【摘要】  原发性开角型青光眼（primary open angle glaucoma，POAG）是一种损伤视力及致盲性眼病，近年来越来越多的研究表明基因变异及遗传在POAG的发病中起重要作用。目前已知的POAG相关基因有20余种，包括3种明确的POAG致病基因：myocilin （MYOC），optineurin（OPTN）和WD repeat domain 36（WDR36），本文就这3种POAG致病基因研究作一综述。

    【关键词】  原发性开角型青光眼 基因变异 遗传

      青光眼是一种主要的致盲性眼病，原发性开角型青光眼（primary open angle glaucoma，POAG）在青光眼中占有很大的比例。导致青光眼的危险因素包括家族史、高血压、糖尿病、吸烟等多种环境因素，而遗传及基因变异在POAG中占主要作用。近年来对POAG基因的研究吸引了越来越多的学者，本文就目前POAG的相关基因研究作一简述。

    1  MYOC

    MYOC作为第一个POAG明确的致病基因，在睫状体中有高表达，提示其在青光眼的发病中发挥重要作用，MYOC基因在3%~5%的散发POAG患者中发生变异[1]。MYOC基因编码一种未知功能的糖蛋白，该蛋白最初在糖皮质激素诱导培养的小梁网细胞中证实[2]，因而称为小梁网糖皮质激素反应蛋白（TIGR），后来因其与非肌性肌球蛋白的N末端同源，改称其为myocilin。尽管MYOC mRNA在许多人类组织中均有表达，但其在虹膜、睫状体、小梁网等眼组织中浓度最高[3]。MYOC基因由三个外显子组成，编译一种模块蛋白。由外显子1编码的myocilin的N末端区含有一段肽信号序列，一段由50个氨基酸残基组成的亮氨酸链样序列，并且该亮氨酸循环形成α螺旋，这种两亲性结构提示其参与了分子间的相互作用[4]；myocilin的中央区由外显子2编码，Aroca-Aguilar等[5]提出这段区域是N和C末端的中间绑定区域；myocilin的羧基端是由外显子3编码，这一区域含一单二硫键，与半胱氨酸残基相连。目前报道的POAG中MYOC基因大多是杂合子，并且局限在外显子3[6]。

    Stamer等[7]认为MYOC至少由CC域（Coiled－coil）、HtH（helix－turn－helix）、OLF （olfactomedin）三个域组成。Myocilin间正是通过CC域相互作用，CC域在房水中形成杆样结构，与细胞内穿膜蛋白相互作用，黏附于分泌组织，导致高尔基体功能失衡，并显著阻断囊泡的形成，OLF域在囊泡的运动融合中发挥作用。

    Myocilin的致病原因有多种假设。Zillig等[8-9]认为：小梁网分泌的myocilin积聚阻塞了房水流出途径，从而导致眼压的升高；基因变异导致细胞内变异myocilin的积聚，从而影响小梁细胞的正常功能，正常的myocilin的分泌失平衡也是导致疾病的原因之一；变异的myocilin在小梁细胞内的沉积产生毒性作用，甚至诱导细胞的凋亡是致病原因；少量的变异myocilin长期积聚将导致疾病，提示青光眼患者缓慢分泌少量的变异myocilin，随着时间的延长，myocilin积聚越来越多，房水流出途径受阻，眼压随之升高。

    Myocilin在内质网[5]和高尔基体中产生，由囊泡转运，然后分泌到房水中。Aroca-Aguilar等[5]报道细胞内部分myocilin在氨基酸Arg和Ile之间被裂解成两个片段，这提示我们这些片段与myocilin共存于房水中。尽管myocilin蛋白裂解过程的功能并不清楚，但提示了这对其他蛋白之间的相互作用发挥调节作用，我们可以假设增加myocilin的溶解将减少myocilin以及其他大分子之间的聚集，这将有助于房水的流出；反之，抑制myocilin的溶解将增加眼内压。Myocilin的蛋白裂解作用对眼压究竟有何调节作用，仍然存在着不同的争论。Karali等[10]用免疫组化方法发现了单个睫状体肌细胞外的myocilin。细胞内蛋白和mRNA覆盖了正常的葡萄膜和角巩膜缘小梁，POAG中发生病理改变的鞘样组织中发现myocilin和微纤维组织的共存，这些提示myocilin引起的变异可能改变或者导致房水流出途径（包括小梁网和葡萄膜巩膜）的沉积，增加房水流出阻力，人类房水中的myocilin是一种35kDa[5]的长多肽，可能沉积于多种眼前段组织，从而调节房水流出。

