周夢(mèng)賢，李土玲，殷學(xué)偉，畢宏生，郭大東

?KEYWORDS:Notch signaling pathway; cataract; uveitis; age-related macular degeneration; regulatory role

0引言

Notch信號(hào)是一個(gè)動(dòng)物在進(jìn)化過程中高度保守的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，廣泛存在于無脊椎動(dòng)物和脊椎動(dòng)物中。其中哺乳動(dòng)物的Notch家族有4個(gè)高度保守的不同的Notch受體家族成員，即Notch 1～4，它們分別結(jié)合了2個(gè)保守的配體家族Jagged(JAG1和JAG2)和Delta-like(DLL1、DLL3和DLL4)。配體的激活參與了γ分泌酶對(duì)Notch跨膜區(qū)蛋白的水解。γ分泌酶抑制劑能有效地阻止Notch信號(hào)的激活[1]。研究證實(shí)，Notch信號(hào)通路在細(xì)胞增殖、分化和凋亡，血管生成以及多種癌癥的發(fā)生發(fā)展過程中發(fā)揮了重要作用[2-4]。越來越多的研究表明，Notch信號(hào)通路與眼科疾病發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。本文就Notch信號(hào)通路在眼科疾病發(fā)生發(fā)展過程中的作用進(jìn)行綜述，為眼科疾病的病理機(jī)制研究及治療提供思路。

1 Notch信號(hào)通路與白內(nèi)障疾病

白內(nèi)障是目前世界上最主要的致盲性眼病，嚴(yán)重危害人類視覺健康。晶狀體上皮細(xì)胞是位于晶狀體囊膜前表面的單層上皮細(xì)胞，與白內(nèi)障的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)。晶狀體上皮細(xì)胞(lens epithelial cells, LECs)通過增殖和遷移并最終轉(zhuǎn)化為肌成纖維細(xì)胞樣細(xì)胞，即上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化(epithelial-mesenchymal transition, EMT)，是前囊下白內(nèi)障(anterior subcapsular cataract, ASC)和后囊混濁(posterior capsule opacification, PCO)發(fā)生的常見原因[5]。在體外細(xì)胞培養(yǎng)中，轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子-β(TGF-β)可誘導(dǎo)上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化，而且轉(zhuǎn)化過程由Notch、Wnt/β-catenin和整合素信號(hào)通路介導(dǎo)[6]。目前已有研究證實(shí)Notch信號(hào)通路在控制LEC-EMT的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)中占有重要地位[7]。Chen等[8]在體外細(xì)胞培養(yǎng)和體內(nèi)損傷誘導(dǎo)ASC模型的研究中發(fā)現(xiàn)，JAG1/Notch信號(hào)在TGF-β刺激的晶狀體上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化中被激活，而阻斷Notch信號(hào)可以逆轉(zhuǎn)LEC-EMT導(dǎo)致的晶狀體纖維化，提示抑制Notch通路能夠在白內(nèi)障治療過程中發(fā)揮作用；通過獲得和喪失功能分析進(jìn)一步證實(shí)，miR-26a和miR-26b可通過直接靶向JAG1和抑制JAG1/Notch信號(hào)拮抗EMT。Zhang等[9]研究發(fā)現(xiàn)，C-端結(jié)合蛋白-2(CtBP2)介導(dǎo)TGF-β誘導(dǎo)的Notch信號(hào)活化可調(diào)控人晶狀體上皮細(xì)胞內(nèi)膜轉(zhuǎn)導(dǎo)，同時(shí)，CtBP2誘導(dǎo)的EMT可被Notch抑制劑DAPT阻斷。Li等[10]利用ASC小鼠模型首次證實(shí)2’, 3’-環(huán)核苷酸3’-磷酸二酯酶(CNPase)在LECs中高表達(dá)，并與EMT標(biāo)志物蛋白的表達(dá)有關(guān),CNPase通過Notch信號(hào)通路促進(jìn)LECs的EMT，CNPase和藥物靶向Notch通路在預(yù)防和治療白內(nèi)障可能具有一定的應(yīng)用前景。上述研究成果提示，Notch信號(hào)通路活化在EMT中發(fā)揮重要作用，從而為預(yù)防和治療白內(nèi)障提供了新的方向。

