眼外肌在重症肌无力中选择性受累机制研究进展

胡裕翔，吴晓蓉，邵毅，占敏艳，许晓璇，刘克政

(南昌大学第一附属医院，南昌330006)



眼外肌在重症肌无力中选择性受累机制研究进展

胡裕翔，吴晓蓉，邵毅，占敏艳，许晓璇，刘克政

(南昌大学第一附属医院，南昌330006)

重症肌无力是一种经典的由神经肌肉接头处传递功能障碍引起的获得性自身免疫性疾病，其主要表现为骨骼肌的易疲劳和波动性的肌无力症状。眼外肌的受累最常见，眼部改变通常为其首发症状，眼外肌在组织结构、肌球蛋白表达、运动单位、电生理、生化代谢、免疫学特性(抗乙酰胆碱受体抗体介导的免疫反应、补体介导的免疫反应、基因表达特性)上与骨骼肌等其他肌群的显著区别可能是其在重症肌无力中选择性受累的主要原因。

眼外肌；重症肌无力；肌球蛋白；运动单位；电生理；生化代谢；免疫学特性

重症肌无力(MG)是一种主要由乙酰胆碱受体抗体(AChR-Ab)介导、细胞免疫依赖、补体参与并造成神经肌肉接头(NMJ)损害的自身免疫性疾病，其典型临床表现为易疲劳性和波动性的肌无力症状，而眼外肌往往是MG最先、最常受累的肌群。研究发现，眼外肌在组织结构、功能、生化和免疫学特性上与骨骼肌等其他肌群有着显著的区别，这些特点可能是眼外肌常常选择性受累于MG的主要原因。现对近年来眼外肌与MG相关的研究进展进行综述，以揭示眼外肌易受累的机制。

1 眼外肌的组织结构特点

眼外肌肌纤维与骨骼肌肌纤维在组织形态学上有着显著差异，故一般将眼外肌分为眶层单神经支配纤维(SIF)、眶层多神经支配纤维(MIF)、球层红SIF、球层中间型SIF、球层白SIF和球层MIF[1]6类。其中，SIF约占80%，这类肌纤维中线粒体和有氧代谢酶含量丰富，且毛细血管网发达，在提供肌张力的同时又具有较强的抗疲劳特性，除球层白SIF外，均表现为运动终板结构单一，突触后膜褶皱少，乙酰胆碱受体(AChR)和钠通道(NaCh)也较少；而MIF仅占20%左右，其运动终板在形态学上相比骨骼肌等其他肌群更小，几乎没有突触后折叠，且不具备动作电位，运动幅度仅与终板电位所致突触后膜去极化的程度有关[1]。此外，不仅正常眼外肌相比膈肌和胫前肌NMJ面积更小，在重症肌无力被动转移(PTMG)小鼠中还发现，眼外肌NMJ结构的改变相比膈肌和胫前肌也更明显[2]。眼外肌的这些特性表明其具有一个相对较低的安全系数(SF，即神经冲动所致终板电位与肌肉运动所需动作电位的差值，是衡量神经肌肉传递效率的指标，其大小主要取决于AChR和NaCh的数量)，从而对NMJ的损伤更敏感，故眼外肌常常受累于MG[3]。

眼外肌与骨骼肌等其他肌群在中间丝(IF)的组成上也有显著区别。IF是最稳定的细胞骨架成分，主要起支撑作用，根据组织来源的免疫原性可分为角蛋白、结蛋白、胶质纤维酸性蛋白、波形蛋白和巢蛋白5类。Janbaz等[4]发现，在眼外肌肌纤维中不含结蛋白或仅有微量存在，而以往认为结蛋白广泛存在于所有肌肉中；另外，巢蛋白在成年眼外肌肌纤维中含量也很高，但在骨骼肌中通常出生后含量就逐渐减少。眼外肌所特有的肌束膜成纤维细胞在组织形态学、Thy-1表达模式、基因组标签和成熟肌小管的支持等方面都与骨骼肌成纤维细胞有明显区别，肌束膜成纤维细胞有助于眼外肌的高代谢需求、提升肌张力，但同时又是免疫环境的重要组成部分，这可能也是眼外肌易受累于MG的原因之一[5]。

