Graves′眼病眼眶组织细胞黏附分子的表达特点

黎南中(综述)，程时武，黄春梅(审校)

(中国人民解放军第303医院内分泌科，南宁 530021)

黏附分子是由细胞分泌的，介导细胞间、细胞与细胞基质间接触及结合的一类糖蛋白或糖脂分子。主要以膜结合的形式存在于细胞表面，少量以可溶的形式存在于血液等各种体液中。黏附分子以配体-受体的形式发挥作用，介导细胞信号转导与活化、细胞伸展与移动、细胞生长与分化，参与免疫应答、炎症、血栓形成、肿瘤转移、创伤愈合等一系列重要的生理病理过程[1]。Graves′眼病(Graves′ Ophthalmopathy，GO)是一种器官特异性自身免疫性疾病[2]，是Graves′ 病最常见的甲状腺外表现，至今其发病机制仍未明确，普遍认为GO结缔组织及眼外肌中浸润着大量淋巴细胞和肥大细胞，这些免疫活性细胞分泌各种细胞因子(如肿瘤坏死因子α、白细胞介素1α等)，其在启动和维持GO自身免疫反应的炎性过程中发挥重要作用[3]。现对GO眼眶组织细胞黏附分子的表达特点予以综述。

1 GO的发病机制

GO的发病机制尚不明，普遍认为甲状腺和眼眶组织中存在共同的自身反应性T细胞识别抗原——促甲状腺素受体，自身反应性T细胞通过循环中或细胞表面的黏附分子识别抗原浸润眼眶结缔组织和眼外肌肌膜组织，并产生多种细胞因子，刺激成纤维细胞增殖分化，激活一系列成纤维细胞的炎性基因。激活的成纤维细胞产生大量的葡氨聚糖，其亲水性导致球后组织水肿、纤维化；激活的T细胞和成纤维细胞产生的细胞因子、黏附分子及炎性介质刺激引起大量淋巴细胞、单核-巨噬细胞浸润，进一步表达多种免疫调节分子，扩增眼眶结缔组织的自身免疫反应。上述反应最终引起结缔组织容量增加、眼外肌功能障碍等一系列GO的临床表现[4-5]。

2 GO表达的黏附分子的类型

T细胞的活化需经双信号刺激，第一信号为主要组织相容性复合体(major histocompatibility complex，MHC)抗原肽复合物，该信号与T细胞受体结合，决定免疫应答的特异性；第二信号为共刺激信号，该信号与T细胞表面膜蛋白分子结合[6]。若T细胞接受的第二活化信号不足，则免疫无反应或免疫耐受；若接受的第二信号过度，T细胞将被活化为自身反应性T细胞，攻击自身抗原，形成自身免疫性疾病[7]。共刺激分子在免疫应答中起着极其重要的作用。细胞黏附分子中的免疫球蛋白超家族是共刺激分子两大类中的一类，其作为共刺激分子可以加速免疫活性细胞、结缔组织细胞等细胞间和(或)细胞与细胞外基质间的相互作用。这些分子在抗原呈递、淋巴细胞活化及定位、T细胞协同刺激以及其他效应/靶细胞的功能中起着重要作用。目前参与GO免疫活动的主要黏附分子有：细胞间黏附分子1(intercellular adhesion molecule-1，ICAM-1)、血管细胞黏附分子1(vascular cell adhesion molecule 1,VCAM-1)和内皮细胞白细胞黏附分子1(endothelial leukocyte adhesion molecule-1，ELAM-1，也称E-选择素或CD62E)及其相应的配体。经白细胞介素1等细胞因子活化的血管内皮细胞表达ELAM-1，其有利于增加内皮细胞与白细胞的黏附[8]，随后ICAM-1与其配体淋巴细胞功能相关抗原1(lympholyte function associated antigen-1，LFA-1)的结合增强这一黏附作用，活化的血管内皮细胞表达VCAM-1与T细胞上的极迟活化分子4结合，介导淋巴细胞穿越眼眶血管内皮细胞向血管外炎性部位迁移。在血管外组织激活的眼眶成纤维细胞产生的ICAM-1与淋巴细胞产生LFA-1结合，介导淋巴细胞与成纤维细胞的黏附，进一步浸润炎症组织，并提供协同刺激信号促进淋巴细胞活化、增殖和分化。Heufelder等[9]研究发现，LFA-1主要分布在有ICAM-1表达的结缔组织和肌束膜组织，证实淋巴细胞表达的LFA-1与球后成纤维细胞表达的ICAM-1结合介导GO发病这一观点。目前多数研究通过测定Graves病(Graves disease,GD)患者体内膜型或可溶性ICAM-1、VCAM-1、ELAM-1的水平来分析黏附分子与GD的关系[9-14]。基于GO局部免疫反应，测定局部细胞膜结合型黏附分子的水平对GO的诊疗具有重要意义。对于眼眶局部组织，多数研究将眼眶组织进行体外细胞培养后进行免疫组织化学和流式细胞术来测定各类细胞膜上表达的结合型黏附分子来观察其表达和分布特点[9,11-14]。

