翼状胬肉发病机制的研究进展
时间：2023-03-23 18:05:05 来源：千叶帆 本文已影响人
江华维，刘 霞，王 艳，章敏慧，尹维丹，张利伟
（云南大学附属医院/云南省第二人民医院/云南省眼科医院/昆明医科大学第四附属医院眼科，云南 昆明 650021）
翼状胬肉（Pterygium）是角膜巩膜缘的结膜血管、上皮细胞等异常增殖生长，而后侵袭角膜所致，是人群中常见的眼表疾病。在角膜组织被侵袭的过程中，可引起异物感、角膜散光、视力损害、美容以及眼球运动障碍等严重问题[1]。该疾病的特征在于上皮细胞增殖、纤维血管生长、慢性炎症和显著的细胞外基质重塑等。翼状胬肉患病率从沙特阿拉伯地区的0.074%到中国台湾地区的53%不等[2-3]，其中全世界翼状胬肉的综合患病率为12%[3]，有研究表明[4]其患病率随着年平均紫外线指数的增加而增加。紫外线辐射被认为是导致翼状胬肉形成的主要环境因素，此外还有氧化应激、炎症介质、抗细胞凋亡、细胞增殖和免疫调控等机制[5-7]。
到目前为止，翼状胬肉缺乏有效的药物治疗手段，手术切除仍是唯一有效的治疗方法，但术后复发率较高。翼状胬肉的病因和发病机制非常复杂，至今尚无一种公认的理论。翼状胬肉发生早期有效控制以及减少手术后复发是临床需要迫切解决的问题。进一步完善对于翼状胬肉发病机制的认识，以期寻求新的治疗靶点和治疗方法，最大程度地预防和降低术后复发率具有较大的临床意义。
目前倾向于认为翼状胬肉的发生发展和紫外线的长时间照射有关[8-9]，此外翼状胬肉组织病理学特征与紫外线损伤后的皮肤类似。紫外线辐射涉及多种生物学效应，包括DNA 损伤，氧化应激以及调控多种促炎细胞因子、基质金属蛋白酶和生长因子等[10]。
紫外线辐射的有害影响可直接通过紫外线光毒性作用产生，也可以通过形成氧自由基间接产生。氧自由基由超氧阴离子、过氧化氢和过氧亚硝酸盐等分子组成，可被超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和谷胱甘肽过氧化物酶等酶解毒。氧化应激损伤是指氧自由基损伤细胞的DNA、蛋白质以及脂质，从而导致细胞失去正常生长控制。8-羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy deoxyguanosine，8-OHdG）是评估DNA 损伤程度的敏感生物标志物，通过对8-OHdG 的检测可以评估体内氧化应激损伤以及修复的程度[11]。Josifovska 等[12]报道离体培养的翼状胬肉细胞中8-OHdG 的表达水平较高，说明其DNA 氧化损伤程度较严重。Elgouhary 等[13]研究发现翼状胬肉样本中超氧化物歧化酶、过氧化氢酶、谷胱甘肽过氧化物酶以及总抗氧化剂的酶活性性显著低于正常结膜样本。以上研究表明氧化应激在翼状胬肉的发病机制中发挥作用，其表现在翼状胬肉组织中抗氧化酶活性降低以及DNA 损伤，从而导致细胞过度生长增殖。
紫外线的光毒性是指紫外线辐射引起角膜缘干细胞功能受损，不能维持角膜缘微环境的稳态，使得结膜血管和成纤维细胞等向角膜中心生长。角膜缘干细胞的缺损可能与紫外线辐射引起的慢性炎症、角膜上皮异常和Bowman’s 层破裂等有关，而上述因素均可能与翼状胬肉的发生发展密切相关[14-15]。
在翼状胬肉的发生发展过程中，其最重要的特征之一是增殖，结膜成纤维细胞、上皮细胞以及新生血管等过度增殖、凋亡失控，向角膜中心生长，故增殖和凋亡相关蛋白在翼状胬肉的发生过程中有着重要作用。
2.1 Ki-67
Ki-67（Nuclear related antigen Ki-67）是一种核相关抗原，其功能主要与细胞分裂紧密相关，是测定细胞增殖的重要生物标志物[16]。Mahesh 等[17]研究发现Ki-67 表达量随着患者翼状胬肉的持续时间增加而增加，但不随严重程度增加而增加，在翼状胬肉中发现高水平表达的细胞增殖标志物，证实了细胞过度增殖在翼状胬肉的进展中起作用。李娟等[18]研究发现，与正常结膜组相比，原发性翼状胬肉组中Ki-67 表达量显著增高，此外其在胬肉头部表达量明显高于体部和颈部。以上研究均支持了翼状胬肉增殖特性的观点。Tagami 等[19]发现结膜鳞状细胞癌中血小板反应蛋白1 的表达与ki-67 相关，并推测血小板反应蛋白1 可能是该病的潜在分子靶点，此外有学者发现Ki-67 可能是眼部恶性肿瘤分级的敏感标志物[20]。而翼状胬肉的局部转移性生长和高复发率均与肿瘤疾病特征类似，其虽然是良性病变，但却处于肿瘤转化的病理途径上[21]，故Ki-67 有没有可能也是翼状胬肉的生物标志物呢?血小板反应蛋白1 是否有可能成为翼状胬肉的治疗靶点呢?
