半胱氨酸蛋白酶抑制劑與眼科疾病的關(guān)系

唐彥慧

摘 要：半胱氨酸蛋白酶抑制劑是一種廣泛存在于人體各種組織中的天然蛋白酶抑制劑，其檢測已經(jīng)在腎臟疾病、糖尿病、心臟病、腫瘤等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，而在眼科疾病方面的研究還很少，本文就該蛋白因子在眼科疾病的研究進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：半胱氨酸蛋白酶；半胱氨酸蛋白酶抑制劑；眼科

中圖分類號：R363；S857.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.22.007

文章編號：1006-1959（2018）22-0020-03

Relationship between Cysteine Protease Inhibitor and Ophthalmic Diseases

TANG Yan-hui

（Department of Ophthalmology，Nanning First People's Hospital，Nanning 530022，Guangxi，China）

Abstract：Cysteine protease inhibitor is a natural protease inhibitor widely found in various tissues of human body，which is widely used in kidney disease， diabetes， heart disease， tumor and so on. However， there are few studies on ophthalmic diseases. This article reviews the research of this protein factor in ophthalmic diseases.

Key words：Cysteine protease；Cysteine protease inhibitor；Ophthalmology

半胱氨酸蛋白酶抑制劑（cysteine protease inhibitor）是一種廣泛分布于動物、植物、原核微生物

體內(nèi)的低分子量蛋白質(zhì)，由于其參與機(jī)體多種生理病理機(jī)能代謝，所以近年來對其研究較為廣泛，但是該因子在眼部的生理病理功能上的研究還非常少，多數(shù)處于早期的基礎(chǔ)研究方面，本文將重點對其中的半胱氨酸蛋白酶抑制劑C（cystatin C）在眼部的基礎(chǔ)和臨床研究進(jìn)行歸納總結(jié)。

1半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族

半胱氨酸蛋白酶抑制劑超家族是包含大量含有胱抑素結(jié)構(gòu)域的蛋白質(zhì)，存在于多種生物體中，包括人類。該超家族的因子能夠可逆性地抑制半胱氨酸蛋白酶活性，它們與半胱氨酸蛋白酶結(jié)合形成緊密的分子化合物，通過與底物競爭結(jié)合到它們的活化區(qū)域，阻止組織不適宜的水解。根據(jù)氨基酸序列可分為三大家族：Stefins家族，Cystatins家族和kininogens家族3。stefins主要是細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)，Cystatins是細(xì)胞外的蛋白質(zhì)，kininogens則是血管內(nèi)蛋白質(zhì)。它們的靶蛋白酶[例如木瓜蛋白酶（C1）家族，包括半胱氨酸組織蛋白酶]具有潛在高度破壞活性，該超家族的成員正是通過限制這些靶蛋白酶從而對正常生理過程進(jìn)行微妙調(diào)節(jié)[1-3]。

2 Cystatins的結(jié)構(gòu)與功能

2.1結(jié)構(gòu) Cystatins家族為分泌性蛋白，分布于體液中，由約120個氨基酸構(gòu)成，分子量約13～14 KD，部分成員含糖基，C末端含有兩個特征性的鏈內(nèi)二硫鍵， N末端帶有19～28個氨基酸的信號膚。這類分子包括人Cystatin C、D、S、SA、SN[4]。其中的Cystatin C的研究比較廣泛而全面。

Cystatin C在Cystatins家族中含量最為豐富，是由122個氨基酸組成的小分子量、堿性非糖基化蛋白質(zhì)，相對分子質(zhì)量為13.3×10，等電點為9.3。在Cystatin C基因5'端1 KB序列中發(fā)現(xiàn)有2個“GC”盒（GGGCGG）和增強子核心樣序列（GTGGAAGG）。由此可見，Cystatin C基因5'端序列與“看家基因”的啟動子區(qū)具有相同的特性。故可將Cystatin C基因看作是“看家基因”，即此基因可在所有組織恒定持續(xù)地轉(zhuǎn)錄與表達(dá)。該管家基因無組織學(xué)特異性， 機(jī)體生成率穩(wěn)定。廣泛分布于所有有核細(xì)胞表面和各種體液中，如腦脊液、血液、尿液、唾液、淚液、精液、胸腹水等，是一種不受炎性反應(yīng)、膽紅素、溶血、高血脂等的影響，與性別、年齡、肌肉量無關(guān)的非急性時相蛋白[5]。

