翼状胬肉发生的相关机制研究

翼状胬肉发生的相关机制研究

孙义芳何惠姗于静王娇商秀玲

青岛大学附属医院山东省青岛市266003

翼状胬肉是一种发生于角结膜表面的纤维血管增生性疾病，常累及单眼或双眼。多见于户外劳动者，其临床表现为睑裂部球结膜与角膜上的三角形赘生组织，因其形状酷似昆虫的翅膀而得名，该组织侵犯角膜后日渐增大，甚至可覆盖至瞳孔区，导致散光、视轴受到遮挡而严重影响视力，还可干扰泪膜功能，诱发其他眼表疾病。学者们一致认为翼状胬肉是一种与风尘、日光、烟雾等长期慢性刺激有关的炎症性病变，但目前其发病机制仍然不甚明确。近年来有关翼状胬肉基于分子水平和免疫反应的研究取得了突破性的进展，本文就翼状胬肉发病的分子机制进行综述。

翼状胬肉；细胞因子；细胞凋亡；细胞增殖

翼状胬肉是眼科常见病和多发病，在我国50岁以上人群发病率为33．01％。手术切除仍是目前治疗翼状胬肉的主要手段，但是术后复发率高达30．0％～88．9％[1]。最新研究表明除了烟雾等外界刺激外，细胞凋亡程序的破坏、基因突变及免疫因素等构成了翼状胬肉发生的分子机制。

1免疫因素与翼状胬肉的关系

Sethi等首先在翼状胬肉组织中发现了肥大细胞的存在，而在其基底膜中发现的IgG、IgE、IgA和IgM等免疫球蛋白提示翼状胬肉的发病可能与Ⅱ型、Ⅲ型变态反应有关，具体机制包括两方面：①在外界致病因素如风沙、紫外线和粉尘等的作用下，巨噬细胞、单核细胞和嗜酸性粒细胞等通过对致病因素进行吞噬，发生细胞体自身溶解、坏死及组织纤维化，自噬区域不断扩大并侵犯正常的角膜组织，从而导致翼状胬肉的形成；②当上述致病因素反复作用于病变部位时，沉积形成的抗原抗体复合物，通过诱导炎症细胞浸润和血小板生长因子分泌，促进大量新生血管和纤维蛋白形成，从而诱导翼状胬肉的发生[2]。进一步研究表明多种细胞因子的分泌和炎症信号通路的活化与翼状胬肉发生过程中的免疫反应有关。

1.1细胞因子在翼状胬肉发生过程中的作用

转化生长因子-（TransformingGrowthFactor-，TGF-β）对细胞的生长、分化和免疫功能具有重要调节作用，其特点是能够进行自分泌和旁分泌，并表现为双向调控作用。TGF-正常表达时能抑制炎症细胞增生，而当其过度表达时，可通过对IL-6基因转录的调节，促进成纤维细胞的生长。研究表明TGF-β能促进人结膜成纤维细胞外基质的降解，而通过将复发性翼状胬肉组织进行体外培养发现，其成纤维细胞中存在TGF-β的异常表达，而正常结膜组织的成纤维细胞中则几乎不表达TGF-β[3]。

血管内皮生长因子（VascularEndothelialGrowthFactor，VEGF）主要由成纤维细胞产生，被认为与肿瘤的发生、侵袭和迁移有很大关系，炎症、氧化应激及有毒物质的刺激均可以诱导其表达。有研究表明在正常状态下，VEGF在眼部呈低表达，此举被认为有助于维持血管的完整，然而翼状胬肉组织中具有高含量的VEGF，后者通过增加血管的通透性，促进胬肉上皮细胞和成纤维细胞增殖，从而诱发翼状胬肉的产生[4]。

除了VEGF，碱性纤维母细胞生长因子（BasicFibroblastGrowthFactor，bFGF）是另一种与血管生长有关的多肽，可通过直接刺激内皮细胞进行有丝分裂，促进胬肉上皮增生及新生血管形成。此外，bFGF对成纤维细胞、血管内皮细胞、上皮细胞具有迁移及趋化作用，还可通过VEGF促进新生血管的形成[5]。彭云等研究发现，在翼状胬肉的成纤维细胞中，COX-2表达显著升高，而bFGF可通过COX-2刺激成纤维细胞的增殖，这可能是引起翼状胬肉发生的原因之一[6]。Nakagami等发现，在翼状胬肉组织的肥大细胞中均可见bFGF的阳性表达，而在正常结膜组织中只有少量肥大细胞，这表明肥大细胞可能通过表达bFGF促进翼状胬肉的发生发展[7]。

