黏蛋白在分泌性中耳炎發(fā)病機(jī)制中的研究進(jìn)展*

羅 嵐 綜述,荊午陽(yáng),駱文龍 審校

(重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)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(dǎo)性聽力下降為主要特征的中耳非化膿性炎性疾病。常好發(fā)于兒童，大約20%的兒童患有OME，平均每年患4次[1]。在美國(guó)，因中耳炎就診的兒科患者每年造成約60億美元的美國(guó)醫(yī)療保健支出[2]。黏膜高分泌引起中耳腔出現(xiàn)不易清除的黏液是OME主要特征，而黏蛋白(mucins,MUC)被證實(shí)是黏液的主要成分。鑒于此，現(xiàn)以MUC為切入點(diǎn)，對(duì)OME的作用機(jī)制，以及導(dǎo)致MUC過度表達(dá)的影響因素作一綜述。

1 MUC概述

MUC是由杯狀細(xì)胞分泌的高度糖基化的大分子糖蛋白。目前，至少有20個(gè)獨(dú)特的MUC基因已被鑒定在人體組織中表達(dá)，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(xì)胞中被發(fā)現(xiàn)[3]。

MUC由大量串聯(lián)重復(fù)序列組成的核心蛋白質(zhì)主鏈上的重碳水化合物組成，所有MUC的一級(jí)氨基酸序列對(duì)均是獨(dú)特的[4]；這些串聯(lián)重復(fù)區(qū)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(diǎn)，糖基化占分子質(zhì)量的80%，可使其變得堅(jiān)硬和體積龐大，從而產(chǎn)生特有的空間填充或凝膠形成特性。

每種MUC基因產(chǎn)物均有一些不同的特征，故任何一種MUC產(chǎn)量的增加或減少均會(huì)導(dǎo)致覆蓋在上皮上的黏液層的組成和功能發(fā)生變化。在中耳中MUC是中耳積液的唯一成分，負(fù)責(zé)其流變特性，并負(fù)責(zé)產(chǎn)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(xué)性質(zhì)是決定積液性質(zhì)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(hù)和屏蔽下層上皮，并與病原體相互作用以影響?zhàn)じ胶退拗魅肭諿7]。

2 MUC與OME

中耳炎的發(fā)展特點(diǎn)是炎性細(xì)胞浸潤(rùn),黏膜增厚,黏膜下腺體增生,杯狀細(xì)胞增生,導(dǎo)致增加MUC的生產(chǎn)[8]。經(jīng)證實(shí)至少有5種MUC在中耳炎的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用，其中鼓室內(nèi)主要表達(dá)MUC5B,而咽鼓管表達(dá)MUC5AC、MUC5B、MUC2和MUBC1[9]。與中耳黏液最相關(guān)的MUC是MUC5AC和MUC5B蛋白[10]。

2.1 MUC5AC

MUC5AC是杯狀細(xì)胞的主要分泌物之一，而杯狀細(xì)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(duì)20例復(fù)發(fā)性中耳炎患者、20例OME患者和40例對(duì)照患者外周血樣本中提取的基因組DNA，通過蛋白質(zhì)印跡分析結(jié)果顯示OME患者更容易出現(xiàn)一個(gè)更長(zhǎng)的MUC5AC等位基因，可能表明炎癥和杯狀細(xì)胞刺激這些患者易產(chǎn)生黏液更高的黏度,導(dǎo)致黏膜纖毛間隙異常發(fā)生率更高,中耳液體停滯,并最終導(dǎo)致慢性疾病。雖然MUC5AC被認(rèn)為是參與慢性O(shè)ME發(fā)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(fā)揮了作用。KRUEGER等[12]從接受鼓膜切開術(shù)的55例患兒中回收樣本，通過蛋白質(zhì)印跡分析半定量測(cè)定MUC，結(jié)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(dāng)MUC5AC存在時(shí)，與單獨(dú)MUC5B比較，嗜血桿菌的相對(duì)豐度更大，而流感嗜血桿菌感染通常與急性O(shè)ME有關(guān)；而這種細(xì)菌可能在MUC過量產(chǎn)生中起作用，特別是MUC5AC，可能有助于中耳炎從急性進(jìn)展到慢性。MUC5AC不僅是中耳上皮的主要先天防御機(jī)制，而且在OME的急、慢性期均具有一定作用，但具體的分子機(jī)制仍需進(jìn)一步探索。

