MeCP2在增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變形成中作用的研究進展

鄧華杰，李曉華

(1.河南大學(xué)人民醫(yī)院/河南省人民醫(yī)院 眼科，河南 鄭州 450003；2.河南省人民醫(yī)院 河南省立眼科醫(yī)院 河南省眼科研究所，河南 鄭州 450003)

增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變(proliferative vitreoretinopathy，PVR)是視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞和成纖維細胞在玻璃體腔和視網(wǎng)膜形成纖維性增生膜，收縮、牽拉視網(wǎng)膜，造成牽拉性視網(wǎng)膜脫離的疾病[1-2]。其是一種纖維化改變的過程，多發(fā)生于穿透性眼外傷、視網(wǎng)膜脫離及視網(wǎng)膜復(fù)位術(shù)后。PVR作為許多玻璃體視網(wǎng)膜疾病走向不良預(yù)后的共同并發(fā)癥，其形成的PVR膜臨床危害性大，治療非常困難，常致嚴重的視力下降，甚者視力完全喪失[3-4]。PVR是機體對視網(wǎng)膜損傷生理性修復(fù)的過度延伸，一般分為3個階段，包括炎癥期、細胞增殖期、瘢痕形成期。PVR的形成是多種因素共同作用的結(jié)果，其發(fā)病機制包括細胞遷移、增殖、增殖膜的形成與收縮牽拉，相關(guān)組織病理與免疫組織化學(xué)檢查顯示其病理過程是RPE細胞、成纖維細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞、巨噬細胞在各種細胞因子的作用下增殖與遷移，且分泌細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)成分[1-4]。近年來DNA甲基化作為一項研究熱點，被認為是纖維化過程中重要的調(diào)節(jié)因子，而甲基化-CpG結(jié)合蛋白2(methylated CpG binding protein 2，MeCP2)作為甲基化-CpG結(jié)合蛋白家族中的一員，通過甲基化-CpG結(jié)合域與甲基化DNA結(jié)合來調(diào)節(jié)基因表達，促進PVR膜、肝、肺等多種組織的纖維化進展[5-6]。PVR的治療在國內(nèi)外始終是一個難點，隨著對PVR發(fā)病機制的深入研究，MeCP2在PVR增殖膜形成中的作用越來越引起重視，是PVR治療的一個新方向。本文主要就PVR發(fā)病機制及MeCP2在其形成中作用的研究進展進行綜述。

1 PVR發(fā)病機制

1.1 RPE細胞在PVR的發(fā)生發(fā)展過程中，RPE細胞起關(guān)鍵作用。在生理狀態(tài)下，RPE細胞大多處于靜止和有絲分裂減速狀態(tài)，并貼附于光感受器細胞與Bruch膜之間，與玻璃體完全分隔。當(dāng)視網(wǎng)膜裂孔或脫離時，血-視網(wǎng)膜屏障被破壞，眼內(nèi)血清蛋白與白細胞發(fā)生滲漏、堆積，微環(huán)境改變，RPE細胞被激活，發(fā)生表型變化，從原位移行、增生，進一步合成ECM，釋放多種細胞因子，促進愈合反應(yīng)，形成具有收縮能力的增生膜[1-5]。在此過程中，RPE細胞發(fā)生了上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，主要表現(xiàn)為細胞去極化后，上皮細胞極性消失，具有了間質(zhì)細胞的特征，能夠表達間質(zhì)成分，且其遷移、侵襲、抗凋亡能力及合成ECM的能力都明顯提升[1,7-8]。RPE細胞在多種因素刺激下產(chǎn)生細胞因子，有一部分也會對RPE細胞本身起作用，促進其增殖、分化、移行[1,8]。同時，RPE細胞還可轉(zhuǎn)分化為成纖維細胞，后者表達α-平滑肌肌動蛋白(α-smooth muscle actin，α-SMA)，分泌ECM成分——纖維黏連蛋白(fibronectin，F(xiàn)N)和Ⅰ型膠原等纖維物質(zhì)，在PVR的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮作用[8-9]。

