鄭柳 丁芝祥

Hippo信號通路高度保守，由一系列激酶級聯(lián)反應構(gòu)成，主要通過下游效應分子是相關(guān)蛋白(yes-associatedprotein，YAP)/具有 PDZ結(jié)合域的轉(zhuǎn)錄共激活因子(transcriptional coactivator with PDZ-binding motif，TAZ) 調(diào)控細胞增殖、凋亡和分化等活動，從而控制器官大小和組織發(fā)育穩(wěn)態(tài)[1]。Hippo通路中的突變通常導致組織過度生長；這一點在果蠅身上表現(xiàn)得相當明顯。因此，在腫瘤發(fā)生和轉(zhuǎn)移的背景下，Hippo通路已經(jīng)被廣泛研究。Hippo信號通路失調(diào)被認為是導致癌癥發(fā)生和發(fā)展的常見機制之一[2]。目前，關(guān)于Hippo信號通路的核心成員研究比較清楚，而其上游信號和下游轉(zhuǎn)錄調(diào)控仍不為人熟知。

在眼組織中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了典型的Hippo信號通路。最近研究報告顯示，YAP/TAZ-TEA域家族成員 1(TEA domain family member 1，TEAD1)缺陷與Sveinsson脈絡(luò)膜視網(wǎng)膜萎縮(sveinsson’s chorioretinal atrophy，SCRA) 的發(fā)病機制相關(guān)[3-4]。梅林蛋白(moesin-ezrin-radixin-like protein，Merlin)缺乏導致小鼠白內(nèi)障形成，此可被零雜合性YAP修復[5]。此外，Hippo靶基因包含多種與眼部病理相關(guān)的基因，包括基質(zhì)金屬蛋白酶7/12(matrix metalloproteinases 7/12，MMP 7/12)、白細胞介素1β(interleukin 1β，IL-1β)、轉(zhuǎn)化生長因子β2(transforming growth factor β2，TGF-β2)、TGF-β受體1、結(jié)締組織生長因子(connective tissue growth factor，CTGF)、纖溶酶原激活物抑制1(serpine-1，Ser-1)，谷氨

酰胺轉(zhuǎn)氨酶2(transglutaminase 2，TG 2)和Ⅳ型膠原α 3(type Ⅳ collagen α 3，Col Ⅳα 3)[1，6-9]。本文主要圍繞Hippo/YAP信號通路在眼部的作用及其機制的最新研究進展進行綜述。

1 YAP在眼組織中的表達

YAP 是一種轉(zhuǎn)錄共激活因子，結(jié)合TAZ(由WWTR1編碼)，是Hippo信號通路調(diào)節(jié)器官大小的主要效應因子，結(jié)合TEAD 1-4促進轉(zhuǎn)錄[10-11]。Hippo通路的激活導致YAP 和TAZ磷酸化，導致它們從細胞核遷移到細胞質(zhì)，從而抑制YAP 和TAZ對轉(zhuǎn)錄的影響。YAP是Hippo激酶級聯(lián)的效應因子，調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄增強激活域(TEAD)轉(zhuǎn)錄因子[12]，在沒有上游激酶信號的情況下，細胞質(zhì)中YAP易位進入細胞核，其沒有DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域，不能直接結(jié)合DNA，需要通過DNA 結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子(如TEAD1-4 家族、SMAD、RUNX1/2、p63/p73 和ErbB4)調(diào)控靶基因的轉(zhuǎn)錄表達，發(fā)揮生物學功能[13]。

YAP在發(fā)育中視神經(jīng)囊泡(optic vesicle，OV)的晶狀體胎盤、神經(jīng)視網(wǎng)膜、視網(wǎng)膜色素上皮和表面外胚層中弱表達[14]。在視杯(optic cup，OC)期，YAP只在視網(wǎng)膜的外神經(jīng)細胞層中(outer neuroblastic layer，ONBL)表達，而在有絲分裂后細胞所在的內(nèi)神經(jīng)細胞層(inner neuroblastic layer，INBl)中不表達。YAP在其他眼部組織中也有表達，包括晶狀體上皮、睫狀體、虹膜、外源性肌肉、視網(wǎng)膜色素上皮、角膜上皮和眼周間充質(zhì)細胞。

