摘 要：半胱氨酸蛋白酶抑制剂是一种广泛存在于人体各种组织中的天然蛋白酶抑制剂，其检测已经在肾脏疾病、糖尿病、心脏病、肿瘤等领域得到广泛应用，而在眼科疾病方面的研究还很少，本文就该蛋白因子在眼科疾病的研究进行综述。
关键词：半胱氨酸蛋白酶；半胱氨酸蛋白酶抑制剂；眼科
中图分类号：R363；S857.6 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1006-1959.2018.22.007
文章编号：1006-1959（2018）22-0020-03
Relationship between Cysteine Protease Inhibitor and Ophthalmic Diseases
TANG Yan-hui
（Department of Ophthalmology，Nanning First People"s Hospital，Nanning 530022，Guangxi，China）
Abstract：Cysteine protease inhibitor is a natural protease inhibitor widely found in various tissues of human body，which is widely used in kidney disease， diabetes， heart disease， tumor and so on. However， there are few studies on ophthalmic diseases. This article reviews the research of this protein factor in ophthalmic diseases.
Key words：Cysteine protease；Cysteine protease inhibitor；Ophthalmology
半胱氨酸蛋白酶抑制剂（cysteine protease inhibitor）是一种广泛分布于动物、植物、原核微生物
体内的低分子量蛋白质，由于其参与机体多种生理病理机能代谢，所以近年来对其研究较为广泛，但是该因子在眼部的生理病理功能上的研究还非常少，多数处于早期的基础研究方面，本文将重点对其中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂C（cystatin C）在眼部的基础和临床研究进行归纳总结。
1半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族
半胱氨酸蛋白酶抑制剂超家族是包含大量含有胱抑素结构域的蛋白质，存在于多种生物体中，包括人类。该超家族的因子能够可逆性地抑制半胱氨酸蛋白酶活性，它们与半胱氨酸蛋白酶结合形成紧密的分子化合物，通过与底物竞争结合到它们的活化区域，阻止组织不适宜的水解。根据氨基酸序列可分为三大家族：Stefins家族，Cystatins家族和kininogens家族3。stefins主要是细胞内蛋白质，Cystatins是细胞外的蛋白质，kininogens则是血管内蛋白质。它们的靶蛋白酶[例如木瓜蛋白酶（C1）家族，包括半胱氨酸组织蛋白酶]具有潜在高度破坏活性，该超家族的成员正是通过限制这些靶蛋白酶从而对正常生理过程进行微妙调节[1-3]。
2 Cystatins的结构与功能
2.1结构 Cystatins家族为分泌性蛋白，分布于体液中，由约120个氨基酸构成，分子量约13～14 KD，部分成员含糖基，C末端含有两个特征性的链内二硫键， N末端带有19～28个氨基酸的信号肤。这类分子包括人Cystatin C、D、S、SA、SN[4]。其中的Cystatin C的研究比较广泛而全面。
Cystatin C在Cystatins家族中含量最为丰富，是由122个氨基酸组成的小分子量、碱性非糖基化蛋白质，相对分子质量为13.3×10，等电点为9.3。在Cystatin C基因5"端1 KB序列中发现有2个“GC”盒（GGGCGG）和增强子核心样序列（GTGGAAGG）。由此可见，Cystatin C基因5"端序列与“看家基因”的启动子区具有相同的特性。故可将Cystatin C基因看作是“看家基因”，即此基因可在所有组织恒定持续地转录与表达。该管家基因无组织学特异性， 机体生成率稳定。广泛分布于所有有核细胞表面和各种体液中，如脑脊液、血液、尿液、唾液、泪液、精液、胸腹水等，是一种不受炎性反应、胆红素、溶血、高血脂等的影响，与性别、年龄、肌肉量无关的非急性时相蛋白[5]。
2.2 Cystatin C的功能 半胱氨酸蛋白酶主要存在于小动脉壁，是一种淀粉生成酶， 产生淀粉样物质。Cystatin C是重要的胞外胱氨酸蛋白酶抑制剂，其主要作用是通过调控细胞内外的蛋白水解酶的活性，而保护细胞免受蛋白酶水解。在一系列高血压引起的脑部、肾部疾病中，由于血压升高对引起动脉粥样硬化， Cystatin C和蛋白水解酶一起参与了血管损坏和炎症反应的过程，所以很多研究已经表明Cystatin C水平升高与多种类型的脑小血管病，如腔隙性梗死、脑微出血、脑白质疏松、阿尔兹海默病的发生及严重程度密切相关[6]。Cystatin C能自由地通过肾小球滤过膜并在近球小管完全代谢， 并且在新生儿机体内更敏感，已经在临床上大量运用于肾病以及肾移植后肾功能检测的指标[7，8]。
