王鑫研， 陳 瑾， 姜發(fā)綱， 王興華， 游雅琰

華中科技大學同濟醫(yī)學院附屬協(xié)和醫(yī)院眼科，武漢 430022

Graves病(Graves’ disease，GD)或稱彌漫性毒性甲狀腺腫，是自身免疫導致的以甲狀腺功能亢進、眼部及局部皮膚病變?yōu)樘卣鞯亩嘞到y(tǒng)綜合征，是全球甲狀腺功能亢進最主要的病因之一[1]。25%～50%GD患者有眼部病變，稱為Graves眼病(Graves’ ophthalmopathy，GO)，又稱甲狀腺相關(guān)眼病(thyroid-associated ophthalmopathy，TAO)，除此之外，TAO還包含其他甲狀腺自身免疫性疾病如甲狀腺功能減退、慢性淋巴細胞性甲狀腺炎、橋本甲狀腺炎等造成的眼眶炎癥性改變[2]。TAO是眼科臨床常見的器官特異性自身免疫性疾病，嚴重影響患者身心健康。因TAO發(fā)病機制尚未完全闡明，目前臨床上多為對癥治療，而非對因治療。目前基于TAO免疫致病機制的研究已有較大的進展，本文對此進行綜述，以期為進一步的針對病因治療提供新的思路。

1 甲狀腺相關(guān)眼病概述

TAO是GD最主要的甲狀腺外表現(xiàn)。其臨床表現(xiàn)復雜，主要包括眼瞼退縮、眼球突出、復視、眼部軟組織炎癥和眼球運動障礙，嚴重者可并發(fā)暴露性角膜潰瘍、甲狀腺相關(guān)視神經(jīng)病變(dysthroid optic neuropathy，DON)等，嚴重威脅患者視力。其影像學表現(xiàn)為眼外肌梭形增粗，肌止點正常，最常累及的眼外肌依次是下直肌、內(nèi)直肌、上直肌、外直肌[3]。TAO的具體發(fā)病機制未完全闡明，尚無美國食品和藥品管理局批準的藥物可用，重視TAO的發(fā)病機制對疾病的診療具有重要意義。近年來，TAO發(fā)病、進展過程中免疫相關(guān)細胞學、分子學及遺傳學機制的研究受到很大關(guān)注，新型靶向藥物研發(fā)也是研究的熱點。

TAO是內(nèi)源性和環(huán)境因素相互作用的復雜的多因素疾病。目前已經(jīng)明確的TAO發(fā)生和惡化的危險因素包括年齡、性別、基因和種族、解剖因素、促甲狀腺激素受體抗體(thyroid-stimulating hormone receptor antibodies，TRAb)、甲狀腺功能異常、放射性碘治療、吸煙等[4](表1)。在這些因素中，吸煙是TAO首位的可控危險因素(吸煙者與非吸煙者的比值比為7.7)，且風險與每天吸煙的數(shù)量成正比[5]，TAO三級預防策略中均強調(diào)戒煙的重要性。

表1 TAO發(fā)生和發(fā)展的危險因素Table 1 Risk factors for the occurrence and development of TAO

2 甲狀腺相關(guān)眼病細胞層面研究進展

TAO的許多癥狀和體征是眼眶內(nèi)軟組織擴增使得眼眶骨性容積內(nèi)壓力增大引起的，其典型的組織學特點為：眼外肌和眼眶脂肪組織淋巴細胞浸潤、眼外肌增粗及眼眶脂肪體積增加。在活動性TAO中，眼外肌、提上瞼肌、淚腺和眼眶脂肪組織中均有淋巴細胞浸潤，主要是CD4+T細胞，但也有少量的CD8+T細胞、B細胞、漿細胞和巨噬細胞，共同參與TAO眼眶炎癥反應。

