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剥脱综合征早期诊断中多组学标志物的研究进展摘要:剥脱综合征(XFS)是一种年龄相关性、多因素参与的全身性细胞外基质疾病,在眼部主要表现为灰白色假性剥脱物质沉积于瞳孔缘、晶状体前囊等眼前节组织。目前可以通过裂隙灯显微镜发现假性剥脱物质来诊断XFS,但由于该疾病早期表现不明显,多因继发白内障或青光眼就诊时被确诊,导致其真实患病率被显著低估。并且随着XFS病情的不断发展,可能对视功能造成难以逆转的损害,导致患者错过最佳治疗时机。因此,在疾病早期识别出XFS的意义重大,这不仅有助于延缓病情恶化、最大程度保护患者的视功能和降低失明的风险,而且还能提高患者的生活质量,减轻家庭与社会的负担。关键词:白内障;剥脱综合征;青光眼;早期诊断;生物标志物剥脱综合征(Exfoliationsyndrome,XFS)是一种系统性、年龄相关性细胞外基质疾病[1],主要特征为灰白色假性剥脱物质(Pseudoexfoliationmaterial,PEXM)进行性沉积于眼前节及肺、肾、肝脏等器官[2]。目前研究认为,XFS的发病主要与遗传、表观遗传修饰、炎症、环境、膳食、自噬等因素相关[3-14]。XFS在眼部的早期表现不明显,通常需要在瞳孔放大后在裂隙灯显微镜下进行仔细检查来诊断。充分散瞳后能观察到晶状体前囊出现PEXM沉积,其典型的形态呈现出3个不同的条带,即中央盘、中间透明带以及周边颗粒带[1]。角膜内皮细胞、晶状体上皮细胞和小梁网细胞等多种组织细胞产生PEXM释放入眼[15],这些PEXM既能破坏血-房水屏障,增加白内障的发病风险[16],也能沉积在房角阻碍房水流出导致剥脱性青光眼(Exfoliativeglaucoma,XFG)[17]。XFS患者大多需要行白内障手术,但PEXM的沉积会增加白内障手术的风险,如囊袋破裂、悬韧带松弛等,这些风险因素可能对视功能造成不可逆的损害;而且与其他类型的青光眼相比,大多数XFG患者视神经损伤程度更重、视野恶化速度更快、预后更差[18]。因此XFS的早期诊断是干预及治疗的关键因素。目前,XFS的确诊主要依靠其典型的临床体征,如充分散瞳后在裂隙灯显微镜下检查,发现晶状体前表面有PEXM的沉积,PEXM也可沉积于虹膜、瞳孔缘、晶状体悬韧带和睫状体等部位。辅助检查也是XFS诊断的重要依据,如应用角膜内皮形态仪对XFS患者角膜内皮进行检测,可以清楚地看到XFS患者的角膜内皮细胞密度及六角形细胞比例均降低[19];测量XFS患者前房深度会发现其深度变浅,同时可能伴有眼压升高[20-21];应用频域相干光断层扫描对XFS患者视盘周围神经纤维层厚度进行分析能够发现,除鼻侧和颞侧外,余方位神经纤维层厚度普遍变薄,中心凹下脉络膜厚度也出现变薄的情况[22-23]。然而,XFS具有起病隐匿的特性,处于疾病早期的患者可能仅有轻微的视力下降或者没有任何自觉症状,凭借常规的检查手段难以察觉,经验不足的医生易忽略眼前节发生的细微变化,出现漏诊的情况。此外,相关辅助检查还容易受到多种因素的干扰,例如角膜内皮细胞计数会因炎症、外伤等因素而出现偏差,眼压的测量结果也会受到患者情绪波动、体位改变等的影响。这些因素均会影响我们对XFS的判断。有研究者提出,XFS患者体内虹膜血管系统和血-房水屏障的变化影响了房水的组成,引起晶状体上皮的变性,同时释放入眼内的PEXM可随房水循环进入外周血引起炎症指标的改变[24-26],所以XFS患者的房水、晶状体和血液组成的改变具有提示疾病进展的作用以及潜在的诊断价值。近年来,多组学分析如蛋白组学、代谢组学、基因组学等已成为一种广泛应用的工具,用以阐明各种疾病的分子机制,以及确定诊断和预后的关键生物标志物。在XFS的研究中,多种类型的组学研究技术及生物信息学分析在探寻生物标志物方面也有所应用,这些标志物可用于疾病早期的诊断、疾病进展的预测以及治疗靶点的筛选。笔者旨在对XFS早期诊断的现有研究成果展开系统梳理,发现其中的优势与不足,以期提高XFS的早期诊断水平。1基因标志物1.1赖氨酰氧化酶样蛋白1(Lysyloxidase-like1,LOXL1)2007年报道了XFS的第1个全基因组关联研究,成功地将LOXL1鉴定为主要易感基因座并且在斯堪的纳维亚人群中发现了3个单核苷酸多态性(Singlenucleotidepolymorphisms,SNPs),即rs2165241、rs1048661和rs3825942,显示出与XFS、XFG的显著关联。多项研究一致证实了LOXL1的遗传变异与XFS的关联,该基因的多态性可能会影响其编码蛋白的功能,导致细胞外基质成分的异常交联,进而引起眼部组织的病理改变[27]。