2.2 MUC5B

在已知的MUC中MUC5B被認(rèn)為是與OME最相關(guān)的MUC[13]。早有研究表明，中耳黏膜分泌細(xì)胞表達(dá)MUC5B基因及其產(chǎn)物MUC5B[14]。而PRECIADO等[13]收集了鼓膜切開術(shù)兒童的積液，使用密度測(cè)定顯示MUC5B的信號(hào)比MUC5AC平均增加了6.4倍，與SAMUELS等[15]研究結(jié)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(dá)與滲出液黏度、中性粒細(xì)胞浸潤(rùn)、中耳黏膜炎癥和增生及聽力損失顯著相關(guān)，而且MUC5B更有可能在最初感染后的較后時(shí)間以相對(duì)突變的形式做出反應(yīng)，故與慢性O(shè)ME關(guān)系更為密切。目前認(rèn)為，MUC5B導(dǎo)致OME的致病機(jī)制主要有兩方面：(1) MUC5B 基因過度表達(dá)。BLOCK等[16]發(fā)現(xiàn)，隨著pH值降低,中耳上皮細(xì)胞存活率減低,同時(shí)誘導(dǎo)了MUC5B基因轉(zhuǎn)錄及體外激活;MUC5B基因增加了中耳黏液的產(chǎn)生,這可能解釋了MUC5B是引發(fā)OME的原因之一。(2) MUC5B可能與導(dǎo)致中耳炎的免疫機(jī)制有關(guān)。中性粒細(xì)胞胞外誘捕網(wǎng)(neutrophil extracellular traps,NETs)已被證實(shí)是中耳炎患者的主要先天免疫機(jī)制[17-18]，而MUC5B糖基化模式在個(gè)體或疾病狀態(tài)中的變化可能會(huì)改變或誘導(dǎo)中耳NETs的活性[19]，這也可能是MUC5B導(dǎo)致OME的致病機(jī)制之一。通過眾多實(shí)驗(yàn)說明MUC5B很可能是一種極其黏稠的人類MUC，且致病機(jī)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(chǎn)量的增加會(huì)持續(xù)存在，對(duì)黏膜纖毛清除有害，并最終導(dǎo)致持續(xù)的實(shí)質(zhì)性聽力損失[20]。KRUEGER等[12]研究表明，與對(duì)照組比較，僅中耳MUC5B基因表達(dá)與聽力損失具有很強(qiáng)的相關(guān)性，如MUC5B表達(dá)加倍，氣骨間隙平均增加7.45分貝，聲場(chǎng)閾值平均增加6.66分貝，表明中耳MUC5B基因過度表達(dá)可能會(huì)引起不可逆聽力損失。故在中耳炎早期應(yīng)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(xì)菌和促炎性細(xì)胞因子

MUC在中耳炎的表達(dá)主要是由細(xì)菌感染和促炎細(xì)胞因子觸發(fā)的[21-22]。已有研究表明，與中耳炎有關(guān)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(xì)胞因子可通過啟動(dòng)MUC產(chǎn)生的變化導(dǎo)致上皮異常[7]。微生態(tài)細(xì)菌激活細(xì)胞信號(hào)級(jí)聯(lián)，進(jìn)一步激活炎性反應(yīng)[25]；然后，人中耳上皮細(xì)胞分泌宿主防御分子進(jìn)一步刺激促炎性細(xì)胞因子，并作為中性粒細(xì)胞、肥大細(xì)胞、T淋巴細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞的化學(xué)引誘劑，幫助根除病原體；也可啟動(dòng)MUC的產(chǎn)生，誘導(dǎo)人上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化，增強(qiáng)黏液生成細(xì)胞的增殖[26-27]。細(xì)菌和炎性細(xì)胞因子如腫瘤壞死因子[28]、白細(xì)胞介素-1β[15]、白細(xì)胞介素-6[29]和白細(xì)胞介素-8[30-31]均可在體外和體內(nèi)上調(diào)MUC的表達(dá)。