1.2 成纖維細胞PVR的實質(zhì)是視網(wǎng)膜損傷后的自我過度修復(fù)，與多種病理過程有關(guān)，包括炎癥細胞浸潤，RPE細胞的上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，以及ECM的過度產(chǎn)生或沉淀，成纖維細胞在這個過程中不可或缺，有著重要影響[10-11]。在PVR的細胞增殖期，成纖維細胞在各種細胞因子及其他因素的作用下，合成及分泌許多膠原纖維、ECM，且這些膠原纖維對RPE細胞、成纖維細胞、神經(jīng)膠質(zhì)細胞有趨化性，能夠促進細胞-細胞、細胞-作用物互相黏附，形成支架作用[11]。不溶性的膠原纖維廣泛存在于ECM中，新形成的ECM又可反過來引導(dǎo)細胞的遷移，影響細胞的生長分化[9]，在與多種細胞因子的相互影響中促進視網(wǎng)膜纖維化的形成和增殖膜收縮，最終導(dǎo)致PVR[9-11]。Oshima等[12]在兔實驗?zāi)Ｐ脱芯恐凶C實，家兔玻璃體切除術(shù)后于玻璃體內(nèi)注射成纖維細胞可誘發(fā)PVR，進一步證實成纖維細胞是導(dǎo)致PVR形成的重要因素之一。

1.3 Müller細胞在視網(wǎng)膜損傷修復(fù)的過程中，Müller細胞也起著非常重要的作用。視網(wǎng)膜損傷時，Müller細胞被激活，和RPE細胞一樣，被激活的Müller細胞也能釋放一系列促炎因子及細胞因子，促進RPE細胞、Müller細胞增殖、遷移，進而分泌纖維物質(zhì)，收縮牽拉視網(wǎng)膜[9]。Eastlake等[13]進行的體外研究證實，與正常人視網(wǎng)膜相比，PVR視網(wǎng)膜裂解物中細胞因子及促炎因子增加，體外Müller細胞表達這些因子的模式與其相似。Lenkowski等[14]證實哺乳動物Müller細胞對視網(wǎng)膜損傷的反應(yīng)會導(dǎo)致神經(jīng)膠質(zhì)瘢痕形成，且其增殖與轉(zhuǎn)化生長因子β(transforming growth factor β，TGF-β)有關(guān)，而TGF-β被認為是PVR的關(guān)鍵介質(zhì)，這進一步促進了PVR的形成[9,11,14]。

1.4 巨噬細胞巨噬細胞是重要的炎癥細胞之一，對PVR的形成起重要作用。Osusky等[15]證實，RPE細胞與單核細胞相互作用，促進單核細胞向巨噬細胞轉(zhuǎn)化。視網(wǎng)膜發(fā)生裂孔或脫離時，巨噬細胞進入視網(wǎng)膜下腔或玻璃體腔內(nèi)，促進組織重塑及修復(fù)，同時巨噬細胞也釋放一系列炎癥因子誘導(dǎo)PVR的發(fā)生。Zhang等[16]的研究顯示，在誘導(dǎo)PVR小鼠模型的視網(wǎng)膜前纖維膜中發(fā)現(xiàn)有巨噬細胞，同樣證明其與PVR增殖膜的關(guān)聯(lián)性，巨噬細胞促進PVR膜的形成。

1.5 細胞因子近年來關(guān)于細胞因子參與PVR的觀點受到高度重視。當(dāng)視網(wǎng)膜受損發(fā)生裂孔等，RPE細胞向玻璃體腔及視網(wǎng)膜表面移行，在多種因素的影響下釋放多種細胞因子。同時在PVR形成過程中，細胞因子作為重要參與者，能促進PVR相關(guān)細胞的活動，對RPE細胞起到分化、聚集、趨化、轉(zhuǎn)移和重構(gòu)等作用，從而造成RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和增殖失控[17]。研究發(fā)現(xiàn)，有多種細胞因子參與其中[18-24]，包括TGF、血小板源性生長因子、血管內(nèi)皮生長因子、成纖維細胞生長因子、肝細胞生長因子、結(jié)締組織生長因子等。

