nèi)的黏蛋白含量。美國食品和藥品管理局(FDA)采用0.05%環(huán)孢素乳劑治療干眼的方法。研究[21]通過隨機對照試驗證實，0.05%環(huán)孢素能持續(xù)改善角膜受損、減少角膜染色、增加Schirmer實驗得分及促進(jìn)淚液分泌，明顯改善患者的干眼癥狀。

3.2.4前列腺素前列腺素(PG)是花生四烯酸的代謝產(chǎn)物，在眼部應(yīng)用易改變眼壓和促進(jìn)眼表炎癥反應(yīng)。PGs滴眼液通過增加葡萄膜鞏膜途徑房水流出量降低眼壓[22]。PG可能通過結(jié)合受體PGF2α，進(jìn)而激活一氧化氮合成酶發(fā)揮促炎作用。Baratz等[23]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用抗青光眼滴眼液6年以上的患者角膜上皮受損、基質(zhì)細(xì)胞激活，但內(nèi)皮細(xì)胞數(shù)量無明顯變化，提示其對角膜有直接毒性作用，由淺至深影響角膜細(xì)胞，而角膜基質(zhì)層阻止了滴眼液的進(jìn)一步滲透，但具體機制尚不明確。長期使用前列腺素類滴眼液的患者角膜上皮淺表細(xì)胞層受到嚴(yán)重破壞，基底層細(xì)胞數(shù)量明顯增多，而且角膜上皮神經(jīng)末梢分支數(shù)量減少，神經(jīng)扭曲增加，角膜上皮下神經(jīng)纖維密度減少。干眼患者最重要的角膜結(jié)構(gòu)改變?yōu)樯掀は律窠?jīng)串珠狀結(jié)構(gòu)的增加，這是神經(jīng)受炎性刺激損傷后的再生表現(xiàn)[22]。長期用前列腺素類滴眼液患者的角膜知覺下降與上皮下神經(jīng)纖維密度正相關(guān)[18]。Moreno等[24]發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用拉坦類前列腺素類滴眼液半年內(nèi)，患者結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度逐漸下降，結(jié)膜上皮細(xì)胞密度未改變但是體積逐漸減小。結(jié)膜杯狀細(xì)胞對環(huán)境的炎性變化極敏感，在結(jié)膜毒性反應(yīng)中最易受損；杯狀細(xì)胞密度下降導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定，影響淚膜質(zhì)量，進(jìn)一步引起眼表生物性狀的改變，并加重炎性反應(yīng)。

總之，長期應(yīng)用前列腺素類滴眼液使結(jié)膜上皮細(xì)胞損傷，結(jié)膜杯狀細(xì)胞密度下降，導(dǎo)致淚膜不穩(wěn)定，淚液滲透壓升高，淚膜的變化又刺激結(jié)膜上皮細(xì)胞，誘發(fā)炎性反應(yīng)，進(jìn)一步破壞淚膜，形成惡性循環(huán)。

3.2.5糖皮質(zhì)激素體外實驗[25]證實，地塞米松能促進(jìn)人角膜上皮表達(dá)MUC1和MUC16。局部應(yīng)用糖皮質(zhì)激素能減輕干眼患者的刺激癥狀，但鑒于其大范圍潛在的不良反應(yīng)，包括導(dǎo)致青光眼、白內(nèi)障、眼表感染以及眼表細(xì)胞凋亡等，僅限于短期(2～4周)應(yīng)用激素治療干眼[26]。

3.2.615(S)-羥基二十碳四烯酸[15(S)-HETE]15(S)-HETE是花生四烯酸的主要代謝產(chǎn)物，具有抗炎和抑制白細(xì)胞活化的作用。15(S)-HETE也是人結(jié)膜組織MUC1的選擇性促分泌劑，15(S)-HETE可以促進(jìn)體外培養(yǎng)的結(jié)膜上皮表達(dá)MUC1，且呈濃度依賴性，但未發(fā)現(xiàn)15(S)-HETE可以促進(jìn)MUC2、MUC4、MUC5Au的表達(dá)；在兔眼模型中，局部應(yīng)用15(S)-HETE能有效保護(hù)角膜上皮，防止干燥所致的損傷[27]。

