郝一憲，魏慧霞，郭大東，畢宏生,3

0引言

大量研究發(fā)現(xiàn)，Rho/ROCK信號(hào)通路具有一系列重要的生物學(xué)功能，可以在細(xì)胞調(diào)控過(guò)程中起“開關(guān)”作用，并參與調(diào)控細(xì)胞增殖與分化、誘導(dǎo)細(xì)胞骨架重組、影響血管和組織通透性和應(yīng)力纖維形成等。越來(lái)越多的研究表明，Rho/ROCK信號(hào)通路可調(diào)控多種眼組織細(xì)胞的生理功能，包括通過(guò)調(diào)控細(xì)胞增殖、上皮分化、細(xì)胞遷移和細(xì)胞黏附來(lái)影響角膜各層功能；控制細(xì)胞骨架重塑來(lái)調(diào)節(jié)晶狀體上皮細(xì)胞的遷移和增殖；調(diào)節(jié)小梁網(wǎng)收縮來(lái)控制房水流通；調(diào)控肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白，導(dǎo)致血管平滑肌收縮，影響眼內(nèi)血流；誘導(dǎo)肌成纖維細(xì)胞的形成影響鞏膜重塑等(圖1)。因此，Rho/ROCK信號(hào)通路在眼科疾病的發(fā)生發(fā)展中起重要的調(diào)控作用，本文就Rho/Rock信號(hào)通路在眼科疾病發(fā)生發(fā)展中的作用做簡(jiǎn)要綜述，為臨床治療眼病提供思路。

1 Rho-GTP酶和Rho

Rho-GTP酶是控制所有真核細(xì)胞多種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑的重要分子開關(guān)，為20～30kD單體GTP結(jié)合蛋白，與Ras超家族蛋白有25% 的同源性[1-2]。哺乳動(dòng)物Rho-GTP酶主要包括Rho(三種亞型：A，B，C)、Rac(1，2，3)、Cdc42、TC10、TCL、Chp(1，2)、RhoG、Rnd(1，2，3)、RhoBTB(1，2)、RhoD、Rif、和TTF[1]等類型。Rho蛋白受三類蛋白質(zhì)的高度調(diào)控，即鳥嘌呤核苷酸交換因子(guanine nucleotide exchange factor，GEF)，GTP酶激活蛋白(GTPase-activating protein，GAP)和鳥嘌呤核苷酸交換抑制劑(guanine nucleotide exchange inhibitor，GDI)。在GEF的作用下，Rho蛋白由無(wú)活性的Rho-GDP狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘腞ho-GTP狀態(tài)，并且GAP可以通過(guò)GTP的水解使Rho蛋白失活，而Rho-GDI可保護(hù)Rho蛋白免受泛素化[3]。

2 ROCK

Rho相關(guān)蛋白激酶(Rho-associated coiled-protein kinase，ROCK)屬于絲氨酸/蘇氨酸激酶家族，包括兩種類型ROCK1和ROCK2。其中，ROCK1在肝、肺、腎、脾、睪丸和循環(huán)炎癥細(xì)胞中大量表達(dá)，而ROCK2主要存在于心臟、肌肉(包括平滑肌)和大腦中[4]。ROCK的結(jié)構(gòu)包括三部分：位于分子結(jié)構(gòu)氨基端的催化區(qū)，位于分子結(jié)構(gòu)羧基端的PH結(jié)構(gòu)域，以及包含Rho-GTP結(jié)合結(jié)構(gòu)域的螺旋區(qū)。ROCK受到Rho-GTP酶的調(diào)控，參與控制多種生理功能，包括細(xì)胞收縮、遷移、增殖和黏附。ROCK可以使多種細(xì)胞內(nèi)底物磷酸化，包括肌球蛋白輕鏈(myosin light chain, MLC)、LIM激酶(LIM kinases, LIMK)、肌球蛋白磷酸酶靶蛋白(myosin phosphatase target protein，MYPT-1)等，并通過(guò)與這些底物的相互作用調(diào)控肌動(dòng)球蛋白的收縮、細(xì)胞形態(tài)變化、細(xì)胞黏附、膜通透性等。

