Hippo信號通路在眼底疾病中的研究進(jìn)展

楊興剛，丁芝祥

(1.桂林醫(yī)學(xué)院，廣西 桂林 541100； 2.桂林醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院眼科，廣西 桂林 541001)

眼底病是指各種原因引起的視網(wǎng)膜、脈絡(luò)膜、玻璃體及視神經(jīng)的病變。眼底病為眼科常見病，是不可逆盲的首位病因，眼底病患者占全部致盲眼病的54.7%，嚴(yán)重威脅人類健康和生活質(zhì)量，是世界衛(wèi)生組織防盲行動的重點[1]。Hippo信號通路自1995年首次在果蠅中發(fā)現(xiàn)以來，至今已有20余年[2]。Hippo信號通路對維持細(xì)胞增殖與凋亡平衡、控制器官大小、維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定具有重要作用，對Hippo信號通路結(jié)構(gòu)、組成、功能的探索已成為多個學(xué)科研究的焦點和熱點，尤其在腫瘤、心血管系統(tǒng)等方面的研究取得了一定的進(jìn)展。Hippo信號通路上游調(diào)節(jié)分子及核心分子的改變可誘導(dǎo)細(xì)胞的異常增殖，促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移、侵襲，在肺癌、胃癌、肝癌等人類惡性腫瘤的發(fā)生、發(fā)展中起重要作用[3]。Hippo信號通路參與了心血管系統(tǒng)的各種生理和病理過程，與心力衰竭、心肌梗死、動脈粥樣硬化等心血管疾病的發(fā)生發(fā)展有密切聯(lián)系[4]。近年來，Hippo信號通路與眼底疾病的研究逐漸增多，可能為眼底疾病的診治帶來新的希望?，F(xiàn)就Hippo信號通路在眼底疾病中的研究進(jìn)展予以綜述。

1 Hippo信號通路概述

在哺乳動物中，Hippo信號通路由哺乳動物STE20樣激酶(mammalian sterile 20-like kinase，MST)1/2和大腫瘤抑制物(large tumor suppressor，LATS)1/2的激酶級聯(lián)組成，MST與薩爾瓦多蛋白同源物1結(jié)合，增強MST激酶活性[5]；然后，MST直接磷酸化和激活LATS，被激活的LATS磷酸化Yes相關(guān)蛋白(Yes-associated protein，YAP)/具有PDZ結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄共激活因子(transcriptional co-activator with PDZ-binding motif，TAZ)，而磷酸化的YAP/TAZ在細(xì)胞質(zhì)中通過結(jié)合14-3-3蛋白被泛素化和降解[6-7]。在果蠅中發(fā)現(xiàn)，磷酸化的Yorkie(YAP/TAZ的果蠅直系同源物)以exprotin 1依賴的方式被主動排除在細(xì)胞核外[8]。當(dāng)LATS不被激活時，脫磷酸化YAP/TAZ易位至細(xì)胞核啟動轉(zhuǎn)錄，YAP/TAZ不包含自身的DNA結(jié)合基序，通過與DNA轉(zhuǎn)錄因子TEA結(jié)構(gòu)域轉(zhuǎn)錄因子(TEA domain transcription factor，TEAD)1-4結(jié)合輔助轉(zhuǎn)錄[9-10]。另外，YAP/TAZ也與其他轉(zhuǎn)錄因子相互作用，如配對盒基因3和T-同源盒基因5等[11-12]。但這些轉(zhuǎn)錄因子在介導(dǎo)YAP/TAZ生長、促進(jìn)活性中的作用目前尚未明確。Hippo信號通路在調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖中發(fā)揮關(guān)鍵作用，且與包括腫瘤在內(nèi)的多種疾病的進(jìn)展有關(guān)。

