眼表黏蛋白在干眼中的研究进展

··综述

眼表黏蛋白在干眼中的研究进展

祁俏然沈光林马晓萍

(复旦大学附属中山医院眼科， 上海200032)

Research Progress of Mucin in Dry eyeQIQiaoranSHENGuanglinMAXiaoping

DepartmentofOphthalmology，ZhongshanHospital,FudanUniversity，Shanghai200032，China

正常眼组织表面覆盖着一层黏蛋白。黏蛋白位于泪膜内层，是泪膜的重要组成部分，其改变与眼表疾病的发生发展密切相关。黏蛋白具有维持泪膜稳定、保持光滑的眼表光学界面、润滑眼表和防止病原微生物入侵等重要作用。在眼表疾病中，黏蛋白的基因表达、含量、结构等发生改变，从而产生干眼等症状。本文就近年来关于眼表黏蛋白在干眼中的表达变化及其在干眼治疗中的应用等进行综述。

1干眼

干眼临床诊疗专家共识(2013年)[1]指出，干眼是由于泪液的量、质或流体动力学异常引起的泪膜不稳定和(或)眼表损害，导致眼不适症状及视功能障碍。本文将我国临床出现的各种名称，如干眼症、干眼病及干眼综合征等统一称为干眼。干眼临床诊疗专家共识(2013年)[1]显示，世界范围内干眼的发病率为5.5%～33.7%，女性高于男性，老年人高于青年人，亚洲人高于其他人种。

2眼表黏蛋白

黏蛋白是一个高相对分子质量的糖蛋白家族，几乎存在于所有的黏膜表面[2]。眼表黏蛋白主要由眼表角膜、结膜上皮细胞合成，在泪、泪液排出系统及泪器中也发现黏蛋白的表达[3]。黏蛋白不仅能保护眼表免受外环境的影响，还能维持眼表的健康状态。一部分黏蛋白参与构成多糖-蛋白质复合物，另一部分覆盖于眼表面，参与构成眼表泪膜的黏液层。黏液层是眼表的一道物理、化学屏障，能够保护眼表免受细菌、病毒、化学物质以及干燥环境、机械性损伤、热灼伤的损害。释放入泪液的黏蛋白的含量对于维持眼表稳态至关重要，黏蛋白生成过多或生成不足均会引起眼表疾病，相比较而言，黏蛋白不足对眼表的损害更为严重。

黏蛋白的数量及质量均是维持眼表泪液黏液层正常功能的重要因素[2]。黏蛋白的数量取决于3个过程，即受到刺激后能够分泌黏蛋白的上皮细胞的数量(黏蛋白分泌)，内含黏蛋白的上皮细胞的数量(细胞增殖)以及上皮细胞合成黏蛋白的速率。黏蛋白的质量取决于所分泌的黏蛋白的结构、类型以及水合作用。黏蛋白的水合作用需要结膜上皮细胞电解质以及水分的分泌，同时还需要泪膜水液层一定的电解质组成及含量。眼表结膜上皮细胞黏蛋白的生成调节对于维持眼表健康状态至关重要，而且这一调节机制的紊乱很可能与黏蛋白分泌过度或分泌不足疾病的发生相关。

3黏蛋白与干眼的关系

干眼是由多因素引起的以泪液渗透压升高及眼表炎性反应为特征的疾病。干眼的发病机制是以与疾病相关的眼表损害及主观症状的循环放大过程。眼表泪膜渗透压上升及泪膜稳定性下降导致包括杯状细胞在内的眼表上皮细胞凋亡。而杯状细胞分泌的成胶型黏蛋白在维持泪膜稳定性上起重要作用，杯状细胞数量减少导致黏蛋白减少，这加剧了泪膜稳定性的下降以及泪膜渗透压的升高，使干眼的进程进入恶性循环。因此，增加黏蛋白的分泌是改善这种恶性循环的重要治疗手段及目标。

3.1干眼中黏蛋白的改变泪膜不稳定和泪液渗透压升高是干眼发生的核心机制[2]。泪液渗透压升高可激活一系列炎性反应造成眼表上皮的破坏，包括细胞凋亡、杯状细胞减少以及黏蛋白的改变，它们均可引起泪膜不稳定，从而加剧泪液渗透压的升高，形成恶性循环。因此黏蛋白的改变，包括量的减少和糖基化的改变，是干眼发病机制中的中间环节，也是干眼的结果之一。