3 Rho/ ROCK信號(hào)通路在眼科疾病中的相關(guān)研究

3.1白內(nèi)障白內(nèi)障是有用視力喪失的最常見原因之一，全世界大約有1600萬(wàn)人受到影響[5]。轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(transforming growth factor，TGF-β)誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化可導(dǎo)致眼部纖維化病變，在白內(nèi)障發(fā)生發(fā)展過(guò)程中起促進(jìn)作用。Korol等[6]證實(shí)TGF-β誘導(dǎo)的上皮-間質(zhì)轉(zhuǎn)化(最終表達(dá)α-SMA)受肌動(dòng)蛋白動(dòng)力學(xué)的調(diào)節(jié)，其發(fā)生途徑是RhoA-ROCK-MRTF-A。Imaizumi等[7]發(fā)現(xiàn)，ROCK抑制劑Y27632抑制了TGF-β2依賴性誘導(dǎo)的小鼠晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cells，LECs)Ⅰ型膠原表達(dá)和UV-B照射誘導(dǎo)的前囊下白內(nèi)障(anterior subcapsular cataracts，ASCs)形成，對(duì)ASCs的發(fā)生起抑制作用。因此，ROCK抑制劑可能是預(yù)防ASCs的候選藥物。在白內(nèi)障術(shù)后，最常見的并發(fā)癥是由LECs的遷移和增殖引起的后囊混濁(posterior capsule opacification，PCO)。Lin等[8]發(fā)現(xiàn)，ROCK通路可以通過(guò)cofilin激活、CAPZA1和ERM蛋白家族表達(dá)來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞骨架重塑，其中cofilin可以通過(guò)磷酸化調(diào)節(jié)LECs的遷移和增殖；經(jīng)ROCK抑制劑Y27632-PLGA改良后的人工晶狀體可明顯抑制PCO的發(fā)展。因此，改良人工晶狀體可明顯阻止PCO的形成，有望成為臨床預(yù)防PCO的有效途徑。

3.2青光眼青光眼是一組不可逆的進(jìn)行性視神經(jīng)疾病，可導(dǎo)致嚴(yán)重的視野喪失和失明[9]，表現(xiàn)為房水流通受阻或流通速度下降而導(dǎo)致的眼壓升高。在青光眼房水中可以觀察到多種細(xì)胞因子濃度的改變，其中包括TGF-β水平的增加[10]。Rho蛋白可以通過(guò)刺激分泌的生物活性分子受體(如內(nèi)皮素-1、凝血酶、血管緊張素Ⅱ、溶血磷脂酸、TGF-β和細(xì)胞因子)被激活，也可以通過(guò)與細(xì)胞外基質(zhì)結(jié)合后由整合素激活[11]。Pattabiraman等[12]利用慢病毒作為基因載體，研究大鼠房水流出通道中RhoA-GTP酶(RhoAV14)持續(xù)表達(dá)對(duì)眼壓的影響，發(fā)現(xiàn)在小梁房水通路中，因RhoAV14失活可導(dǎo)致成纖維細(xì)胞活性增加，并以ROCK依賴的方式升高大鼠的眼壓。Montecchi-Palmer等[13]發(fā)現(xiàn)TGF-β2通過(guò)Smad和非Smad依賴性途徑誘導(dǎo)人小梁細(xì)胞內(nèi)交聯(lián)肌動(dòng)蛋白網(wǎng)絡(luò)的形成，且ROCK抑制劑對(duì)肌動(dòng)蛋白應(yīng)力纖維具有破壞性，因此房水流出受阻和眼壓升高可能是由于Rho/ROCK信號(hào)傳導(dǎo)途徑的激活，使用Rho/ROCK信號(hào)通路抑制劑可能在青光眼治療中發(fā)揮作用。

3.3視神經(jīng)相關(guān)病變

3.3.1視神經(jīng)損傷常見的視神經(jīng)病變包括青光眼性視神經(jīng)病變和外傷性視神經(jīng)損傷。視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞(retinal ganglion cells, RGCs)的逐漸喪失和相關(guān)的視野缺損是青光眼性視神經(jīng)病變的典型標(biāo)志，而RGCs的凋亡會(huì)導(dǎo)致視力損害和失明[14-15]。Yu等[16]發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜RhoA/ROCK信號(hào)在外傷性視神經(jīng)病變中被激活；同時(shí)，中樞神經(jīng)損傷后，RGCs上調(diào)表達(dá)Nogo-髓鞘相關(guān)糖蛋白(Nogo myelin-associated glycoprotein，Nogo-A)，這是一種富含髓鞘的中樞神經(jīng)系統(tǒng)軸突生長(zhǎng)和再生抑制蛋白[17]。Nogo-A與細(xì)胞膜上的受體結(jié)合后將信號(hào)傳入細(xì)胞內(nèi)，激活RhoA-ROCK-LIMK-Cofilin信號(hào)通路，調(diào)控肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白從而引起細(xì)胞生長(zhǎng)錐的塌陷，抑制神經(jīng)軸突的生長(zhǎng)[18-19]；Yu等[16]研究證實(shí)，ROCK抑制劑法舒地爾(Fasudil)可通過(guò)作用于Rho/ROCK信號(hào)通路減輕RGCs的損傷，降低Nogo-A和ROCK-2基因的表達(dá)，從而減輕視神經(jīng)損傷。