2 Hippo信號通路與眼底疾病

2.1眼底新生血管性疾病

2.1.1糖尿病視網(wǎng)膜病變 糖尿病視網(wǎng)膜病變是眼底常見的新生血管性疾病。Du等[13]通過對人增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變視網(wǎng)膜中的血管內(nèi)皮生長因子(vascular endothelial growth factor，VEGF)受體2和YAP進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，發(fā)現(xiàn)VEGF受體2與YAP呈負(fù)相關(guān)。提示YAP可能通過下調(diào)VEGF受體2抑制糖尿病視網(wǎng)膜病變新生血管的形成，但具體機制目前尚不清楚，仍有待進(jìn)一步研究。Hao等[14]對鏈脲佐菌素誘導(dǎo)的糖尿病視網(wǎng)膜病變大鼠的視網(wǎng)膜組織進(jìn)行蛋白質(zhì)印跡和免疫組織化學(xué)染色，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與正常大鼠相比，糖尿病大鼠視網(wǎng)膜中的磷酸化MST和磷酸化YAP均顯著降低，TAZ、TEAD等表達(dá)水平均升高，表明Hippo信號通路參與了大鼠糖尿病視網(wǎng)膜病變的形成。Xing等[15]通過對RF/6A細(xì)胞(猴脈絡(luò)膜-視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞)高糖模型研究發(fā)現(xiàn)，高糖環(huán)境下細(xì)胞活力顯著增加、細(xì)胞遷移數(shù)目顯著增多、YAP表達(dá)升高；另外，復(fù)方血栓通可降低YAP信使RNA和蛋白質(zhì)的表達(dá)，并抑制VEGF的表達(dá)，剔除YAP基因則可降低復(fù)方血栓通抑制VEGF的能力，證明復(fù)方血栓通可以通過YAP降低VEGF的表達(dá)來保護(hù)高糖損傷的RF/6A細(xì)胞。Song等[16]的研究發(fā)現(xiàn)，高糖環(huán)境下RF/6A細(xì)胞中YAP、TEAD的表達(dá)均升高，磷酸化YAP表達(dá)降低，而天花粉的乙酸乙酯提取物可通過調(diào)節(jié)Hippo信號通路保護(hù)RF/6A細(xì)胞免受高糖誘導(dǎo)的損傷。上述研究表明，Hippo信號通路對于糖尿病性視網(wǎng)膜病變的進(jìn)展有重要作用，有望成為治療糖尿病視網(wǎng)膜病變的新方法。

2.1.2早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變 早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變是一種增殖性視網(wǎng)膜血管疾病，也是引起早產(chǎn)兒致盲的重要因素。未成熟的視網(wǎng)膜血管對氧敏感，高濃度氧使視網(wǎng)膜血管收縮和閉塞，引起視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞缺氧，造成內(nèi)皮細(xì)胞功能障礙，從而形成視網(wǎng)膜新生血管[17]。Neto等[18]研究發(fā)現(xiàn)，YAP在胚胎期及出生后小鼠的視網(wǎng)膜整個脈管系統(tǒng)中均勻表達(dá)，當(dāng)剔除內(nèi)皮細(xì)胞中的YAP基因或TAZ基因時，小鼠視網(wǎng)膜輕度血管缺損，而YAP的過表達(dá)增加了新生血管的形成，表明YAP參與了小鼠視網(wǎng)膜血管的發(fā)育及新生血管的形成。Zhu等[19]在二甲基草酰甘氨酸誘導(dǎo)的人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞缺氧模型中發(fā)現(xiàn)，YAP、磷酸化信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3水平增加，而磷酸化YAP減少；同時，YAP和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3易位至細(xì)胞核，協(xié)同促進(jìn)了VEGF的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)了人視網(wǎng)膜微血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖、遷移和血管形成。提示Hippo信號通路通過與VEGF相互作用參與了視網(wǎng)膜新生血管的形成，但具體機制目前尚不明確，仍需進(jìn)一步研究。楊軍等[20]研究顯示，在氧誘導(dǎo)視網(wǎng)膜形成新生血管的小鼠模型中，小鼠視網(wǎng)膜組織中YAP蛋白表達(dá)顯著增加，且呈強陽性；YAP蛋白主要定位于突破視網(wǎng)膜內(nèi)界膜的新生血管、神經(jīng)節(jié)細(xì)胞層、內(nèi)叢狀層和外從狀層，抑制YAP可減少視網(wǎng)膜新生血管的形成。表明YAP具有調(diào)節(jié)小鼠視網(wǎng)膜新生血管形成的作用，為早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變的治療提供了新思路。