大量研究均證明眼眶成纖維細胞是TAO自身免疫反應主要的效應細胞[6]，其表型和功能具有異質(zhì)性[3]。眼眶成纖維細胞按照細胞表面標志物Thy-1(CD90)的表達與否可分為兩個亞群，對炎癥細胞因子的反應及功能不同。Thy-1+(CD90)在TAO患者眼眶內(nèi)過度表達，該細胞亞群在細胞因子的誘導下產(chǎn)生前列腺素-E2(prostaglandin-E2，PG-E2)、白細胞介素-8(interleukin-8，IL-8)和高水平的透明質(zhì)酸?；罨腡hy-1+成纖維細胞分泌轉(zhuǎn)化生長因子-β(transforming growth factor-β，TGF-β)，TGF-β通過自分泌方式刺激眼眶成纖維細胞合成和分泌透明質(zhì)酸，以無定形顆粒物的形式沉積在眼外肌內(nèi)，占主要地位的親水性透明質(zhì)酸可吸收大量水分導致眼外肌增粗，同時誘導Thy-1+成纖維細胞分化成為具有肌動蛋白的肌成纖維細胞，參與炎癥反應、細胞修復和纖維化[7]。眼眶脂肪組織為眼球、眼外肌和眶內(nèi)其他組織提供緩沖保護作用，Thy-1-成纖維細胞在T細胞分泌的促脂前列腺素的誘導下分化成脂肪細胞，其促甲狀腺激素受體(thyroid-stimulating hormone receptor，TSHR)的表達增強，并使TAO病程延長[8](圖1)。眼眶成纖維細胞多數(shù)屬于Thy-1+細胞，Thy-1-細胞占比約30%～40%。當受到不同種類細胞因子為主導的刺激時，Thy-1+和Thy-1-眼眶成纖維細胞的平衡決定著眼眶組織病理變化是脂肪生成還是纖維化，患者的癥狀、體征和病程也會因此有所不同[8]。

圖1 甲狀腺相關(guān)眼病自身免疫反應模式圖Fig.1 Model diagram of the autoimmune process of TAO

3 甲狀腺相關(guān)眼病分子層面研究進展

自身免疫性甲狀腺疾病最主要的自身抗體是TRAb，與甲狀腺濾泡上皮細胞表面的THSR結(jié)合后刺激其分泌過量的甲狀腺激素[9]。正常人眼眶脂肪細胞和成纖維細胞均存在一定的TSHR蛋白，TAO患者TSHR濃度與TAO的活動性和嚴重程度成正比，因此TSHR是甲狀腺和眼眶的共同自身抗原，是介導TAO發(fā)生的主要自身抗原[10]。一旦自身反應性T細胞不能對TSHR產(chǎn)生耐受，即造成針對TSHR的自身免疫應答。TSHR-Ⅱ型主要組織相容性(TSHR-MHCⅡ)復合體被抗原提呈細胞(APC)加工，并通過T細胞受體(TCR)呈遞給CD4+T細胞。活化的T細胞通過CD40-CD154共刺激通路的橋梁作用識別結(jié)合自身反應性B細胞，同時分泌INF-γ和IL-2，誘導B細胞分化為漿細胞，合成和分泌TRAb。TRAb即可介導TAO的自身免疫反應，不僅可特異性識別、結(jié)合甲狀腺濾泡上皮細胞表面的TSHR增加甲狀腺激素的產(chǎn)生，還可識別眼眶成纖維細胞的TSHR，聯(lián)合輔助性T細胞分泌的IFN-γ和TNF，啟動TAO眼眶組織重塑。針對TSHR-MHC Ⅱ 異常形成機制目前有以下一些觀點：①腸道感染導致細胞因子失衡；②通過超抗原和促分裂原誘導T細胞和B細胞的非特異性活化；③改變自身抗原，以致機體識別為非自身抗原[11]。

與正常人相比，TAO患者眼眶成纖維細胞還表達較高水平的胰島素樣生長因子-1受體(insulin-like growth factor 1 receptor，IGF-1R)，近年來多項研究表明該受體是TAO發(fā)病和進展的另一個重要自身抗原。IGF-1R可激活眼眶成纖維細胞合成IL-16和趨化因子T細胞激活性低分泌因子(RANTES因子)，促進CD4+T細胞募集至眼眶，還可促進透明質(zhì)酸的合成，促進脂肪生成，誘導T細胞、B細胞活化[12]。研究表明，TSHR和IGF-1R表達在眼眶成纖維細胞膜的共同區(qū)域，以一種復合體的形式存在，兩者介導下游信號轉(zhuǎn)導通路相互交叉，在對眼眶成纖維細胞的功能調(diào)節(jié)中發(fā)揮協(xié)同作用[13]。