3.2.7擬膽堿藥及血管活性腸肽(VIP)眼表黏蛋白分泌受到神經(jīng)因素的影響。杯狀細(xì)胞分泌MUC5AC主要受自主神經(jīng)支配，大鼠結(jié)膜杯狀細(xì)胞的基側(cè)分布有交感和副交感神經(jīng)，但無感覺神經(jīng)。結(jié)膜的交感神經(jīng)的神經(jīng)遞質(zhì)主要為腎上腺素，副交感神經(jīng)的神經(jīng)遞質(zhì)為乙酰膽堿(Ach)和VIP。Ach通過毒蕈堿受體M1、M2和M3發(fā)揮作用，VIP通過受體VIPR1和VIPR2發(fā)揮作用，腎上腺素通過α和β受體起作用。目前的研究認(rèn)為，副交感神經(jīng)主要支配杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白，交感神經(jīng)主要刺激復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞分泌黏蛋白。副交感神經(jīng)通過乙酰膽堿和VIP刺激結(jié)膜杯狀細(xì)胞分泌水液層及黏蛋白，但是，乙酰膽堿不刺激復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞分泌水液層和黏蛋白，VIP對復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞分泌水液層和黏蛋白的調(diào)節(jié)作用也未被證實。交感神經(jīng)通過β2-腎上腺素能受體，而非α-受體來刺激復(fù)層鱗狀上皮細(xì)胞的分泌作用。兩種腎上腺素能受體激動劑均不能刺激杯狀細(xì)胞的分泌。這表明杯狀細(xì)胞黏蛋白的分泌及復(fù)層鱗狀細(xì)胞水液層的分泌由不同的傳出神經(jīng)支配。

結(jié)膜杯狀細(xì)胞周圍分布著含有VIP的神經(jīng)元，體外和體內(nèi)研究均證實，VIP能夠促進(jìn)結(jié)膜杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白；杯狀細(xì)胞表達(dá)M-膽堿能受體，擬膽堿藥可以促進(jìn)杯狀細(xì)胞分泌黏蛋白。臨床試驗證明口服匹羅卡品能減輕Sj?gren綜合征患者的干眼癥狀[28]。

3.2.8自體血清局部應(yīng)用自體血清不僅能增加MUC1、MUC4和MUC16的表達(dá)，而且能加速角膜上皮細(xì)胞愈合并改善角膜神經(jīng)的形態(tài)和功能。目前自體血清已被用于治療中度干眼。Mukhopadhyay等[29]對144例有輕至中度干眼(Shirmer I實驗<5 mm)的漢森病患者進(jìn)行隨機對照實驗發(fā)現(xiàn)，與人工淚液(不含防腐劑)相比，自體血清治療更能顯著改善患者的臨床參數(shù)(包括Shirmer I、角膜染色等)、干眼癥狀及眼表蛋白質(zhì)表達(dá)譜，但自體血清對黏蛋白的影響仍在進(jìn)一步研究中。

4展望

眼表黏蛋白作為淚膜的重要組成部分，在維持淚膜穩(wěn)定性、潤滑眼表、防止微生物入侵以及調(diào)節(jié)細(xì)胞的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)等方面發(fā)揮重要作用。干眼可以改變眼表黏蛋白的合成和分泌，其發(fā)生機制和防治還需進(jìn)一步研究。眼表跨膜型黏蛋白與成膠型黏蛋白是維持淚膜穩(wěn)定性的必要條件。因此，對于促進(jìn)跨膜型與成膠型黏蛋白分泌的因素的研究對于干眼的藥物治療具有重要指導(dǎo)意義。我們期待在這方面的進(jìn)一步研究。

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通訊作者馬曉萍，E-mail:xiaopingma@126.com