于 童，王 靜,2，張勁松,2

0引言

上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)是指上皮細(xì)胞通過某些特定的程序轉(zhuǎn)化為具有間質(zhì)表型細(xì)胞的生物學(xué)過程。其在胚胎發(fā)育、多種纖維化疾病以及癌癥轉(zhuǎn)移中均發(fā)揮了重要的作用。1982年Greenburg等[1]通過將晶狀體上皮細(xì)胞在膠原凝膠中培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)，上皮細(xì)胞具有了間質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)，由此提出了EMT的概念。后發(fā)性白內(nèi)障(posterior capsular opacification, PCO)是白內(nèi)障術(shù)后影響視覺質(zhì)量的主要原因之一，其發(fā)生率在兒童高達(dá)100%。與后發(fā)性白內(nèi)障形成有關(guān)的因素有許多，如手術(shù)術(shù)式的選擇、植入IOL的材料、晶狀體上皮細(xì)胞的生物活性等。后發(fā)性白內(nèi)障形成的原理主要是在白內(nèi)障術(shù)后，由術(shù)中造成的手術(shù)切口引起了炎性反應(yīng)導(dǎo)致房水中各種炎性因子釋放，從而刺激囊膜下殘留的晶狀體上皮細(xì)胞，使其發(fā)生增殖、遷移、轉(zhuǎn)化等一系列生物學(xué)行為，最終導(dǎo)致后囊膜的混濁。YAG激光后囊切開術(shù)雖可有效地治療后發(fā)性白內(nèi)障，但其導(dǎo)致的多種并發(fā)癥例如眼內(nèi)炎、視網(wǎng)膜脫離、IOL偏位等仍一定程度地影響著患者的生活視覺質(zhì)量[2]。因此，探索后發(fā)性白內(nèi)障的發(fā)生機(jī)制從而預(yù)防后發(fā)性白內(nèi)障的產(chǎn)生并減少YAG激光后囊切開術(shù)的使用成為了研究熱點(diǎn)之一。

1 EMT所致PCO的相關(guān)信號(hào)通路

TGF-β/Smad通路是EMT的經(jīng)典通路。Smad2和Smad3在PCO的發(fā)生過程中共同發(fā)揮作用。其中Smad2介導(dǎo)EMT的發(fā)生并增加細(xì)胞的遷移能力，而Smad3主要參與誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞外基質(zhì)的積聚[3]。 ERK1/2信號(hào)在TGF-β2誘導(dǎo)的HLECs的EMT中被激活，且獨(dú)立于TGF-β/Smad信號(hào)通路而存在，ERK1/2信號(hào)通路與經(jīng)典的TGF-β/Smad和Jagged/Notch信號(hào)通路交互作用，從而在LECs中介導(dǎo)EMT[4]。研究者通過mTOR抑制劑雷帕霉素處理LECs，發(fā)現(xiàn)雷帕霉素可以顯著抑制LECs發(fā)生EMT[5]。通過采用特異性抑制靶點(diǎn)的shRNA獲得mTOR低表達(dá)的HLECs得到了相同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果：細(xì)胞增殖減慢、周期延長(zhǎng)，與EMT進(jìn)程相反，從而發(fā)現(xiàn)mTOR通路也是介導(dǎo)細(xì)胞發(fā)生EMT的重要通路之一[6-7]。此外，研究表明，在TGF-β誘導(dǎo)的EMT中，b-catenin/CBP依賴型信號(hào)通路參與調(diào)控fascin、MMP-9和a-SMA的表達(dá)[8]。Wnt3a、Wnts5a、5b、7b、8a、8b也參與誘導(dǎo)HLECs的EMT、遷移和增殖[9-10]。 TGF-β2還可通過PI3K/Akt信號(hào)通路誘導(dǎo)LECs上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化[11]。