2 Notch信號(hào)通路與葡萄膜疾病

2.1Notch信號(hào)通路與葡萄膜炎葡萄膜炎主要是由T淋巴細(xì)胞介導(dǎo)的一類自身免疫性眼病，常累及虹膜、睫狀體和脈絡(luò)膜，可導(dǎo)致嚴(yán)重的視力喪失[11]。研究證實(shí)，Notch信號(hào)通路可通過調(diào)節(jié)初始CD4+T細(xì)胞向Th17和Treg細(xì)胞的分化來影響Th細(xì)胞的比例平衡，對(duì)EAU的發(fā)生發(fā)展至關(guān)重要。Rong等[12]通過將Notch shRNA導(dǎo)入體外擴(kuò)增的Treg細(xì)胞中，并將Treg細(xì)胞轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)性自身免疫性葡萄膜炎(experimental autoimmune uveitis, EAU)小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn)notch1基因缺陷的Treg細(xì)胞的轉(zhuǎn)移可顯著減少促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生和炎癥細(xì)胞的浸潤(rùn)，證實(shí)Notch信號(hào)能通過負(fù)調(diào)節(jié)小鼠EAU中浸潤(rùn)的Treg細(xì)胞的免疫抑制功能促進(jìn)葡萄膜炎的發(fā)生發(fā)展。Yin等[13-14]研究表明，活化的Notch信號(hào)通路可破壞EAU大鼠的CD4+/CD8+和Th17/Treg比例的平衡,而Notch信號(hào)抑制劑DAPT能有效逆轉(zhuǎn)其中Th17/Treg的失衡，從而促進(jìn)葡萄膜炎的免疫恢復(fù)，為臨床應(yīng)用Notch信號(hào)抑制劑治療葡萄膜炎提供了新的思路。Qi等[15]研究發(fā)現(xiàn)，活動(dòng)性白塞氏病(Beh?et’s disease, BD)患者體內(nèi)Notch通路激活可促進(jìn)STAT3的磷酸化并進(jìn)一步觸發(fā)BD患者的Th17反應(yīng)。此外，研究還表明，notch1基因的低甲基化可導(dǎo)致葡萄膜炎患者Notch信號(hào)水平升高，從而增強(qiáng)Th17細(xì)胞分化水平以及相關(guān)細(xì)胞因子的表達(dá)，導(dǎo)致Th17/Treg平衡紊亂，進(jìn)而導(dǎo)致葡萄膜炎的發(fā)生[16]。Yang等[17]研究證實(shí)，巨噬細(xì)胞移動(dòng)抑制因子(macrophage migration inhibitory factor, MIF)是EAU發(fā)生過程中的關(guān)鍵細(xì)胞因子,Notch信號(hào)通路與MIF介導(dǎo)的眼內(nèi)炎癥放大有關(guān),并可進(jìn)一步加劇視網(wǎng)膜功能的損害。因此，MIF和Notch信號(hào)通路活化在葡萄膜炎的發(fā)生發(fā)展過程中扮演了重要角色，并可能成為治療葡萄膜炎新的干預(yù)靶點(diǎn)。

2.2Notch信號(hào)通路與葡萄膜血管性疾病脈絡(luò)膜新生血管(choroidal neovascularization, CNV)又稱視網(wǎng)膜下新生血管，是許多眼底疾病共同的病理基礎(chǔ)，因其常累及黃斑區(qū)，所以會(huì)導(dǎo)致中心視力的嚴(yán)重?fù)p害。多項(xiàng)研究表明Notch信號(hào)通路活化可促進(jìn)病理性眼組織新生血管的生成，而阻斷Notch信號(hào)通路可減輕CNV帶來的損傷[18-19]。Dou等[20]通過使用髓系特異性RBP-J基因敲除小鼠模型和激光誘導(dǎo)的CNV模型，發(fā)現(xiàn)抑制巨噬細(xì)胞中的Notch信號(hào)可減輕激光損傷后的脈絡(luò)膜早期炎癥反應(yīng)，抑制脈絡(luò)膜血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和腫瘤壞死因子-α的產(chǎn)生，從而抑制CNV的生成。這些結(jié)果為進(jìn)一步探索不同條件下Notch信號(hào)通路作為治療CNV的新療法提供了理論基礎(chǔ)。

