原发性青光眼患者血清STAT3和SMAD4水平表达在临床早期诊断及分期中的应用价值研究

李亚楠，贾洪强，魏素平，赵 骏（沧州市眼科医院 .眼科；.眼底病科；.检验科；.功能科，河北沧州 061000）

青光眼是以视神经萎缩和视野缺损为共同特征的疾病，可引起不可逆转的视野破损以及视力减退，是世界范围内主要的致盲眼病[1]。原发性青光眼（primary glaucoma）是临床上较为多见的慢性疾病，多发于老年人群体，其主要临床症状为视野损伤、视力下降、眼压高等，对患者日常生活造成极大威胁，带来诸多不便[2]。目前主要使用眼压测定和视力检测等方法对原发性青光眼进行早期诊断和病情严重程度评判，但易受仪器设备和操作人员技术问题而影响检查结果，由此会导致延误病情诊治[3]。因此，需要找寻更加准确、及时有效评判原发性青光眼病情的方法，这对于原发性青光眼的早期诊断有重要价值。信号转导和转录激活因子3（signal transducers and activators of transduction 3，STAT3）是调节抗肿瘤免疫反应的核心，其在肿瘤生态系统内的癌症和非癌细胞中广泛活化，在抑制关键免疫活化调节剂的表达和促进免疫抑制因子产生方面起重要作用[4]。人类STAT3 的突变与免疫缺陷、自身免疫和癌症等疾病有密切关系[5]。SMAD4 是SMAD蛋白家族中的一种，SMAD4 是转化生长因子-β（TGF-β）信号传导中的关键细胞内介质，在许多组织和器官正常发育中起关键作用，而TGF-β 是眼睛前段内细胞外基质形成的关键调节因子[6-7]。有研究表明[8]，TGF-β2 与原发性青光眼的发病机制有关，而TGF-β2 是TGF-β 的家族成员，由此可推测，SMAD4 与原发性青光眼也有一定联系。目前血清STAT3 和SMAD4 表达水平在原发性青光眼患者中的研究较少，因此，本研究通过测定血清STAT3 和SMAD4 表达水平，进一步分析血清STAT3 和SMAD4 水平表达在原发性青光眼患者临床早期诊断及分期中的应用价值。

1 材料与方法

1.1 研究对象 选取沧州市眼科医院2021年8月～2023年5月收治的原发性青光眼患者86 例作为研究组，纳入标准：①符合《我国原发性青光眼诊断和治疗专家共识》[9]中原发性青光眼诊断标准；②无精神异常和认知障碍者；③房角镜检查显示房角开放者；④患者及其家属均知情并签署同意书。排除标准：①并发有其他重症眼部疾病患者；②检查报告单和临床资料不完善者；③近期内有抗青光眼相关治疗史者或伴有内眼手术病史；④年龄＜18 岁；⑤伴随有可能影响视功能障碍的其他疾病者。另选取同期在本院进行体检的健康正常者86 例作为对照组。研究组男性44 例，女性42例，平均年龄54.95±6.5 岁，体质量指数（BMI）23.12±2.36kg/m2，舒张压85.11±10.19mmHg，收缩压133.94±15.25mmHg，血糖5.32±0.70mmol/L；对照组男性45 例，女性41 例，平均年龄54.12±6.15 岁，BMI 23.37±2.48 kg/m2，舒张压85.46±10.15mmHg，收缩压133.14±15.62mmHg，血糖5.21±0.63mmol/L。研究组和对照组的性别、年龄、BMI，舒张压、收缩压、血糖等一般资料比较差异无统计学意义（χ2/t=0.023，0.856，0.677，0.226，0.340，1.083，均P＞0.05），具有可比性。本研究已经过医院伦理委员会审核并批准。

1.2 仪器与试剂 人血清STAT3（上海康朗生物有限公司，货号EH0602），SMAD4 酶联免疫吸附试剂盒（北京安迪华泰生物科技有限公司，货号ELK2676），HFA（Humphrey Visual Field Analyer）标准自动视野计（德国Carl Zeiss 公司，型号750i）。