2.2 PCNA
增殖细胞核抗原（proliferating cell nuclear antigen，PCNA）是DNA 复制和修复过程中辅助DNA 聚合酶δ 的重要蛋白组分，它是一个同源三聚体，包含DNA 并沿其滑动，是一种反映细胞增殖状态的指标[22]。
有研究[23]发现PCNA 中酪氨酸（Y211）的磷酸化缺失可降低PCNA 在增殖中的功能作用，引发DNA 复制停滞，严重时引起复制叉崩塌，进而诱导抗肿瘤炎症反应，并抑制远处转移等；
而翼状胬肉与肿瘤有相似特征，炎症反应、局部转移和侵袭均与翼状胬肉的发生发展紧密相关，那该位点或许有可能成为翼状胬肉的治疗靶点。Das等[24]报道翼状胬肉上皮细胞的PCNA、TERT 和Cyclin-D1 过表达，表明细胞增殖增加以及角膜缘微环境稳态平衡紊乱，并推测翼状胬肉的发生发展与角膜缘微环境异常有关。Liang 等[25]研究表明，与正常结膜样本相比，翼状胬肉样本中PCNA 和Ki-67 的阳性率显著增加，然后通过TUNEL 分析，发现正常结膜上皮层全宽度可见凋亡细胞，而翼状胬肉中主要见于上皮细胞外层；
Ki-67 与细胞的增殖紧密相关，而PCNA 蛋白在DNA 复制和修复过程中起着重要作用，故猜测PCNA 和Ki-67 可能起协同作用，共同促进了细胞过度增殖，在翼状胬肉中发现高水平的细胞增殖和低水平的细胞凋亡，这证实了抗细胞凋亡和细胞过度增殖在翼状胬肉的发病机制中起重要作用。
2.3 Cyclin D1
细胞周期蛋白D1（Cyclin D1）主要促进细胞增殖，通过结合并激活有丝分裂G1 期的细胞周期蛋白依赖性激酶4/6，随后充当有丝分裂传感器，整合有丝分裂信号和细胞周期进程，从而推动G1 期进入到S 期[26]。有报道称在翼状胬肉上皮细胞中，Cyclin D1 以及PCNA 过表达，细胞增殖指数升高，提示细胞增殖增加[24]。一项cAMP 反应元件结合蛋白（the cyclic AMP response elementbinding protein，CREB）在原发性翼状胬肉中的表达及其与cyclin D1 的相关性的研究中，发现与正常结膜组相比，原发性翼状胬肉组中CREB 和cyclin D1 的表达显著增加，且二者呈显著正相关[27]。以上研究表明细胞周期相关蛋白的过表达与翼状胬肉细胞增殖增加密切相关，这极大可能促进了翼状胬肉的发生发展。
2.4 P53
P53 是位于17 号染色体的抑癌基因，主要参与细胞的分化和凋亡，控制细胞的周期。P53 抑癌基因发生突变时，可导致细胞凋亡失控。Mahesh 等[17]报道了P53 表达量随着患者翼状胬肉持续时间和严重程度的增加而增加，P53 在翼状胬肉中表达增加并没有引起细胞凋亡，或许是紫外线辐射对P53 基因具有致突变性，然后P53的这些正常机制功能在翼状胬肉中失活了。此外Ljubojević等[28]研究发现，在翼状胬肉中P53 蛋白与Ki-67 蛋白的表达呈显著正相关，翼状胬肉Ki-67 阳性细胞数显著高于正常结膜Ki-67 阳性细胞数，提示P53 和Ki-67 共同作用于翼状胬肉的发生发展。所以P53 的异常表达可能促进了细胞增殖，抑制了细胞凋亡，从而加速了翼状胬肉的进展。
2.5 Survivin
生存素Survivin 是凋亡抑制蛋白家族的成员，由142 个氨基酸组成，可直接作用于含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶（cysteinyl aspartate specific proteinase，Caspase），通过抑 制Caspase-3 和Caspase-7 的活性来阻断所有刺激诱导的细胞凋亡过程；
Survivin 一般只表达于活跃增殖的细胞中，且与促血管生成、细胞转移、有丝分裂等密切相关[29]。