2.1.3老年性黃斑變性 老年性黃斑變性是老年人致盲的重要眼病之一，分為干性老年性黃斑變性和濕性老年性黃斑變性。濕性老年性黃斑變性又稱滲出性或新生血管性黃斑變性，多發(fā)生于50歲以上的人群，雙眼先后或同時發(fā)病且造成進(jìn)行性視力損害，是60歲以上人群視力不可逆損害的首要原因[21]。濕性老年性黃斑變性的特征是脈絡(luò)膜新生血管(new choroidal vessels，CNV)的形成。CNV的發(fā)病機制目前尚不明確，但已發(fā)現(xiàn)VEGF在濕性老年性黃斑變性CNV的發(fā)展中起重要作用[22]。Kim等[23]研究發(fā)現(xiàn)，在激光誘導(dǎo)CNV形成的8周齡小鼠模型中，剔除YAP基因的小鼠CNV體積顯著減小，血管滲漏得到抑制，表明YAP在小鼠成年期參與了CNV生成。Yan等[24]研究發(fā)現(xiàn)，YAP通過促進(jìn)脈絡(luò)膜內(nèi)皮細(xì)胞增殖及VEGF的表達(dá)來促進(jìn)CNV的形成，YAP小干擾RNA治療可顯著降低小鼠模型中激光誘導(dǎo)的CNV程度。但YAP促進(jìn)內(nèi)皮細(xì)胞增殖的具體機制目前尚不明確，YAP是否通過其他途徑(如調(diào)節(jié)炎癥反應(yīng))促進(jìn)CNV形成也尚不可知，均有待進(jìn)一步研究。Appukuttan等[25]通過對3例老年性黃斑變性患者(單眼)的視網(wǎng)膜下新生血管膜進(jìn)行免疫組織化學(xué)染色，發(fā)現(xiàn)眼球中CNV的內(nèi)皮細(xì)胞TEAD4染色呈陽性，表明Hippo信號通路中的TEAD4參與了老年性黃斑變性視網(wǎng)膜下新生血管的形成。

2.2眼底腫瘤

2.2.1神經(jīng)纖維瘤病(neurofibromatosis，NF) NF是一種罕見的遺傳性疾病，分為I型(NF1)和Ⅱ型(NF2)，在眼底主要表現(xiàn)為脈絡(luò)膜錯構(gòu)瘤、視網(wǎng)膜錯構(gòu)瘤、視神經(jīng)膠質(zhì)瘤、視神經(jīng)鞘瘤等；NF可導(dǎo)致進(jìn)行性視力損害，嚴(yán)重可致盲[26]。NF2基因可以通過其產(chǎn)物Merlin蛋白激活Hippo信號通路，下調(diào)YAP轉(zhuǎn)錄共激活因子的功能[27-28]。Serinagaoglu等[29]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠背根神經(jīng)節(jié)發(fā)育過程中，YAP/TAZ的異常表達(dá)可導(dǎo)致背根神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞異常增殖，而NF2基因可以抑制YAP的表達(dá)，表明NF2基因通過調(diào)節(jié)YAP的表達(dá)參與調(diào)控背根神經(jīng)節(jié)中神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞的增殖。Hikasa等[30]研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化的Merlin允許Let-7微RNA(microRNA，miRNA)抑制因子Lin28B進(jìn)入細(xì)胞核與Let-7 miRNA結(jié)合，抑制Let-7 miRNA在Hippo信號通路中的活化，促進(jìn)細(xì)胞增殖，而去磷酸化的Merlin則相反，可抑制細(xì)胞增殖。Guerrant等[31]研究發(fā)現(xiàn)，在剔除NF2基因的施萬細(xì)胞中，YAP通過調(diào)節(jié)環(huán)加氧酶-2/表皮生長因子受體信號軸導(dǎo)致了NF2的形成，而環(huán)加氧酶-2抑制劑塞來昔布可顯著抑制剔除NF2基因的施萬細(xì)胞生長和NF2相關(guān)的神經(jīng)鞘瘤生長，對NF2相關(guān)的神經(jīng)鞘瘤治療具有重要意義。Boin等[32]的研究發(fā)現(xiàn)，在NF2相關(guān)的神經(jīng)鞘瘤中，腫瘤細(xì)胞增殖與YAP異常表達(dá)呈正相關(guān)，表明YAP的激活促進(jìn)了神經(jīng)鞘瘤的發(fā)展。綜上所述，Hippo信號通路參與了NF的發(fā)生、發(fā)展，為眼底NF的診治提供了新的思路。