1.3 方法

1.3.1 血清STAT3，SMAD4 表达水平检测：抽取研究对象空腹静脉血5 ml，静置30 min，以3 000 r/min离心10 mim后，收集血清置于-80℃冰箱保存。采用ELISA 法检测血清STAT3 和SMAD4 表达水平，所有试验相关操作均严格按照试剂盒说明书进行。

1.3.2 视野检测和视神经损伤程度评估：原发性青光眼患者入院后进行视野检查，所有检查均由同一个资深医师完成。采用HFA 标准自动视野计SITA 24-2 程序进行检测，检查结束后统计结果并计算平均缺损值（MD），并依据HPA 视野分期系统进行分期：MD＜-6 dB表示轻度视神经损伤（轻度损伤期，n=30），-6 dB ≤MD＜-12 dB 表示中度视神经损伤（中度损伤期，n=34），MD ≥-12 dB 表示重度视神经损伤（重度损伤期，n=22）。

1.4 统计学分析 采用SPSS 25.0 统计学软件进行数据处理。计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用t检验，多组间比较采用单因素方差分析（进一步两两比较采用snk-q检验）；计数资料以例或百分率（n，%）表示，组间比较采用χ2检验；多因素Logistic 回归分析影响原发性青光眼临床分期的相关因素；运用MedCalc 软件绘制ROC 曲线分析血清STAT3 和SMAD4 表达水平对原发性青光眼中/重度损伤期的诊断价值，使用并联计算灵敏度、特异度，P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组血清STAT3 和SMAD4 表达水平比较研究组血清STAT3（13.96±3.45 ng/ml）和SMAD4（11.23±2.85 ng/ml）表达水平均显著高于对照组（9.83±1.72 ng/ml，7.78±1.95 ng/ml），差异有统计学意义（t=9.935，9.265，均P＜0.05）。

2.2 不同临床分期的原发性青光眼患者血清STAT3和SMAD4 表达水平比较 见表1。轻度损伤期、中度损伤期和重度损伤期组原发性青光眼患者血清STAT3 和SMAD4 表达水平均逐渐升高，差异有统计学意义（均P＜0.05）；重度损伤期血清STAT3和SMAD4 表达水平均明显高于轻度损伤期和中度损伤期（t=2.826，3.072；5.051，5.749，均P＜0.05），且中度损伤期血清STAT3 和SMAD4 表达水平均明显高于轻度损伤期（t=2.548，3.378，均P＜0.05）。

表1 原发性青光眼患者血清STAT3，SMAD4 表达水平比较（±s，ng/ml）

表1 原发性青光眼患者血清STAT3，SMAD4 表达水平比较（±s，ng/ml）

项 目轻度损伤期（n=30）中度损伤期（n=34）重度损伤期（n=22）F 值P 值STAT311.88±2.5213.85±3.5116.96±4.6313.0850.000 SMAD49.15±1.9511.23±2.8314.08±4.1217.5130.000

2.3 不同临床分期的原发性青光眼患者一般资料比较 见表2。轻度损伤期、中度损伤期和重度损伤期患者性别、年龄、舒张压、收缩压、血糖相比，均无明显差异（均P＞0.05），原发性青光眼患者眼压随着损伤分期的升高逐渐增加（P＜0.05）。

表2 不同临床分期的原发性青光眼患者一般资料比较[±s，n（%）]

表2 不同临床分期的原发性青光眼患者一般资料比较[±s，n（%）]

注：a 与轻度损伤期比较，t=3.563,6.480,P ＜0.05；b 与中度损伤期比较，t=3.386,P ＜0.05。

类 别轻度损伤期（n=30）中度损伤期（n=34）重度损伤期（n=22）χ2/F 值P 值性别 男17（56.67）14（41.18）13（59.09）2.2740.321女13（43.33）20（58.82）9（40.91）年龄（岁）54.68±6.1255.12±7.0355.06±6.420.0400.961收缩压（mmHg）132.56±15.18134.41±15.23135.11±15.360.2040.816舒张压（mmHg）84.35±10.1385.16±10.1986.05±10.270.1770.838眼压（mmHg）24.21±5.0328.16±6.31a32.26±7.57ab10.5770.001血糖（mmol/L）5.28±0.625.32±0.735.39±0.760.1570.855