结缔组织生长因子（ConnectiveTissueGrowthFactor，CTGF）是在血小板源性生长因子（PDGF）诱导下的人类脐静脉内皮细胞培养基中发现的，它通过促进成纤维细胞和内皮细胞的分裂和黏附，在结缔组织的迁移中发挥积极作用。有学者发现CTGF在翼状胬肉组织的上皮细胞和血管内皮细胞中表达，且与TGF-β的表达呈正相关[8]，故推测CTGF是诱发翼状胬肉的重要因子之一。

胰岛素样生长因子（Insulin-likeGrowthFactor，IGF）由IGF-Ⅰ、IGF-Ⅱ及其受体IGF-ⅠR、IGF-ⅡR和6种IGF结合蛋白组成，是一类多功能细胞增殖调控因子，IGF能够促进细胞有丝分裂，刺激细胞增殖，抑制细胞凋亡，促进细胞的生长和分化。周霞等研究发现IGF-Ⅱ在翼状胬肉组织中的表达显著升高，而在正常结膜组织中未见其表达[9]，另有研究表明在翼状胬肉的发生过程中，IGF通过促使细胞从G0期向S期转变，促进成纤维细胞的有丝分裂，引起成纤维细胞的异常增殖和分化，此外，IGF还能够诱导VEGF的表达，促进血管内皮细胞的分裂增殖和新生血管的形成[10]。由此表明IGF不仅能促进细胞增殖，还可与VEGF发挥协同作用，促进翼状胬肉的发生。

1.2NLRP3炎症小体在翼状胬肉发生过程中的作用

炎症小体（Inflammasomes）是存在于免疫细胞中的多蛋白质复合物，由凋亡相关微粒蛋白（Apoptosis-associatedSpeck-likeProteinContainingCARD，ASC）、半胱天冬酶（Cysteine-AsparticAcidProtease，Caspase）和NOD样受体（NOD-likeReceptor，NLR）组成。Nod样受体蛋白-3（NOD-likereceptorpyrindomain3，NLRP3）是目前研究最多的炎症小体，有研究表明NLRP3炎症小体在抗RNA病毒感染的过程中发挥了重要作用，但也参与了许多疾病如动脉粥样硬化、糖尿病等的发展。本课题组在之前的研究中，以翼状胬肉组织和正常结膜组织为实验对象，发现翼状胬肉组织中表达高水平的NLRP3和IL-1，提示我们在翼状胬肉的发生过程中存在NLRP3炎症小体的活化；进一步研究发现Pro-caspase-1在正常结膜组织和翼状胬肉组织中的表达并不存在明显的差异，而其活性剪切体Caspase-1在翼状胬肉组织中的表达明显高于正常结膜组织；此外，IL-18在翼状胬肉组织中的基因水平明显高于正常结膜组织，IL-18不仅能直接参与抗感染和抗肿瘤免疫，还被认为参与了自身免疫疾病的发生，尤其可以通过促进NK细胞和T细胞分泌IFN-、IL-2和GM-CSF从而引起组织炎症损伤[11]。据此我们认为风尘、日光或其他外界刺激可以激活NLRP3炎症小体，引起Caspase-1介导的下游信号通路的活化，促进炎症因子IL-1及IL-18的分泌，引起翼状胬肉的发生。

综上所述，在翼状胬肉的发生过程中，不仅出现了肥大细胞浸润，免疫球蛋白分泌、细胞因子分泌等免疫学变化，同时存在NLRP3炎症小体活化及相关炎症因子的分泌，上述免疫因素共同作用，导致了正常结膜组织的损伤和翼状胬肉的发生。

近年来，除了被认为是一种变态免疫反应之外，翼状胬肉还被作为一种增生性疾病而被广泛研究，翼状胬肉发生时所伴随的异常增生被证明与多种分子机制有关，包括基因突变、细胞增殖与凋亡的调控失常等。

2.P53基因与翼状胬肉的关系

P53是细胞生长周期中的负调节因子，与细胞周期的调控、DNA修复、细胞分化、细胞凋亡等重要的生物学功能有关，其主要功能表现为阻滞细胞周期、促进细胞凋亡、维持基因组稳定、抑制肿瘤血管生成等，P53基因突变后，由于其空间构象发生改变，失去了对细胞生长、凋亡和DNA修复的调控作用，使得其由抑癌基因转变为癌基因，在人类50%以上的肿瘤组织中均发现了P53基因的突变。Tsai等[12]检测了51例翼状胬肉标本的P53基因，发现其中有八例样本存在突变，主要集中于4-8位外显子，共表现为6个碱基替换和2个碱基缺失的点突变，更重要的是上述突变并不影响P53的蛋白表达，各组之间的P53蛋白水平与基因突变并无明显相关性。不仅如此，Khalfaoui等[13]研究认为在正常结膜组织中，P53的表达是弱性的，但在翼状胬肉组织中，P53却可以作为其病理生理的标志物而呈现高表达；也有研究发现继P53在翼状胬肉中表达上调后，P63（P53同系物）和抑癌基因P16也存在异常表达。综上所述，在翼状胬肉组织的上皮细胞中同样存在P53突变，使P53肿瘤抑制基因的作用消失，导致结膜组织和纤维血管过度增生。

