胸腺肽β4在眼表疾病中的保護作用

劉菁華，李 軒，2

作者單位:1(300070)中國天津市，天津醫(yī)科大學(xué)眼科臨床學(xué)院;2(300020)中國天津市眼科醫(yī)院天津市眼科研究所天津市眼科學(xué)與視覺科學(xué)重點實驗室

0 引言

1966年，Goldstein等［1］成功從小牛的胸腺組織中提取出胸腺肽(Thymosin)，胸腺肽也因此得名。隨著研究的深入，學(xué)者們發(fā)現(xiàn)胸腺肽在多種組織結(jié)構(gòu)中廣泛分布且具有多種生物活性的蛋白。且研究表明，胸腺肽在免疫調(diào)節(jié)、血管生物學(xué)和癌癥發(fā)病機制中發(fā)揮著重要作用，甚至還可作為診斷及評估某些疾病預(yù)后的分子標記及治療疾病的藥物。自然條件下，胸腺肽為高電荷的非結(jié)構(gòu)短肽蛋白。根據(jù)其等電點的不同，胸腺肽被分為三個亞型:胸腺肽 α(Thymosin α，Tα，pI＜5.0)，胸腺肽 β(Thymosin β，Tβ，5.0＜pI＜7.0);胸腺肽 γ(Thymosin γ，Tγ，pI＞7.0)。研究表明，目前，在正常人體中表達的Tβ家族僅發(fā)現(xiàn)三種:胸腺肽 β4(Thymosin β4，Tβ4)，胸腺肽 β10(Thymosin β10，Tβ10)及胸腺肽 β15(Thymosin β15，Tβ15)，其中以 Tβ4 的表達量最高［2］。近年來的研究表明，Tβ4具有促進細胞遷移、促血管生成、抗炎、抗凋亡、促進傷口愈合、抑制纖維化、促進干細胞分化等生物功用［3］?，F(xiàn)已有研究證實Tβ4對眼表的多種損傷發(fā)揮保護作用，說明針對Tβ4在眼表疾病治療方面的研究有重要臨床意義。因此本文主要就Tβ4在眼表疾病中的保護作用的研究進展進行綜述，以期了解Tβ4在人體內(nèi)的分布、基本結(jié)構(gòu)、合成以及其在不同眼表疾病中的作用及相關(guān)作用機制，為Tβ4在眼表疾病治療的后續(xù)研究及臨床應(yīng)用中提供研究思路及依據(jù)。

1 Tβ4的主要生物學(xué)特性及功用

Tβ4為結(jié)構(gòu)高度保守的水溶性多肽，由43個氨基酸構(gòu)成，其相對分子量(Mr)為 4982，等電點(pI) 為 5.1［4］。1981年，Low等［5］對牛的Tβ4進行了序列分析并得到了其完整的核苷酸序列:乙?；疌端－絲氨酸－天冬氨酸－賴氨酸－脯氨酸－……－丙氨酸－甘氨酸－谷氨酸－絲氨酸－OH。1993年，Czisch等運用核磁共振等技術(shù)對Tβ4的天然結(jié)構(gòu)進行了探究，結(jié)果顯示，Tβ4為螺旋結(jié)構(gòu)，且在水溶液中其二級結(jié)構(gòu)不斷發(fā)生變化，需與特定的蛋白或非天然溶劑結(jié)合才能保持其穩(wěn)定的三級結(jié)構(gòu)，且Tβ4的三級結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，影響其結(jié)構(gòu)的主要因素是溫度［6］。因此，針對該方面的進一步研究可能是解決Tβ4作為藥物應(yīng)用于臨床的關(guān)鍵。

Tβ4的合成是一個自動匹配的固相過程，通過細胞的分泌、死亡或裂解從細胞中釋放。其在多種組織及細胞中呈高濃度表達，如巨噬細胞、除紅細胞以外的血細胞、腫瘤細胞等，但目前尚未在細菌等微生物中檢測到任何胸腺肽家族的表達。目前，Tβ4的cDNA序列和氨基酸序列已明確，這為進一步研究Tβ4的生物特性及臨床應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)［7］。

Tβ4為一種主要的肌動蛋白結(jié)合蛋，它的主要作用是與G－肌動蛋白結(jié)合，維持G－肌動蛋白和F－肌動蛋白的動力學(xué)平衡，從而刺激細胞增殖及分化［8］。這對細胞骨架的重組和穩(wěn)定性至關(guān)重要，尤其是受損細胞。除此之外，已有大量研究證實，Tβ4還可促細胞的遷移分化、促傷口愈合、抑制炎癥反應(yīng)、抑制氧化應(yīng)激反應(yīng)以及抗細胞凋亡等作用［3，9－11］。因此，Tβ4 在角膜損傷修復(fù)、皮膚傷口愈合及移植、心臟修復(fù)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)修復(fù)、組織保護等領(lǐng)域的研究及臨床治療中備受關(guān)注。

