青光眼是主要致盲的眼病。估計到2010年有6000萬人患病，到2020年，這個數(shù)字將上升到8000萬。青光眼是一種遺傳異質(zhì)性的綜合神經(jīng)退行性疾病，其特點是造成視力逐漸缺失。神經(jīng)退行性變的特征表現(xiàn)為視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞的丟失、視野典型性改變以及視神經(jīng)的變性。眼壓的升高是青光眼主要的危險因素。青光眼從病因?qū)W上分為原發(fā)型和繼發(fā)性，從前房的解剖結(jié)構(gòu)分類為開角型和閉角型，從發(fā)病時間分類為嬰幼兒型、青少年型以及成年人型。一般而言，青光眼可分為以下三種主要的類型：
    （1）原發(fā)性開角型青光眼（primary open-angle glaucoma，POAG，OMIM137760）；
    （2） 原發(fā)性先天性青光眼（primary congenital glaucoma，PCG，OMIM600975）；
    （3） 原發(fā)性閉角型青光眼（primary angle-closure glaucoma，PACG，無OMIM收錄）。
    另外，遺傳異質(zhì)性發(fā)育障礙的疾病即眼前節(jié)發(fā)育不良（anterior segment dysgenesis，ASD）已經(jīng)被報道與青光眼有關(guān)。包括Peters′異常（Peters anomaly，PA，OMIM604229）、Rieger′s 異常（Rieger anomaly，RA，OMIM 180500601499）、無虹膜（OMIM106210）、虹膜發(fā)育不良（OMIM308500）及房角發(fā)育不良（OMIM137600）。

    一、青光眼相關(guān)基因的定位

    最常見的青光眼類型是POAG，全世界范圍內(nèi)有超過3500萬人受到影響。POAG的特點是杯盤比進行性加大，相應地出現(xiàn)進行性的視野缺失，如果不治療，會導致失明。POAG患者的親屬患該病的頻率更大，表明該病可能受遺傳因子影響。另外，吸煙、糖尿病和近視也是危險因素。根據(jù)發(fā)病時間的不同，POAG又分為青少年發(fā)病的POAG（juvenile open-angle glaucoma，JOAG）和成年發(fā)病的POAG。JOAG（發(fā)病年齡3～35歲）伴有高眼壓、視野缺損及視盤損害，需要早期手術(shù)治療。典型表現(xiàn)為常染色體顯性遺傳，而成年發(fā)病的POAG在遺傳學上表現(xiàn)為復雜特性。Fan等報道，迄今至少已經(jīng)發(fā)現(xiàn)22個基因位點與POAG相關(guān)聯(lián)，其中14個基因位點被命名為GLC1A～GLC1N（表1）。目前從這些位點中只鑒定出3個致病基因，即myocilin（MYOC/GLC1A）、optineurin（OPTN/GLC1E）和WD repeat domain 36（WDR36/GLC1G）。一部分POAG遵循孟德爾遺傳定律，還有相當大一部分起因于幾個基因的變異，每個基因都起了一小部分的作用。

    除了致病基因，至少還有16種POAG相關(guān)基因，包括載脂蛋白E（apolipoprotein E，ApoE）、視神經(jīng)萎縮1（optic atrophy 1，OPA1）、腫瘤蛋白p53（tumor protein p53，TP53）、腫瘤壞死因子（tumor necrosis factor，TNF）和細胞色素P4501B1（cytochrome P450 family 1，subfamily B，polypeptide 1，CYP1B1）等。在JOAG患者中，CYP1B1最初被認為是MYOC表達的修飾基因。但最近的研究表明，CYP1B1在JOAG中起重要的作用，CYP1B1的突變可能與POAG的嚴重程度有關(guān)。