    2  OPTN

    OPTN基因在人类肝脏、肾脏、心脏等组织中均有表达，在睫状体、睫状肌、角膜、虹膜中均有表达，特别在视网膜中有高表达[11]，提示了其在POAG的发病中发挥作用。Sarfarazi等[12]在对一组英国NTG患者的连锁研究中，发现GLC1E定位于10p15-p14一段21cM区域，关键基因定位在5cM。Rezaie等[13]在对54个常染色体遗传的POAG家族研究中，将OPTN基因定位于10p14。16.7％的遗传性POAG家族中OPTN变异，OPTN基因编码一种含保守序列的66KD蛋白。

    Kroeber等[14]在转基因鼠研究中，用免疫荧光法研究发现内源性的OPTN主要存在于视网膜杆、锥细胞内以及色素上皮细胞内，特别是视网膜内层神经元和节细胞中，而在眼前节细胞中很少存在，不同于MYOC。不管是转基因还是内源性OPTN，在房水中均未检测到，因此，他认为OPTN是存在于胞浆中，而不是一种分泌蛋白。

    OPTN基因包括16个外显子，在4，5，6，7，8，11，16外显子中有11处发生变异。Rezaie等[13]认为Glu50lys、Arg545Gln、127密码子移码突变、Met98Lys与POAG相关。其中前3种被认为是致病基因，Met98Lys是危险因子。13.5%NTG患者出现Glu50lys变异，而Wallace等[15]在一组1299个患者的大样本研究中发现3.5%的NTG（0.1%的所有POAG）发生Glu50lys变异，这种差异主要是由于Rezaie研究对象是NTG家族患者，而Wallace研究对象是各种POAG患者造成的，由此，Glu50lys可能与NTG发病有关。Wallce研究发现，Arg545Gln变异在日本青光眼组和对照组之间无统计学意义，而在高加索人群中则有显著性差异，他认为Arg545Gln变异导致青光眼和种族相关。Rezaie描述了13.6%的NTG家族中Met98lys变异，2.1%的对照组发生变异，故Rezaie认为Met98lys是POAG的危险因子，而Wallace在日本NTG病人组中Met98lys的变异率是对照组的2倍，但是在其他种族中差异却无显著性，因此他认为Met98lys致病和种族相关。

    OPTN在正常眼和青光眼发病中可能与TNF-α、Huntingtin、肌球蛋白Ⅵ、Rab8有相互作用[13-19]。

    Rezaie等[13]认为OPTN基因和TNF-α有相互作用。Kroeber等[14]在体外试验中证实OPTN基因并不能阻止TGF-β1诱导的晶体纤维细胞凋亡。作为TNF-α抑制因子，腺病毒E3-14.7K蛋白拮抗TNF-α诱导细胞凋亡，而变异的OPTN则干扰这一作用，TNF-α诱导培养的视网膜节细胞凋亡，这一作用在青光眼视网膜细胞中被上调，基于这一发现，野生型OPTN起了保护神经元的作用，而变异型OPTN则促成了青光眼神经病变，TNF-α处理后，小梁网中OPTN的表达升高再次证实了OPTN与TNF-α之间存在相互作用。

    OPTN的缺失导致高尔基体丝结构的破坏[16]，这将导致高尔基复合体的裂解。OPTN与Huntingtin共域[16]，Huntingtin与Huntingtin相关蛋白（HAP1）作用，调节动力蛋白—动力蛋白激活蛋白复合体和高尔基膜之间的作用，胞浆中动力蛋白的失活或缺失将导致高尔基复合体在胞浆中的扩散。最近的研究表明[17]，Huntingtin—HAP1复合体在包含脑源性神经营养因子的囊泡的轴突转运中发挥重要作用，这更说明OPTN在疾病的发展中发挥重要作用。