TGF-β被認為是調(diào)節(jié)成纖維細胞表型和功能的關(guān)鍵因子，具有促成纖維細胞生長的作用[25]。在PVR發(fā)展進程中，TGF-β刺激RPE細胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)分化為成纖維細胞，誘導(dǎo)這些細胞表達α-SMA并合成細胞外基質(zhì)成分FN和Ⅰ型膠原等纖維物質(zhì)，是引起PVR膜收縮的主要因素[9,18,26-27]。此外，TGF-β可以調(diào)節(jié)細胞表面的黏附分子，影響細胞間黏附和遷移，同時對ECM的形成和成分變化有重要影響[25-26]。TGF-β2是TGF-β的同工型，Kobayashi等[28]研究證實TGF-β2處理的小鼠RPE細胞，α-SMA在細胞質(zhì)中的表達增加，進一步表明TGF-β促進PVR的發(fā)展。

血小板源性生長因子是一種絲裂原，由不同類型的細胞分泌產(chǎn)生，可促進多種細胞的分化、增殖及遷移，是PVR形成過程中重要的生長因子之一[20]。PVR動物模型和人PVR中血小板源性生長因子水平均升高[17]。血管內(nèi)皮生長因子是眼部重要的炎癥因子，與PVR的嚴重程度相關(guān)，可能參與RPE細胞的遷移、增殖和上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，可以通過與血小板源性生長因子受體α結(jié)合而促進PVR，抗血管內(nèi)皮生長因子藥物已被證明可以抑制動物模型PVR的進展[17,20]。Rusnak等[21]研究證實，與單純視網(wǎng)膜脫離組和對照組相比，視網(wǎng)膜脫離合并PVR的眼睛中血管內(nèi)皮生長因子水平更高，進一步證實其參與PVR的發(fā)病。

2 MeCP2與PVR

2.1 DNA甲基化DNA甲基化最常見的表現(xiàn)形式是在胞嘧啶的5’位上加1個甲基基團，將CpG二核苷酸的胞嘧啶甲基化為5-甲基化胞嘧，該化學(xué)反應(yīng)由DNA甲基轉(zhuǎn)移酶催化[29]。這是一種表觀遺傳修飾，主要涉及染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，通常對基因轉(zhuǎn)錄表現(xiàn)為抑制效應(yīng)，其介導(dǎo)的基因調(diào)控主要是通過以下兩種機制發(fā)生：首先，轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合域內(nèi)的CPG甲基化可能直接干擾某些轉(zhuǎn)錄激活因子與靶序列的結(jié)合；其次，甲基化介導(dǎo)的基因沉默可以通過甲基化-CpG結(jié)合蛋白(如MeCP2和MBD1)家族的作用而實現(xiàn)，這些甲基化-CpG結(jié)合蛋白本身就是轉(zhuǎn)錄阻遏物，可與甲基化-CpG結(jié)合蛋白結(jié)合以招募轉(zhuǎn)錄協(xié)同抑制因子，進而把周圍染色質(zhì)修飾為沉默狀態(tài)[29-30]。與大多數(shù)可逆的組蛋白尾部修飾相比，DNA甲基化被認為是更穩(wěn)定的表觀遺傳變化[29-30]。DNA甲基化狀態(tài)的改變與許多生物過程有關(guān)，包括傷口愈合和纖維化、DNA修復(fù)、細胞周期調(diào)節(jié)、炎癥/應(yīng)激反應(yīng)、細胞凋亡及腫瘤的發(fā)生等[31-35]。

2.2 MeCP2MeCP2是一組序列特異的DNA結(jié)合蛋白，具有以甲基化特異性方式結(jié)合 DNA的能力，可優(yōu)先與5’-CpG殘基的甲基化DNA結(jié)合[36-38]。MeCP2基因定位于X染色體，由3個外顯子和2個內(nèi)含子組成，MeCP2包含2個具有重要功能的結(jié)構(gòu)域，即甲基化結(jié)合域和轉(zhuǎn)錄抑制域，與轉(zhuǎn)錄穩(wěn)定和轉(zhuǎn)錄后調(diào)節(jié)有關(guān)[36-39]。雖然MeCP2最初被認為是轉(zhuǎn)錄抑制因子，但后來發(fā)現(xiàn)其也具有轉(zhuǎn)錄激活因子的作用[3,40]。