有研究表明，針對眼外肌蛋白(即G2s和Fp)的抗體也與TAO有關(guān)。這個觀點存在爭議，因為在細胞結(jié)構(gòu)完整的情況下，對G2s和Fp等細胞內(nèi)蛋白質(zhì)的體液免疫應答不太可能發(fā)生，一個合理的解釋是在病程后期，這些蛋白質(zhì)從受損的細胞釋放到血清中[14]。

各種免疫細胞在眼眶內(nèi)募集和浸潤依賴于大量細胞因子的產(chǎn)生，細胞因子在TAO的發(fā)生、發(fā)展和緩解中具有重要的作用，由活化的T細胞(大部分為CD4+細胞)、巨噬細胞、B細胞和眼眶成纖維細胞產(chǎn)生[15]。Th1淋巴細胞及其相關(guān)的細胞因子家族(TNF-α、IL-1β、INF-γ、IL-2、IL-12)在TAO病程早期占主導地位，并促進TAO進入活動期。在病程后期，Th2細胞因子家族(IL-4、IL-5、IL-10)占據(jù)主導地位，與病程維持和緩解有關(guān)[16]。TAO患者的眼眶成纖維細胞CD40的表達水平高于正常對照組，CD40屬于TNF-R家族，存在于巨噬細胞、淋巴細胞和甲狀腺細胞等多種細胞表面，參與B細胞調(diào)節(jié)、增殖、抗體產(chǎn)生和記憶細胞的轉(zhuǎn)化。眼眶成纖維細胞通過CD40-CD154共刺激通路與活化的T細胞連接并相互作用，促進成纖維細胞產(chǎn)生IL-6、IL-8和巨噬細胞趨化蛋白-1(MCP-1)[17]。

4 甲狀腺相關(guān)眼病基因?qū)用嫜芯窟M展

TAO可以在GD之前、之后或同時出現(xiàn)，因此兩者可能存在共同的致病基因。廣受關(guān)注的易感基因包括腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor，TNF-α)、人類白細胞抗原(human leucocyte antigen，HLA)、細胞毒性T細胞抗原-4(cytotoxic T-lymphocyte antigen-4，CTLA-4)和其他位點如：細胞間粘附分子(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、Toll樣受體(TLR)、B7分子等。盡管遺傳因素和TAO風險增加之間的相關(guān)性是多年的研究熱點，但迄今為止，TAO的遺傳易感性尚無準確定論。

4.1 免疫相關(guān)細胞因子

TAO作為一種自身免疫性疾病，細胞因子在其發(fā)展過程中扮演重要角色。主要由浸潤在球后組織的白細胞和成纖維細胞釋放的細胞因子在眼眶自身免疫應答的級聯(lián)反應中起關(guān)鍵作用。促炎和抗炎細胞因子之間的任何不平衡都可以改變下游級聯(lián)反應并觸發(fā)自身免疫反應。因此，影響促炎或抗炎細胞因子表達的單核苷酸多態(tài)性可以預防或促進TAO的發(fā)展[18]。伊朗的一系列詳盡的免疫遺傳學研究探討了細胞因子基因多態(tài)性與TAO之間的關(guān)聯(lián)，確定了促炎和抗炎細胞因子基因多態(tài)性和TAO之間的顯著關(guān)聯(lián)[19-20]。但不同細胞因子基因表達產(chǎn)生細胞因子的血清和眶內(nèi)濃度、活性水平差異與TAO的相關(guān)性研究很少，對其全面的研究將對TAO免疫遺傳機制的揭示具有重要價值?？偟膩碚f，關(guān)于細胞因子基因多態(tài)性與TAO相關(guān)性的結(jié)果具有爭議，可能反映了不同種族群體易感性的遺傳模式的差異[21]。