2 Tβ4與眼表疾病

解剖學(xué)中，眼表即為上下瞼緣之中所包括的眼表面組織結(jié)構(gòu)。其中主要部分為角膜上皮及結(jié)膜上皮，因此眼表疾病也主要指眼結(jié)膜及角膜淺層的相關(guān)疾病。常見的眼表疾病有:干眼綜合征、瞼板腺功能障礙、化學(xué)燒傷和包括Sjogren綜合征及眼類天皰瘡等在內(nèi)的免疫相關(guān)疾病等。眼表疾病嚴重影響患者的視力和生活質(zhì)量，主要癥狀為視力模糊、眼部不適或疼痛、紅腫、瘙癢，嚴重時會因角膜瘢痕而導(dǎo)致永久失明。眼表疾病的致病因素并不單一，但常伴有炎癥及眼表上皮損傷，嚴重時致眼表上皮持續(xù)缺損，嚴重損傷患者視力。因此，抗炎、修復(fù)上皮損傷成為治療許多眼表疾病的關(guān)鍵?；赥β4的生物特征及功用，已有研究證實Tβ4對多種類型的眼表損傷具有修復(fù)作用。

2.1 Tβ4與眼表傷口修復(fù) Tβ4可調(diào)節(jié)許多下游因子的表達，這些細胞因子在細胞分化、遷移及炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用。研究證實Tβ4參與細胞外基質(zhì)重塑以修復(fù)角膜上皮［12］。除此之外，Sosne 等［13－14］在大鼠角膜清創(chuàng)模型及小鼠角膜堿燒傷模型中證實了Tβ4有促進角膜上皮愈合的作用。

角膜組織可表達基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)，其亦在角膜上皮細胞遷移中發(fā)揮重要作用。有研究證實，阻斷MMP的活化可抑制Tβ4介導(dǎo)的角膜上皮細胞的遷移［15］。但MMP過表達又可加劇上皮缺損。因此Tβ4的部分促傷口愈合作用的發(fā)揮，在于它能夠通過其中樞肌動蛋白結(jié)構(gòu)域快速提高MMP的活性，進而維持MMP表達相對穩(wěn)定［16］。

有研究顯示，角膜損傷后，Tβ4可直接或間接地調(diào)節(jié)TGFβ－1的表達，進一步調(diào)節(jié)參與角膜上皮愈合過程中的細胞因子的表達，并增加層粘連蛋白－332(LM－332)在結(jié)膜細胞中的表達［17］。LM－332是許多組織基底膜中錨定纖維的組成部分，維持上皮與上皮下連接結(jié)構(gòu)的完整性。它是上皮細胞黏附、遷移和膠原沉積的配體。LM－332被蛋白酶降解為較小的片段，該片段能通過將促進細胞與基底及細胞間的黏附從而促進細胞遷移［18］。而Tβ4的抗凋亡作用可能有助于LM－332維持細胞間及細胞與基質(zhì)間的相互作用［19］。除此之外，Tβ4的抗炎作用也有助于加快傷口愈合。

2.2 Tβ4與眼表炎癥 已有研究在多種細胞及組織中證實，Tβ4可通過調(diào)節(jié)促炎白細胞及細胞因子的浸潤，減少炎癥因子的表達，從而達到抑制炎癥反應(yīng)的效果［20－21］。

TNF－α是目前已知最主要的促炎細胞因子之一。TNF－α與其受體TRFN1結(jié)合所導(dǎo)致一連串的級聯(lián)反應(yīng)可激活NF－κB。而通常，NF－κB受其家族抑制蛋白(IkBs)調(diào)控而處于未激活狀態(tài)。細胞接受外部刺激后，IkBs磷酸化且降解，從NF－κB二聚體中釋放。活化的NF－κB轉(zhuǎn)運至細胞核，與一系列促炎基因結(jié)合。因此，NF－κB也被認為在炎癥反應(yīng)中發(fā)揮著重要作用［22］。在角膜感染和炎癥過程中，淚液中TNF－α的含量則增多［23］。有研究證實，在經(jīng)TNF－α刺激的角膜上皮細胞中，Tβ4能夠顯著抑制NF－κB 的活化、p65單位磷酸化以及核轉(zhuǎn)運［4］。然而，Tβ4對TNF－α介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)級聯(lián)調(diào)節(jié)機制目前尚不確切。