2.4 多因素Logistic 回归分析影响原发性青光眼临床分期的相关因素 见表3。以原发性青光眼临床分期为因变量（中/重度损伤期=1，轻度损伤期=0），以血清STAT3，SMAD4 和眼压为自变量（均为连续变量），行Logistic 回归分析，结果显示，血清STAT3，SMAD4，眼压为影响原发性青光眼临床分期的危险因素（P＜0.05）。

表3 多因素Logistic 回归分析影响原发性青光眼临床分期的相关因素

2.5 血清STAT3 和SMAD4 表达水平对中/重度损伤期患者的诊断价值 见表4 和图1。血清STAT3和SMAD4 以及二者联合诊断中/重度损伤期患者的曲线下面积（area under curve，AUC）分别为0.857（95%CI：0.765～0.923），0.871（95%CI：0.782～0.934），0.963（95%CI：0.899～0.992），二者联合优于血清STAT3，SMAD4 各自单独诊断（Z=2.558，1.961，P=0.010，0.049），其灵敏度和特异度分别为96.43%，83.33%。

图1 血清STAT3 和SMAD4 表达水平诊断中/重度损伤期患者的ROC 曲线

表4 血清STAT3 和SMAD4 表达水平对中/重度损伤期患者的诊断价值

3 讨论

青光眼是世界上导致不可逆转失明的常见病因，全球约12%的病例与青光眼有关。青光眼是一种退行性视神经病变，其特征是视网膜神经节细胞和视网膜神经纤维层进行性变性，导致相应视野缺损[10]。原发性青光眼是青光眼一个亚型，分为原发性开角型青光眼和原发性闭角型青光眼两种，其发病症状不明显，病发速度快，当患者感觉眼部肿胀、疼痛、视力下降时，经检查已到中度损伤期或重度损伤期，错过了最佳治疗时间，并且青光眼造成视神经损伤是不可逆转的[11]。因此，为了避免患者错过最佳诊治时间，深入了解探究原发性青光眼的发病机制，早期诊断出患者病情变化，需寻找有效生物学指标辅助评估患者病情发展状况，从而降低因青光眼造成的致盲率。

信号转导和转录激活因子3（STAT3）是细胞质转录因子家族，由770 个氨基酸组成的蛋白质，其特征是存在6 个功能保守结构域，STAT3 也参与许多生物过程，包括细胞增殖、分化和存活以及血管生成等[4,12]。胡鹏刚等[13]研究发现，在鼻咽癌组织中Suv39H1 表达水平显著升高，p-JAK2 和p-STAT3 蛋白表达均明显升高（P＜0.01），表明下调Suv39H1/JAK2/STAT3 通路可抑制鼻咽癌CNE-2细胞增殖、侵袭，促进凋亡。由此可推测，STAT3在原发性青光眼中扮演着重要角色，可通过下调STAT3 控制原发性青光眼疾病的发展进程。另外，许全林等[14]研究表明，胆囊癌患者组血清p-STAT3水平显著高于健康对照组，低分化、临床分期Ⅱ期患者的血清p-STAT3 水平显著高于中高分化、Ⅰ期患者，表明胆囊癌患者血清p-STAT3 水平升高，与临床分期和分化程度有一定关系，且影响着STAT3的水平变化，这与本研究结果类似。据报道，长非编码RNA GAS5 与青光眼有关，GAS5 对人小梁网细胞功能的影响及其与人小梁网细胞中miR-29b-3p有相互作用，GAS5 靶向调控miR-29b-3p，STAT3与miR-29b-3p 也存在靶向关系，miR-29b-3p 沉默减轻了STAT3 抑制，研究提示GAS5/miR-29b-3p/STAT3 在人小梁网细胞中发挥着重要作用，这可能为青光眼提供有效的治疗方法[15]。本研究中，原发性青光眼患者血清STAT3 表达水平显著高于对照组，且血清STAT3 表达水平随着损伤分期的升高，逐渐升高（P＜0.05），提示血清STAT3 水平受原发性青光眼疾病的影响，抑制STAT3 水平，可能通过提高小梁网细胞功能，改善原发性青光眼的损伤分期。陈曦等[16]研究发现，STAT3 信号通路参与年龄相关性黄斑病变的防治过程，调控多种炎症因子的表达，推测原发性青光眼患者中STAT3 表达升高，可能通过调节炎症因子水平促进疾病进展。本研究进一步分析原发性青光眼病情严重程度的影响因素，结果显示，血清STAT3 和眼压升高均是原发性青光眼中/重度损伤的危险因素，ROC 曲线显示血清STAT3 表达水平对中/重度损伤期患者诊断的AUC 为0.857，当血清STAT3 水平高于13.69 ng/ml时，患者病情已到中/重度损伤期的几率相对较高，显示血清STAT3 对病情程度有较好的评估价值且在临床分期中有一定应用价值。有研究表明[17]，乳腺癌患者血清STAT3 表达水平明显高于对照组，血清STAT3 高表达水平为发生乳腺癌的独立危险因素，与乳腺癌的发生密切相关，有利于早期识别高危乳腺癌患者，而本研究结果表明STAT3 可能作为原发性青光眼早期诊断的潜在血清标志物，这与既往研究相似。