Argüeso等[4]研究发现，与正常对照组相比，自身免疫性干眼(Sjögren综合征)患者的结膜细胞抗黏蛋白5AC(MUC5AC)而非MUC4和MUC1的mRNA表达水平明显下降。同样，Zhao等[5]研究发现，干眼患者泪液中MUC5AC的表达水平明显低于同年龄、同性别分布的对照组。在维生素A缺乏的大鼠模型中，由结膜分泌的黏蛋白MUC5AC及MUC4随着病情的进展而减少，而由角膜分泌的黏蛋白MUC1的mRNA表达未见明显变化[6]。这些研究显示复层鳞状细胞及杯状细胞黏蛋白的分泌因疾病的不同而不同。黏蛋白合成及分泌受到调控，在目前所知的能调节MUC5AC基因转录的多种因素中，亦能刺激结膜杯状细胞增殖及分泌黏蛋白的因素包括碳酰胆碱、表皮生长因子(EGF)、蛋白激酶C(PKC)、丝裂酶原激活的蛋白激酶(MAPK)、一氧化氮(NO)、肿瘤坏死因子-α(TNF-α)、白介素1(IL-1)和IL-6。对于刺激眼表黏蛋白合成及结膜杯状细胞增殖因素的研究对干眼的治疗具有重要指导意义。

黏蛋白的糖基化使之形成一极性区域，该区域内电荷分布不均。糖基化改变使黏蛋白失去极性，导致黏蛋白与黏蛋白之间、黏蛋白与上皮细胞之间互相粘着，使凝胶层由亲水性变为疏水性[7-12]，从而削弱了其稳定泪膜和固摄水分的作用。此外，由于黏蛋白的自由能较大，正常情况下，无极性或者极性很小的物质(如细胞碎片、脂质、革兰阴性细菌、空气中的微粒等)易与黏蛋白结合而不易与上皮细胞结合，而当黏蛋白因失去极性而脱水，这些物质则更易与上皮细胞结合，因此干眼患者的眼表更容易被破坏或感染。干眼中，不仅黏蛋白的含量减少，启动黏蛋白氧位糖基化的酶含量也发生了改变。Hicks等[7]等研究发现，与正常对照相比，患干眼的犬眼表分泌型黏蛋白中N-乙酰氨基葡萄糖的含量增加，而甘露糖的含量降低。研究[8]发现，在眼瘢痕性类天疱疮早期眼表上皮尚未角化时，氮乙酰氨基半乳糖(GalNAc)转移酶的表达上调，这可能是一种代偿机制；而后期上皮角化时，GalNAc转移酶的表达则下调。上述研究提示在黏液缺乏型干眼中，黏蛋白的氧位糖基化发生了改变。唾液酸是参与构成黏蛋白寡糖链的重要成分，可作为细菌的结合位点并使黏蛋白具有黏弹性。Garcher等[9]用ELISA方法对泪液中的CA19-9(唾液酸化的乳-N-岩藻戊糖Ⅱ，一种黏蛋白型的肿瘤标志物)进行检测，发现干眼患者泪液中CA19-9的含量明显低于正常对照组，提示干眼中黏蛋白的唾液酸化的侧链含量下降。唾液酸主要以氧乙酰化的形式存在于眼表黏蛋白中[10]。氧乙酰化能减慢甚至阻断唾液酸酶对唾液酸的降解作用。H185抗体是一种单克隆抗体，能识别MUC16中的氧乙酰化唾液酸。研究[11]发现，干眼患者H185抗体与表层细胞的结合明显减少。研究[10]则发现，犬干眼模型的眼表黏蛋白中唾液酸总量增加，而9-氧乙酰-氮乙酰神经氨酸含量下降。这两项研究均提示干眼的黏蛋白中氧乙酰化唾液酸含量下降。

3.2黏蛋白在干眼治疗中的意义干眼中，黏蛋白的含量及结构均有改变，因此黏蛋白的检测对于干眼的诊断、治疗以及疗效的评估等均有重要的指导意义。其中，促进黏蛋白的分泌或表达的药物包括以下几种。

3.2.1P2Y2受体与其激动剂P2Y2受体在眼表组织中表达。P2Y2受体激动剂如地夸磷索滴眼液作用于这些受体并促进泪液与黏蛋白的分泌。地夸磷索滴眼液已被用于干眼的治疗。经免疫组织化学检测发现，P2Y2受体表达于结膜上皮、角膜上皮及泪腺导管上皮，其表达在不同性别及年龄层未见明显不同，但P2Y2受体mRNA在球结膜中的表达随年龄增长而增加。地夸磷索滴眼液通过激活P2Y2受体促进结膜上皮细胞分泌水分及促进结膜杯状细胞分泌黏蛋白[13-14]。Tanioka等[15]研究发现，地夸磷索滴眼液通过激活小鼠P2Y2受体起到治疗干眼的作用，并且这一激活作用不随小鼠年龄的增长而减弱。Wu等[16]通过对符合入选标准的1 516例患者进行随机对照试验发现，局部应用地夸磷索的干眼患者泪液分泌增加、BUT显著延长，所有入选患者眼表染色减少，75%患者干眼症状得到显著改善，未发现严重的不良反应；局部应用地夸磷索能提高干眼患者眼表上皮细胞的完整性及黏蛋白的分泌。总之，局部应用地夸磷索可能是治疗干眼的安全药物。