    此外，CYP1B1是迄今惟一發(fā)現(xiàn)的PCG致病基因，位于2p21（GLC3A）（表1）。另外兩個PCG基因位點是位于1p36的GLC3B和位于14q24.3～q31.1的GLC3C，但尚未鑒定出致病基因。PCG雖然少見，但卻是嬰幼兒中最常見的青光眼類型。超過80%的病例出現(xiàn)在1歲之內(nèi)，多為小梁網(wǎng)以及前房角發(fā)育缺陷。PCG患者臨床所見的典型癥狀為由于高眼壓而造成的淚眼、畏光、角膜水腫和牛眼。如果不治療，升高的眼壓將很快導致軸突損失以及視力永久喪失。60%～80%的病例為雙眼發(fā)病，男性的發(fā)病率比女性高（分別為65%與35%），主要表現(xiàn)為具有可變外顯率的常染色體隱性遺傳。

    二 、MYOC/TIGR基因與青光眼

    小梁網(wǎng)誘導性糖皮質(zhì)激素反應蛋白（trabecular meshwork induced glucocorticoid response protein，TIGR）基因的發(fā)現(xiàn)最初源于對激素性青光眼的觀察。20世紀40 年代發(fā)現(xiàn)糖皮質(zhì)激素有抗炎作用后，很快被用于炎性眼病的治療。Francois于1954年提出了皮質(zhì)類固醇性青光眼即激素性青光眼的概念。此后陸續(xù)有報道提示激素（包括全身應用）與眼壓升高及醫(yī)源性青光眼的關(guān)系密切。有研究者分別通過群體觀察證實局部使用激素一定時間后，可持續(xù)引起房水引流下降、眼壓升高。此現(xiàn)象亦可出現(xiàn)于正常人群。根據(jù)眼部對局部使用激素引起的眼壓反應不同，可將人群分為三類：高眼壓反應者（占4%～6%），中度眼壓反應者（約占33%） 及無反應者。由此推測眼部對激素的不同反應由一個隱性基因控制，并可遵循孟德爾遺傳規(guī)律。除人類外，在兔、貓、狗及其他靈長類動物，同樣觀察到類似的激素性青光眼反應。在糖皮質(zhì)激素誘發(fā)的開角型青光眼（glucocorticoid-induced glaucoma，GIG）研究中表明，局部使用皮質(zhì)類固醇眼液的反應具有遺傳性。敏感人群可能在使用皮質(zhì)類固醇幾小時后出現(xiàn)反應，有的可達幾個月，甚至幾年。而急性或慢性的糖皮質(zhì)激素誘導的青光眼均對停用激素有效，但發(fā)病機制尚不清楚。

    Polansky等在20世紀80 年代初針對個體間對激素反應的差異進行探討，提出環(huán)境及遺傳因素雙重作用的假設，并率先將人類小梁細胞作為靶細胞對激素的作用進行了深入研究。人類小梁組織是房水排出的主要途徑，亦是房水流出生理性或藥理性調(diào)節(jié)的重要部位。其中小梁細胞及其細胞外基質(zhì)起十分重要的作用。早期研究即顯示小梁細胞在維持正常房水排出阻力的作用，以及小梁細胞參與形成小梁組織導致房水排出阻力增加的病理變化。隨著年齡增長，小梁細胞數(shù)量減少，而體積呈代償性增大以覆蓋小梁基質(zhì)。小梁細胞的生理功能、病理變化以及對一些導致房水排出受阻的病理因素（環(huán)境因素） 的反應，在青光眼發(fā)病機制的研究中具有十分重要的意義。

    （一） MYOC/TIGR基因的克隆

    Nguyen等和Polansky等于1997年從地塞米松處理的小梁細胞中分離出TIGR基因。同年，Kubota等[6]從人類視網(wǎng)膜cDNA文庫中分離出與TIGR 基本一致的基因，編碼為55 kDa酸性蛋白，該基因序列中存在與肌球蛋白的同源區(qū)，故命名為myocilin。后來又有研究者從人類睫狀體cDNAs文庫中分離出一組克隆，其中**-670與TIGR基因完全一致，其mRNA可表達于睫狀體、虹膜、心臟及骨骼肌。該基因已先后從人類小梁細胞、視網(wǎng)膜及睫狀體中分離，并可在多種組織中測出其表達，然而由激素誘導小梁細胞表達的TIGR基因有特殊性，即與青光眼密切相關(guān)；可在激素誘導下從微量表達到大量表達；分泌型糖蛋白，參與細胞外基質(zhì)的形成。