HPV感染是导致P53基因突变的重要因素，主要机理是HPV16/18亚型DNA侵入宿主的染色体并表达E6蛋白，E6蛋白和P53结合导致后者的退化失活，从而引起细胞增生。Piras等报道在意大利人的翼状胬肉组织中，HPV的感染率为100%，厄瓜多尔人则为1%[14]，Tsai等利用PCR技术检测129例翼状胬肉标本中的HPV和P53基因，发现在24%的翼状胬肉组织中可检测到HPV16/18高危型[15]，而通过研究68例中国翼状胬肉患者发现，HPVDNA表达率为17%，明显高于正常结膜组织[16]。

3.DNA损伤与翼状胬肉的关系

DiGirolamo[17]等通过实验发现，利用紫外线，以剂量相关的方式照射正常结膜组织一定时间后，其组织上皮细胞中IL-6和IL-8的mRNA和蛋白表达均明显上调，IL-6和IL-8是重要的促炎因子，由其引发的炎症反应，被证明与翼状胬肉形成过程中的血管新生和细胞增殖有关，由此推断减少眼球暴露于紫外线可减少翼状胬肉产生和复发，具体机制可能与DNA损伤有关。在研究翼状胬肉发生与DNA损伤的关系过程中，8-羟基脱氧鸟苷（8-hydroxy-2-deoxyguanosine，8-OHdG）受到越来越多的关注，8-OHdG是DNA氧化应激损伤的重要标志，也是DNA氧化损伤的特异产物，并被认为是氧化应激因素致癌、致突变的主要机理之一。Kau等通过检测初发性翼状胬肉组织中的8-OHdG含量发现，在长期暴露于紫外线照射的正常结膜组织中，细胞DNA受损所致的8-OHdG含量增多，达到55.93ng·mg-1DNA水平[18]。而Perra等[19]通过研究也发现初发性翼状胬肉中有67.74%样本存在8-OHdG阳性表达。

4.细胞凋亡、增殖与翼状胬肉的关系

多项研究表明，翼状胬肉是细胞凋亡失控，且增殖大于凋亡，引发结膜上皮细胞成纤维化和新生血管增殖的结果。Bcl-2和Bax是与细胞凋亡密切相关的基因，前者抑制细胞凋亡，而后者促进凋亡，二者的博弈决定细胞凋亡的程度，Tan等[20]通过研究发现细胞凋亡主要局限于翼状胬肉上皮细胞的基底层，凋亡细胞显示出高水平的P53和Bax，但在位于紧邻的纤维血管层，细胞凋亡抑制蛋白Bcl-2呈现出明显高表达。Shimmura等[21]在翼状胬肉组织中发现了端粒酶的表达，其主要分布在上皮细胞中，此外，Sebastiá等[22]通过实验发现增殖细胞核抗原Ki-67的表达异常可刺激翼状胬肉的复发，上述结果说明翼状胬肉具有不断分裂增殖的特性。Survivin具有调控细胞增殖与凋亡的双重作用，是迄今发现作用最强的凋亡抑制因子，Maxia等[23]发现紫外线导致的氧化应激可激活Survivin，后者通过抑制细胞凋亡，诱导翼状胬肉的发展。

综上所述，如果长期暴露于日光环境，角结膜细胞受到UVB照射，不仅会引起P53基因的突变，还会导致氧化应激状态下的DNA损伤，也会引发细胞凋亡和细胞增殖的失衡，如何防止基因突变和氧化应激的发生，并恢复正常细胞凋亡，对预防胬肉发生有重要的意义。

5.小结

翼状胬肉的形成是多因素相互作用的结果，环境因素和遗传因素已经被证明是翼状胬肉发生的重要原因，但其发病机制还未完全阐明，本综述从基因水平，细胞凋亡和增殖，及免疫反应等方面阐述了翼状胬肉发生的分子机制，有望为探寻翼状胬肉的治疗手段提供一定的参考。

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