3 GO眼眶组织黏附分子的表达及分布特点

3.1眼眶组织表达更高的黏附分子水平 研究显示在GO患者中，无论甲状腺功能亢进、正常或减低，GO患者眼眶球后成纤维细胞均高表达ICAM-1，而正常对照组低表达或不表达ICAM-1。从1993年Heufelder等[9]的研究到2007年He等[11]的研究均支持这一结论。Cawood等[15]通过体外培养显示，GO患者眼眶组织成纤维细胞中ICAM-1的水平较正常组织增长8～10倍。除了成纤维细胞外，还可在眼外肌纤维细胞的周围间质和肌束膜等结缔组织细胞、单核细胞及血管内皮细胞上检测到ICAM-1的高表达[9,12-13,16]。Heufelder等[9]和Pappa等[13]研究发现，GO眼眶球后组织血管内皮细胞显著高表达ELAM-1和VCAM-1，在正常组眼眶球后组织血管内皮细胞极少表达VCAM-1，几乎不表达ELAM-1，支持GO眼眶活化血管内皮细胞才表达ELAM-1，而正常未被激活的血管内皮细胞不表达ELAM-1的观点。目前关于VCAM-1的研究较少，推断VCAM-1可能只在活化的血管内皮细胞上表达[9,13]。但也有不同意见，Heufelder等[14]的另一研究认为，GO眼眶球后组织血管内皮细胞仅仅见ICAM-1表达，未见ELAM-1和VCAM-1表达，这可能与疾病状态、病程、治疗干预以及样本例数有关。在眼外肌肌纤维细胞本身未检测到ICAM-1和VCAM-1的免疫反应[9,12]。

关于GO病变的免疫靶细胞仍存在争议，一观点认为结缔组织和脂肪细胞为原发免疫反应细胞，眼肌改变为继发性[17-18]。有研究提示，成纤维细胞表达黏附分子而肌细胞上未表达黏附分子，这提示成纤维细胞启动框内原发免疫反应[9,12]；另一观点认为，眼外肌细胞抗原启动眶内原发性免疫反应，结缔组织成纤维细胞的改变为继发性改变[19]。Luo等[20]研究发现，GO眼眶眼外肌纤维均有不同程度的破坏，认为眼外肌是GO的主要靶细胞。

结合多个研究，GO眼眶局部黏附分子表达及分布特点可归纳为：眼眶球后成纤维细胞、球后间质以及肌束膜等结缔组织细胞、免疫细胞以及血管内皮细胞表达ICAM-1；血管内皮细胞表达ELAM-1和VCAM-1；正常眼眶球后组织低或无黏附分子表达。GO眼外肌肌纤维细胞本身未检测到黏附分子的表达。

3.2黏附分子免疫反应性与GO炎性活动度的关系 Pappa等[13]根据入组病例病情特点，将病例分为GO未治疗的早期组和经治疗后的晚期组，发现ICAM-1、ELAM-1及VCAM-1的免疫反应性在GO早期炎性活动度明显时显著，经治疗后的GO晚期炎性活动度下降。GO晚期的黏附分子与早期具有相同的分布特点，水平有所下降，但仍高于正常对照组。刘振华等[21]和刘金泉等[22]检测不同免疫活动度的GO的黏附分子水平发现，血清可溶性细胞间黏附分子1(soluble intercellular adhesion molecule-1，sICAM-1)和可溶性血管细胞黏附分子1(soluble vascular cell adhesion molecule 1,sVCAM-1)的水平与甲状腺相关眼病的活动性及炎性活动严重程度相关。