4.2 生物膜

OME也被描述為“生物膜疾病”[32]。細(xì)菌生物膜是指非活性物質(zhì)表面為適應(yīng)環(huán)境生存的膜樣多細(xì)菌復(fù)合體，是一種單一細(xì)菌，也有可能是多種細(xì)菌[33]。生物膜內(nèi)存在多種氧張力、酸堿度和養(yǎng)分可用性方面有很大差異的微環(huán)境[34]，豐富的生態(tài)環(huán)境提供了復(fù)雜的生物膜，而其中不同生態(tài)環(huán)境中的適應(yīng)細(xì)菌顯示出廣泛變化的代謝和復(fù)制速率[35]。在中耳炎中，黏膜生物膜的維持為細(xì)菌提供了以快速生長(zhǎng)為代價(jià)的生存和繁殖的選擇性優(yōu)勢(shì)[36]。生物膜的形成是慢性中耳炎的重要標(biāo)志之一，也是疾病期間細(xì)菌持續(xù)生存的重要機(jī)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(jīng)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(yīng)檢測(cè)MUC表達(dá)并確定生物膜的產(chǎn)生。結(jié)果顯示，MUC上調(diào)程度與生物膜形成的增加直接相關(guān)，可能導(dǎo)致MUC產(chǎn)生時(shí)間延長(zhǎng)，使患中耳炎的風(fēng)險(xiǎn)增大。

4.3 水通道蛋白(aquaporin，AQP)

AQP由一系列具有同源性內(nèi)在膜蛋白家族成員形成，是存在于哺乳動(dòng)物和植物細(xì)胞上轉(zhuǎn)運(yùn)水的特異通道，其介導(dǎo)著細(xì)胞膜不同類型的跨膜水轉(zhuǎn)運(yùn)。AQP亞型(AQP1、AQP4、AQP5)在中耳區(qū)域特異性定位表達(dá)，可能負(fù)責(zé)維持中耳腔無(wú)液體或積液[40-41]。SAMUELS等[15]用定量聚合酶鏈反應(yīng)檢測(cè)了中耳活檢標(biāo)本中MUC2、MUC5AC、MUC5B和AQP5基因的表達(dá)，結(jié)果表明AQP5通過表皮生長(zhǎng)因子受體信號(hào)調(diào)高氣道細(xì)胞中MUC的表達(dá)。近期有文獻(xiàn)報(bào)道AQP1與中耳炎患者的病情嚴(yán)重程度相關(guān)[42]；AQP4基因的敲除會(huì)引發(fā)聽力受損[43]；AQP5可促進(jìn)氣道MUC5AC[44]和MUC5B[15]的表達(dá)，增加OME的易感性。此外，有研究表明，AQP5還可通過以下機(jī)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(fā)揮其他關(guān)鍵作用；(2)促進(jìn)中性粒細(xì)胞募集必需的黏附分子(細(xì)胞間黏附分子)和趨化因子分泌的氣道上皮表達(dá)[45]；(3)直接與上皮細(xì)胞中的微管相互作用，獨(dú)立于水轉(zhuǎn)運(yùn)，影響細(xì)胞旁通透性[46]。但具體機(jī)制尚有待于進(jìn)一步探索。

4.4 咽喉反流

咽喉反流是指胃內(nèi)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(dòng)物模型及人體實(shí)驗(yàn)均證實(shí)，胃內(nèi)容物除在咽喉部[48]、鼻腔[49-50]引起炎癥外，可經(jīng)咽鼓管到達(dá)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(xì)血管擴(kuò)張，杯狀細(xì)胞增生等，從而引起OME[52]。BLOCK等[16]通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)咽喉反流中的胃酸可驅(qū)動(dòng)中耳上皮的MUC5b基因轉(zhuǎn)錄及體外激活，增加中耳黏液的產(chǎn)生,也是咽喉反流引發(fā)OME的原因之一。

MUC在OME的發(fā)病機(jī)制中具有重要作用，特別是MUC5；MUC的調(diào)節(jié)并不是由單一因素控制的，而是可能由廣泛的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)控制的，可能也是為什么OME難以根治、容易復(fù)發(fā)的原因；相關(guān)研究仍然存在技術(shù)方面的局限，如不能直接測(cè)量特定MUC，在區(qū)分MUC5B和MUC5AC時(shí)經(jīng)常是錯(cuò)誤的，導(dǎo)致與結(jié)果具有一定誤差[51]。

雖然大量研究表明，OME和MUC關(guān)系密切，但對(duì)潛在的分子機(jī)制的研究仍知之甚少，還需進(jìn)一步更基礎(chǔ)的研究驗(yàn)證，為中耳炎的臨床治療提供新的診療思路。