3.3.2缺血性視神經(jīng)病變?nèi)毖砸暽窠?jīng)病變根據(jù)視神經(jīng)乳頭(optic nerve head, ONH)的腫脹部位分為前部和后部?jī)煞N類型[20]。青光眼眼壓升高可增加ONH篩板上的機(jī)械力，使RGCs軸突功能受損，同時(shí)，隨著ONH中RhoA蛋白水平顯著增加，Rho/ROCK信號(hào)通路調(diào)控肌動(dòng)蛋白和肌球蛋白作用增強(qiáng)，導(dǎo)致血管平滑肌過(guò)度收縮，最終導(dǎo)致ONH缺血[21-23]。Sugiyama等[24]研究發(fā)現(xiàn)，局部或全身注射ROCK抑制劑法舒地爾抑制L-NAME或內(nèi)皮素-1誘導(dǎo)的ONH血流量減少以及ONH功能和形態(tài)的損害。Chihara等[25]研究表明，外用ROCK抑制劑利帕舒地爾(Ripasudil)增加了原發(fā)性開角型青光眼和高眼壓的ONH

圖1 Rho/ROCK 信號(hào)通路活化作用簡(jiǎn)圖 GEF：鳥嘌呤核苷酸交換因子；GAP：GTP酶激活蛋白；MLC：肌球蛋白輕鏈；LIMK：LIM激酶；ERM：(Ezrin/Radixin/Moesin) 蛋白家族；MRTF-A：心肌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-A；SRF：血清反應(yīng)因子。

淺周血管密度，擴(kuò)張毛細(xì)血管周圍血管。因此，ROCK抑制劑可作為缺血性視神經(jīng)病變的治療方法。

3.4視網(wǎng)膜相關(guān)病變

3.4.1糖尿病性視網(wǎng)膜病變對(duì)糖尿病患者而言，糖尿病視網(wǎng)膜病變是致其失明的主要原因[26]。Arita等[27-28]在糖尿病大鼠的視網(wǎng)膜微脈管系統(tǒng)中觀察到顯著的Rho/ROCK活化，應(yīng)用ROCK抑制劑法舒地爾，使糖尿病大鼠視網(wǎng)膜內(nèi)皮型一氧化氮合酶的磷酸化水平顯著增加，并且降低MYPT-1磷酸化和細(xì)胞間黏連分子-1表達(dá)，通過(guò)抑制白細(xì)胞黏附并減少白細(xì)胞誘導(dǎo)的內(nèi)皮損傷來(lái)保護(hù)血管內(nèi)皮。事實(shí)上，抑制Rho/ROCK通路可調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞從而抑制血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子誘導(dǎo)的血管生成[29]。Hollanders等[30]用ROCK抑制劑AMA0428靶向Rho/ROCK通路可有效減少早期糖尿病視網(wǎng)膜病變改變。Rothschild 等[31]發(fā)現(xiàn)在2型糖尿病視網(wǎng)膜中，視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞和視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞中的ROCK-1信號(hào)激活，可誘導(dǎo)細(xì)胞骨架重塑，進(jìn)而導(dǎo)致微血管閉合和視網(wǎng)膜缺氧，并破壞視網(wǎng)膜色素上皮屏障和滲漏，而眼內(nèi)注射法舒地爾能有效逆轉(zhuǎn)該損害。

3.4.2年齡相關(guān)性黃斑變性年齡相關(guān)性黃斑變性是視網(wǎng)膜色素上皮和神經(jīng)感覺性視網(wǎng)膜的退行性病變，其特征是視網(wǎng)膜色素上皮喪失、脈絡(luò)膜新生血管、色素上皮脫離和黃斑纖維瘢痕形成[32-33]。Hollanders等[34]發(fā)現(xiàn)在體外瓊脂糖遷移實(shí)驗(yàn)中，ROCK抑制劑AMA0428可減少人腦微血管周細(xì)胞中肌球蛋白磷酸化，并誘導(dǎo)應(yīng)力纖維和局灶性黏連的丟失，從而促進(jìn)該細(xì)胞的遷移和招募，促進(jìn)血管的成熟，且AMA0428在激光誘導(dǎo)的脈絡(luò)膜新生血管小鼠模型中具有抗炎、抗血管生成和抗纖維化作用。

3.4.3視網(wǎng)膜脫離視網(wǎng)膜脫離最明顯的特征是桿狀細(xì)胞軸突及其末端從外突觸層向細(xì)胞本體的回縮[35]。RhoA/ROCK信號(hào)通路在受傷后可迅速活化，促進(jìn)軸突回縮[36]。Wang等[37]發(fā)現(xiàn)視網(wǎng)膜脫離后，通過(guò)RhoA-ROCK-LIMK通路，使cofilin磷酸化增加，促進(jìn)了視桿感光細(xì)胞肌動(dòng)蛋白纖維的解聚，從而有助于視桿軸突損傷后的收縮。