2.2 Cystatin C的功能 半胱氨酸蛋白酶主要存在于小動脈壁，是一種淀粉生成酶， 產(chǎn)生淀粉樣物質(zhì)。Cystatin C是重要的胞外胱氨酸蛋白酶抑制劑，其主要作用是通過調(diào)控細(xì)胞內(nèi)外的蛋白水解酶的活性，而保護(hù)細(xì)胞免受蛋白酶水解。在一系列高血壓引起的腦部、腎部疾病中，由于血壓升高對引起動脈粥樣硬化， Cystatin C和蛋白水解酶一起參與了血管損壞和炎癥反應(yīng)的過程，所以很多研究已經(jīng)表明Cystatin C水平升高與多種類型的腦小血管病，如腔隙性梗死、腦微出血、腦白質(zhì)疏松、阿爾茲海默病的發(fā)生及嚴(yán)重程度密切相關(guān)[6]。Cystatin C能自由地通過腎小球濾過膜并在近球小管完全代謝， 并且在新生兒機(jī)體內(nèi)更敏感，已經(jīng)在臨床上大量運用于腎病以及腎移植后腎功能檢測的指標(biāo)[7，8]。

2.3其他的Cystatins家族成員 半胱氨酸蛋白酶抑制劑B、M和SN均是一些分泌型蛋白，具有促進(jìn)細(xì)胞衰老凋亡的活性，直接或間接地降解細(xì)胞外基質(zhì)，導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞的侵襲和轉(zhuǎn)移， 可能參與多種腫瘤如頭頸部鱗癌、乳腺癌、食管癌、肝細(xì)胞癌、肺癌等的生長、侵襲和轉(zhuǎn)移過程.其作用機(jī)制仍有待進(jìn)一步闡明[9，10]。先天性無虹膜是一種罕見的先天性遺傳性疾病，由PAX6基因的單倍體缺陷引起，PAX6基因是眼睛發(fā)育的主要基因。該類患者的淚液中有多種蛋白質(zhì)因子的表達(dá)高于正常人，其中包括半胱氨酸蛋白酶抑制劑S。這與無虹膜患者中央和外周角膜病理性血液和淋巴管的臨床發(fā)現(xiàn)一致，該種具有不同表達(dá)的蛋白質(zhì)有可能是揭示無虹膜癥病理生理學(xué)的關(guān)鍵分子[11]。

3半胱氨酸蛋白酶抑制劑在眼部的分布

3.1淚液 早期的研究中，國外的學(xué)者主要是在動物眼上尋找存在半胱氨酸蛋白酶抑制劑表達(dá)的證據(jù)。de Souza GA在健康人的淚液中鑒定出491種蛋白質(zhì)，淚液中存在大量的蛋白酶和蛋白酶抑制劑，如半胱氨酸蛋白酶抑制劑B，C，SA，SN，S[12]。組織蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶抑制因子在淚液以及角膜上的平衡在維持眼表面細(xì)胞凋亡起重要作用，其組分的變化可反映眼表健康的干擾。Ananthi S[13]收集了鐮刀菌感染的角膜潰瘍患者的淚液進(jìn)行淚液蛋白譜分析，這些角膜炎的患者淚液蛋白中的半胱氨酸蛋白酶抑制劑表達(dá)在正常值的3倍以內(nèi)，說明病理狀況下淚液蛋白的質(zhì)發(fā)生了改變，半胱氨酸蛋白酶抑制劑起著抑制其靶向因子侵襲的作用，從而阻止角膜組織受到水解和損傷。

3.2眼球內(nèi)組織 Johan Wassélius等也在小鼠的房水、睫狀體上皮細(xì)胞、鞏膜和視網(wǎng)膜上檢測出半胱氨酸蛋白酶抑制劑C蛋白，主要分布在外核層尤其是Müller細(xì)胞和桿細(xì)胞上，半胱氨酸蛋白酶參與基質(zhì)的更新和重塑，在視網(wǎng)膜中，由Müller細(xì)胞和桿狀細(xì)胞合成并釋放的半胱氨酸蛋白酶抑制劑可能具有對抗病理狀態(tài)下的半胱氨酸蛋白酶（主要是組織蛋白酶）的損害作用[14，15]。雖然眼球的不同部位均有半胱氨酸蛋白酶抑制劑的表達(dá)，但是研究者也不排除是因為眼內(nèi)的血液和房水中的該因子在眼球組織上的沉積導(dǎo)致。