2 眼外肌的肌球蛋白表达

眼外肌与骨骼肌的收缩特性不同，很大程度上取决于肌球蛋白表达的差异。在眼外肌中，肌球蛋白重链(MyHC)发育期亚型(MyHCemb和MyHCneo)在成年眼外肌眶层纤维中仍有表达，而骨骼肌纤维MyHCemb和MyHCneo的表达在发育过程中逐渐减少至发育成熟后完全消失；此外，眼外肌相比骨骼肌等其他肌群MyHC表达更复杂，在眼外肌SIF中MyHC的表达呈纵向变化，快MyHC亚型在中央神经支配区占主导地位，而MyHCemb和MyHCneo在周边部表达更活跃，且在眶层SIF中还存在共同表达，即同一肌纤维中存在多种MyHC亚型的表达[6]。这种复杂的MyHC亚型共同表达模式使眼外肌纤维在组织和生理学特性上表现出一种连续性，从而有助于提升眼外肌的收缩力和收缩速度，同时还能增加眼外肌运动的协调性[7]。眼外肌中还表达一种特殊的快MyHC亚型MyHCeom，而MyHCeom并不在骨骼肌中表达，且相比其他快MyHC亚型(Ⅱa、Ⅱb、Ⅱd)其ADP亲和性要低的多[8]。眼外肌几乎包含所有已知的MyHC亚型的表达，这种高度多样性的表达能够参与完成一系列精细的视觉关联肌肉运动；但复杂的MyHC表达模式也可能更易受到免疫系统紊乱的影响或具备更多潜在的免疫攻击靶点，从而增加了眼外肌对MG的易感性。研究发现，Pitx2是支配眼外肌发育成熟的重要调节因子，其在成年小鼠眼外肌中高表达[9]。Zhou等[10]发现，Pitx2缺失的小鼠眼外肌收缩力更强、收缩速度更快，但更易疲劳；同时，也改变了眼外肌纤维MIF的神经支配模式和MyHC的表达模式。这些结果提示，Pitx2对成年眼外肌表型具有调控作用，是眼外肌抗疲劳特性的重要调节因子，故眼外肌对MG的选择性受累也很可能与Pitx2表达的改变或缺失有关。

3 眼外肌的运动单位及电生理

眼外肌的运动单位较骨骼肌要小得多，且几乎所有的运动单位都能够参与眼球的运动，即使安静状态下也有70%以上的运动单位募集，而骨骼肌的快肌运动单位和慢肌运动单位分别参与各自运动[11]。眼外肌的运动神经刺激激活频率很高，且与眼球的运动和位置有关，眼位居中时约100 Hz，向外侧注视时可能增加至200 Hz左右，而快速转动时则可达600 Hz以上，远远大于骨骼肌的激活频率(通常5 Hz，最大不超过100 Hz)[12]。正常情况下，由于眼外肌具有很强的耐疲劳性，高频的运动神经刺激并不会使眼外肌像骨骼肌那样很快出现NMJ传递障碍；相反，眼外肌的运动主要靠改变运动神经元刺激激活的频率来调节[13]。但是，当眼外肌遭受外界或自身免疫系统侵害时，可能会造成运动单位募集不足，加之生理性高频刺激，导致眼外肌较骨骼肌更早出现NMJ传导阻滞，从而表现出肌无力等症状，这也部分解释了为什么眼外肌易受累于MG。

4 眼外肌的生化代谢

眼外肌没有糖原储备，主要依靠葡萄糖和乳酸作为代谢底物；但是，眼外肌具有高度发达的微血管床，有充分的血流供应，能够为其提供丰富的营养物质交换，而且眼外肌相比骨骼肌线粒体更丰富[1]。这意味着眼外肌能够进行更多的氧化磷酸化反应以满足其能量供应，但同时也产生了更多的氧自由基，线粒体DNA突变也较骨骼肌等其他肌群更多，从而造成眼外肌呼吸链功能减退[11]。此外，眼外肌中细胞色素C氧化酶(COX)因年龄相关出现衰退缺乏的比例要远高于骨骼肌等其他肌群[14]。Greaves等[15]同样发现，伴有线粒体DNA损伤的慢性进行性眼外肌麻痹(CPEO)患者眼外肌纤维中COX的缺乏率要远高于骨骼肌，且眼外肌COX缺乏的突变阈值也更低。推测眼外肌自身COX缺陷也与MG的发病有关，而且眼外肌的高代谢率同样可以造成局部致病性抗原、抗体和补体等积累，从而诱发MG的发生。