    Sheffield等于1993年通過用短串聯(lián)重復序列標記對JOAG家系進行連鎖分析，首次將青光眼相關(guān)基因GLC1A定位于lq21～q31。此后約有10個家系的類似研究，亦將該基因位點定位于同一區(qū)域[8-11]。Morissette等研究了一家系后認為GLC1A 基因與JOAG、COAG均有關(guān)。Wiggs等認為成人POAG一般在50歲以后發(fā)病，可能有其復雜的遺傳規(guī)律，而不是單一模式，而JOAG的外顯率很強，總是在40歲之前發(fā)病。Brézin等認為與GLC1A基因連鎖和眼壓的高低無關(guān)，與GLC1A連鎖的家系，發(fā)生開角型青光眼的概率較大，同時青光眼所致的視神經(jīng)病變相對嚴重。Sunden等對2個JOAG 家系進行分析，通過對青光眼的表型與基因多態(tài)性位點進行研究，進一步將GLC1A定位于1q 在遺傳標記DIS3665與DIS3664之間更窄的區(qū)域內(nèi)（3 cm）。

    Stone等根據(jù)酵母人工染色體序列標志目錄圖（yeast artificial chromosome sequence tagged site content mapping，YAC STS）和放射雜交圖（radiation hybrid mapping）最后確定3個青光眼致病候選基因：TXGP1 、APTILG1及TIGR。通過對JOAG家系的突變研究，未發(fā)現(xiàn)APTILG1的突變，而通過同樣的方法檢測到TIGR基因的突變，從而證實TIGR 基因為青光眼的相關(guān)基因。該基因最終被命名為MYOC。

    （二） MYOC基因的結(jié)構(gòu)和表達

    MYOC基因由3個外顯子和2個內(nèi)含子組成，3個外顯子分別由604、126以及782個堿基對組成。5 kb的啟動子區(qū)域含有多個與基因調(diào)控有關(guān)的反應元件，主要包括：激活蛋白1（activator protein-1，AP-1）、NF-κB、切應力反應性元件（shear stress responsive element，SSRE）、甲狀腺激素反應元件（thyroid hormone elements，TRE）和糖皮質(zhì)激素結(jié)合點。上述位于TIGR 基因啟動子區(qū)域的重要基元序列對TIGR 基因表達的調(diào)控作用仍在研究中，推測這些結(jié)構(gòu)與環(huán)境/遺傳因素對TIGR 基因的影響有密切關(guān)系。

    MYOC基因的cDNA大小為2 kb，其編碼產(chǎn)物屬于黏蛋白/糖蛋白，以糖基化和非糖基化兩種形式存在，分子質(zhì)量分別為66 kD和55 kD。Fautsch等運用凝膠柱鑒定發(fā)現(xiàn)前房中MYOC蛋白是以一種分子質(zhì)量為120～180 kD的復合物形式存在，MYOC間相互作用的區(qū)域主要位于第117～166個氨基酸的拉鏈區(qū)內(nèi)。

    MYOC在眼部組織中廣泛表達，除了在小梁細胞發(fā)現(xiàn)了MYOC基因，在睫狀體中也分離出該基因的cDNA。目前已在角膜上皮、角膜內(nèi)皮、角膜基質(zhì)、房水、虹膜、鞏膜、睫狀肌、晶狀體上皮、篩板、視網(wǎng)膜以及視神經(jīng)等組織中發(fā)現(xiàn)了MYOC的表達。