2 EMT所致PCO的相關(guān)細(xì)胞因子

TGF-β2可以成功誘導(dǎo)LECs發(fā)生EMT，且TGF-β2處理的LECs可以作為EMT的細(xì)胞模型[12]。已有研究證實(shí)，細(xì)胞骨架蛋白中的Tpm家族在調(diào)節(jié)和穩(wěn)定肌動(dòng)蛋白微絲(F-actin)中起作用，在EMT發(fā)生的肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架重構(gòu)過程中，Tpm1/2表達(dá)上調(diào)。Kubo等[13]在對(duì)鼠的研究中發(fā)現(xiàn)，TGF-β2引起的應(yīng)力纖維的形成和αSMA的上調(diào)可以通過siRNA介導(dǎo)的Tpm1/2抑制逆轉(zhuǎn)，而TGF-β2誘發(fā)的Tpm1/2的表達(dá)和應(yīng)力纖維的形成可被FGF2逆轉(zhuǎn)。此外，F(xiàn)GF2可通過活化絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)/細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶(ERK)通路，使TGF-β處理的LECs受到干擾，隨后增強(qiáng)EMT。相反，MEK抑制劑(PD98059)減少了FGF2介導(dǎo)的Tpm1/2和αSMA下調(diào)。但在TGF-β和FGF聯(lián)合作用的刺激下，LECs遷移能力增強(qiáng)。TGF-β2和FGF2在EMT的差異調(diào)控中存在獨(dú)立和組合作用。研究表明,EGF可激活Myc。Myc的過表達(dá)通過增加HDAC3抑制miR-26b，進(jìn)而誘導(dǎo)EZH2的表達(dá)，促進(jìn)HLECs中EMT的進(jìn)展[14]。此外，骨形態(tài)發(fā)生蛋白7(BMP-7)可在大鼠晶狀體上皮細(xì)胞中抑制TGF-β2誘導(dǎo)的EMT[15]。

結(jié)締組織生長(zhǎng)因子(CTGF)在LECs的表達(dá)主要位于細(xì)胞漿，其作為TGF-β2的下游分子，在TGF-β2誘導(dǎo)的HLECs的EMT過程中發(fā)揮重要的作用[16]。它通過激活ERK信號(hào)通路促進(jìn)HLECs的增殖、遷移、EMT的特異性蛋白表達(dá)和ECM合成來促進(jìn)PCO的發(fā)展。阻斷CTGF可在大鼠體內(nèi)有效抑制PCO[17]。此外，白介素-6(IL-6)可以促進(jìn)HLECs中Fn、COL-1、TGF-β2、p-JAK2 p-STAT3的表達(dá)[18]。

3 EMT所致PCO發(fā)生的表觀遺傳學(xué)調(diào)控

3.1非編碼RNA與EMT所致PCO已有文獻(xiàn)報(bào)道，TGF-β2誘導(dǎo)的EMT中，有775個(gè)lncRNA和935個(gè)mRNA存在表達(dá)差異。其中有325個(gè)lncRNA上調(diào)，450個(gè)lncRNA下調(diào)。329個(gè)mRNA上調(diào)，606個(gè)mRNA下調(diào)[19]。在TGF-β2作用下，miR-26b的表達(dá)減少。且miR-26b可以通過直接沉默Smad4和COX-2來抑制LECs的增殖、遷移和EMT，從而抑制PCO的發(fā)生[20]。miR-181a則通過直接沉默c-Met、Slug和COX-2的方式抑制EMT[21]。而miR-486-5p和miR-204-5p分別通過下調(diào)Smad2和Smad4的表達(dá)對(duì)EMT起抑制作用[22-23]。lncRNA對(duì)EMT誘導(dǎo)的PCO的影響還有待研究。在對(duì)兔進(jìn)行的研究中表明，核因子Kappa B(NF-κB)小干擾(si)RNA可以有效抑制細(xì)胞培養(yǎng)和囊袋模型的LECs的遷移和增殖。在家兔進(jìn)行白內(nèi)障手術(shù)后，通過該治療手段也有效地減少了PCO的形成，且對(duì)眼部其他組織無毒性[24]。整合素連接激酶(ILK)也可以與NF-κB相互作用介導(dǎo)HELCs的EMT[25]。以snailsiRNA為靶點(diǎn)也可抑制TGF-β2誘發(fā)的EMT[26]。

