糖皮质激素性高眼压(glucocorticoid-induced ocular hypertension, GIOH)是一种由糖皮质激素引起的高眼压。糖皮质激素类药物在临床上应用广泛，常用于治疗多种全身及眼部疾病的炎症。但长期应用该类药物可能会引起GIOH,并且不同人群对激素的敏感性不同，激素敏感人群更易发生GIOH。长期处于GIOH状态可导致视神经损害和视野缺损，并进一步发展为糖皮质激素性青光眼(glucocorticoid-induced glaucoma, GIG)。青光眼是一种不可逆的致盲性眼病，降低并控制眼压是青光眼的主要防治策略。近年来，随着对糖皮质激素、GIOH和GIG的深入观察和研究，人们逐渐认识到糖皮质激素对小梁网具有多种作用，可以改变小梁网的细胞形态、细胞功能和细胞外基质代谢等，增加房水流出阻力使眼压升高。因此探讨糖皮质激素通过影响小梁网结构和功能障碍从而导致GIOH发生具有重要意义，但其错综复杂，目前尚不能完整阐释。本文就GIOH小梁网的病理改变及其相关分子机制做一综述。

1、病理改变

小梁网是由小梁网细胞(trabecular meshwork cell, TMC)及其细胞外基质(extracellular matrix, ECM)组成的小梁相互交错形成的多层海绵状组织，含有丰富的弹性纤维，是房水流出的主要通道。糖皮质激素破坏小梁网的结构和功能，导致房水流出通道受阻，房水在眼内积聚使眼压升高。研究表明，在人体和小鼠中，地塞米松(dexamethasone, DEX)诱导的高眼压可见小梁网的ECM沉积增加，小梁束厚度增加，小梁网间隙变窄，近小管组织(juxtacanalicular, JCT)厚度减小[1,2,3,4,5]。

1.1 TMC

TMC是一种具有吞噬和分泌功能的细胞。糖皮质激素通过诱导凋亡和抑制细胞增殖来减少TMC的数量。Sbardella等[6]研究发现，DEX通过p53途径诱导TMC凋亡，与对照组相比，DEX处理6 d组的TMC数量减少，而DEX处理2 d组的TMC数量不受影响，提示长期应用糖皮质激素会减少TMC数量。此外，Liesenborghs等[7]通过差异表达基因(differentially expressed gene, DEG)发现，糖皮质激素抑制TMC增殖，但对激素不敏感的TMC的增殖抑制效果更强。这可能是DEG分析时所包含的数据集存在对照介质、糖皮质激素处理时间等方面的差异，还需更多的实验验证。Clark等[5]发现，GIG患者的TMC中存在大量高尔基复合体和粗面内质网，糖皮质激素可能促使TMC分泌蛋白生成活跃。Overby等[4]观察到，应用DEX后，TMC的α-平滑肌肌动蛋白(α-smooth muscle actin,α-SMA)的表达提高，提示糖皮质激素可能诱导TMC纤维化。

细胞骨架存在于细胞质和细胞核中，其功能包括调节细胞形态、对环境的感知和反应、收缩和吞噬等。糖皮质激素可以诱导TMC的细胞骨架重组为交联的肌动蛋白网(cross-linked actin networks, CLANs),CLANs在三维上呈现为测地圆顶状结构，在二维上则呈现为肌动蛋白丝的缠结[8]。CLANs的形成破坏TMC的形态，增加了细胞的体积和硬度，并抑制了细胞的增殖、迁移和收缩[9,10]。同时，激素诱导的CLANs具有剂量和时间依赖性，在停用激素后可以逆转[10]。

