MeCP2在增殖性玻璃体视网膜病变形成中作用的研究进展

邓华杰，李晓华

(1.河南大学人民医院/河南省人民医院 眼科，河南 郑州 450003；2.河南省人民医院 河南省立眼科医院 河南省眼科研究所，河南 郑州 450003)

增殖性玻璃体视网膜病变(proliferative vitreoretinopathy，PVR)是视网膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)细胞、神经胶质细胞和成纤维细胞在玻璃体腔和视网膜形成纤维性增生膜，收缩、牵拉视网膜，造成牵拉性视网膜脱离的疾病[1-2]。其是一种纤维化改变的过程，多发生于穿透性眼外伤、视网膜脱离及视网膜复位术后。PVR作为许多玻璃体视网膜疾病走向不良预后的共同并发症，其形成的PVR膜临床危害性大，治疗非常困难，常致严重的视力下降，甚者视力完全丧失[3-4]。PVR是机体对视网膜损伤生理性修复的过度延伸，一般分为3个阶段，包括炎症期、细胞增殖期、瘢痕形成期。PVR的形成是多种因素共同作用的结果，其发病机制包括细胞迁移、增殖、增殖膜的形成与收缩牵拉，相关组织病理与免疫组织化学检查显示其病理过程是RPE细胞、成纤维细胞、神经胶质细胞、巨噬细胞在各种细胞因子的作用下增殖与迁移，且分泌细胞外基质(extracellular matrix，ECM)成分[1-4]。近年来DNA甲基化作为一项研究热点，被认为是纤维化过程中重要的调节因子，而甲基化-CpG结合蛋白2(methylated CpG binding protein 2，MeCP2)作为甲基化-CpG结合蛋白家族中的一员，通过甲基化-CpG结合域与甲基化DNA结合来调节基因表达，促进PVR膜、肝、肺等多种组织的纤维化进展[5-6]。PVR的治疗在国内外始终是一个难点，随着对PVR发病机制的深入研究，MeCP2在PVR增殖膜形成中的作用越来越引起重视，是PVR治疗的一个新方向。本文主要就PVR发病机制及MeCP2在其形成中作用的研究进展进行综述。

1 PVR发病机制

1.1 RPE细胞在PVR的发生发展过程中，RPE细胞起关键作用。在生理状态下，RPE细胞大多处于静止和有丝分裂减速状态，并贴附于光感受器细胞与Bruch膜之间，与玻璃体完全分隔。当视网膜裂孔或脱离时，血-视网膜屏障被破坏，眼内血清蛋白与白细胞发生渗漏、堆积，微环境改变，RPE细胞被激活，发生表型变化，从原位移行、增生，进一步合成ECM，释放多种细胞因子，促进愈合反应，形成具有收缩能力的增生膜[1-5]。在此过程中，RPE细胞发生了上皮间质转化，主要表现为细胞去极化后，上皮细胞极性消失，具有了间质细胞的特征，能够表达间质成分，且其迁移、侵袭、抗凋亡能力及合成ECM的能力都明显提升[1,7-8]。RPE细胞在多种因素刺激下产生细胞因子，有一部分也会对RPE细胞本身起作用，促进其增殖、分化、移行[1,8]。同时，RPE细胞还可转分化为成纤维细胞，后者表达α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，分泌ECM成分——纤维黏连蛋白(fibronectin，FN)和Ⅰ型胶原等纤维物质，在PVR的发生发展中发挥作用[8-9]。

1.2 成纤维细胞PVR的实质是视网膜损伤后的自我过度修复，与多种病理过程有关，包括炎症细胞浸润，RPE细胞的上皮间质转化，以及ECM的过度产生或沉淀，成纤维细胞在这个过程中不可或缺，有着重要影响[10-11]。在PVR的细胞增殖期，成纤维细胞在各种细胞因子及其他因素的作用下，合成及分泌许多胶原纤维、ECM，且这些胶原纤维对RPE细胞、成纤维细胞、神经胶质细胞有趋化性，能够促进细胞-细胞、细胞-作用物互相黏附，形成支架作用[11]。不溶性的胶原纤维广泛存在于ECM中，新形成的ECM又可反过来引导细胞的迁移，影响细胞的生长分化[9]，在与多种细胞因子的相互影响中促进视网膜纤维化的形成和增殖膜收缩，最终导致PVR[9-11]。Oshima等[12]在兔实验模型研究中证实，家兔玻璃体切除术后于玻璃体内注射成纤维细胞可诱发PVR，进一步证实成纤维细胞是导致PVR形成的重要因素之一。