然而,在不同人群中,风险基因存在差异,例如rs1048661位点的“G”等位基因在日本和韩国人群中是保护性的,但在其他人群中是风险等位基因;rs3825942位点的“G”等位基因与南非黑人中XFS风险降低相关,但在其他人群中是风险等位基因;rs2165241位点的“T”等位基因在大多数人群中是一个风险等位基因,但在日本、韩国和中国人群中与XFS风险降低相关[28]。近年,在中国新疆维吾尔族中6个新的SNPs(rs4886761、rs4886467、rs4558370、rs4461027、rs16958477和rs12914489)被发现与XFS或XFG相关[29],这表明对特定人群进行LOXL1基因相关的单核苷酸多态性位点的检测,可能有助于XFS的早期诊断。1.2钙电压门控通道亚单位α1A(Calciumvoltage-gatedchannelsubunitalpha1A,CACNA1A)2015年有研究成功发现了除LOXL1以外的第一个遗传位点(CACNA1Ars4926244)[30]。CACNA1A编码P/Q电压门控钙离子通道的α1A亚基,并且电子显微镜图像显示钙沉积在XFS聚集体中,而钙离子通道功能的改变可能导致钙浓度失衡,因此钙是形成稳定的聚集体所必需的,CACNA1A可能通过改变钙水平导致XFS聚集体的形成[28],从而促进XFS的发生。近期在印度的一项研究中发现了一个位于CACNA1A基因内含子区域的单核苷酸多态性位点rs4926246与XFS密切相关,它可能导致钙水平失调,破坏细胞外基质(Extracellularmatrix,ECM)的完整性和维持,而这种破坏可能导致特征性纤维沉积,并促进疾病的进展[4]。针对LOXL1和CACNA1A等的检测有可能成为筛查XFS的有效手段,但基因组学在XFS中的研究也面临很大的挑战,如基因-环境相互作用的复杂性、基因功能验证的困难等,所以它在发现XFS的生物标志物方面还有待深入的研究。2非编码RNA2.1长链非编码RNA(longnon-coding,lncRNA)lncRNA为长度超过200个核苷酸、不具有蛋白编码能力的RNA分子,但可在转录水平以及翻译水平等多方面对基因表达进行调节、控制。LOXL1反义RNA1(LOXL1-AS1)是在LOXL1的相对链上编码的lncRNA。通过深度测序,已经确定了与XFS关联的峰值区域在LOXL1外显子1/内含子1连接处,该区域含启动子驱动LOXL1-AS1的表达,并且该区域中与XFS相关的风险等位基因对该启动子活性具有显著影响。LOXL1-AS1表达水平在人晶状体上皮细胞中响应于氧化应激而显著降低,在人Schlemm管内皮细胞中响应于循环机械应力而显著增加。这些发现支持与疾病相关的遗传变异和细胞应激源通过影响LOXL1-AS1表达水平增加XFS风险的观点[31]。突出了lncRNA在这种全身性疾病中的关键作用。对它的进一步研究将提高XFS的诊断水平以及对其发病机制的理解。2.2微小RNA(microRNA,miRNA)既往研究表明,小梁网中的miRNA参与细胞收缩和细胞外基质的代谢及累积,以此推断miRNA与XFM的形成相关,并参与XFS的发病[32]。Banasaz等[33]通过收集XFS患者血清和房水样本,检测miRNAs的表达水平,发现房水中的miR-29a和miR-34a可作为区分XFS组和对照组的有效标志物,而且发现在不同程度XFS患者中,miRNAs表达存在差异,且miR-29a、miR-34a和miR-181a-5p对区分不同程度XFS患者和对照组有一定效果。基于以上非编码RNA在XFS中的异常表达,使它有望成为新的诊断标志物和治疗靶点。这还需要开展大规模的临床研究,验证非编码RNA作为诊断标志物的准确性和可靠性。3炎症因子及代谢相关生物标志物炎症细胞因子参与多种生物学过程,如细胞保护、衰老和细胞外基质沉积/重塑改变[34-35],如嗜碱性粒细胞与肾纤维化发展的相关[36]。Banasaz等[33]也发现XFS患者血清和房水中IL-6、TNF-α和TGF-β的平均水平显著高于对照组,在不同程度XFS患者中,炎症因子水平也存在差异,研究同时发现TNF-α与miR-29a和miR-126呈负相关,与miR-34a和miR-181a-5p呈正相关。所以特定的miRNAs和炎症因子可能作为诊断XFS的生物标志物组合。miRNAs可能通过调节炎症反应和细胞外基质的代谢参与XFS的发病机制。代谢组学是对生物体内小分子代谢物进行定性和定量分析的一门研究。Leruez等[37]应用标准的靶向代谢组学比较XFS患者与年龄、性别相匹配的白内障对照组的血浆代谢组学特征。发现辛酰基肉碱、癸酰基肉碱、支链氨基酸(即异亮氨酸、亮氨酸和缬氨酸)和酪氨酸在XFS组中浓度较高,而精胺和亚精胺以及它们的前体乙酰鸟氨酸的浓度都低于对照组,其中部分特征与胰岛素抵抗特征重叠,如都有支链氨基酸浓度增加和精胺及亚精胺浓度的降低,但也存在差异,如XFS特征中并未显示某些在胰岛素抵抗中常见的代谢物变化。