在所研究的細胞因子中，細胞因子TNF-α和IL-1家族的基因多態(tài)性對TAO遺傳易感性的作用最明顯。TNF基因編碼的TNF-α，是一個關(guān)鍵的促炎細胞因子，也是TAO新的治療目標。日本的學者發(fā)現(xiàn)，TNF基因5′端啟動子/增強子區(qū)域(-1031 T/C、-863C/A)的2種核酸多態(tài)性與TAO的發(fā)展和嚴重性之間呈正相關(guān)[22]。中國的一項研究證實了(-863C/A)與TAO的顯著相關(guān)性[23]。然而一項針對波蘭患者的研究則顯示該位點與TAO無顯著關(guān)聯(lián)，另一位點(-238G/A)則與TAO存在顯著關(guān)聯(lián)[24]。

IL-1可刺激眼眶成纖維細胞增殖、合成糖胺聚糖，誘導甲狀腺細胞和眼眶成纖維細胞表達粘附分子、細胞因子、補充調(diào)節(jié)蛋白和應激蛋白。IL-1超級家族主要成員是IL-1α、IL-1β和IL-1受體拮抗劑(IL-1RA)。IL-1α和IL-1β是促炎細胞因子，參與急慢性炎癥反應，IL-1RA與IL-1α、IL-1β競爭結(jié)合其受體[21]。正常者與TAO患者、TAO患者用激素治療前后、TAO活動期和緩解期的血清IL-1α水平都有明顯的差異，但只有較少研究報道其基因多態(tài)性與TAO顯著關(guān)聯(lián)性[25]。活動期TAO患者與健康個體的眼眶成纖維細胞IL-1RA基因的表達和調(diào)控間存在顯著差異。與正常對照組相比，來自TAO患者的眼球后成纖維細胞表達和釋放的細胞內(nèi)可溶性IL-1RA的數(shù)量明顯降低，IL-1和IL-1RA之間的不平衡在TAO的發(fā)病機制中發(fā)揮重要作用[26]。雖然多數(shù)研究未證實IL-1RA基因多態(tài)性與TAO有關(guān)[26]，但伊朗的一項研究則發(fā)現(xiàn)兩者之間的顯著關(guān)聯(lián)[20]。IL-1β基因多態(tài)性與TAO關(guān)系的研究結(jié)果有爭議，有研究認為兩者均為負相關(guān)[18]，有研究認為兩者為正相關(guān)[21]。一項包含來自臺灣、伊朗和波蘭數(shù)據(jù)的薈萃分析表明，rs1800587(IL-1α，-889T/C)和rs16944(IL-1β，-511A/G)多態(tài)性可能在亞洲人口中產(chǎn)生對TAO的易感性[21]。

日本的一項研究確定了8種不同的等位基因，被命名為INF-γ*1到INF-γ*8，其中INF-γ*3和INF-γ*5與TAO相關(guān)[27]。伊朗的一項研究表明，INF-γ(UTR5644A/T)位點的多態(tài)性與TAO顯著相關(guān)[19]。

另有促炎細胞因子IL-12(-1188A/C)與伊朗人群TAO的易感性相關(guān)[19]。抗炎細胞因子中，TGF-β(+915G/C、+869C/T)、IL-4(-1098T/G、-590T/C)以及IL-10(-1082A/G、-819C/T)呈現(xiàn)出與TAO的相關(guān)性[20]。

4.2 人類白細胞抗原(HLA)

人主要組織相容性復合物(MHC)位于6號染色體，主要參與機體的免疫反應。位于MHC組織相容性區(qū)域的HLA基因多態(tài)性是TAO的遺傳易感性因素之一。HLA分子有兩種類型：Ⅰ類(A、B和C)和Ⅱ 類(DP、DQ和DR)。HLA-Ⅱ在CD4+T淋巴細胞的激活中扮演重要角色，是GD和TAO發(fā)展的關(guān)鍵候選基因之一[28]。