MeCP2在哺乳動物中普遍表達，尤其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中接近組蛋白水平[37-38,41]，且近些年研究證實MeCP2在人和小鼠視網(wǎng)膜中也有表達[42-43]。Jain等[42]研究表明，MeCP2不僅在人大腦中表達，而且人視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞及視網(wǎng)膜內(nèi)核層細胞均顯示出不同程度的陽性核染色。為進一步了解MeCP2在視網(wǎng)膜中的定位，Jain等[42]檢查了MeCP2在小鼠眼中的表達，發(fā)現(xiàn)神經(jīng)節(jié)細胞和內(nèi)核層中MeCP2蛋白強表達，這種模式與人類基本相同。He等[43]和Li等[44]對人PVR膜行免疫組織化學(xué)染色后，在PVR膜細胞區(qū)域內(nèi)觀察到豐富的MeCP2表達，證實了人PVR膜MeCP2免疫反應(yīng)性，且MeCP2局限于膜的細胞區(qū)域，定位于細胞核和細胞質(zhì)。

2.3 MeCP2在PVR形成中的作用

2.3.1MeCP2與RPE細胞 當(dāng)視網(wǎng)膜發(fā)生損傷時，RPE細胞激活，通過上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化發(fā)生表型變化，遷移、增殖能力大大提升，進一步轉(zhuǎn)分化為成纖維細胞而促進傷口愈合。在這一過程中，MeCP2能促進RPE細胞轉(zhuǎn)分化為成纖維細胞，并提升RPE細胞遷移、增殖能力，促進RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中α-SMA的表達。MeCP2可優(yōu)先結(jié)合α-SMA啟動子，并增強α-SMA基因的表達，進而促進FN和Ⅰ型膠原纖維的表達。此外，PVR進程中RPE細胞分泌多種細胞因子，MeCP2還能影響這些細胞因子的分泌及表達，細胞因子又進一步促進RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和α-SMA表達，最終導(dǎo)致PVR形成[43-44]。

2.3.2MeCP2與成纖維細胞 在PVR膜中大多數(shù)成纖維細胞來源于RPE細胞和神經(jīng)膠質(zhì)細胞，MeCP2不僅影響RPE細胞轉(zhuǎn)分化，還可促進成纖維細胞轉(zhuǎn)分化和α-SMA表達，在視網(wǎng)膜纖維性增殖膜形成中起重要作用。過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activated receptor‐γ，PPAR-γ)起纖維化抑制作用，是TGF-β信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的關(guān)鍵負調(diào)節(jié)劑，MeCP2高表達可使PPAR-γ基因下調(diào)，TGF-β活性增加，促進成纖維細胞向肌成纖維細胞轉(zhuǎn)分化和α-SMA表達[44-46]。此外，成纖維細胞表達α-SMA，分泌FN和Ⅰ型膠原纖維，Ras GTP酶激活受體(RASAL1)基因是抑制α-SMA表達的基因，受DNA甲基化調(diào)控，MeCP2通過RASAL1來調(diào)節(jié)α-SMA的表達，沉默或敲低MeCP2，RASAL1表達增加，可抑制α-SMA表達并減輕纖維化形成[43]。

2.3.3MeCP2與細胞因子 在PVR發(fā)生中，RPE細胞發(fā)生上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化，遷移、增殖并分化為成纖維細胞、炎癥細胞等，產(chǎn)生多種細胞因子參與此過程，尤其是TGF-β2。TGF-β2能誘導(dǎo)刺激PVR中RPE細胞轉(zhuǎn)分化為成纖維細胞，是RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和α-SMA表達的主要誘導(dǎo)因子[26]。MeCP2亦可促進RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化和α-SMA表達，其可能不是TGF-β2誘導(dǎo)RPE細胞轉(zhuǎn)分化所必需的，但MeCP2能增強TGF-β2誘導(dǎo)的α-SMA和FN表達[43-45]。TGF-β2結(jié)合其受體并激活Smad2/3，調(diào)節(jié)多種介導(dǎo)α-SMA表達的轉(zhuǎn)錄因子，MeCP2增強TGF-β2誘導(dǎo)的Smad2/3激活，從而增強TGF-β2誘導(dǎo)的α-SMA表達[43-44,46]。