眼組織中的YAP亞細胞定位遵循3種主要模式。(1)YAP在細胞核中富集(或幾乎排除在細胞核外)。這種模式可以在角膜上皮(主要是鱗狀細胞)和內(nèi)皮細胞的亞群中看到[15]。在視網(wǎng)膜色素上皮(retinal pigment epithelium，RPE)中，YAP的亞細胞定位在小鼠發(fā)育過程中發(fā)生變化。YAP在E10.5時核化，但在以后的胚胎階段變?yōu)榧毎|(zhì)。在成熟的RPE中，YAP仍然存在于細胞核中[14，16]。它也是各種類型腫瘤細胞的特征，包括人胚胎，盡管正常的黑素細胞不存在YAP的核積聚[17]。(2)YAP定位于所有亞細胞區(qū)，包括細胞核、胞體、突起、根尖和基底部。這種無處不在的分布模式出現(xiàn)在視網(wǎng)膜前體細胞、視網(wǎng)膜Müller細胞、晶狀體上皮和無色素睫狀上皮細胞中[14-15]。(3)YAP主要位于胞漿中，被排除在細胞核之外[18]。這些獨特的、細胞型的眼組織特異性定位模式強烈地表明：YAP除了其在細胞核內(nèi)的定位所介導的致癌功能外，還發(fā)揮了其他新的作用。

2 YAP與角膜疾病

角膜上皮通過維持緊密的連接屏障并向視網(wǎng)膜傳輸和折射光線，使其在角膜穩(wěn)態(tài)和視力方面發(fā)揮重要作用。角膜不斷受到外部環(huán)境的物理、化學和生物刺激，導致上皮完整性的破壞和屏障功能的喪失。角膜上皮缺損的愈合涉及細胞遷移、細胞增殖和分化、基質(zhì)沉積和重塑等多種復雜過程的協(xié)調(diào)。這些過程的失調(diào)可導致慢性或復發(fā)性上皮缺損，或是形成角膜云翳導致透明度喪失[19]，角膜上皮損傷后，基底膜重建在促進上皮粘附、遷移、增殖、分化和粘連連接過程中起關(guān)鍵作用[20]。

研究已確定Yorkie同源物YAP和TAZ在感受和調(diào)節(jié)機械力學信號中起核心作用。它們在機械轉(zhuǎn)導中的作用包括調(diào)節(jié)細胞骨架(肌動蛋白應力纖維)和激活Rho通路[6，21-22]。磷酸化一般是調(diào)節(jié)YAP和TAZ(YAP/TAZ)的主要方法。非磷酸化的YAP/TAZ通過與TEAD、RUNX、SMAD的相互作用，定位于細胞核。磷酸化后，YAP/TAZ固定在細胞質(zhì)中，并被靶向降解。除了轉(zhuǎn)錄協(xié)同作用外，它們還與TGF-β2和Wnt通路的蛋白質(zhì)相互作用。TGFβ和Wnt信號通路在調(diào)節(jié)角膜上皮分化[23]、傷口愈合[24]和從上皮向間充質(zhì)轉(zhuǎn)變(epithelial-mesenchymal transition，EMT)[25-26]中起著重要作用。但其相關(guān)生物學作用仍待研究。

最近研究發(fā)現(xiàn)，Hippo/YAP信號通路在圓錐角膜的發(fā)生中可能起著核心調(diào)控作用[27]。但其具體機制仍待進一步研究。

3 YAP與青光眼

青光眼是一種以視神經(jīng)損害、進行性視野缺損為主要特征的疾病，已成為全球第二大致盲眼病。原發(fā)性開角型青光眼(primary open-angle glaucoma，POAG)在青光眼種類中占據(jù)著較大比例。至今為止，POAG其病因和發(fā)病機制尚未完全闡明。但高眼壓是青光眼性視神經(jīng)損傷的主要危險因素已被廣泛認可。其中眼小梁通道對房水排出的阻力增加是青光眼眼壓升高的主要原因之一。小梁通道中小梁網(wǎng)細胞(trabecular meshwork，TM)，近管結(jié)締組織(juxtacanalicular tissue，JCT)以及Schlemm氏管內(nèi)壁內(nèi)皮細胞是形成房水外流阻力的主要部位，POAG患者JCT細胞外基質(zhì)(extracellular matrix，ECM)結(jié)構(gòu)的改變與視神經(jīng)損傷有關(guān)[28]，研究發(fā)現(xiàn)，來自青光眼患者的小梁網(wǎng)(human trabecular meshwork，HTM)至少比正常供體HTM的硬度高20倍[29]。相比HTM屬性的改變表明其小梁網(wǎng)硬度改變與眼壓升高可能相關(guān)。