2.3其他的Cystatins家族成员 半胱氨酸蛋白酶抑制剂B、M和SN均是一些分泌型蛋白，具有促进细胞衰老凋亡的活性，直接或间接地降解细胞外基质，导致肿瘤细胞的侵袭和转移， 可能参与多种肿瘤如头颈部鳞癌、乳腺癌、食管癌、肝细胞癌、肺癌等的生长、侵袭和转移过程.其作用机制仍有待进一步阐明[9，10]。先天性无虹膜是一种罕见的先天性遗传性疾病，由PAX6基因的单倍体缺陷引起，PAX6基因是眼睛发育的主要基因。该类患者的泪液中有多种蛋白质因子的表达高于正常人，其中包括半胱氨酸蛋白酶抑制剂S。这与无虹膜患者中央和外周角膜病理性血液和淋巴管的臨床发现一致，该种具有不同表达的蛋白质有可能是揭示无虹膜症病理生理学的关键分子[11]。
3半胱氨酸蛋白酶抑制剂在眼部的分布
3.1泪液 早期的研究中，国外的学者主要是在动物眼上寻找存在半胱氨酸蛋白酶抑制剂表达的证据。de Souza GA在健康人的泪液中鉴定出491种蛋白质，泪液中存在大量的蛋白酶和蛋白酶抑制剂，如半胱氨酸蛋白酶抑制剂B，C，SA，SN，S[12]。组织蛋白酶和半胱氨酸蛋白酶抑制因子在泪液以及角膜上的平衡在维持眼表面细胞凋亡起重要作用，其组分的变化可反映眼表健康的干扰。Ananthi S[13]收集了镰刀菌感染的角膜溃疡患者的泪液进行泪液蛋白谱分析，这些角膜炎的患者泪液蛋白中的半胱氨酸蛋白酶抑制剂表达在正常值的3倍以内，说明病理状况下泪液蛋白的质发生了改变，半胱氨酸蛋白酶抑制剂起着抑制其靶向因子侵袭的作用，从而阻止角膜组织受到水解和損伤。
3.2眼球内组织 Johan Wassélius等也在小鼠的房水、睫状体上皮细胞、巩膜和视网膜上检测出半胱氨酸蛋白酶抑制剂C蛋白，主要分布在外核层尤其是Müller细胞和杆细胞上，半胱氨酸蛋白酶参与基质的更新和重塑，在视网膜中，由Müller细胞和杆状细胞合成并释放的半胱氨酸蛋白酶抑制剂可能具有对抗病理状态下的半胱氨酸蛋白酶（主要是组织蛋白酶）的损害作用[14，15]。虽然眼球的不同部位均有半胱氨酸蛋白酶抑制剂的表达，但是研究者也不排除是因为眼内的血液和房水中的该因子在眼球组织上的沉积导致。
4 Cystatin C与眼部疾病
4.1眼部恶性肿瘤 Dikovskaya等[16]对眼部恶性肿瘤如脉络膜黑色素瘤、恶性黑色素瘤和良性肿瘤中的房水、泪液，以及病人的血清中的乳铁蛋白和Cystatin C表达进行了检测。结果显示健康人的血清中的Cystatin C的浓度比房水和泪液中的高，房水中的浓度又高于泪液中的浓度。和健康人对比，脉络膜黑色素瘤患者泪液中的Cystatin C浓度增加而的房水中Cystatin C浓度降低，但是脉络膜黑色素瘤患者双眼的Cystatin C浓度无差别。于是提出假设，许多肿瘤分泌不同类别的蛋白酶及其内源性抑制剂；蛋白酶和其抑制剂平衡的紊乱在肿瘤生长和转移过程中起重要作用，眼部肿瘤例如脉络膜黑色素瘤患者的泪液中Cystatin C的含量增加，可以作为肿瘤细胞增殖活跃度的观测指标，但是并不能以此来区分肿瘤的良性或者恶性程度。
4.2开角型青光眼 开角型青光眼患者的小梁网组织中的Cystatin C表达上调[17，18]，Pedro Gonzalez等对离体供体的眼球体外培养机上给予高流量灌注 50 mmHg以上高压维持6 h，然后对小梁网组织进行切片研究其RNA的表达。结果显示高眼压状态下在小梁网组织中有11种蛋白质的表达上调，考虑当眼压上升时，眼部的一些涉及血管通透性、分泌、细胞外基质重塑，细胞骨架重组和活性氧清除的基因如组织蛋白酶-L，溶基质素-1，和Cu/Zn超氧化物歧化酶表达升高，而Cystatin C的表达也随之升高。
4.3翼状胬肉 Barba-Gallardo LF等[19]的研究首次在翼状胬肉引入Cystatin C因子的检测，实验结果证明在翼状胬肉上皮中有高于正常球结膜上皮的Cystatin C的mRNA的表达，综合现有的研究结果表明，翼状胬肉上皮细胞中凋亡因子的表达减少，而凋亡因子的抑制剂表达过高，这也是导致翼状胬肉凋亡与增殖失衡的发病机理。
4.4视网膜色素变性和黄斑变性 Ahuja S等[20]对于视网膜色素变性的模型小鼠的视网膜上的半胱氨酸蛋白酶及其抑制剂C进行了体内水平、空间定位和体外分泌进行了测定，通过免疫染色、ELISA等试验方法，检测出正常组织的色素上皮、光感受器和内视网膜和神经节细胞层均有Cystatin C和组织蛋白酶-B的表达，Cystatin C免疫染色在视神经乳头纤维中广泛存在。 色素变性的视网膜细胞中半胱氨酸蛋白酶活性较高并且随着年龄增加而增加，但是Cystatin C水平更高且恒定。
视网膜色素上皮细胞中分泌大量的Cystatin C，有助于调节Bruch膜的蛋白质代谢。随之年龄增加以及视网膜糖基化终产物的堆积，人眼的视网膜色素上皮细胞中的Cystatin C的表达和分泌均降低，这有可能是发生年龄相关性黄斑病变的病理机制之一[21，22]。
综上所述，半胱氨酸蛋白酶抑制剂在眼部生理和病理结构中均有表达，但是研究还为数不多，随着各种检验设备和手段的进步，我们相信必将会探索出半胱氨酸蛋白酶抑制剂和人类眼部疾病的发生、发展的关系。
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收稿日期：2018-8-26；修回日期：2018-9-11
編辑/肖婷婷