3 Notch信號(hào)通路與視網(wǎng)膜疾病

3.1Notch信號(hào)通路與增殖性玻璃體視網(wǎng)膜病變?cè)鲋承圆Ａw視網(wǎng)膜病變(proliferative vitreoretinopathy, PVR)是一種反復(fù)發(fā)作的易導(dǎo)致患者失明的眼病，常發(fā)生于孔源性視網(wǎng)膜脫離和近期接受視網(wǎng)膜脫離術(shù)的患眼中[21]。視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(retinal pigment epithelium, RPE)暴露在玻璃體中，被玻璃體中的生長(zhǎng)因子和細(xì)胞因子激活，受EMT影響轉(zhuǎn)化為成纖維細(xì)胞，并在視網(wǎng)膜內(nèi)或外表面形成膜，造成視網(wǎng)膜皺縮和視網(wǎng)膜牽引，這被認(rèn)為是PVR形成的關(guān)鍵因素[22]。既往研究表明Notch信號(hào)在眼睛發(fā)育和RPE的EMT轉(zhuǎn)化過程中起關(guān)鍵作用，阻斷Notch信號(hào)通路可抑制RPE的遷移和增殖，與JAG1/Notch信號(hào)調(diào)節(jié)RPE增殖以及Hey2表達(dá)水平的降低有關(guān)。Zhang等[23]采用小鼠PVR模型研究發(fā)現(xiàn)Notch信號(hào)通路可通過調(diào)節(jié)RPE的EMT在PVR的形成過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。玻璃體腔內(nèi)注射LY411575可抑制Notch信號(hào)通路，減少RPE細(xì)胞誘導(dǎo)的PVR形成，進(jìn)一步闡釋了PVR的發(fā)病機(jī)制。Zhang等[24]研究表明ARPE-19細(xì)胞增殖有助于小鼠PVR的發(fā)育，DAPT可特異性抑制Notch信號(hào)通路從而降低視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞的PVR形成并抑制M2型巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，Notch信號(hào)可能通過調(diào)節(jié)M2型巨噬細(xì)胞極化來調(diào)節(jié)PVR的形成。

3.2Notch信號(hào)通路與年齡相關(guān)性黃斑變性年齡相關(guān)性黃斑變性(age-related macular degeneration, ARMD)是一種視網(wǎng)膜退行性疾病，其特征是RPE不可逆性丟失，進(jìn)而導(dǎo)致相鄰的光感受器退化，是老年人不可逆失明的主要原因[25]。紫外線UVB能增加RPE細(xì)胞內(nèi)活性氧(reactive oxygen species, ROS)的水平并誘導(dǎo)RPE細(xì)胞凋亡[26]。Liu等[27]研究發(fā)現(xiàn)抑制Notch2而不是Notch1可以減輕UVB誘導(dǎo)的RPE細(xì)胞內(nèi)ROS水平和細(xì)胞凋亡，這對(duì)我們理解ARMD的發(fā)病機(jī)制具有重要意義。Shu等[28]研究發(fā)現(xiàn)骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞(bone marrow-derived mesenchymal stem cells, BMSCs)的神經(jīng)營養(yǎng)分泌體可以防止退化的視網(wǎng)膜進(jìn)一步惡化，同時(shí)分化的BMSCs通過補(bǔ)充神經(jīng)元的數(shù)量來改善受損的視網(wǎng)膜的功能。漢黃芩素可能通過抑制Notch1信號(hào)加速誘導(dǎo)BMSCs視網(wǎng)膜神經(jīng)元樣分化進(jìn)而防止視網(wǎng)膜功能退化。該研究結(jié)果為治療ARMD疾病提供了一種潛在的新方法。