如前所述，YAP/TAZ被確認為在機械信號轉(zhuǎn)導中起關(guān)鍵作用，而YAP和TAZ是傳統(tǒng)上與Hippo通路相關(guān)的蛋白質(zhì)，用于調(diào)控器官大小。在細胞核中，YAP/TAZ調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)錄因子(TEAD和RUNX家族)[30-31]和SMAD[32]的活性，重要的是，YAP的轉(zhuǎn)錄靶點包括CTGF和TGF-β，它們是調(diào)節(jié)組織結(jié)構(gòu)重塑程度的生長因子[6]，并已被證明與青光眼有關(guān)[33-35]；轉(zhuǎn)谷氨酰胺酶-2(transglutaminase-2，TGM-2)也是由YAP調(diào)控的，對ECM的沉積和轉(zhuǎn)換也很重要，在青光眼或糖皮質(zhì)激素治療HTM細胞中有明顯的上調(diào)作用[36]，因此YAP/TAZ的核定位和CTGF、TGF-β、TGM-2等基因的轉(zhuǎn)錄活性可能在青光眼的發(fā)生發(fā)展中起重要作用。

Iyer等[37]研究顯示：產(chǎn)生溶血磷脂(lysophosphatidic acid，LPA)的自分泌運動因子(autotaxin，ATX)的活性在青光眼中明顯上調(diào)，抑制LPA的產(chǎn)生會導致眼壓的降低。雖然先前的研究沒有描述一個完整的機制，Yu等[22]和Miller等[38]已經(jīng)確認LPA是YAP/TAZ的激活劑。綜合考慮，這些研究指出了一個新的ATX-LPA-YAP/TAZ信號軸。因此，有必要進一步研究正常和青光眼基質(zhì)上HTM細胞ATX的變化，為青光眼的治療提供新的方法。

4 YAP與晶狀體疾病

Song等[18]為了研究YAP基因在晶狀體發(fā)育中的作用，通過條件性敲除(conditional knockout，CKO)YAP，與野生型晶狀體生長過程相比，CKO晶體嚴重發(fā)育遲緩和畸形。CKO晶體的主要特征是整體明顯縮小，晶狀體上皮細胞(lens epithelial cells，LEC)丟失，纖維細胞排列紊亂，形成空泡。此實驗說明YAP蛋白參與晶狀體的正常發(fā)育和維持，并提示YAP蛋白參與白內(nèi)障的發(fā)生。潛在的YAP失調(diào)在白內(nèi)障發(fā)生中的作用未曾研究。同時其研究發(fā)現(xiàn)在細胞間黏附減少的LEC內(nèi)的核YAP的增加，根據(jù)此可假設(shè)在后發(fā)性白內(nèi)障(posterior capsular opacification，PCO)形成過程中，YAP的活性會增加。

Wang等[39]已經(jīng)證明，YAP高水平表達的細胞，細胞黏附分子鈣黏附素(e-cadherin，E-CA)的低表達，以及與EMT有關(guān)的分子的高表達。晶狀體上皮黏附復合物的變化和EMT的誘導是PCO的標志[40]。YAP高表達導致EMT的過程可能是通過多重信號通路進行調(diào)控的。研究比較多的是TGF-β 和 Smad2/3/4 復合物[41]。目前已研究發(fā)現(xiàn)各種因子相互影響，在PCO的發(fā)生中發(fā)揮了重要作用[42]，在PCO形成過程中，TGF-β是EMT的一個強有力的調(diào)節(jié)因子，推測YAP的活性可能調(diào)節(jié)這一信號級聯(lián)。同時，PCO期間細胞凋亡率降低，增殖率增加，也可能與YAP高表達相關(guān)，因此YAP可能以多種方式在PCO的形成中發(fā)揮重要作用。其具體機制研究尚未見報道，具有進一步研究價值。