1.3 Müller细胞在视网膜损伤修复的过程中，Müller细胞也起着非常重要的作用。视网膜损伤时，Müller细胞被激活，和RPE细胞一样，被激活的Müller细胞也能释放一系列促炎因子及细胞因子，促进RPE细胞、Müller细胞增殖、迁移，进而分泌纤维物质，收缩牵拉视网膜[9]。Eastlake等[13]进行的体外研究证实，与正常人视网膜相比，PVR视网膜裂解物中细胞因子及促炎因子增加，体外Müller细胞表达这些因子的模式与其相似。Lenkowski等[14]证实哺乳动物Müller细胞对视网膜损伤的反应会导致神经胶质瘢痕形成，且其增殖与转化生长因子β(transforming growth factor β，TGF-β)有关，而TGF-β被认为是PVR的关键介质，这进一步促进了PVR的形成[9,11,14]。

1.4 巨噬细胞巨噬细胞是重要的炎症细胞之一，对PVR的形成起重要作用。Osusky等[15]证实，RPE细胞与单核细胞相互作用，促进单核细胞向巨噬细胞转化。视网膜发生裂孔或脱离时，巨噬细胞进入视网膜下腔或玻璃体腔内，促进组织重塑及修复，同时巨噬细胞也释放一系列炎症因子诱导PVR的发生。Zhang等[16]的研究显示，在诱导PVR小鼠模型的视网膜前纤维膜中发现有巨噬细胞，同样证明其与PVR增殖膜的关联性，巨噬细胞促进PVR膜的形成。

1.5 细胞因子近年来关于细胞因子参与PVR的观点受到高度重视。当视网膜受损发生裂孔等，RPE细胞向玻璃体腔及视网膜表面移行，在多种因素的影响下释放多种细胞因子。同时在PVR形成过程中，细胞因子作为重要参与者，能促进PVR相关细胞的活动，对RPE细胞起到分化、聚集、趋化、转移和重构等作用，从而造成RPE细胞上皮间质转化和增殖失控[17]。研究发现，有多种细胞因子参与其中[18-24]，包括TGF、血小板源性生长因子、血管内皮生长因子、成纤维细胞生长因子、肝细胞生长因子、结缔组织生长因子等。

TGF-β被认为是调节成纤维细胞表型和功能的关键因子，具有促成纤维细胞生长的作用[25]。在PVR发展进程中，TGF-β刺激RPE细胞发生上皮间质转化，转分化为成纤维细胞，诱导这些细胞表达α-SMA并合成细胞外基质成分FN和Ⅰ型胶原等纤维物质，是引起PVR膜收缩的主要因素[9,18,26-27]。此外，TGF-β可以调节细胞表面的黏附分子，影响细胞间黏附和迁移，同时对ECM的形成和成分变化有重要影响[25-26]。TGF-β2是TGF-β的同工型，Kobayashi等[28]研究证实TGF-β2处理的小鼠RPE细胞，α-SMA在细胞质中的表达增加，进一步表明TGF-β促进PVR的发展。

血小板源性生长因子是一种丝裂原，由不同类型的细胞分泌产生，可促进多种细胞的分化、增殖及迁移，是PVR形成过程中重要的生长因子之一[20]。PVR动物模型和人PVR中血小板源性生长因子水平均升高[17]。血管内皮生长因子是眼部重要的炎症因子，与PVR的严重程度相关，可能参与RPE细胞的迁移、增殖和上皮间质转化，可以通过与血小板源性生长因子受体α结合而促进PVR，抗血管内皮生长因子药物已被证明可以抑制动物模型PVR的进展[17,20]。Rusnak等[21]研究证实，与单纯视网膜脱离组和对照组相比，视网膜脱离合并PVR的眼睛中血管内皮生长因子水平更高，进一步证实其参与PVR的发病。