3.3Notch信號(hào)通路與早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變?cè)绠a(chǎn)兒視網(wǎng)膜病變(retinopathy of prematurity, ROP)是一種雙眼疾病，影響低胎齡和低出生體質(zhì)量的早產(chǎn)兒的視力，高濃度的氧氣會(huì)促進(jìn)早產(chǎn)兒視網(wǎng)膜血管的收縮，隨后視網(wǎng)膜組織的相對(duì)缺氧導(dǎo)致一系列血管生成因子的分泌，從而導(dǎo)致以ROP為特征的病理性新生血管[29]。Sun等[30]在大鼠ROP模型中，發(fā)現(xiàn)DAPT通過抑制DLL4/Notch-1通路降低了與血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子(vascular endothelial growth factor, VEGF)及其受體相關(guān)的視網(wǎng)膜改變，進(jìn)而抑制高氧誘導(dǎo)的ROP大鼠視網(wǎng)膜新生血管的生成。

3.4Notch信號(hào)通路與糖尿病視網(wǎng)膜病變糖尿病視網(wǎng)膜病變(diabetic retinopathy, DR)是2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus, T2DM)患者主要的眼部微血管并發(fā)癥，也是致盲的主要原因之一。Zhu等[31]將人視網(wǎng)膜內(nèi)皮細(xì)胞(human retinal endothelial cells, HRECs)分別置于高糖、高尿酸、高尿酸加高糖的環(huán)境下進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)高尿酸加高糖組Notch信號(hào)通路活性顯著升高，炎癥細(xì)胞因子明顯增加，提示高尿酸血癥可能通過增加Notch信號(hào)通路的活化促進(jìn)DR的發(fā)生。Yoon等[32]研究發(fā)現(xiàn)糖尿病可誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞過度表達(dá)JAG1并抑制Notch1信號(hào)通路，促進(jìn)小鼠DR的發(fā)展。Zhang等[33]通過體外實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，抑制miR-495可上調(diào)Notch1的表達(dá)進(jìn)而減輕高糖誘導(dǎo)的視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細(xì)胞凋亡，提示miR-495/Notch1信號(hào)可能成為治療DR的潛在干預(yù)靶點(diǎn)。此外，Liu等[34]首次發(fā)現(xiàn)Notch3信號(hào)、周細(xì)胞丟失和糖尿病視網(wǎng)膜病變之間存在關(guān)聯(lián)。上述研究為以Notch信號(hào)相關(guān)分子為靶點(diǎn)治療DR提供了新的思路。

3.5Notch信號(hào)通路與視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤(retinoblastoma, RB)是視網(wǎng)膜發(fā)育中的惡性腫瘤，是兒童最常見的眼內(nèi)腫瘤，80%的患者發(fā)病時(shí)間在3歲之前[35]。Hes1(hairy and enhancer of split 1)基因是Notch信號(hào)通路下游的靶基因，將Notch信號(hào)下傳，可使多熟細(xì)胞維持在未分化狀態(tài)，調(diào)節(jié)細(xì)胞對(duì)分化誘導(dǎo)因子的反應(yīng)，維持未分化細(xì)胞數(shù)量上的穩(wěn)定使干細(xì)胞處于增殖狀態(tài)。Asnaghi等[36]應(yīng)用免疫組化分析了11份人類視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤樣本，發(fā)現(xiàn)其中有10份樣本Hes1中度或高度表達(dá)，提示Notch信號(hào)通路活化在視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤生長(zhǎng)中發(fā)揮了重要作用。通過使用γ分泌酶抑制劑或shRNA下調(diào)JAG2、DLL4或CBF1來抑制Notch信號(hào)通路，可顯著降低WERI Rb1和Y79視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞系細(xì)胞的生長(zhǎng)、增殖和克隆生成能力，提示使用Notch拮抗劑治療RB有可能成為一種更有效的治療新方法。Xiao等[37]采用免疫印跡方法檢測(cè)了Notch受體及其配體在人視網(wǎng)膜母細(xì)胞瘤細(xì)胞系SO-Rb50中的蛋白表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)Notch1和JAG2蛋白可高水平表達(dá)，用DAPT處理后細(xì)胞生長(zhǎng)阻滯，蛋白激酶B(PKB，也稱絲/蘇氨酸蛋白激酶，AKT)、p38絲裂原活化蛋白激酶和磷酸化Src激酶以及磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase, PI3K)和β-catenin的表達(dá)均呈劑量依賴性地降低，提示DAPT抑制Notch通路可能是通過抑制PI3K/Akt、Src、p38/MAPK和Wnt/β-catenin信號(hào)通路來抑制RB細(xì)胞的增殖。長(zhǎng)非編碼RNA(long non-coding RNAs, LncRNAs)是近來發(fā)現(xiàn)的一種沒有蛋白編碼功能的RNAs，Dong等[38]研究發(fā)現(xiàn)抑制LncRNAs HOTAIR的表達(dá)不僅降低了Notch信號(hào)受體和配體的生物合成，而且還抑制了Notch下游靶基因的表達(dá)，提示HOTAIR可能通過Notch信號(hào)通路在RB的發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，并為RB的發(fā)生和轉(zhuǎn)移提供了新的證據(jù)。Ke等[39]發(fā)現(xiàn)牛蒡素(arctium lappa linnaeus)通過下調(diào)JAG1蛋白的表達(dá)水平、降低Notch信號(hào)通路的活化等途徑抑制RB細(xì)胞的增殖和遷移以及誘導(dǎo)RB細(xì)胞凋亡的發(fā)生，有望開發(fā)成為一種治療RB的新型藥物。