Mori等[17]研究表明，二尿嘧啶核苷四聚磷酸酯四钠盐(diquafosol tetrasodium，DQS)能促进黏蛋白的生成和泪液的分泌，显著改善干眼患者的角膜、结膜染色，甚至能使部分患者的干眼症状消失；应用玻璃酸钠滴眼液后未见明显好转的干眼患者加用DQS后，主观及客观症状均得到显著改善。将DQS应用于补水治疗无效的LASIK术后长期干眼患者的治疗，他们的研究中，LASIC术后且应用人工泪液及玻璃酸钠滴眼液无效的患者加用DQS，分别于术后第1、4、12周后进行结膜染色，结果示结膜染色显著减少；但研究[18]显示DQS仅能延长泪膜破裂时间(BUT)，却不能改变泪液的分泌。DQS能促进MUC5AC的分泌，保持眼表水分并润滑眼表，延长BUT，改善患者的症状(疲劳、眼干、异物感、不适感、阅读困难)，但眼表情况改善达到DQS治疗终点后，眼表稳态能否维持尚需要更进一步的研究。

3.2.2治疗胃炎、胃溃疡的药物黏蛋白分布于几乎所有的黏膜表面，包括胃黏膜，因此一些促进胃黏膜黏液分泌的药物可用于干眼。瑞巴派特作为喹啉酮衍生物，最早被应用于治疗胃溃疡及慢性胃炎，促进胃黏膜黏蛋白的分泌。最新研究[19]将瑞巴派特用于促进眼表黏蛋白分泌并应用于干眼的治疗，证实瑞巴派特能促进角膜、结膜分泌黏蛋白样物质并减轻角膜、结膜损伤。临床上，瑞巴派特眼用混悬液能有效治疗泪液缺乏及黏蛋白缺乏导致的角膜上皮细胞损害，并能通过恢复角膜、结膜表面的微细结构进一步维持泪膜的稳定性。瑞巴派特局部应用可治疗其他眼表疾病，如睑裂闭合不全、眼睑刷上皮病变及长期角膜糜烂等。由于瑞巴派特能修复眼表上皮细胞的功能，提高眼表泪膜的稳定性(有效延长BUT)，抑制炎性反应，且不良反应发生率低，故推测其可能成为治疗严重干眼及其他眼表疾病的首选药物，并为未来眼表疾病治疗方向提供新思路。

Nakamura等[20]的研究发现，吉法酯可以明显促进体外培养的角膜组织分泌黏蛋白样糖蛋白，且该促进作用与药物剂量有关；在体内，吉法酯可以减少干燥对角膜上皮的损害，且该保护作用也与药物剂量有关；吉法酯可以增加松鼠和猴结膜损伤后杯状细胞的密度和黏蛋白的表达，提示吉法酯可以促进结膜杯状细胞增殖，促进黏蛋白合成和释放，从而保护角膜上皮。

3.2.3环孢素A环孢素A已用于干眼的治疗，有抗炎、促泪液分泌的作用，且能通过增加干眼患者结膜杯状细胞的数量并促进黏蛋白分泌或表达。实验[19]证明，环孢素A能在泪腺摘除的犬干眼模型中增加细胞内的黏蛋白含量。美国食品和药品管理局(FDA)采用0.05%环孢素乳剂治疗干眼的方法。研究[21]通过随机对照试验证实，0.05%环孢素能持续改善角膜受损、减少角膜染色、增加Schirmer实验得分及促进泪液分泌，明显改善患者的干眼症状。

3.2.4前列腺素前列腺素(PG)是花生四烯酸的代谢产物，在眼部应用易改变眼压和促进眼表炎症反应。PGs滴眼液通过增加葡萄膜巩膜途径房水流出量降低眼压[22]。PG可能通过结合受体PGF2α，进而激活一氧化氮合成酶发挥促炎作用。Baratz等[23]发现，应用抗青光眼滴眼液6年以上的患者角膜上皮受损、基质细胞激活，但内皮细胞数量无明显变化，提示其对角膜有直接毒性作用，由浅至深影响角膜细胞，而角膜基质层阻止了滴眼液的进一步渗透，但具体机制尚不明确。长期使用前列腺素类滴眼液的患者角膜上皮浅表细胞层受到严重破坏，基底层细胞数量明显增多，而且角膜上皮神经末梢分支数量减少，神经扭曲增加，角膜上皮下神经纤维密度减少。干眼患者最重要的角膜结构改变为上皮下神经串珠状结构的增加，这是神经受炎性刺激损伤后的再生表现[22]。长期用前列腺素类滴眼液患者的角膜知觉下降与上皮下神经纤维密度正相关[18]。Moreno等[24]发现，应用拉坦类前列腺素类滴眼液半年内，患者结膜杯状细胞密度逐渐下降，结膜上皮细胞密度未改变但是体积逐渐减小。结膜杯状细胞对环境的炎性变化极敏感，在结膜毒性反应中最易受损；杯状细胞密度下降导致泪膜不稳定，影响泪膜质量，进一步引起眼表生物性状的改变，并加重炎性反应。