3.5角膜內(nèi)皮疾病角膜內(nèi)皮層為角膜最內(nèi)層，靈長(zhǎng)類角膜內(nèi)皮細(xì)胞(corneal endothelial cell，CEC)是不可再生的，因此CEC的任何損傷都只能通過(guò)代償性遷移和殘余CEC的擴(kuò)散來(lái)修復(fù)，以覆蓋受傷區(qū)域，從而導(dǎo)致CEC密度下降，當(dāng)?shù)陀谂R界水平(通常小于500～1000cell/mm2)時(shí)，可能導(dǎo)致角膜混濁[38]。研究發(fā)現(xiàn)，ROCK抑制劑可加速角膜內(nèi)皮傷口愈合，從而導(dǎo)致具有高內(nèi)皮細(xì)胞密度的角膜內(nèi)皮單層細(xì)胞再生[39]。Okumura等[40]證實(shí)ROCK抑制劑Y-27632通過(guò)抑制Rho/ROCK信號(hào)通路，促進(jìn)CEC的黏附，抑制細(xì)胞凋亡，來(lái)增加CEC細(xì)胞的數(shù)量。在角膜受損的傷口愈合過(guò)程中，新生血管的生成以及纖維化可損害視力，ROCK抑制劑AMA0526在體外能有效抑制血管生成，并可減輕炎癥反應(yīng)和Ⅲ型膠原沉積，從而有效控制創(chuàng)面愈合的全過(guò)程[41]。

3.6近視近視作為一種青少年常見的眼部疾病，其特征在于眼軸的過(guò)度增長(zhǎng)。大量實(shí)驗(yàn)和臨床證據(jù)表明，與近視相關(guān)的眼球后段過(guò)度延長(zhǎng)是鞏膜細(xì)胞外基質(zhì)重塑改變的結(jié)果，該結(jié)果已被人近視眼鞏膜的結(jié)構(gòu)和生物力學(xué)的變化所證實(shí)[42]。Yuan等[43]研究發(fā)現(xiàn)鞏膜成纖維細(xì)胞受到機(jī)械應(yīng)力后可激活RhoA，通過(guò)RhoA/ROCK2-MRTF-A/SRF途徑，使得心肌相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子-A(MRTF-A)核轉(zhuǎn)移，α-SMA表達(dá)增加，誘導(dǎo)其分化為肌成纖維細(xì)胞。另外，MDIA和ROCK在Rho引起的應(yīng)力纖維形成過(guò)程中同時(shí)被激活，MDIA通過(guò)成核和聚合產(chǎn)生肌動(dòng)蛋白細(xì)絲，而ROCK激活肌球蛋白使其交聯(lián)，從而誘導(dǎo)肌球蛋白束的收縮[44]。因此，Rho可能通過(guò)mDia1和ROCK途徑同時(shí)介導(dǎo)肌動(dòng)蛋白組裝，從而影響近視的發(fā)生發(fā)展。

3.7葡萄膜炎特發(fā)性前葡萄膜炎是人類最常見的眼內(nèi)炎性疾病，以虹膜和/或球囊的炎癥為特征[45]。Uchida等[46]研究發(fā)現(xiàn)，在內(nèi)毒素誘導(dǎo)的大鼠葡萄膜炎中，ROCK抑制劑利帕舒地爾通過(guò)抑制細(xì)胞間黏連分子-1和MYPT-1的表達(dá)，以及通過(guò)抑制TNF-α/NF-κB來(lái)發(fā)揮抗炎作用，從而抑制白細(xì)胞黏附和炎性細(xì)胞浸潤(rùn)。Yamada等[47]研究發(fā)現(xiàn)利帕舒地爾滴眼液對(duì)前葡萄膜炎患者的炎癥作用有很好的抑制作用，可能與ROCK信號(hào)通路抑制劑重新構(gòu)建血-房水屏障有關(guān)。

4小結(jié)

綜上所述，Rho/ROCK信號(hào)通路參與了多種眼病的發(fā)生發(fā)展，深入探討Rho/ ROCK信號(hào)通路在眼病發(fā)生發(fā)展中的作用對(duì)治療眼病有很好的幫助和促進(jìn)作用，相關(guān)的Rho酶抑制劑和ROCK抑制劑的開發(fā)也在相關(guān)眼病的治療過(guò)程中顯示出越來(lái)越大的潛力，并為治療眼病提供了更多的選擇和幫助。