另有研究證實，在大鼠受損角膜愈合過程中，Tβ4滴眼治療可調(diào)節(jié)角膜中IL－1β和IL－6等炎癥因子表達量，表明Tβ4具有抗炎活性。另外，在小鼠的角膜堿燒傷愈合中，Tβ4下調(diào)PMNs、巨噬細胞炎性蛋白－2及IL－8等促炎基因及趨化因子蛋白的表達［13－14］。其中，Tβ4通過抑制由TNF－α誘導(dǎo)的NF－κB活化和核移位，進而抑制IL－8分泌［24］。

因此，Tβ4不僅減輕組織地炎癥反應(yīng)，還阻止了因炎癥反應(yīng)引起的進一步的組織損傷，皆對促進傷口愈合具有重要意義。

2.3 Tβ4與干眼 干眼是由于淚液的量或質(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，從而導(dǎo)致眼部不適癥狀及視功能障礙的一類疾?。?5］。因此，穩(wěn)定的眼表環(huán)境被破壞是干眼反復(fù)發(fā)作難以治愈的關(guān)鍵。且眾所周知，眼表上皮結(jié)構(gòu)及功能的完整性對眼表環(huán)境穩(wěn)態(tài)的維持至關(guān)重要。而干眼常伴隨有眼表炎癥及上皮缺損，因此Tβ4作為有效的抗炎劑和創(chuàng)面愈合促進劑而備受關(guān)注，已成為治療干眼的新靶點。

Sosne等［26］通過建立小鼠的干眼模型證實Tβ4可有效減輕干眼小鼠角膜的上皮缺損。Sosne等［27－28］隨后還進行了相應(yīng)的臨床試驗，結(jié)果顯示，Tβ4能有效緩解干眼患者的眼部不適，且能有效降低角膜熒光素鈉著色。值得注意的是，在該研究中，患者使用Tβ4滴眼30d后并未發(fā)現(xiàn)副作用及并發(fā)癥。不同于目前臨床應(yīng)用的其他藥物(如人工淚液)只能改善淚膜的狀態(tài)，Tβ4可在減輕干眼患者眼表的炎癥反應(yīng)的同時促進受損眼表上皮的修復(fù)，有效減輕干眼患者臨床癥狀，更具針對性。

2.4 Tβ4與眼表氧化應(yīng)激及細胞凋亡 日常生活中的紫外線照射或是意外的化學(xué)損傷等都會導(dǎo)致眼表組織的氧化應(yīng)激損傷，進而造成眼表的組織損傷。李軒等［29］通過建立體外兔角膜上皮細胞氧化應(yīng)激模型，探究了Tβ4對細胞內(nèi)活性氧的產(chǎn)生及細胞凋亡的影響作用，結(jié)果顯示，Tβ4可有效緩解細胞氧化應(yīng)激損傷，并抑制由氧化應(yīng)激損傷引起的繼發(fā)細胞凋亡。隨后，李軒還探討了Tβ4在體外兔角膜上皮細胞的乙醇損傷模型中的抗凋亡及促增殖的保護作用，研究結(jié)果顯示，乙醇損傷的兔角膜上皮細胞中caspase－3的表達量較正常組有所升高，而損傷后經(jīng)一定濃度Tβ4的治療組中caspase－3的表達量較乙醇組顯著下降。且Tβ4治療組細胞中bcl－2蛋白質(zhì)量濃度高于乙醇損傷組，且Tβ4治療組細胞中Cyclin D1及Cyclin D3的表達量較乙醇損傷組明顯提高，證實了Tβ4的抗凋亡以及促增殖的作用，但涉及的具體通路還需要進一步的研究及證實［30］。以上研究結(jié)果證實，Tβ4對兔角膜上皮細胞的氧化應(yīng)激損傷具有保護及修復(fù)作用。為涉及氧化應(yīng)激損傷的眼表疾病及Tβ4的相應(yīng)作用的研究提供研究依據(jù)及思路。

3 小結(jié)

綜上所述，Tβ4是治療許多眼表疾病的新選擇。與傳統(tǒng)的藥物相比(如抗生素、激素及生長因子等)，Tβ4的促增殖作用不可小覷。它不僅能有效抗炎還可以促進細胞增殖，因此其能顯著促進眼表傷口愈合并從根本上緩解干眼癥狀，且短期臨床試驗尚未發(fā)現(xiàn)不良反應(yīng)及并發(fā)癥。除此之外，Tβ4還可抑制由多種原因所至的眼表氧化應(yīng)激損傷。因此，在眼科領(lǐng)域，Tβ4作為創(chuàng)傷愈合及抗炎的治療藥物具有重要臨床意義。但目前對Tβ4促進傷口愈合及抗炎的作用機制的研究尚淺，未來還需要大量的基礎(chǔ)及臨床研究去探索其在此方面的詳細作用機制，以期能發(fā)現(xiàn)更多潛在的治療作用及適應(yīng)證，并運用于臨床。