3.2組蛋白去乙?；cEMT所致PCO組蛋白去乙?；?HDAC)是一個(gè)大的酶家族，其主要功能是去除組蛋白N端賴氨酸殘基的乙?；?，促使染色質(zhì)變得致密，抑制基因轉(zhuǎn)錄，與細(xì)胞周期調(diào)控和增殖分化密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)第Ⅰ類和Ⅱ類HDAC在TGF-β2誘導(dǎo)的EMT中上調(diào)。HDAC抑制劑曲古抑菌素A(TSA)可通過細(xì)胞周期阻滯、PI3K/Akt、p38MAPK、ERK1/2通路失活以及對(duì)TGF-β/Smad2和Jagged/Notch信號(hào)通路的封鎖抑制細(xì)胞增殖[27]。HDAC抑制劑在豬的LECs中增強(qiáng)了組蛋白3和4的乙?；饔谩SA和SAHA可阻止晶狀體外植體EMT的發(fā)生[28]。TSA通過表觀遺傳學(xué)調(diào)控降低組蛋白H4乙?；絹韼椭种艵MT[29]。因此，表觀遺傳修飾因子是白內(nèi)障術(shù)后PCO治療和預(yù)防的潛在靶點(diǎn)。

3.3其他

3.3.1缺氧誘導(dǎo)因子-1缺氧誘導(dǎo)因子-1(HIF-1)是一種具有轉(zhuǎn)錄活性的核蛋白，由HIF-1α和HIF-1β兩個(gè)亞單位組成。其中HIF-1α是TGF-β2誘發(fā)的LECs發(fā)生EMT過程的重要因子之一。在TGF-β2處理人晶狀體上皮細(xì)胞后HIF-1α和血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子A(VEGF-A)水平升高，當(dāng)用 HIF-1α轉(zhuǎn)化抑制劑KC7F2處理細(xì)胞時(shí)則顯著抑制了TGF-β2誘發(fā)的EMT，該過程伴隨ERK磷酸化的減少和Snail和Slug水平下調(diào)[30]。Notch1/Snail1/E-鈣黏蛋白通路在細(xì)胞缺氧的情況下也通過HIF-1α促進(jìn)細(xì)胞EMT的發(fā)生[31]。研究發(fā)現(xiàn)維生素C可通過增加野生型HIF-1α的脯氨酸羥化、降低HIF-1α的活性，從而抑制HLECs的遷移、增殖和EMT轉(zhuǎn)錄因子TWIST的表達(dá)[32]。

3.3.2晚期糖基化終末產(chǎn)物晚期糖基化終末產(chǎn)物(AGE)是蛋白質(zhì)、脂質(zhì)或核酸等大分子在沒有酶參與的條件下，自發(fā)地與葡萄糖或其他還原單糖反應(yīng)所生成穩(wěn)定的共價(jià)加成物。AGE促進(jìn)TGF-β2誘導(dǎo)的EMT，且基膜(BM)中的AGE可能與年齡及糖尿病相關(guān)的纖維化關(guān)系密切。AGE與其受體的相互作用在TGF-β2介導(dǎo)的EMT中發(fā)揮著重要作用，阻止AGE受體(RAGE)可抑制EMT發(fā)生[33-34]。因此，AGE可作為預(yù)防PCO和其他年齡相關(guān)性纖維化的潛在方案。

3.3.3基質(zhì)金屬蛋白酶基質(zhì)金屬蛋白酶-9(MMP-9)是前囊下白內(nèi)障(ASC)形成的上游信號(hào)。明膠酶和特異性的MMP-9在TGF-β誘導(dǎo)的ASC形成中起重要作用[35]。MMP抑制劑GM6001、MMP-2/9抑制劑Ⅰ和Ⅱ均可有效抑制體外培養(yǎng)的LECs的移行，而且對(duì)細(xì)胞無明顯的毒性作用，細(xì)胞仍可保持生長(zhǎng)活性。其中MMP-2/9抑制劑Ⅱ的抑制作用最強(qiáng)[36]。蛋白酶體抑制劑MG132能強(qiáng)有效地抑制HLECs增殖、移行和分化，且蛋白酶體抑制不通過TGF-β2、FGF2和HGF, 而在一定程度上由p21和p27蛋白所介導(dǎo)[37-38]。此外，研究表明蛋白酶體抑制通過下調(diào)MMP-2和MMP-9的活性減少了LECs的遷移，同時(shí)也降低了其他可能導(dǎo)致PCO的影響因素[39]。