4 Cystatin C與眼部疾病

4.1眼部惡性腫瘤 Dikovskaya等[16]對眼部惡性腫瘤如脈絡(luò)膜黑色素瘤、惡性黑色素瘤和良性腫瘤中的房水、淚液，以及病人的血清中的乳鐵蛋白和Cystatin C表達(dá)進(jìn)行了檢測。結(jié)果顯示健康人的血清中的Cystatin C的濃度比房水和淚液中的高，房水中的濃度又高于淚液中的濃度。和健康人對比，脈絡(luò)膜黑色素瘤患者淚液中的Cystatin C濃度增加而的房水中Cystatin C濃度降低，但是脈絡(luò)膜黑色素瘤患者雙眼的Cystatin C濃度無差別。于是提出假設(shè)，許多腫瘤分泌不同類別的蛋白酶及其內(nèi)源性抑制劑；蛋白酶和其抑制劑平衡的紊亂在腫瘤生長和轉(zhuǎn)移過程中起重要作用，眼部腫瘤例如脈絡(luò)膜黑色素瘤患者的淚液中Cystatin C的含量增加，可以作為腫瘤細(xì)胞增殖活躍度的觀測指標(biāo)，但是并不能以此來區(qū)分腫瘤的良性或者惡性程度。

4.2開角型青光眼 開角型青光眼患者的小梁網(wǎng)組織中的Cystatin C表達(dá)上調(diào)[17，18]，Pedro Gonzalez等對離體供體的眼球體外培養(yǎng)機(jī)上給予高流量灌注 50 mmHg以上高壓維持6 h，然后對小梁網(wǎng)組織進(jìn)行切片研究其RNA的表達(dá)。結(jié)果顯示高眼壓狀態(tài)下在小梁網(wǎng)組織中有11種蛋白質(zhì)的表達(dá)上調(diào)，考慮當(dāng)眼壓上升時，眼部的一些涉及血管通透性、分泌、細(xì)胞外基質(zhì)重塑，細(xì)胞骨架重組和活性氧清除的基因如組織蛋白酶-L，溶基質(zhì)素-1，和Cu/Zn超氧化物歧化酶表達(dá)升高，而Cystatin C的表達(dá)也隨之升高。

4.3翼狀胬肉 Barba-Gallardo LF等[19]的研究首次在翼狀胬肉引入Cystatin C因子的檢測，實驗結(jié)果證明在翼狀胬肉上皮中有高于正常球結(jié)膜上皮的Cystatin C的mRNA的表達(dá)，綜合現(xiàn)有的研究結(jié)果表明，翼狀胬肉上皮細(xì)胞中凋亡因子的表達(dá)減少，而凋亡因子的抑制劑表達(dá)過高，這也是導(dǎo)致翼狀胬肉凋亡與增殖失衡的發(fā)病機(jī)理。

4.4視網(wǎng)膜色素變性和黃斑變性 Ahuja S等[20]對于視網(wǎng)膜色素變性的模型小鼠的視網(wǎng)膜上的半胱氨酸蛋白酶及其抑制劑C進(jìn)行了體內(nèi)水平、空間定位和體外分泌進(jìn)行了測定，通過免疫染色、ELISA等試驗方法，檢測出正常組織的色素上皮、光感受器和內(nèi)視網(wǎng)膜和神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層均有Cystatin C和組織蛋白酶-B的表達(dá)，Cystatin C免疫染色在視神經(jīng)乳頭纖維中廣泛存在。 色素變性的視網(wǎng)膜細(xì)胞中半胱氨酸蛋白酶活性較高并且隨著年齡增加而增加，但是Cystatin C水平更高且恒定。

視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中分泌大量的Cystatin C，有助于調(diào)節(jié)Bruch膜的蛋白質(zhì)代謝。隨之年齡增加以及視網(wǎng)膜糖基化終產(chǎn)物的堆積，人眼的視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中的Cystatin C的表達(dá)和分泌均降低，這有可能是發(fā)生年齡相關(guān)性黃斑病變的病理機(jī)制之一[21，22]。

綜上所述，半胱氨酸蛋白酶抑制劑在眼部生理和病理結(jié)構(gòu)中均有表達(dá)，但是研究還為數(shù)不多，隨著各種檢驗設(shè)備和手段的進(jìn)步，我們相信必將會探索出半胱氨酸蛋白酶抑制劑和人類眼部疾病的發(fā)生、發(fā)展的關(guān)系。

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收稿日期：2018-8-26；修回日期：2018-9-11

編輯/肖婷婷