但是目前尚无证据表明XFS与胰岛素抵抗有关,而且XFS患者中糖尿病发病率相对较低。由于酪氨酸的浓度在XFS患者中的差异显著,所以它可能成为诊断XFS的候选标志物。虽然代谢组学在XFS的早期诊断方面取得了一定的进展,但它的应用仍面临一些挑战,如样本量相对较小、代谢物的变化复杂等。相信随着技术的不断进步和研究的深入,代谢组学可以为XFS的诊断和治疗带来更多的突破。4蛋白质相关生物标志物国内外多项研究通过对房水中差异表达的蛋白进行鉴定和分析,发现了许多在XFS中特异性表达的蛋白质,如血管紧张素原、骨桥蛋白、β-晶体蛋白B2、转甲状腺素蛋白、载脂蛋白A4、热休克蛋白70等[38-40];也发现了许多具有预测XFS潜力的生物标志物,如在XFS患者房水中显著下调的FRAS1相关的细胞外基质蛋白-2(FRAS1-relatedextracellularmatrixprotein2,FREM2),它与ECM的代谢、纤维化和炎症反应有关,有助于上皮-间充质结合,其表达会动态改变ECM,为胚胎形成过程中的细胞迁移和重排提供底物。因此,FREM2表达下调可能引发ECM改变,进而诱发XFS或加速其病情进展。因此,FREM2有潜力成为XFS的潜在生物标志物[41]。XFS与载脂蛋白D(ApolipoproteinD,ApoD)的低水平也有显著的相关性,ApoD是一种分泌型糖蛋白,具有许多特定的功能,包括特异性预防脂质过氧化的作用[42]。有研究提出假设,ApoD可能在应激刺激反应中发挥保护作用,而房水中ApoD水平较低导致它的保护作用降低,从而促进了XFS的发生,因此,ApoD可作为预测假性XFS的潜在生物标志物[43]。XFS的发病与全身弹性微纤维成分的过度合成有关,转化生长因子β1(transforminggrowthfactorbeta1,TGF-β1)可能在这一过程中发挥作用[44],已有研究表明,TGF-β1在XFS患者中的表达水平高于对照组[45],而TGF-β1诱导结缔组织生长因子(Connectivetissuegrowthfactor,CTGF)的表达[46],CTGF促进TGF-β对增殖、迁移和细胞外基质产生的一些下游效应[47]。CanDemirdöğen等[48]通过研究泪液和房水中CTGF和总蛋白的水平以及它们之间的相关性发现,泪液CTGF浓度、总蛋白浓度以及房水CTGF浓度对假性剥脱性青光眼(Pseudoexfoliativeglaucoma,PEG)或假性剥脱综合征(Pseudoexfoliationsyndrome,PEX)的预测效能较差,而房水总蛋白水平能很好预测PEG,但对PEX预测效能较差。综上,蛋白组学为XFS的研究提供了新视角,有助于了解疾病的发病机制以及寻找潜在的治疗靶点,但目前的研究处于初步阶段,需要进一步深入研究以明确蛋白组学在XFS中的临床应用价值。5总结和展望XFS是一种起病隐匿和进展快速的疾病,这给它的早期诊断和治疗带来了极大的挑战。目前临床上主要还是通过在裂隙灯显微镜下观察到瞳孔缘和晶状体前囊的灰白色PEXM进行诊断。虽然已经有许多新的诊断技术出现,如利用基因组学、蛋白组学和代谢组学寻找早期诊断的生物标志物,但成功筛选出的生物标志物种类较少,而且用于临床的可行性还有待考察。未来的任务和挑战应基于以上发现,寻找更多能够准确预测XFS的生物标志物,并考虑多种诊断方式联合的手段来早期筛查XFS,延缓疾病的进展和改善患者预后。参考文献[1]RitchR.Exfoliationsyndrome[J].CurrOpinOphthalmol,2001,12(2):124-130.DOI:10.1097/00055735-200104000-00008.[2]Schlötzer-SchrehardtU,KüchleM,Hofmann-RummeltC,etal.LatentTGF-beta1bindingprotein(LTBP-1);anewmarkerforintra-andextraocularPEXdeposits[J].KlinMonblAugenheilkd,2000,216(6):412-419.DOI:10.1055/s-2000-10588.[3]LiX,HeJ,SunJ.LOXL1genepolymorphismsareassociatedwithexfoliationsyndrome/exfoliationglaucomarisk:Anupdatedmeta-analysis[J].PLoSOne,2021,16(4):e0250772.DOI:10.1371/journal.pone.0250772.