    （三） MYOC基因的突變研究

    至今已報道了192個MYOC序列改變（參見myocilin allele specific phenotype database，www.myocilin.com），其中約40%為致病性突變，約90%位于第三外顯子的嗅素同源區(qū)域。Stone等發(fā)現(xiàn)位于GLC1A上的青光眼致病基因MYOC后，先后對8個POAG 家系中的患者進行MYOC基因分析，結(jié)果顯示5個家系存在MYOC基因突變，其中一個1q 連鎖JOAG家系中22例青光眼患者均存在Tyr430His突變；2個家系（其中1個為成人POAG家系） 中15 例患者存在Gly357Val突變 ；另2個家系存在Gln361Stop突變，MYOC 基因編碼產(chǎn)物C 端截斷136 個氨基酸。3 類突變均發(fā)生于MYOC基因的2個PCR 擴增產(chǎn)物上，不包括基因全部。

    為檢測MYOC基因中上述突變的發(fā)生率，Stone等[15]篩選了四組不同類型的人群進行比較，結(jié)果如下：
    （1） 有家族史的青光眼組（n＝227） ：Gly357Val 占0.9 %，Gln361Stop 占2.6 %，Tyr430His 占4.4 %；
    （2）不加選擇的POAG組：Gln361Stop 占2.9 %；
    （3）一般人群組：Gln361Stop 占0.3 %；
    （4）正常志愿者組未發(fā)現(xiàn)突變。
    此外，在這四組人群中，2.5%～6.5%顯示TIGR 第340密碼子改變，但無氨基酸變化。

    對不同種族的POAG家系和散發(fā)POAG患者的MYOC基因進行了突變篩選及序列分析，發(fā)現(xiàn)不同種族人群具有不同的MYOC基因突變譜。Adam等對8個法國POAG 家系的調(diào)查發(fā)現(xiàn)了Pro370Leu、Ile477Ser、Asn480Lys、Ile499Phe與Gly246Arg等5個突變。在澳大利亞POAG 家系中發(fā)現(xiàn)了Gln368Stop、Thr377Met等突變。Yoon等在韓國POAG患者中發(fā)現(xiàn)了Arg46Stop與Thr353Ile兩個突變。Taniguchi等在日本POAG家系中發(fā)現(xiàn)了Gly367Arg與Pro370Leu突變。S**riya等在印度發(fā)現(xiàn)了Gln48His、Gly367Arg、Thr377Met 等突變。Fan等在香港一個JOAG家系中發(fā)現(xiàn)了Cys245Tyr突變，該突變可導致MYOC蛋白不能正常分泌到細胞外，從而推測可引起眼壓升高及JOAG。Ge等對廣州一個POAG家系進行分析，也發(fā)現(xiàn)了Pro370Leu突變。

    卓業(yè)鴻等運用PCR和SSCR技術(shù)對70例POAG患者進行突變分析，僅發(fā)現(xiàn)1例患者攜帶 Asp388Asn突變，突變率為1.4%；范寶劍等篩查了南京地區(qū)82例POAG患者和150例對照者，發(fā)現(xiàn)了6個序列改變，即1-83G>A、Gly12Arg、Arg46stop、Arg76Lys、IVS2＋35A>G和Thr353Ile，其中POAG患者攜帶Thr353Ile突變的比例顯著高于對照組（分別為12.2%和3.3%），提示Thr353Ile突變與中國漢族人的POAG發(fā)病相關(guān)。Chen等對一個JOAG家系進行突變研究，在所有患者中發(fā)現(xiàn)了Pro370Leu突變，20歲以上該突變的發(fā)病率為100%，其基因型與表現(xiàn)型符合該種突變的典型特征。在西班牙正常眼壓型青光眼（normal tension glaucoma，NTG）和POAG 患者中，發(fā)現(xiàn)了2 個已報道的突變（Gln368Stop、Ala445Val）和1個新型致病突變（Tyr479His）。Fingert等對來自高加索、澳大利亞、美國（黑人）、加拿大（白人）以及亞洲（黃種人）的1703例青光眼患者進行分析，發(fā)現(xiàn)有21個堿基突變可能致病，而最常見的突變?yōu)镚ln368Stop，總突變率約為1.6%。Fan等報道香港地區(qū)中國人POAG患者中MYOC基因突變率為1.1%～1.8%。