有一项研究[30]发现原发性和复发性翼状胬肉组的抑癌蛋白P53 以及生存素Survivin 表达均显著高于正常结膜组，但原发性翼状胬肉组和复发性翼状胬肉组的P53 和Survivin 表达无统计学差异，并证实了Survivin 和P53 表达之间的显著相关性。Survivin 过表达导致抗凋亡活性增加，诱导细胞过度增殖，在翼状胬肉的发病机制和进展中发挥重要分子作用，提示翼状胬肉可能是通过抗凋亡机制发生和进展的，Survivin 或许可作为治疗翼状胬肉的靶点。
2.6 Bcl-2/Bax
B 细胞淋巴瘤2 蛋白（B-cell lymphoma-2，Bcl-2）是人体内由Bcl-2 基因编码的抗凋亡蛋白，Bax 蛋白是由Bax 基因编码的一种凋亡激活蛋白。Bax 与Bcl-2 同属Bcl-2 蛋白家族，但二者作用截然相反，Bcl-2 抑制细胞凋亡，而Bax 则促进细胞凋亡，Bax 可与Bcl-2 形成异二聚体，可降低Bcl-2 的抗凋亡作用，是否促进或抑制细胞凋亡取决于两蛋白的比例关系，若Bcl-2 过度表达，则此时Bcl-2 起主导作用，细胞凋亡被抑制，相反若Bax 过度表达，则促进细胞凋亡。有研究[31]发现与正常结膜组织相比，翼状胬肉上皮细胞的基底上皮层可见明显的Bcl-2 表达，高表达的Bcl-2 可抑制细胞凋亡，促进细胞增殖。另外，有报道[32]称翼状胬肉与正常结膜组相比，Bax 蛋白的表达量显著降低，而Bcl-2 蛋白的表达量显著升高，则此时细胞凋亡被抑制，凋亡与增殖平衡稳态被打破，这可能也是翼状胬肉发生发展中重要的抗细胞凋亡机制。
3.1 VEGF
VEGF 是眼科疾病中最常见的生长因子之一，是一种重要的促血管生成活性的生长因子，对内皮细胞具有促有丝分裂和抗凋亡作用，增加血管通透性，促进细胞迁移等。翼状胬肉是一种纤维血管增生性病变，其细胞过度增殖、血管新生与VEGF 的高表达紧密相关。Dong 等[33]在翼状胬肉组织中同时检测信号转导和转录激活因子3（signal transducer and activator of transcription 3，STAT3）、HIF-1α 以及VEGF 的表达水平，发现与正常结膜相比，STAT3、HIF-1α、VEGF 在翼状胬肉中高表达，其在晚期翼状胬肉组织中的表达较静止期翼状胬肉组织更显著。Elgouhary等[13]发现翼状胬肉组织中抗氧化酶活性显著降低和VEGF 水平显著升高，提示氧化应激和VEGF可能在翼状胬肉的发病机制中发挥作用。Martín-López 等[34]报道翼状胬肉组织的血管网络和细胞外基质中高水平VEGF-A 的存在可能对该病理组织中的血管生成产生重大影响。VEGF 表达增加可诱导较多的新生血管，从而影响结膜细胞的正常代谢，促进结膜细胞向角膜中心过度增殖生长。Malozhen 等[35]在翼状胬肉治疗中使用抗VEGF 药物作为辅助治疗，发现其是减少术后炎症、纤维血管增生和复发的安全方法，但这一疗法并没有得到广泛认可，后续仍需要验证。
3.2 TGF-β
转化生长因子-β（transforming growth factor-β，TGF-β）是一个类结构相关蛋白家族，由TGF-β、激活素/抑制素和骨形态发生蛋白组成。TGF-β家族控制着许多细胞功能，包括增殖、凋亡、分化、上皮-间质转化和迁移。在肿瘤的早期阶段，TGF-β 通过抑制细胞周期进程和促进细胞凋亡而表现出肿瘤抑制作用；
然而，在晚期阶段，TGF-β 发挥肿瘤促进作用，增加肿瘤细胞的侵袭和转移[36]。或许TGF-β 在翼状胬肉早期和晚期的作用与肿瘤疾病相似。有研究发现酸性且富含半胱氨酸的蛋白质（secreted protein acidic and rich in cysteine，SPARC）敲低后通过Smad2/3 通路减弱了TGF-β1 诱导的人翼状胬肉成纤维细胞纤维化作用[37]。Bianchi 等[38]在翼状胬肉上皮和间质细胞中观察到TGF-β 的适度表达，然而在正常结膜中TGF-β 的免疫标记很弱。这或许是因为在翼状胬肉中TGF-β 促进成纤维细胞增殖、迁移和血管生成等。