[4]HayatB,PanigrahiS,BeheraSR,etal.Susceptibilitytopseudoexfoliationlinkedtointronicvariantrs4926246inCACNA1A:EvidencefromanIndianpopulationstudy[J].BiochimBiophysActaGeneRegulMech,2025,1868(1):195076.DOI:10.1016/j.bbagrm.2025.195076.[5]GeneticsofExfoliationSyndromePartnership,LiZ,WangZ,etal.AssociationofrareCYP39A1variantswithexfoliationsyndromeinvolvingtheanteriorchamberoftheeye[J].JAMA,2021,325(8):753-764.DOI:10.1001/jama.2021.0507.[6]KapugantiRS,SahooL,MohantyPP,etal.Roleofclusteringene3'-UTRpolymorphismsandpromoterhypomethylationinthepathogenesisofpseudoexfoliationsyndromeandpseudoexfoliationglaucoma[J].BiochimBiophysActaGeneRegulMech,2023,1866(4):194980.DOI:10.1016/j.bbagrm.2023.194980.[7]SchmittHM,JohnsonWM,AboobakarIF,etal.IdentificationandactivityofthefunctionalcomplexbetweenhnRNPLandthepseudoexfoliationsyndrome-associatedlncRNA,LOXL1-AS1[J].HumMolGenet,2020,29(12):1986-1995.DOI:10.1093/hmg/ddaa021.[8]Tomczyk-SochaM,TomczakW,Turno-KręcickaA.TheimportanceofmicroRNAexpressioninpseudoexfoliationsyndrome[J].IntJMolSci,2022,23(21):13234.DOI:10.3390/ijms232113234.[9]HirboJB,PasuttoF,GamazonER,etal.Analysisofgeneticallydeterminedgeneexpressionsuggestsroleofinflammatoryprocessesinexfoliationsyndrome[J].BMCGenomics,2023,24(1):75.DOI:10.1186/s12864-023-09179-7.[10]SteinJD,PasqualeLR,TalwarN,etal.Geographicandclimaticfactorsassociatedwithexfoliationsyndrome[J].ArchOphthalmol,2011,129(8):1053-1060.DOI:10.1001/archophthalmol.2011.191.[11]HuangJJ,GeduldigJE,JacobsEB,etal.Headandneckregiondermatologicalultraviolet-relatedcancersareassociatedwithexfoliationsyndromeinaclinic-basedpopulation[J].OphthalmolGlaucoma,2022,5(6):663-671.DOI:10.1016/j.ogla.2022.04.002.[12]KangJH,LoomisSJ,WiggsJL,etal.Aprospectivestudyoffolate,vitaminB6,andvitaminB12intakeinrelationtoexfoliationglaucomaorsuspectedexfoliationglaucoma[J].JAMAOphthalmol,2014,132(5):549-559.DOI:10.1001/jamaophthalmol.2014.100.