1.2 ECM

ECM是存在于TMC之间的高度动态网络结构，不仅提供结构支持，还参与调节各种细胞功能[11]。糖皮质激素诱导了ECM异常沉积，包括糖胺聚糖、层黏连蛋白、胶原蛋白Ⅳ型、纤连蛋白、血小板反应蛋白-1(thrombospondin-1, TSP-1)和弹性蛋白等ECM成分，同时还导致透明质酸减少和硫酸软骨素增加[12,13,14]。Ren等[2]研究发现，对小鼠进行5 wk的DEX治疗后，小梁网JCT区域发生了形态学变化，表现为JCT的间隙变窄和厚度变薄，还观察到小梁网细胞外有短卷丝样物质、基底膜样物质(basement membrane-like materials, BM)和类基底膜的指纹样排列物质(fingerprint-like arranged material, FBM)沉积，与GIG患者的表现相似[15]。Yemanyi等[16]建立了糖皮质激素诱导的细胞衍生基质(glucocorticoid-induced matrices, GIMs),即经过DEX处理4 wk后去除人TMC后的细胞衍生基质。在没有外源性DEX或转化生长因子(transforming growth factor, TGF)-β的情况下，GIMs激活非Sma和Mad相关蛋白(Sma-and Mad-related protein, Smad)依赖性TGF-β信号通路，上调ECM结构基因、基质基因和ECM周转基因/酶表达或活性[16]。因此，推测部分GIOH患者停药后仍维持高眼压状态，其原因可能是在长期糖皮质激素治疗后，即使停用激素，其小梁网ECM在一段时间内仍可诱导TMC表达分泌蛋白，维持甚至加重ECM异常沉积，形成恶性循环。

2、分子机制

近年来，关于糖皮质激素对小梁网作用的研究越来越多，揭示了越来越复杂的蛋白质相互作用关系。糖皮质激素通过糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor, GR)、TGF-β、Wnt(Wingless/integrated)蛋白、Rho蛋白和基质金属蛋白酶(matrix metalloproteinases, MMP)等对小梁网产生影响，引起TMC损伤和ECM沉积，从而导致眼压升高。但是，导致GIOH形成的机制错综复杂，仍存在未被完整阐释的分子机制。GR信号通路、TGF-β信号通路、Wnt信号通路、Rho/ROCK通路之间存在串扰，此外还有许多分子机制尚未明确。

2.1 GR与GIOH

糖皮质激素通过GR介导发挥生物学效应，TMC表面具有GR。GR是一种配体依赖性转录因子，是核受体家族成员之一，主要分为GRα和变异片段GRβ两种亚型。

GRα被糖皮质激素激活后发生构象变化，易位至细胞核，继而对下游靶基因发挥转录抑制或转录激活的调节作用[17]。GR转录激活在糖皮质激素诱导的小梁网组织受损和眼压的升高中起重要作用。Patel等[18]通过GRdim转基因小鼠(转录激活受损)探究了DEX治疗后小鼠眼压及小梁网的变化，结果显示野生型小鼠在DEX治疗4 d后处于高眼压状态，并且TMC纤连蛋白、胶原蛋白过表达以及CLANs形成，而GRdim小鼠在DEX治疗5 wk期间眼压一直保持在基线水平，且小梁网细胞的生化、形态和功能也未见显著变化，提示长期应用糖皮质激素可以通过GR转录激活发挥功能，导致小梁网硬度增加及功能受损。选择性抑制GR转录激活可能减弱糖皮质激素诱导的小梁网组织改变和眼压升高，因此选择性GR激动剂可能是未来防治GIOH的一个方向。

GRβ不与糖皮质激素结合，也不介导糖皮质激素发挥功能。但是，GRβ具有完整的DNA结合结构域，可以干扰GRα与DNA的结合，从而拮抗GRα功能。增加GRβ的表达水平和GRβ/α比值可以抑制糖皮质激素对小梁网的影响[19]。Patel等[20]使用表达人类GRβ的腺病毒载体(adenoviral vectors, Ad5)在小鼠小梁网中过表达GRβ,结果显示抑制了DEX诱导的小梁网生化改变和小鼠眼压升高。过表达GRβ还逆转了DEX诱导的眼压升高，并在继续DEX治疗期间使眼压保持在基线水平。同时TMC中GRβ的表达水平可以调节DEX诱导的吞噬抑制[21],尽管其机制尚不明确，但可能与GRβ拮抗GRα功能相关。在青光眼TMC中GRβ表达水平较低[21],提示青光眼患者对激素更敏感以及发生GIOH或GIG的风险更高的原因可能与TMC的GRβ的低表达有关。不同的GRβ/α比值可能导致小梁网组织对激素的敏感性不同。GRβ的低表达或GRβ/α比值的减小可能使GRα更易被糖皮质激素激活，从而发挥转录激活作用影响小梁网。因此，调节GR异构体水平或改变GRβ/α比值可能有助于防治GIOH。