目前多数研究表明在翼状胬肉组织中存在大量免疫细胞，这提示眼表炎症和免疫调控在翼状胬肉中扮演重要的角色。Awdeh 等[39]证实在翼状胬肉中存在大量CD4 和CD8 淋巴细胞，而正常结膜对照组未发现淋巴细胞浸润，这也表明翼状胬肉的发生发展是有免疫机制参与调控的慢性炎症病变，并推测局部免疫调节剂可能会在该病治疗中起到辅助作用。Turan 等[40]在对原发性翼状胬肉和正常球结膜组织样本进行组织病理学分析时，发现原发性翼状胬肉中的上皮细胞、血管内皮细胞和炎症细胞显著升高。除了眼表局部炎症外，最近的研究还评估了翼状胬肉与全身炎症的关系，血液学炎症指标-中性粒细胞与淋巴细胞的比率（neutrophil-to-Lymphocyte Ratio，NLR）是评估全身炎症状况的常用参数，Belviranli 等[41]报道称翼状胬肉组NLR 显著高于对照正常人组，这表明翼状胬肉患者的NLR 增加可能是全身炎症的指标。人β-防御素在先天和适应性免疫中起重要作用，主要在上皮细胞中表达以应对感染，提供了抵御入侵微生物的第一道防线，Abubakar 等[42]研究发现与正常结膜组相比，翼状胬肉组的人β-防御素1 和4 显著高表达和上调，这也佐证了翼状胬肉是有炎症和免疫介导调控的病变，但具体的调控机制尚不清楚。
白细胞介素（interleukins，ILs）是一组分泌蛋白和信号分子，在炎症中起着至关重要的作用，有大量研究发现白细胞介素与翼状胬肉发生发展密切相关。Tiong 等[43]研究发现翼状胬肉组的IL-17 和IL-23 均显著高于正常结膜组。Zidi 等[44]在分析翼状胬肉患者泪液和血清中IL-17A、IL-6、IL-10 和一氧化氮的表达情况时，发现所有患者泪液和血清中IL-6、IL-17A 和NO 的产生与翼状胬肉中的炎症浸润、NOS2、NF-κB 和Bcl-2 表达密切相关，其结果表明翼状胬肉疾病的局部炎症和抗凋亡过程之间存在一定关系，可导致组织损伤和细胞增殖增强。Yoo 等[45]在研究血清IgE与翼状胬肉之间关联时，发现翼状胬肉患者的血清中IgE 显著增加，并且血清总IgE 浓度升高与翼状胬肉独立相关。以上研究表明翼状胬肉的发病机制复杂，炎症免疫调控机制可能与细胞增殖和抗细胞凋亡共同影响翼状胬肉的进展。
基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一个蛋白水解酶家族，参与细胞外基质中各种蛋白质的降解，对细胞外基质的破坏和重塑有重要作用[46]。基质金属蛋白酶抑制剂（tissue inhibitors of metalloproteinases，TIMPs）与多数基质金属蛋白酶结合并抑制其活性。长期以来，这两组蛋白在翼状胬肉发病机制中的作用一直是研究的重点。翼状胬肉细胞产生的基质金属蛋白酶具有溶解Bowman’s 层的能力，可促进间质成纤维细胞的生长。Tsai 等[47]报道82 例翼状胬肉标本中MMP-9、MMP-10 和TIMP-1 的免疫阳性率分别为35.4%、34.1%和72.0%，此外TIMPs 敲低的翼状胬肉上皮细胞侵袭和迁移能力增强，这表明MMP-9 和MMP-10 可能促进翼状胬肉的形成，而TIMPs 抑制翼状胬肉的侵袭和迁移。另外，Cui 等[48]研究发现人类抗原R（hu-antigen R，HuR）对MMP-9 的转录后调控有助于IL-1β 诱导的翼状胬肉成纤维细胞迁移和侵袭。MMP 和TIMP 之间平衡破坏可能是翼状胬肉发生和进展的原因。
翼状胬肉是由多种机制参与的眼表疾病，确切发病机制较为复杂，尚不明了。在该疾病的进展中发现了许多增殖凋亡蛋白、炎性细胞因子、生长因子和基质金属蛋白酶等，它们在多种生物学过程中发挥作用，并通过相互作用促进翼状胬肉的发生和发展。上述因子参与翼状胬肉的确切机制还有待进一步研究，其潜在的分子治疗靶点或许是未来新的有效治疗方法，期待翼状胬肉的预防、治疗和降低复发在将来可以取得较大进展。
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