5 YAP與視網(wǎng)膜疾病

YAP通過與序列特異性DNA結(jié)合因子和轉(zhuǎn)錄輔助性因子共同作用，在發(fā)育中的上皮組織和腫瘤中起調(diào)節(jié)細胞增殖的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)作用。上游激酶級聯(lián)控制細胞核的定位和功能，以響應部分識別的外源信號，包括細胞與細胞間的接觸。在視網(wǎng)膜發(fā)育中，YAP是視網(wǎng)膜前體細胞增殖和視網(wǎng)膜色素細胞分化所必需的。選擇性敲除視網(wǎng)膜前體細胞YAP后，發(fā)育中的視網(wǎng)膜表現(xiàn)出進行性退化的跡象，包括層折疊、變薄和細胞丟失，這是由于細胞增殖和存活以及連接完整性的多重缺陷所致[14]。在YAP敲除的視網(wǎng)膜前體細胞中，S期細胞數(shù)量減少，細胞周期進程改變，可能是通過對已知的YAP/TEAD靶基因CyclinE的下調(diào)從而改變了細胞周期進程。在發(fā)育期的視網(wǎng)膜中，YAP能維持頂端界面的Crumbs極性復合物蛋白穩(wěn)定性，進而維持層狀連接。這些研究結(jié)果表明，在視網(wǎng)膜上皮細胞發(fā)育中，其研究不僅闡明了YAP在促進祖細胞增殖中的典型作用，而且還揭示了YAP在神經(jīng)上皮發(fā)育過程中的進化保守性和對區(qū)域定位、維持細胞連接完整性、精確調(diào)控細胞增殖以及前體細胞分化命運的調(diào)控方面重要的指導作用。

葡萄膜黑色素瘤(uveal melanoma，UM)是成人眼中最常見的惡性腫瘤。YAP/TAZ在人類癌癥中經(jīng)常被激活[2]。然而，在癌癥中導致YAP/TAZ激活的潛在機制基本上是未知的。Hippo通路成分中的突變在人類癌癥中是罕見的。一個值得注意的例子是神經(jīng)纖維蛋白2(neurofilament protein 2，NF2)腫瘤抑制因子。NF2的突變激活YAP，而YAP激活是NF2誘導的腫瘤發(fā)生所必需的[5]。有趣的是，這些腫瘤或過度生長，包括NF2功能缺失突變引起的腫瘤，都來自神經(jīng)外胚層。GQ/11或NF2突變激活YAP/TAZ，提示Hippo通路在神經(jīng)外胚層的發(fā)育和分化中起重要作用，與Hippo通路在調(diào)節(jié)神經(jīng)祖細胞中的作用一致[43]。

YAP在視網(wǎng)膜發(fā)育及其疾病的發(fā)展中起重要作用，具體機制仍待進一步研究。未來可成為一個新的潛在靶點預防、篩查、治療視網(wǎng)膜相關(guān)疾病。

6 總結(jié)與展望

Hippo/YAP在眼部疾病發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。近些年來才成為研究熱點，對YAP的功能研究有助于理解眼部疾病發(fā)生、發(fā)展的相關(guān)機制。目前研究表明，YAP在感受和調(diào)節(jié)機械力學信號作用中起關(guān)鍵作用；但其具體上下游調(diào)節(jié)信號和其相關(guān)生物學作用仍待進一步研究，以便為角膜疾病和青光眼疾病防治帶來新的突破點；Hippo/YAP在調(diào)控細胞增殖、EMT、器官大小方面可能起核心作用。未來通過對其信號通路全面系統(tǒng)研究，有利于認識及解決相關(guān)機制問題，為后發(fā)性白內(nèi)障、視網(wǎng)膜疾病、眼部腫瘤提供新的治療靶點；該通路研究價值、空間大，從目前研究來看，對Hippo/YAP的功能及其相關(guān)通路在眼部的作用研究依然任重道遠。