2.2 TGF-β与GIOH

TGF-β属于TGF-β超家族，参与调控细胞生长、细胞分化、细胞凋亡和细胞动态平衡等生物学过程。大多数TGF-β以潜伏形式存在，TSP是体内最有效的TGF-β激活剂之一。研究表明，DEX诱导TMC表达TSP-1,然后激活TGF-β[22]。激活的TGF-β可触发TGF-β信号通路，调控基因表达，使小梁网纤维化，从而导致房水外流受阻，眼压升高。TGF-β信号通路分为Smad信号通路和非Smad信号通路。

GIOH的形成主要与Smad信号通路相关。研究表明，DEX可以增加TGF-β2表达水平并促进其活化，激活下游的Smad信号通路[23]。Kasetti等[23]通过Smad3基因敲除小鼠(Smad3-/-小鼠)模型观察到，野生型小鼠在DEX治疗1 wk后一直处于高眼压状态，而Smad3-/-小鼠眼压在3 wk的DEX治疗期间内一直保持在基线水平，且小梁网没有表现出ECM沉积和TMC内质网应激，提示长期应用糖皮质激素可以通过TGF-β/Smad3信号通路发挥生物学效应，诱导ECM沉积和TMC内质网应激，导致房水流出受阻，眼压升高。此外，DEX可以增加TMC转录因子4(activating transcription factor, ATF4)和C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein, CHOP)的表达[24]。ATF4和CHOP可以调节DEX诱导的TGF-β2活化，同时ATF4过表达可以增加TGF-β2的表达水平，其联合糖皮质激素治疗发挥协同作用，进一步增强Smad活性[23]。TGF-β可以激活TMC的氧化应激[25,26],而氧化应激又可以促进ATF4表达[27]。因此，我们推测在糖皮质激素诱导小梁网改变的过程中，存在TGF-β与ATF4之间的正反馈，放大了糖皮质激素对小梁网的作用。线粒体靶向抗氧化剂可以减弱TGF-β2介导的Smad依赖性转录活性的变化[28]。在将来，选择性TGF-β受体激酶抑制剂和线粒体靶向抗氧化剂可望发展为防治GIOH和GIG或其他青光眼的新途径。

GIM激活非Smad依赖性TGF-β信号通路[16],但其具体机制尚不清楚。非Smad依赖性TGF-β信号通路包括Rho/Rho相关卷曲螺旋蛋白激酶(Rho-associated coiled-coil kinase, ROCK)信号通路、磷脂酰肌醇3激酶(phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase, PI3K)/蛋白激酶B(protein kinase B, Akt)信号通路、丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase, MAPK)信号通路和Wnt信号通路。研究表明，在激素不敏感的人小梁网中，PI3K/Akt信号通路显著下调，但在激素敏感的人小梁网中没有明显改变[29]。MAPK是一种由细胞外信号调节激酶(extracellular signal regulated kinases, ERKs)、P38和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase, JNK)组成的蛋白激酶，与炎症细胞因子信号传导有关，糖皮质激素诱导小梁网中MAPK发生变化[29],同时MAPK在青光眼TMC中也被激活[30]。Buffault等[31]发现ROCK抑制剂下调了TGF-β诱导的α-SMA和纤连蛋白的表达，并逆转了TGF-β诱导的CLANs的形成，这表明TGF-β2激活了TMC中的Rho/ROCK通路。