2 MeCP2与PVR

2.1 DNA甲基化DNA甲基化最常见的表现形式是在胞嘧啶的5’位上加1个甲基基团，将CpG二核苷酸的胞嘧啶甲基化为5-甲基化胞嘧，该化学反应由DNA甲基转移酶催化[29]。这是一种表观遗传修饰，主要涉及染色质结构调节，通常对基因转录表现为抑制效应，其介导的基因调控主要是通过以下两种机制发生：首先，转录因子结合域内的CPG甲基化可能直接干扰某些转录激活因子与靶序列的结合；其次，甲基化介导的基因沉默可以通过甲基化-CpG结合蛋白(如MeCP2和MBD1)家族的作用而实现，这些甲基化-CpG结合蛋白本身就是转录阻遏物，可与甲基化-CpG结合蛋白结合以招募转录协同抑制因子，进而把周围染色质修饰为沉默状态[29-30]。与大多数可逆的组蛋白尾部修饰相比，DNA甲基化被认为是更稳定的表观遗传变化[29-30]。DNA甲基化状态的改变与许多生物过程有关，包括伤口愈合和纤维化、DNA修复、细胞周期调节、炎症/应激反应、细胞凋亡及肿瘤的发生等[31-35]。

2.2 MeCP2MeCP2是一组序列特异的DNA结合蛋白，具有以甲基化特异性方式结合 DNA的能力，可优先与5’-CpG残基的甲基化DNA结合[36-38]。MeCP2基因定位于X染色体，由3个外显子和2个内含子组成，MeCP2包含2个具有重要功能的结构域，即甲基化结合域和转录抑制域，与转录稳定和转录后调节有关[36-39]。虽然MeCP2最初被认为是转录抑制因子，但后来发现其也具有转录激活因子的作用[3,40]。

MeCP2在哺乳动物中普遍表达，尤其在中枢神经系统中接近组蛋白水平[37-38,41]，且近些年研究证实MeCP2在人和小鼠视网膜中也有表达[42-43]。Jain等[42]研究表明，MeCP2不仅在人大脑中表达，而且人视网膜神经节细胞及视网膜内核层细胞均显示出不同程度的阳性核染色。为进一步了解MeCP2在视网膜中的定位，Jain等[42]检查了MeCP2在小鼠眼中的表达，发现神经节细胞和内核层中MeCP2蛋白强表达，这种模式与人类基本相同。He等[43]和Li等[44]对人PVR膜行免疫组织化学染色后，在PVR膜细胞区域内观察到丰富的MeCP2表达，证实了人PVR膜MeCP2免疫反应性，且MeCP2局限于膜的细胞区域，定位于细胞核和细胞质。

2.3 MeCP2在PVR形成中的作用

2.3.1MeCP2与RPE细胞 当视网膜发生损伤时，RPE细胞激活，通过上皮间质转化发生表型变化，迁移、增殖能力大大提升，进一步转分化为成纤维细胞而促进伤口愈合。在这一过程中，MeCP2能促进RPE细胞转分化为成纤维细胞，并提升RPE细胞迁移、增殖能力，促进RPE细胞上皮间质转化过程中α-SMA的表达。MeCP2可优先结合α-SMA启动子，并增强α-SMA基因的表达，进而促进FN和Ⅰ型胶原纤维的表达。此外，PVR进程中RPE细胞分泌多种细胞因子，MeCP2还能影响这些细胞因子的分泌及表达，细胞因子又进一步促进RPE细胞上皮间质转化和α-SMA表达，最终导致PVR形成[43-44]。

2.3.2MeCP2与成纤维细胞 在PVR膜中大多数成纤维细胞来源于RPE细胞和神经胶质细胞，MeCP2不仅影响RPE细胞转分化，还可促进成纤维细胞转分化和α-SMA表达，在视网膜纤维性增殖膜形成中起重要作用。过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activated receptor‐γ，PPAR-γ)起纤维化抑制作用，是TGF-β信号转导的关键负调节剂，MeCP2高表达可使PPAR-γ基因下调，TGF-β活性增加，促进成纤维细胞向肌成纤维细胞转分化和α-SMA表达[44-46]。此外，成纤维细胞表达α-SMA，分泌FN和Ⅰ型胶原纤维，Ras GTP酶激活受体(RASAL1)基因是抑制α-SMA表达的基因，受DNA甲基化调控，MeCP2通过RASAL1来调节α-SMA的表达，沉默或敲低MeCP2，RASAL1表达增加，可抑制α-SMA表达并减轻纤维化形成[43]。