3.3黏附分子表达的影响因素 将眼眶球后组织暴露多个因素后发现，除γ干扰素诱导表达及上调ICAM-1外，白细胞介素1α、肿瘤坏死因子α等均可上调ICAM-1并诱导ELAM-1和VCAM-1表达[14]。Li等[23]支持γ干扰素诱导ICAM-1表达的观点。Zhao等[24]研究认为，CD40L诱导眼眶球后成纤维细胞表达ICAM-1。Li等[23]的研究提示，来自GO的免疫球蛋白G不能刺激体外孵育的正常眼眶组织的球后成纤维细胞表达ICAM-1。Hiromatsu等[25]将GO成纤维细胞的标本暴露于烟酰胺，结果提示烟酰胺通过抑制细胞因子对成纤维细胞的诱导激活进一步抑制人类白细胞抗原DR分子和ICAM-1表达，由此认为烟酰胺可能会降低甲状腺相关眼病眼眶自身免疫损伤程度。对体外培养细胞的检测发现，地塞米松可抑制眼眶球后组织细胞表达ICAM-1，同时还发现地塞米松不仅能自身抑制ICAM-1的表达，还可通过抑制γ干扰素对ICAM-1表达的诱导过程来增加抑制强度[11]。

综合上述，γ干扰素、白细胞介素1α、肿瘤坏死因子α和CD40L等部分细胞因子可以上调体外眼眶球后组织黏附分子的表达，其解释了黏附分子在GO免疫反应扩增中的作用机制。免疫球蛋白G无刺激黏附分子的作用，提示黏附分子与Graves′病的各种抗体间可能无直接关系。激素和烟酰胺可抑制黏附分子的表达，为激素等免疫抑制剂治疗GO提供了理论依据。

4 小 结

黏附分子在GO患者眼眶组织中的表达和分布各有特点：①与正常人相比，GO眼眶球后成纤维细胞显著高表达ICAM-1，球后结缔组织的血管内皮细胞强烈表达ELAM-1和VCAM-1，正常眼眶球后组织上述三种细胞分子微弱表达或不表达，支持GO是一种自身免疫性疾病；②同为GD患者，与未合并GO者相比，合并GO者球后成纤维细胞表达更高的ICAM-1，其血清sICAM-1、sVCAM-1、可溶性内皮细胞白细胞黏附分子1最高，其次为未合并GO的GD患者[26-27]。提示GO可能是独立于GD之外的另一免疫反应。GO局部黏附分子的表达水平受多种细胞因子的影响。经激素等免疫抑制后，GO眼眶局部黏附分子水平表达下降，提示黏附分子可作为一个评估疗效的指标之一。目前黏附分子与GO关系的研究进入基因水平，Kanmaz-Özer等[28]的研究未发现GO患者与健康者黏附分子基因的差异，但在高甲状腺过氧化物酶抗体水平和低促甲状腺激素水平存在统计学意义的黏附分子基因的变异。

总之，通过更为深入的研究，明晰黏附分子与GO的眼眶组织的关系，可为GO的诊治及预后判断提供指导意义。

[1] Marino M,Scuderi F,Mazzarelli P,etal.Constitutive and cytokine-induced expression of MHC and intercellular adhesion molecule-1(ICAM-1) on human myoblasts[J].J Neuroimmunol,2001,116(1):94-101.

[2] Wall JR,Bernard N,Boucher A,etal.Pathogenesis of thyroid-associated ophthalmopathy:an autoimmune disorder of the eye muscle associated with Graves′ hyperthyroidism and Hashimoto′s thyroiditis[J].Clin Immunol Immunopathol,1993,68(1):1-8.

[3] Bartalena L,Tanda ML,Medea A,etal.Novel approaches to the management of graves′ ophthalmopathy[J].Hormones(Athens),2002,1(2):76-90.

[4] Kahaly G,Hansen C,Felke B,etal.Immunohistochemical Staining of Retrobulbar Adipose Tissue in Graves′ Ophthalmopathy[J].Clin Immunol Immunopathol,1994,73(1):53-62.

[5] Valyasevi RW,Jyonouchi SC,Dutton CM,etal.Effect of tumor necrosis actor-alpha,interferon-gamma,and transforming growth factor-beta on adipogenesis and expression of thyrotropin receptor in human orbital preadipocyte fibroblasts[J].J Clin Endocrinol Metab,2001,86(2):903-908.

[6] Clark EA,Ledbetter JA.How B and T cells talk to each other[J].Nature,1994,367(6462):425-428.

[7] Daikh D,Wofsy D,Imboden JB.The CD28-B7 costimulatory pathway and its role in autoimmune disease[J].J Leukoc Biol,1997,62(2):156-162.

[8] Burch HB,Wartofsky L.Graves′ ophthalmopathy:Current concepts regarding pathogenesis and management[J].Endocr Rev,1993,14(6):747-793.