总之，长期应用前列腺素类滴眼液使结膜上皮细胞损伤，结膜杯状细胞密度下降，导致泪膜不稳定，泪液渗透压升高，泪膜的变化又刺激结膜上皮细胞，诱发炎性反应，进一步破坏泪膜，形成恶性循环。

3.2.5糖皮质激素体外实验[25]证实，地塞米松能促进人角膜上皮表达MUC1和MUC16。局部应用糖皮质激素能减轻干眼患者的刺激症状，但鉴于其大范围潜在的不良反应，包括导致青光眼、白内障、眼表感染以及眼表细胞凋亡等，仅限于短期(2～4周)应用激素治疗干眼[26]。

3.2.615(S)-羟基二十碳四烯酸[15(S)-HETE]15(S)-HETE是花生四烯酸的主要代谢产物，具有抗炎和抑制白细胞活化的作用。15(S)-HETE也是人结膜组织MUC1的选择性促分泌剂，15(S)-HETE可以促进体外培养的结膜上皮表达MUC1，且呈浓度依赖性，但未发现15(S)-HETE可以促进MUC2、MUC4、MUC5Au的表达；在兔眼模型中，局部应用15(S)-HETE能有效保护角膜上皮，防止干燥所致的损伤[27]。

3.2.7拟胆碱药及血管活性肠肽(VIP)眼表黏蛋白分泌受到神经因素的影响。杯状细胞分泌MUC5AC主要受自主神经支配，大鼠结膜杯状细胞的基侧分布有交感和副交感神经，但无感觉神经。结膜的交感神经的神经递质主要为肾上腺素，副交感神经的神经递质为乙酰胆碱(Ach)和VIP。Ach通过毒蕈碱受体M1、M2和M3发挥作用，VIP通过受体VIPR1和VIPR2发挥作用，肾上腺素通过α和β受体起作用。目前的研究认为，副交感神经主要支配杯状细胞分泌黏蛋白，交感神经主要刺激复层鳞状上皮细胞分泌黏蛋白。副交感神经通过乙酰胆碱和VIP刺激结膜杯状细胞分泌水液层及黏蛋白，但是，乙酰胆碱不刺激复层鳞状上皮细胞分泌水液层和黏蛋白，VIP对复层鳞状上皮细胞分泌水液层和黏蛋白的调节作用也未被证实。交感神经通过β2-肾上腺素能受体，而非α-受体来刺激复层鳞状上皮细胞的分泌作用。两种肾上腺素能受体激动剂均不能刺激杯状细胞的分泌。这表明杯状细胞黏蛋白的分泌及复层鳞状细胞水液层的分泌由不同的传出神经支配。

结膜杯状细胞周围分布着含有VIP的神经元，体外和体内研究均证实，VIP能够促进结膜杯状细胞分泌黏蛋白；杯状细胞表达M-胆碱能受体，拟胆碱药可以促进杯状细胞分泌黏蛋白。临床试验证明口服匹罗卡品能减轻Sjögren综合征患者的干眼症状[28]。

3.2.8自体血清局部应用自体血清不仅能增加MUC1、MUC4和MUC16的表达，而且能加速角膜上皮细胞愈合并改善角膜神经的形态和功能。目前自体血清已被用于治疗中度干眼。Mukhopadhyay等[29]对144例有轻至中度干眼(Shirmer I实验<5 mm)的汉森病患者进行随机对照实验发现，与人工泪液(不含防腐剂)相比，自体血清治疗更能显著改善患者的临床参数(包括Shirmer I、角膜染色等)、干眼症状及眼表蛋白质表达谱，但自体血清对黏蛋白的影响仍在进一步研究中。

4展望

眼表黏蛋白作为泪膜的重要组成部分，在维持泪膜稳定性、润滑眼表、防止微生物入侵以及调节细胞的信号转导等方面发挥重要作用。干眼可以改变眼表黏蛋白的合成和分泌，其发生机制和防治还需进一步研究。眼表跨膜型黏蛋白与成胶型黏蛋白是维持泪膜稳定性的必要条件。因此，对于促进跨膜型与成胶型黏蛋白分泌的因素的研究对于干眼的药物治疗具有重要指导意义。我们期待在这方面的进一步研究。

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通讯作者马晓萍，E-mail:xiaopingma@126.com