[13]PasqualeLR,WiggsJL,WillettWC,etal.TheRelationshipbetweencaffeineandcoffeeconsumptionandexfoliationglaucomaorglaucomasuspect:Aprospectivestudyintwocohorts[J].InvestOphthalmolVisSci,2012,53(10):6427-6433.DOI:10.1167/iovs.12-10085.[14]WantA,GillespieSR,WangZ,etal.Autophagyandmitochondrialdysfunctionintenonfibroblastsfromexfoliationglaucomapatients[J].PLoSOne,2016,11(7):e0157404.DOI:10.1371/journal.pone.0157404.[15]MorrisJ,MyerC,CornetT,etal.Proteomicsofpseudoexfoliationmaterialsintheanterioreyesegment[J].AdvProteinChemStructBiol,2021,127:271-290.DOI:10.1016/bs.apcsb.2021.03.004.[16]JingQ,LiD,GaoW,etal.AssociationsofpolymorphismsinLOXL1andcopperchaperonegeneswithpseudoexfoliation-syndrome-relatedcataractinaChineseUygurpopulation[J].IntOphthalmol,2020,40(7):1841-1848.DOI:10.1007/s10792-020-01354-z.[17]PulukoolSK,SrimadhBhagavathamSK,KannanV,etal.ElevatedATP,cytokinesandpotentialmicroglialinflammationdistinguishexfoliationglaucomafromexfoliationsyndrome[J].Cytokine,2022,151:155807.DOI:10.1016/j.cyto.2022.155807.[18]HollóG,KatsanosA,KonstasAG.Managementofexfoliativeglaucoma:challengesandsolutions[J].ClinOphthalmol,2015,9:907-919.DOI:10.2147/OPTH.S77570.[19]杨永利,林芳,杨玉洁,等.维吾尔族假性剥脱综合征患者角膜内皮形态学分析[J].中华眼视光学与视觉科学杂志,2021,23(6):421-426.DOI:10.3760/115909-20210110-00009.[20]林芳,牛童童,杨永利.新疆地区维吾尔族假性剥脱综合征患者眼前节参数分析比较[J].中华地方病学杂志,2021,40(11):5.DOI:10.3760/231583-20201115-00296.[21]丁琳,王绍飞,葛玉梅,等.维吾尔族剥脱综合征患者眼轴及中央前房深度与眼压的相关性研究[J].中国眼耳鼻喉科杂志,2013,13(3):170-172.DOI:10.3969/j.issn.1671-2420.2013.03.011.[22]苏宇星,牛童童.剥脱性青光眼患者视网膜神经纤维层厚度变化分析[J].国际眼科杂志,2023,23(10):1750-1753.DOI:10.3980/j.issn.1672-5123.2023.10.28.[23]KazantzisD,MachairoudiaG,TheodossiadisP,etal.Subfovealchoroidalthicknesschangesinpatientswithpseudoexfoliationsyndrome(PEX)comparedtohealthycontrols:Asystematicreviewandmeta-analysis[J].PhotodiagnosisPhotodynTher,2024,47:104095.DOI:10.1016/j.pdpdt.2024.104095.[24]KüchleM,VinoresSA,MahlowJ,etal.Blood-aqueousbarrierinpseudoexfoliationsyndrome:Evaluationbyimmunohistochemicalstainingofendogenousalbumin[J].GraefesArchClinExpOphthalmol,1996,234(1):12-18.DOI:10.1007/BF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