    类似于肌球蛋白Ⅵ敲除鼠[18]，OPTN基因敲除细胞将明显减少碱性磷酸酶的分泌，这将导致胞吐作用的下降，由于变异的肌球蛋白Ⅵ不能和OPTN结合[16]，补充变异的肌球蛋白Ⅵ不能恢复细胞的分泌功能，提示了OPTN和肌球蛋白Ⅵ复合体对细胞的胞吐起关键作用。Rab8-肌球蛋白Ⅵ-OPTN形成复合体[16]，Rab8为肌球蛋白Ⅵ提供膜受体，并通过OPTN补充肌球蛋白能量，Rab8与OPTN结合，在细胞膜的极化和神经元树突中高尔基复合体的转运中发挥重要作用[19]。

    3  WDR36

    WDR36基因最早是Samples等[20]在对一组荷兰血统的美国人研究中发现POAG与青光眼相关染色体1G（Glaucoma linkage chromosome 1 G，GLC1G）相关。在Monemi等[21]的研究中5.02%~6.92%的POAG患者WDR36基因发生变异，用RT-PCR方法检测到在人晶状体、虹膜、巩膜、睫状体、小梁网、视网膜、视神经中WDR36基因均有表达。WDR36也在身体其他组织中表达，被认为是惟一一种与T细胞活化相关基因，并且与IL-2相互作用。该基因编码T细胞活化蛋白，被认为是T细胞活化WD重复序列蛋白（TA-WDRP）。

    WDR36是一种新发现的基因，其与POAG的关联性仍然存在争论，Monemi等[21]认为其是一种POAG致病基因，而Hewitt等[22]则认为不然，他在对一组澳洲人的研究中发现POAG组和对照组之间无明显统计学差异。而WDR36在体内通过何种途径致病仍是一个未知数，目前研究表明其可能通过与其他蛋白的相互作用而致病[21]。

    WDR36基因含有23个外显子，编码951个氨基酸蛋白，含有4种致病的保守氨基酸变异序列：N355S，A499T，R529Q，D658G。这些氨基酸在至少200个正常对照组染色体中未检测到[21]，说明这四种氨基酸在WDR36蛋白的构建中发挥重要作用。尽管A449T的功能不清楚，其余3种分别位于G-βWD40重复序列[21]。外显子8的N355S变异在第四WD40重复序列，外显子13的R529Q在第六WD40重复序列，外显子17的D658G在第八WD40重复序列。G蛋白在膜受体信号转导中发挥重要作用，G-β亚单位则是膜锚定和受体识别的必要组成，因此这些变异将影响WD40重复序列的结构，从而影响WDR36与其他蛋白的作用。

    在大量的GLC1G家族中检测到D658G变异，其编码细胞色素cd1域的C-末端，而细胞色素cd1是一种双功能酶的组成部分，该酶含有细胞色素氧化活性，而Sarfarazi等[23]发现的CYP1B1基因也是一种细胞色素P450家族中的一员，该基因被证实与先天性青光眼相关，这提示我们在WDR36和CYP1B1之间可能存在相互作用。

    4  候补基因位点

    除了目前已经明确的三个POAG基因，研究表明，更多的基因参与POAG的发病，目前发现POAG相关候补基因超过20余种，包括GLC1B、GLC1C、GLC1D、GLC1E等[24]，分别对应于1，2，5，10等染色体位点。

    5  展望

    随着对POAG相关基因的不断研究，人们仍在致力于发现更多的相关基因。目前已经有20余种POAG相关基因被发现，但是仅有为数不多的几种基因被确认为POAG的致病基因，因此，明确更多的致病基因有待于更多的研究。在高加索人群中，仅2％~4％的POAG是由MYOC突变引起[1]，而国内POAG患者中，MYOC的突变率仅为1.1％~1.8%[25]，OPTN的变异仅在16.7％的遗传性POAG家族中检测到，而WDR36突变仅与5％的散发POAG病例有关[21]。3种已知的POAG基因（MYOC、OPTN、WDR36）突变仅导致不到10％的POAG，提示了仅一部分POAG遵循孟德尔定律，大量的基因突变在POAG的发病中都发挥了作用，因此，越来越多的学者认为POAG是一种多基因致病性疾病，越来越多的研究将致力于POAG相关基因之间的相互作用，以及致病机理。Yokoyama等[26]已经将基因分析技术运用到POAG的早期诊断中，相信对POAG相关基因的研究，将大大有助于POAG的早期诊断、预防、治疗以及对预后的判断，更多的POAG基因诊断方法也将被应用到临床中。

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