[9] Heufelder AE,Bahn RS.Elevated expression in situ of selectin and immunoglobulin superfamily type adhesion molecules in retroocular connective tissues from patients with Graves′ ophthalmopathy[J].Clin Exp Immunol,1993,91(3):381-389.

[10] Pawlowski P,Mysliwiec J,Stasiak-Barmuta A,etal.Increased percentage of L-selectin+and ICAM-1+peripheral blood CD4+/CD8+T cells in active Graves′ ophthalmopathy[J].Folia Histochem Cytobiol,2009,47(1):29-33.

[11] He WM,Luo QL,Zeng JH.Effect of dexamethasone on expression of intercellular adhesion molecule-1 in orbital fibroblasts from thyroid associated ophthalmopathy[J].Sichuan Da Xue Xue Bao Yi Xue Bao,2007,38(1):113-115.

[12] He W,Luo Q,Cheng N,etal.A study of adhesion molecule expression in extraocular muscles of Graves′ ophthalmopathy[J].Zhonghua Yan Ke Za Zhi,2001,37(4):267-269.

[13] Pappa A,Calder V,Fells P,etal..Adhesion molecule expression in vivo on extraocular muscles(EOM) in thyroid-associated ophthalmopathy(TAO)[J].Clin Exp Immunol,1997,108(2):309-313.

[14] Heufelder AE,Scriba PC.Characterization of adhesion receptors on cultured microvascular endothelial cells derived from the retroorbital connective tissue of patients with Grave′s ophthalmopathy[J].Eur J Endocrinol,1996,134(1):51-60.

[15] Cawood TJ,Moriarty P,O′Farrelly C,etal.The effects of tumour necrosis factor-alpha and interleukin 1 on an in vitromodel of thyroid-associated ophthalmopathy:contrasting effects on adipogenesis[J].Eur J Endocrinol,2006,155(3):396-403.

[16] Klett ZG,Elner SG,Elner VM.Differential expression of mmunoreactive HLA-DR and ICAM-1 in human cultured orbital fibroblasts and orbital issue[J].Ophthal Plast Reconstr Surg,1996,12(3):153-162.

[17] Bahn RS.The fibroblast is the target cell in the connective tissue manifestations of Graves′ disease.Int Arch Allergy Immunol[J].Int Arch Allergy Immunol,1995,106(3):213-218.

[18] Heufelder AE.Involvement of the orbital fibroblast and TSH receptor in the pathogenesis of Graves′ ophthalmopathy[J].Thyroid,1995,5(4):331-340.

[19] Kiljanski JI,Nebes V,Wall JR.The ocular muscle cell is a target of the immune system in endocrine ophthalmopathy[J].Int Arch Allergy Immunol,1995,106(3):204-212.

[20] Luo Q,He W,Tang L,etal.Ultrastructure study on extraocular muscle of infiltrative exophthalmos[J].Zhonghua Yan Ke Za Zhi,2000,36(5):366-368.

[21] 刘振华,朱豫.甲状腺相关眼病患者血清可溶性细胞间黏附分子-1和可溶性血管细胞黏附分子-1的检测及临床意义[J].眼科新进展,2013,33(4):360-362.

[22] 刘金泉,夏靖宇,李宁,等.不同类型甲状腺疾病患者可溶性细胞间黏附分子-1变化及临床意义[J].山东医药,2012,52(17):46-48.

[23] Li Y,Chen L,Teng W,etal.Effect of immunoglobulin G from patients with Graves′ ophthalmopathy and interferon gamma in intercellular adhesion molecule-1 and human leucocyte antigen-DR expression in human retroocular fibroblasts[J].Chin Med J(Engl),2000,113(8):752-755.

[24] Zhao LQ,Wei RL,Cheng JW,etal.The expression of intercellular adhesion molecule-1 induced by CD40-CD40L ligand signaling in orbital fibroblasts in patients with Graves′ ophthalmopathy[J].Invest Ophthalmol Vis Sci,2010,51(9):4652-4660.

[25] Hiromatsu Y,Yang D,Miyake I,etal.Nicotinamide decreases cytokine-induced activation of orbital fibroblasts from patients with thyroid-associated ophthalmopathy[J].J Clin Endocrinol Metab,1998,83(1):121-124.

[26] Nowak M,Wielkoszyński T,Kos-Kuda B,etal.The blood concentration of intercellular adhesion molecule-1 and vascular cell adhesion molecule-1 in patients with active thyroid-associated orbitopathy before and after methylprednisolone treatment[J].Endokrynol Pol，2007,58(6):487-491.