2.4 PVR纖維化過程中影響MeCP2的因素

2.4.1上游基因的影響MeCP2基因包含多個聚腺苷酸化位點，包含一些miRNA的識別位點，其中就包括miRNA-132。miRNA-132是組織纖維化反應(yīng)的抑制因子，同時也是MeCP2的上游基因。Klein等[47]小鼠模型實驗證實MeCP2的翻譯受miRNA-132的調(diào)節(jié)，而miRNA-132的過度表達可降低MeCP2和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子在腦皮層區(qū)的表達量，當(dāng)miRNA-132介導(dǎo)的抑制功能被阻斷時，小鼠神經(jīng)元中的MeCP2和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子水平升高，與此同時MeCP2的喪失也可影響miRNA-132水平，這表明MeCP2的缺失也可調(diào)節(jié)基因的表達。Mann等[5]也證實了miRNA-132與其靶基因MeCP2之間的調(diào)節(jié)關(guān)系，miRNA-132的轉(zhuǎn)染使成纖維細胞中的miRNA表達增加，MeCP2蛋白表達減少，還伴隨著PPAR-γ mRNA表達的增加，進而抑制纖維化的發(fā)生，也就是MeCP2和成纖維細胞表型受miR132的負性調(diào)控。在PVR的形成中，miRNA-132可能也參與負性調(diào)控MeCP2的表達，這為PVR的研究及治療提供了新思路。

2.4.2磷酸化的影響 MeCP2作為一種甲基化DNA相互作用蛋白、染色質(zhì)修飾因子，既可以作為轉(zhuǎn)錄抑制因子，也可以作為轉(zhuǎn)錄激活劑，同時在染色質(zhì)結(jié)構(gòu)和RNA剪接的調(diào)節(jié)中也起著重要作用[39-40,48]。MeCP2在這個過程中會經(jīng)歷各種翻譯后修飾，如磷酸化、乙?；?、磺?；?，通過翻譯后修飾進而影響其功能，尤其在磷酸化狀態(tài)下具有激活效應(yīng)進而可調(diào)控基因表達[48-49]。MeCP2具有多個磷酸化位點，如MeCP2-S80、MeCP2-S421等，這些位點的磷酸化對基因表達及機體正常發(fā)育和功能至關(guān)重要。Chen等[50]和Li等[51]在神經(jīng)元研究過程中發(fā)現(xiàn)S421磷酸化調(diào)控MeCP2功能，MeCP2能選擇性地與腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子啟動子結(jié)合而抑制基因表達，但當(dāng)MeCP2-S421發(fā)生磷酸化時則促進基因轉(zhuǎn)錄。Zhong等[52]發(fā)現(xiàn)從成年小鼠海馬體分離的神經(jīng)祖細胞中MeCP2-S421也被磷酸化，MeCP2-S421磷酸化的小鼠腦裂解液中檢測到MeCP2強表達，MeCP2-S80磷酸化則與MeCP2-S421磷酸化呈現(xiàn)相反的調(diào)節(jié)作用。Moran-Salvador等[53]在小鼠模型中發(fā)現(xiàn)MeCP2磷酸化促進肝纖維化的發(fā)展，已知MeCP2在視網(wǎng)膜中有表達并參與PVR纖維化的發(fā)生發(fā)展，Li等[44,54]研究證實MeCP2-S421磷酸化在PVR增殖膜中較特發(fā)性視網(wǎng)膜前膜表達水平高，MeCP2-S421磷酸化高表達可能促進PVR增殖膜形成，這對PVR病理機制和治療方面的研究有重要意義。

3 小結(jié)

PVR的發(fā)病機制較為復(fù)雜，其發(fā)生發(fā)展受多種因素的影響，其中RPE細胞、成纖維細胞、巨噬細胞及多種細胞因子均起重要作用，且彼此之間相互影響。MeCP2作為表觀遺傳修飾因子，參與染色質(zhì)結(jié)構(gòu)調(diào)節(jié)，影響TGF-β2誘導(dǎo)的α-SMA表達，從而促進RPE細胞上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化及視網(wǎng)膜纖維化。miRNA-132對RPE細胞MeCP2具有抑制作用，MeCP2-S421促進PVR纖維化的發(fā)生，因此進一步研究miRNA-132對MeCP2-S421表達的影響可能有助于進一步了解PVR的發(fā)病機制，為PVR的治療提供新靶點。