2.2.2視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤 視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤是嬰幼兒最常見的原發(fā)性惡性眼內(nèi)腫瘤。促血管生成素2(angiopoietin-2，Ang-2)在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤新生血管形成、重構(gòu)、成熟等過程中發(fā)揮重要的調(diào)節(jié)作用[33]。Choi和Kwon[34]通過對小鼠視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤免疫熒光共定位分析發(fā)現(xiàn)，YAP和Ang-2共定位于小鼠視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤新生血管內(nèi)皮細(xì)胞，且Ang-2受YAP轉(zhuǎn)錄調(diào)控，表明YAP通過對Ang-2的調(diào)控參與小鼠視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤新生血管的形成。維替泊芬是一種特異性YAP-TEAD阻斷劑，已被作為光動力療法中的光敏劑，廣泛用于濕性老年性黃斑變性以及幾種人類腫瘤異常新生血管的治療[35]。Brodowska等[36]研究發(fā)現(xiàn)，維替泊芬可以在沒有任何光激活的情況下，通過影響YAP-TEAD原癌基因途徑，下調(diào)c-Myc和AXL(anexelekto)等原癌基因的表達(dá)，抑制人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞的生長，同時還具有細(xì)胞凋亡和G0/G1期細(xì)胞周期停滯的潛力。Zhang等[37]研究發(fā)現(xiàn)，TAZ在人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中高度表達(dá)，且TAZ下調(diào)可以抑制視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤中的細(xì)胞增殖，阻斷視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的細(xì)胞周期進(jìn)程。表明Hippo信號通路參與了視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤的發(fā)生、發(fā)展，可能成為視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤診斷及治療的重要手段。

2.2.3葡萄膜黑色素瘤(uveal melanoma，UM) UM是源自脈絡(luò)膜、睫狀體和虹膜的黑素瘤。UM是成人中最常見的眼內(nèi)腫瘤，約占所有黑素瘤的5%[38]。在UM中，鳥嘌呤核苷酸結(jié)合蛋白α亞基q多肽或GNA11(guanine nucleotide binding protein alpha 11)基因均具有很高的突變率，另外，鼠類肉瘤濾過性毒菌致癌同源體B(v-raf murine sarcoma viral oncogene homolog B，BRAF)基因的突變也與UM的發(fā)病有關(guān)[39]。Yu等[40]在Gq/11基因突變型UM細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了YAP的異常激活，YAP抑制藥物維替泊芬可以選擇性抑制Gq/11突變基因?qū)е碌腢M形成及生長。Lyubasyuk等[41]在BRAF基因突變型UM細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)了YAP被過度磷酸化失活，而且剔除YAP基因未能顯著降低其致瘤性；此外，含有BRAF突變基因的UM對YAP抑制劑不敏感，需要更高劑量的維替泊芬來有效殺死BRAF基因突變型UM細(xì)胞。因此，應(yīng)用YAP抑制劑治療時，必須考慮UM病變的突變背景，YAP抑制劑可能僅適用于攜帶Gq/11突變的UM類別。Ma等[42]研究發(fā)現(xiàn)，在沒有任何光激活的情況下，維替泊芬可以通過加速UM細(xì)胞中的YAP轉(zhuǎn)換抑制Hippo信號通路，YAP的異位過表達(dá)可部分降低維替泊芬對UM細(xì)胞的功效。證明維替泊芬可以在沒有任何光激活的情況下，通過Hippo信號通路有效地抑制UM，對UM的治療具有重要意義。