SMAD4 是TGF-β 超家族细胞内关键性介质，TGF-β 是视网膜脉管系统发育所必需的信号通路[18]。SMAD4 在内皮细胞上的特异性丢失会导致视网膜动静脉畸形，血管直径增加和血管生长速度减缓[19]。本研究中，原发性青光眼患者血清SMAD4 表达水平均显著高于对照组，提示SMAD4可能通过影响视网膜动静脉及血管直径参与原发性青光眼的发生。已有大量研究报道[20]，TGF-β/Smad4 通路对调节各种疾病纤维化过程中细胞外基质的产生具有本质作用，TGF-β/Smad 通路调节细胞外基质关键组成成分，且会在小梁网细胞中沉积，从而导致眼压升高。有研究表明[21]，在老年肝癌患者血清SMAD4 水平明显升高，死亡肝癌患者血清SMAD4 水平明显高于存活肝癌患者（P＜0.05），表明SMAD4 在老年肝癌的发病过程中及预后评估中具有重要作用。史玲玲等[22]研究发现，肝癌患者组血清SMAD4 水平均显著高于对照组，早期、中期及晚期组患者血清SMAD4 水平随着病情进展持续升高（P＜0.05），表明血清SMAD4 水平可作为评估患者预后的血清标志物，推测SMAD4 水平变化也可评估原发性青光眼预后情况。本研究发现，SMAD4 表达水平随着原发性青光眼损伤分期升高逐渐升高（P＜0.05），提示血清SMAD4 表达水平与原发性青光眼损伤严重程度具有一定相关性，且血清SMAD4 表达水平为影响原发性青光眼临床分期的危险因素，对中/重度损伤期患者具有一定的诊断价值，这与既往研究相一致。王晓庚等[23]研究表明，在口腔癌患者中进展组SMAD4 蛋白阳性率均明显高于稳定组、部分缓解组和完全缓解组，临床Ⅲ期、Ⅳ期患者中SMAD4 表达量显著高于其在临床Ⅰ，Ⅱ期中的表达，且血清SMAD4 是口腔癌患者转移或复发的独立危险因素，临床分期与SMAD4 表达水平有着紧密联系，且临床分期对多种疾病的靶向治疗有较大影响，这与本研究结果相似。本研究进一步分析显示，血清STAT3，SMAD4联合评估原发性青光眼中/重度损伤期患者的AUC均高于二者单独检测，由此表明血清STAT3，SMAD4 联合可更有效地评估原发性青光眼患者病情进展情况，能够为原发性青光眼患者的临床治疗提供可靠的参考价值，可能作为原发性青光眼治疗的潜在新靶点。

综上所述，原发性青光眼患者血清STAT3 和SMAD4 表达水平均显著升高，在临床分期中有一定的应用价值，二者联合检测对中/重度损伤期患者有较好的诊断价值，值得临床上推广和应用。但是，血清STAT3 和SMAD4 参与原发性青光眼的发病机制，尚需更深入探讨。