2.3 Wnt与GIOH

配体Wnt蛋白分子和膜蛋白受体结合后可激发Wnt信号通路。Shyam等[32]发现人TMC表达Wnt基因，提示TMC可激活Wnt信号通路。Wnt信号通路分为经典Wnt/β-连环蛋白通路和非经典Wnt通路。

在Wnt/β-连环蛋白通路中，Wnt蛋白与膜受体卷曲蛋白(frizzled, Fzd)受体和共受体低密度脂蛋白受体相关蛋白(low density lipoprotein receptor-related protein, LRP)-5或LRP-6结合，激活蓬松蛋白(dishevelled, Dvl),阻止β-连环蛋白降解，然后积累的β-连环蛋白进入细胞核激活T细胞因子/淋巴细胞增强因子转录因子家族，启动下游靶基因的转录[33]。Dickkopf相关蛋白(dickkopf-related protein, DKK)-1、分泌的卷曲相关蛋白质(secreted frizzled-related protein, sFRP)是该通路的拮抗剂。而DEX可以增加小梁网中DKK-1、DKK-2、sFRP、Wnt5a、TSP-1、结缔组织生长因子、TGF-β2的表达[34]。Wang等[35]通过重组sFRP灌注液培养人小梁网和小鼠体内实验，发现sFRP降低了TMC中β-连环蛋白的水平，降低了房水流出率使眼压升高。Morgan等[36]发现，在一定范围内，sFRP剂量的增加可以增加TMC硬度，而更大剂量的sFRP对TMC硬度无影响，短期应用sFRP可引起持久的Wnt抑制和TMC硬度增加，以上提示Wnt信号通路可能与疾病病程的进展有关。糖皮质激素可诱导TMC中sFRP等Wnt抑制剂的表达，Wnt/β-连环蛋白通路可抑制小梁网发生病理改变。然而不同的是，Ahadome等[37]发现小分子抑制剂3235-0367可以抑制DEX诱导TMC分泌胶原蛋白和纤连蛋白，而单独使用小分子激活剂与DEX具有相同的效果。当同时使用抑制剂和激活剂时，胶原蛋白和纤连蛋白的表达正常。这些看似矛盾的结果表明了Wnt信号通路的复杂性，需进一步研究Wnt通路在小梁网中的作用机制。Sugali等[38]发现，Dkk1通过抑制LRP5/6受体发挥作用，Dkk1的高表达可以增强GR信号传导，说明Wnt信号通路与GR信号通路之间存在串扰。同时，Dkk1也可以作为Wnt/平面细胞极性(planar cell polarity, PCP)通路的激活剂[39]。

非经典Wnt信号通路主要包括Wnt/PCP通路和Wnt/Ca2+通路。在Wnt/PCP通路中，Wnt5a与Fzd受体和受体酪氨酸激酶样孤儿受体(receptor tyrosine kinase-like orphan receptor, Ror)共受体结合，激活G蛋白和Dvl,进而激活Rho/ROCK信号通路调节细胞骨架[40]。Yuan等[41]发现DEX诱导Wnt5a表达，然后通过Ror/RhoA/ROCK信号轴诱导CLANs形成。在Wnt/Ca2+通路中，Wnt蛋白与Fzd受体结合激活G蛋白和磷脂酶C,并诱导内质网释放Ca2+,从而增加细胞中的Ca2+浓度[40],对细胞增殖和细胞运动有影响[42]。

2.4 Rho与GIOH

Rho属于小分子单聚体GTP酶超家族，通过激活下游效应分子ROCK参与生物学过程。ROCK被激活后通过肌球蛋白轻链(myosin light chain, MLC)和MLC磷酸酶的磷酸化诱导肌动蛋白纤维收缩，使小梁网组织收缩，导致房水外流减少[43]。TGF-β2激活TMC中的Rho/ROCK通路，诱导α-SMA和纤连蛋白表达和CALNs的形成[31],Wnt5a激活Rho/ROCK信号通路以调节细胞骨架[40]。因此，我们认为Rho/ROCK通路与TGF-β信号通路、Wnt信号通路之间存在串扰。目前，两种ROCK抑制剂ripasudil和netarsudil被批准用于治疗青光眼[1,44]。