3.3.4其他已有文獻(xiàn)報(bào)道，醛醣還原酶、玻璃體結(jié)合蛋白和纖連蛋白參與促進(jìn)PCO的發(fā)生發(fā)展[40-42]。Dickkopf-1(Dkk1)通過抑制Wnt/b-catenin信號(hào)通路抑制wnt3a誘導(dǎo)的EMT和LECs的遷移[43]。TN64通過Wnt和FAK信號(hào)通路抑制EMT[44]。此外，基質(zhì)細(xì)胞相互作用的調(diào)節(jié)因子SPARC[45]、環(huán)氧合酶-2(COX-2)[46]、aV 整合素[47]也與LECs的EMT有關(guān)。高濃度的葡萄糖可以誘導(dǎo)HLECs上調(diào)KLF6基因的表達(dá)，并伴隨下游一系列與EMT密切相關(guān)基因TGFBl、TGFBRl、COLIAl、HSP47轉(zhuǎn)錄表達(dá)的上調(diào)[48]。某些物理因素如電場(chǎng)暴露也可能是白內(nèi)障術(shù)后LECs發(fā)生EMT的重要影響因素。其部分可能通過激活整合素β1-FAK信號(hào)通路而發(fā)揮作用[49]。通過crispr-cas9系統(tǒng)對(duì)小鼠進(jìn)行Tpm2雜合敲除的研究中發(fā)現(xiàn)，PCO過程中Tpm2表達(dá)升高[50]。且在鼠和人的LECs中，Tpm1a和Tpm2b蛋白促進(jìn)了EMT[51]。此外，抑制Bit1的表達(dá)可抑制LECs的增殖、遷移和EMT的發(fā)生[52]。而Smac基因可抑制HLECs的增生并促進(jìn)細(xì)胞的凋亡[53]。沉默EDIL3可通過Smad和非Smad通路抑制LECs的增殖、遷移和EMT，因此EDIL3也是潛在的預(yù)防PCO的靶點(diǎn)[54]。

4 EMT所致PCO的預(yù)防

在疏水性丙烯酸酯(Acrysof SA60AT) IOL、硅凝膠(Crystalens) IOL、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)IOL這三種常用材料的IOL中，疏水性丙烯酸酯的囊膜生物相容性最佳[55]。通過體外實(shí)驗(yàn)將細(xì)胞黏附分子(RGD肽)接種到傳統(tǒng)的親水丙烯材料上發(fā)現(xiàn)這種表面功能化的IOL提高了LECs的附著力，且在形態(tài)學(xué)及表達(dá)EMT生物標(biāo)志物方面與疏水IOL材料相類似[56]。Amoozgar等[57]以磺胺嘧啶為原料，通過ATR-FTIR、XPS、TOF-SIMS等方法對(duì)PDMS晶狀體進(jìn)行表面改性，發(fā)現(xiàn)磺胺嘧啶修飾的表面產(chǎn)生的EMT特異性標(biāo)志物的水平降低。首次證明了抗生素具有MMP抑制作用。這兩種方法均為預(yù)防術(shù)后PCO提供了新的思路。 氯化鋰(LiCl)是LECs表型的有效穩(wěn)定劑，可有效阻止α-SMA的積聚并維持細(xì)胞極性[58]。穿心蓮內(nèi)酯可通過調(diào)節(jié)EMT標(biāo)志物和抑制LECs的絲裂原活化蛋白激酶(MAPK)信號(hào)通路來維持LECs的特性[59]。此外，燈盞花素[60]和Src-家族酪氨酸激酶(SFK)抑制劑PP1[61]也能夠抑制PCO。

5 小結(jié)

目前，EMT在PCO中的研究大多數(shù)集中于細(xì)胞及動(dòng)物實(shí)驗(yàn)，且機(jī)制錯(cuò)綜復(fù)雜,有待進(jìn)一步的探究。明確EMT發(fā)生發(fā)展過程的具體分子機(jī)制，對(duì)靶向治療和預(yù)防PCO至關(guān)重要,也從新的角度為預(yù)防PCO提供了思路。