3.6Notch信號(hào)通路與其他視網(wǎng)膜疾病Müller細(xì)胞(特化的視網(wǎng)膜大膠質(zhì)細(xì)胞)的激活和增殖與許多視網(wǎng)膜疾病有關(guān)[40]。2型黃斑毛細(xì)血管擴(kuò)張癥是一種雙側(cè)黃斑疾病，可通過引起視網(wǎng)膜光受體和血管的特征性改變從而損害中央視力，Müller細(xì)胞功能障礙可能在MacTel2的發(fā)病機(jī)制中起重要作用。Chung等[41]針對(duì)Notch信號(hào)通路可促進(jìn)視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞的分化設(shè)計(jì)了一種通過促進(jìn)Notch信號(hào)通路活化將人類胚胞胎干細(xì)來源的視網(wǎng)膜祖細(xì)胞分化為視網(wǎng)膜膠質(zhì)細(xì)胞的方法。該分化方法的應(yīng)用將有助于干細(xì)胞疾病模型的產(chǎn)生，并為研究視網(wǎng)膜疾病及相關(guān)的膠質(zhì)功能障礙的分子機(jī)制提供了支持。Xie等[42]發(fā)現(xiàn)移植的嗅鞘細(xì)胞(olfactory ensheathing cells, OECs)可通過下調(diào)Müller細(xì)胞中的Notch信號(hào)通路抑制視網(wǎng)膜變性中的膠質(zhì)增生，從而在視網(wǎng)膜再生和自我修復(fù)中發(fā)揮作用。

4 Notch信號(hào)通路與干眼

干眼(dry eye, DE)是眼科臨床上最常見的眼表疾病之一，通常與用眼過度、激素分泌異常、細(xì)胞凋亡、炎癥因子、眼表黏蛋白改變等諸多因素有關(guān)，影響全世界數(shù)百萬人的眼健康。Min等[43]通過小鼠DE模型研究了淋巴管生成(lymphangiogenesis, LGs)的去誘導(dǎo)淋巴管生成，發(fā)現(xiàn)DLL4/Notch信號(hào)通路的表達(dá)水平和淋巴管生成在去誘導(dǎo)的LGs中顯著上調(diào)。Liu[44]的研究結(jié)果提示，通過Notch信號(hào)活化對(duì)Klf4進(jìn)行微調(diào)可以極大地增加MUC5AC基因的表達(dá)，促進(jìn)杯狀細(xì)胞的分化，從而有助于減輕干眼的癥狀。

5結(jié)語

綜上所述，Notch信號(hào)通路在眼科疾病的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。不同的眼病與Notch信號(hào)通路的調(diào)節(jié)功能密切相關(guān)。從不同維度去深入探討Notch信號(hào)通路在眼科疾病發(fā)生發(fā)展中的作用，對(duì)闡釋眼科疾病發(fā)生的病理機(jī)制具有重要作用，也可為眼科疾病的診斷和治療提供新的分子標(biāo)志物和作用靶點(diǎn)。