2.5其他

除GR、TGF-β、Wnt和Rho参与小梁网的病理改变使眼压升高，还有ATF4、MMP和整合素等参与GIOH发生机制。

DEX可以增加TMC中ATF4的表达[24],ATF4除了可以调节TGF-β2活化[23],ATF4还是氧化应激和内质网应激诱导的TMC功能障碍和凋亡的关键介质[27],可以减轻内质网蛋白折叠的负担[45]。ATF4的长期持续表达可以促进细胞凋亡相关蛋白如促凋亡因子CHOP的表达，进而诱导凋亡[46]。有研究发现，DEX极大增加了TMC内质网中分泌蛋白的合成后诱导TMC内质网应激，激活未折叠蛋白级联反应(unfolded protein response, UPR),过度的UPR增加了内质网应激蛋白ATF4、CHOP的表达[24,47]。在小鼠模型中，抑制ATF4/CHOP/生长阻滞和DNA损伤诱导蛋白34通路可以阻止TMC死亡，并减少TMC中的蛋白质合成和内质网蛋白负荷[48]。这些研究提示糖皮质激素诱导ATF4表达增加，促使TMC数量减少和功能障碍来参与GIOH的发生发展。

MMP是维持ECM蛋白合成与降解的重要因子。MMP和其他降解酶可以降解小梁网中的异常蛋白质，以不断重塑ECM,维持组织稳态[11]。Mohd Nasir等[49]发现DEX培养5、7 d的人TMC中MMP-2和MMP-9表达显著降低，MMP-9表达降低导致小梁网ECM异常沉积，从而增加房水流出阻力使眼压升高[50]。4-苯基丁酸钠是一种小型化学伴侣蛋白，可以上调MMP9基因及其酶活性，降解ECM中异常沉积的蛋白质，从而降低眼压，还可以通过降低内质网应激来降低糖皮质激素诱导的高眼压[51],说明对MMP表达及其酶活性的研究也可能是未来防治GIOH的一个方向。

整合素属于一组细胞黏附分子(cell adhesion molecule, CAM),负责细胞与ECM的附着以及ECM到细胞的信号转导。DEX增加了TMC中αvβ3整合素的表达，即使在去除DEX后β3整合素仍持续存在，这可能触发了αvβ3整合素信号的长期失调，从而导致CLAN形成[52]。整合素的持续存在为停用糖皮质激素后的高眼压的发生机制提供了线索，但具体机制仍需探索。

3、小结与展望

GIG的主要病理变化表现在小梁网功能下降甚至丧失，进而导致房水流出受阻，形成GIOH。尽管GIOH小梁网的病理改变及其相关分子机制一直是研究的热点，并在一定程度上取得进展，但因其病理机制非常复杂，涉及到多种分子信号通路的串扰，难以完整阐释。在研究中，一些分子信号通路的探索可能需要使用更高级的实验技术。此外，现有的动物模型或体外细胞模型虽然能够模拟GIOH小梁网的特征，但仍然存在一定的局限性，不能完全模拟在体的生理和病理情况。尽管如此，本文通过综述GIOH小梁网的病理改变及分子机制，试图揭示其中的规律性和关键节点，为GIOH和GIG的发生发展及防治提供新的思路和研究方向，以期未来能够取得更多的进展以深化理解，并为其防治提供更为有效的策略和方法。

基金资助:湖南省自然科学基金项目(No.2023JJ70049);广州市科技计划项目(No.2022010200752)~~;

文章来源:王佳佳,张静琳.糖皮质激素性高眼压小梁网病理改变及相关分子机制进展[J].国际眼科杂志,2024,24(07):1088-1092.