5 眼外肌的免疫学特性

5.1 AChR-Ab介导的免疫反应 研究发现，在眼肌型MG(oMG)患者中，其血清AChR-Ab阳性率不高，且滴度较低[16]。在利用不同H-AChR亚单位免疫不同亚群的HLA转基因小鼠而成功诱导的实验性自身免疫MG(EAMG)模型中，同样发现oEAMG小鼠血清AChR-Ab水平要明显低于gEAMG小鼠[17～19]，并进一步提示AChR亚单位与HLA-Ⅱ类分子的相互作用可能是oMG的发病机制之一。Peeler等[20]通过对223例oMG患者进行回顾性队列研究，发现向gMG进展的患者血清AChR-Ab水平要远高于未进展为gMG的患者。这可能与眼外肌NMJ突触后膜结构较骨骼肌等肌群更简单、AChR密度更小有关，使得眼外肌在较低水平的AChR-Ab攻击下也能产生免疫损伤效应。成熟眼外肌中同时表达胚胎型AChR(α2βγδ)和成熟型AChR(α2βεδ)，而成熟骨骼肌中则仅表达成熟型AChR，其区别在于骨骼肌中胚胎型AChR-γ亚单位在发育过程中逐渐被ε亚单位所替代[21]。提示成熟眼外肌所特有的胚胎型AChR可能是其易遭受自身免疫系统攻击的敏感因素，Wu等[18]同样证实，H-AChR γ亚单位免疫HLA-DQ8小鼠后，能成功诱发oEAMG的发生与发展，并提示γ亚单位免疫可能通过诱发针对眼外肌胚胎型AChR的自身免疫反应，并大量产生致病性AChR-Ig攻击位于眼外肌NMJ的AChR，从而导致眼部症状的发生。

5.2 补体介导的免疫反应 补体介导的免疫反应形成的膜攻击复合物(MAC)能够损伤突触后膜的运动终板，造成NMJ结构的破坏而出现肌无力，眼外肌相比骨骼肌更容易受到补体介导的免疫反应的伤害，可能与眼外肌中补体相关调节因子表达减少有关[22]。Porter等[23]发现，在补体激活经典途径中，衰变加速因子(DAF，即CD55)在眼外肌的表达水平较骨骼肌低，CD59则相对较高；在替代途径中，负调节因子如补体调节因子H相关蛋白(CFHP)和补体因子H(CFH)在眼外肌中表达较骨骼肌要高。研究发现，对EAMG小鼠进行系统性补体抑制后，其骨骼肌中的补体沉积很快消除，而眼外肌中的补体消除则不明显[22]；对EAMG小鼠注射补体C5抗体治疗后，其眼外肌中补体沉积的消除也不能达到膈肌和骨骼肌中补体清除的效果[24]。这些结果表明，眼外肌中补体调节因子表达水平较低可能是其易受累于MG的重要原因。值得注意的是，近期研究发现DAF和CD59的表达水平在PTMG大鼠模型所建立的实验组和正常对照组中并没有明显变化[2]。此外，DAF调节区的单核苷酸多态性(SNP)会造成DAF在EAMG的关键时期表达不足，而眼外肌本身相比其他肌群DAF表达水平就较低，使得眼外肌在受到自身免疫攻击的情况下更易出现严重损伤[25]。另一方面，泼尼松能够抑制MG患者淋巴母细胞C>G DAF的表达和小鼠肌小管野生型DAF的表达，导致眼外肌内源性补体调节蛋白的表达水平下降，从而增加了眼外肌对补体介导损伤的敏感性[26]。

5.3 基因表达特性 研究[27]发现，眼外肌中有338个基因表达不同于股四头肌，CD9、CD74和B因子等与免疫应答有关的基因表达水平较胫骨前肌上升，而与神经肌肉突触传递有关的基因表达水平则下降[2]。Zhou等[28]发现，在EAMG小鼠中，眼外肌同膈肌和趾长伸肌具有明显不同的RNA表达印记，眼外肌相比膈肌和趾长伸肌有212个基因表达水平异常升高，且其中大部分基因与免疫反应有关；同时，眼外肌还具有特有的基因表达减少，而膈肌和趾长伸肌则没有。眼外肌强烈的RNA表达改变和广泛的炎性浸润都表明了EAMG对眼外肌造成了十分严重的损伤，进一步证明眼外肌NMJ更易受到抗体介导攻击所造成的伤害。

眼外肌具有不同于骨骼肌的肌纤维类型、特异性的MyHC表达模式，以及高代谢、耐疲劳和独特的免疫环境等，这些特点部分解释了眼外肌易受累于MG的原因。同时，这些对眼外肌病理生理特性的深入研究也为相应疾病的探索和治疗提供了新的思路。然而基于现有技术条件和研究进展，我们仍不能完全阐明眼外肌的独特性与其易遭受免疫攻击机制的关联，而且是否有更关键的因素决定眼外肌的易受累性也有待研究发现。近年来，基因组分析技术的成熟和广泛应用，可对眼外肌做出进一步深入的研究，以期在分子水平上发现和阐明眼外肌在MG中选择性易受累的真正原因。

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吴晓蓉(E-mail: wxr98021@126.com)

10.3969/j.issn.1002-266X.2016.42.039

R746.1

A

1002-266X(2016)42-0109-04

2016-05-11)