2.3眼底變性性疾病 視網(wǎng)膜色素變性屬于視錐、視桿營養(yǎng)不良性疾病，是一組遺傳病。Hamon等[43]研究顯示，在視網(wǎng)膜色素變性開始時，視網(wǎng)膜Müller神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量的增加與YAP基因轉(zhuǎn)錄和蛋白質(zhì)水平的增加直接相關(guān)；此外，在視網(wǎng)膜變性的rd10小鼠中，Hippo信號通路的其他幾個成分[包括YAP/TEAD的目標(biāo)基因結(jié)締組織生長因子和富半胱氨酸蛋白61(cysteine-rich 61，CYR61)]也被上調(diào)。表明Hippo信號通路在小鼠視網(wǎng)膜色素變性中扮演了重要角色。Kucharska等[44]研究發(fā)現(xiàn)，對視網(wǎng)膜色素變性的小鼠視網(wǎng)膜下注射神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞源性神經(jīng)營養(yǎng)因子可以提高視桿細(xì)胞存活率，且CYR61也被上調(diào)，證明CYR61激活并延長了視網(wǎng)膜色素變性小鼠視桿細(xì)胞的存活時間。Irwin等[45]研究發(fā)現(xiàn)，Hippo信號通路在β-淀粉樣蛋白42介導(dǎo)的視網(wǎng)膜色素變性中被激活，Hippo信號通路的下調(diào)可逆轉(zhuǎn)β-淀粉樣蛋白42介導(dǎo)的視網(wǎng)膜色素變性。綜上所述，Hippo信號通路通過YAP/TEAD、CYR61參與了視網(wǎng)膜色素變性的形成及進(jìn)展，為視網(wǎng)膜色素變性的治療提供了新思路，但具體機制目前尚不明確，仍需進(jìn)一步研究。

2.4其他眼底疾病 眼底疾病不僅與YAP特異性突變相關(guān)，還與Hippo信號通路的調(diào)節(jié)因子突變有關(guān)。Sveinsson脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜萎縮(sveinsson choroidal retinal atrophy，SCRA)也稱為螺旋狀乳頭周圍脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜變性或萎縮癥，是一種常染色體顯性遺傳眼病，其特征是雙側(cè)脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜變性[46]。SCRA確切的發(fā)病機制目前尚不明確，編碼轉(zhuǎn)錄因子TEAD1基因中的一個錯義突變可能與SCRA遺傳相關(guān)。Komuro等[47]研究發(fā)現(xiàn)，將與人類TEAD1中對應(yīng)的錯義突變引入小鼠TEAD1中，并對小鼠視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞進(jìn)行突變蛋白的功能分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這種突變導(dǎo)致TEAD1與YAP/TAZ輔助因子C端結(jié)構(gòu)域的相互作用喪失，從而下調(diào)了YAP/TAZ輔助的TEAD1的轉(zhuǎn)錄活性。Bokhovchuk等[48]進(jìn)一步研究顯示，在SCRA患者中發(fā)現(xiàn)了TEAD1基因的一個突變(即Tyr421His)，此突變可防止YAP/TAZ與TEAD1相互作用，降低TEAD1的轉(zhuǎn)錄活性。這些結(jié)果表明，SCRA的發(fā)病可能是由于TEAD1的功能喪失影響了其靶基因的調(diào)控。外傷性視神經(jīng)病變發(fā)病機制復(fù)雜，其病理生理和分子機制目前仍不清楚。視神經(jīng)軸突變性和視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞死亡可導(dǎo)致永久性視力損害[49]。因此，保護(hù)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞免受凋亡及促進(jìn)視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞再生對外傷性視神經(jīng)病變至關(guān)重要。Zhou等[50]研究顯示，在小鼠視神經(jīng)損傷模型及魚藤酮誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞變性模型中，低強度脈沖超聲通過激活YAP阻止了視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡，為外傷性視神經(jīng)病變的治療提供了新的思路。

3 小 結(jié)

隨著對Hippo信號通路研究的深入，人們對Hippo信號通路的認(rèn)識也有了進(jìn)一步的提升。Hippo信號通路參與糖尿病視網(wǎng)膜病變、早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變、老年性黃斑變性等眼底疾病的新生血管的形成；在NF、UM、視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤等眼底腫瘤性疾病中也發(fā)現(xiàn)了Hippo信號通路的異常激活，表明Hippo信號通路與眾多眼底疾病均有著密不可分的關(guān)系。但Hippo信號通路在眼底疾病中的研究尚處于起步階段，其在眼底疾病中具體的作用機制目前尚不明確。相信未來Hippo信號通路將在眼底疾病的診治中發(fā)揮重要作用。