研究不同HLA等位基因與自身免疫反應關(guān)聯(lián)性的主要限制是HLA等位基因與未定義相鄰位點之間的連鎖不平衡，這種連鎖不平衡可能產(chǎn)生對功能的影響，因此需要對不同HLA等位基因的生物效應進行功能研究，以確定這些潛在的遺傳關(guān)聯(lián)性[29]。例如，HLA-Ⅰ類抗原HLA-B8與TAO有一定的關(guān)聯(lián)，然而進一步研究表明，這種關(guān)聯(lián)很可能由于HLA-B8和HLA-Ⅱ類分子特別是HLA-DR3(HLA-DRB1*03等位基因)之間的連鎖不平衡引起[30]。HLA-DRB1的74位點的多態(tài)性具有TAO病理生理相關(guān)性，因為它在HLA-DR向T細胞提呈自身抗原中具有重要作用[31]，然而也存在有不同意見的研究[24]。據(jù)報道，HLA-DR7等位基因在TAO遺傳易感性方面也有作用，HLA-DR4、HLA-DPB2·1/8和HLA-DRB3等位基因和TAO有關(guān)聯(lián)[32]。2007年的一項薈萃研究并沒有顯示HLA-DR3、-DR4和-DR7的多態(tài)性與TAO有任何顯著關(guān)聯(lián)[33]。日本的研究表明，HLA-A11、-B5、-DW12和-DR14與TAO相關(guān)，HLA-DPw2具有保護作用[32]。也有研究表明，與正常對照組相比，HLA-DQB1*0501在TAO患者基因中出現(xiàn)的頻率較高[23]。

4.3 細胞毒性T淋巴細胞相關(guān)蛋白4(CTLA-4)

CTLA-4基因編碼T細胞免疫反應的負調(diào)節(jié)因子，CTLA-4與GD有很強的相關(guān)性，因此很多文獻對CTLA-4的基因多態(tài)性和TAO相關(guān)性進行了研究[34]。部分研究支持兩者之間的密切關(guān)聯(lián)[35-36],有些則持相反意見[33-34]。第一外顯子第49位的A/G多態(tài)性一直是許多研究的重點，這種多態(tài)性導致氨基酸交換(蘇氨酸/丙氨酸)，使得CTLA-4的表達減少[35]?？傮w來說，TAO與CTLA-4基因多態(tài)性之間的顯著相關(guān)性并沒有得到證實，因為多數(shù)研究對TAO的定義不同，或者招募TAO患者的病情嚴重程度不同，再加上設計和數(shù)據(jù)報導方面的差異，薈萃分析存在相當大的局限性。

4.4 其他遺傳因子

體內(nèi)外研究均表明TSHR是TAO的靶抗原，理論上TSHR基因是GO遺傳易感性的合適候選者，然而病例對照研究尚未發(fā)現(xiàn)TSHR基因多態(tài)性與TAO之間的關(guān)聯(lián)，GD合并TAO患者與單純GD患者對比、輕重度TAO患者之間對比均未發(fā)現(xiàn)TSHR基因多態(tài)性的顯著差異[36]。TG可影響TAO的病程和嚴重程度，是TAO的重要靶點之一。有研究報道染色體8q24外顯子27上的TG短串聯(lián)重復序列與TAO有較強的相關(guān)性[37]。其他的基因多態(tài)性也被報道與TAO有關(guān)，比如細胞間粘附分子-1(ICAM-1)[38]、淋巴細胞蛋白酪氨酸磷酸酶(PTPN22)[39]，核因子κ-B(NFκ-B)[40]、Toll樣受體-9(TLR-9)[41]和CD86[42]。

5 總結(jié)與展望

目前關(guān)于TAO的易感性和發(fā)病機制，許多重要的知識空白需要進一步的研究來填補。TAO是多種易感基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，與TAO相關(guān)聯(lián)的3個最常報道的遺傳位點是CTLA-4、HLA-DRB-1和TNF-α，這三者之間的相互作用可能是TAO易感性和發(fā)病機制的重要決定因素。不同的基因以及“基因-基因”和“基因-環(huán)境”相互作用影響TAO的易感性、病程、嚴重程度及對治療的反應性，對TAO遺傳背景的闡明可提高我們對其發(fā)病機制的認識，全基因組分析可能發(fā)現(xiàn)TAO發(fā)病機制中涉及的新基因/蛋白，可作為未來治療的新靶點。一些TAO候選基因包括IGF-1R編碼基因、脂肪形成基因和透明質(zhì)酸合成基因等仍有待進一步研究。隨著人類遺傳學項目包括人類基因組計劃和人類單核苷酸多態(tài)性計劃的完成，在不久的將來，可能會發(fā)現(xiàn)更多的TAO易感基因，可以更全面地理解TAO的發(fā)病機制，為其預防和診療提供新的思路。