2.3.3MeCP2与细胞因子 在PVR发生中，RPE细胞发生上皮间质转化，迁移、增殖并分化为成纤维细胞、炎症细胞等，产生多种细胞因子参与此过程，尤其是TGF-β2。TGF-β2能诱导刺激PVR中RPE细胞转分化为成纤维细胞，是RPE细胞上皮间质转化和α-SMA表达的主要诱导因子[26]。MeCP2亦可促进RPE细胞上皮间质转化和α-SMA表达，其可能不是TGF-β2诱导RPE细胞转分化所必需的，但MeCP2能增强TGF-β2诱导的α-SMA和FN表达[43-45]。TGF-β2结合其受体并激活Smad2/3，调节多种介导α-SMA表达的转录因子，MeCP2增强TGF-β2诱导的Smad2/3激活，从而增强TGF-β2诱导的α-SMA表达[43-44,46]。

2.4 PVR纤维化过程中影响MeCP2的因素

2.4.1上游基因的影响MeCP2基因包含多个聚腺苷酸化位点，包含一些miRNA的识别位点，其中就包括miRNA-132。miRNA-132是组织纤维化反应的抑制因子，同时也是MeCP2的上游基因。Klein等[47]小鼠模型实验证实MeCP2的翻译受miRNA-132的调节，而miRNA-132的过度表达可降低MeCP2和脑源性神经营养因子在脑皮层区的表达量，当miRNA-132介导的抑制功能被阻断时，小鼠神经元中的MeCP2和脑源性神经营养因子水平升高，与此同时MeCP2的丧失也可影响miRNA-132水平，这表明MeCP2的缺失也可调节基因的表达。Mann等[5]也证实了miRNA-132与其靶基因MeCP2之间的调节关系，miRNA-132的转染使成纤维细胞中的miRNA表达增加，MeCP2蛋白表达减少，还伴随着PPAR-γ mRNA表达的增加，进而抑制纤维化的发生，也就是MeCP2和成纤维细胞表型受miR132的负性调控。在PVR的形成中，miRNA-132可能也参与负性调控MeCP2的表达，这为PVR的研究及治疗提供了新思路。

2.4.2磷酸化的影响 MeCP2作为一种甲基化DNA相互作用蛋白、染色质修饰因子，既可以作为转录抑制因子，也可以作为转录激活剂，同时在染色质结构和RNA剪接的调节中也起着重要作用[39-40,48]。MeCP2在这个过程中会经历各种翻译后修饰，如磷酸化、乙酰化、磺酰化等，通过翻译后修饰进而影响其功能，尤其在磷酸化状态下具有激活效应进而可调控基因表达[48-49]。MeCP2具有多个磷酸化位点，如MeCP2-S80、MeCP2-S421等，这些位点的磷酸化对基因表达及机体正常发育和功能至关重要。Chen等[50]和Li等[51]在神经元研究过程中发现S421磷酸化调控MeCP2功能，MeCP2能选择性地与脑源性神经营养因子启动子结合而抑制基因表达，但当MeCP2-S421发生磷酸化时则促进基因转录。Zhong等[52]发现从成年小鼠海马体分离的神经祖细胞中MeCP2-S421也被磷酸化，MeCP2-S421磷酸化的小鼠脑裂解液中检测到MeCP2强表达，MeCP2-S80磷酸化则与MeCP2-S421磷酸化呈现相反的调节作用。Moran-Salvador等[53]在小鼠模型中发现MeCP2磷酸化促进肝纤维化的发展，已知MeCP2在视网膜中有表达并参与PVR纤维化的发生发展，Li等[44,54]研究证实MeCP2-S421磷酸化在PVR增殖膜中较特发性视网膜前膜表达水平高，MeCP2-S421磷酸化高表达可能促进PVR增殖膜形成，这对PVR病理机制和治疗方面的研究有重要意义。

3 小结

PVR的发病机制较为复杂，其发生发展受多种因素的影响，其中RPE细胞、成纤维细胞、巨噬细胞及多种细胞因子均起重要作用，且彼此之间相互影响。MeCP2作为表观遗传修饰因子，参与染色质结构调节，影响TGF-β2诱导的α-SMA表达，从而促进RPE细胞上皮间质转化及视网膜纤维化。miRNA-132对RPE细胞MeCP2具有抑制作用，MeCP2-S421促进PVR纤维化的发生，因此进一步研究miRNA-132对MeCP2-S421表达的影响可能有助于进一步了解PVR的发病机制，为PVR的治疗提供新靶点。