    MYOC基因啟動子區(qū)域含有許多重要的基元序列。該區(qū)域基因突變或其他因素（包括反式作用元件）變化對MYOC基因的表達與調(diào)控有極為重要的意義。Nguyen 等已在有明顯遺傳傾向的成人POAG 家系中發(fā)現(xiàn)MYOC 基因在啟動子區(qū)域中的改變，這些變化可能使該區(qū)域某些基元序列對激素、氧化等刺激因素更加敏感，而導致MYOC 基因的異常表達。啟動子區(qū)域及其調(diào)節(jié)因子的異常，也可能與一些年齡相關(guān)性眼部改變及其對激素的反應有關(guān)。

    （四）MYOC基因突變在POAG發(fā)病中的作用

    MYOC蛋白的功能目前尚不清楚。根據(jù)其cDNA結(jié)構(gòu)特點以及在眼部的分布情況，推測MYOC蛋白可能通過以下幾種途徑參與POAG的發(fā)病過程[18]。

    1. 通過在小梁網(wǎng)聚集增加房水流出的阻力：MYOC 蛋白除結(jié)合于細胞表面外，還可以與糖胺聚糖、透明質(zhì)酸及其他一些糖蛋白（如纖維連接蛋白、層黏連蛋白等）相互結(jié)合形成無定型基質(zhì)。該基質(zhì)分布于小梁組織中，參與形成對房水流出的阻力。體外培養(yǎng)的小梁細胞在激素作用下，于培養(yǎng)液中可檢測出大量修飾后MYOC 蛋白。眼內(nèi)在某種因素（環(huán)境/遺傳）誘導下生成的這種蛋白或蛋白復合物亦可能分布于小梁網(wǎng)間隙及近管組織區(qū)域，而成為房水流出受阻、眼壓升高的病理基礎(chǔ)。因此，這種病變在一定（特異）蛋白酶消化降解下有望得到改善。有研究表明：在動物眼內(nèi)注射硫酸軟骨素（黏蛋白）可使眼壓升高，相應病理改變有小梁硬化、小梁網(wǎng)間隙變窄及小梁網(wǎng)中布滿細胞外基質(zhì)。而注射硫酸軟骨素酶**、透明質(zhì)酸酶等糖胺聚糖降解酶，可降解小梁組織中一些基質(zhì)而使房水流出阻力下降。

    Fautsch 等發(fā)現(xiàn)，重組的MYOC蛋白可能通過增加小梁網(wǎng)細胞外基質(zhì)的沉積而增加房水流出的阻力，進而引起眼壓升高。

    Filla等檢測培養(yǎng)的人眼小梁細胞MYOC蛋白的表達，發(fā)現(xiàn)MYOC蛋白通過與纖維連接蛋白的肝素-Ⅱ區(qū)域相互作用，可以調(diào)節(jié)小梁細胞與細胞外基質(zhì)的黏附，從而對小梁網(wǎng)的阻力產(chǎn)生影響。Joe等[32]認為突變的MYOC蛋白在小梁細胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中聚積會導致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)受壓以及毒性作用，從而引起小梁細胞功能障礙，進而引起眼壓升高。

    2. MYOC蛋白可能通過影響葡萄膜-鞏膜途徑而對房水的外流產(chǎn)生影響：已證實MYOC蛋白在睫狀肌表達，因此推測MYOC有可能通過影響睫狀肌進而對房水經(jīng)葡萄膜-鞏膜途徑外流產(chǎn)生影響。

    3. MYOC對視神經(jīng)的影響：最初，人們認為MYOC是通過影響小梁網(wǎng)的功能而對青光眼的發(fā)病產(chǎn)生影響。隨著深入的研究，發(fā)現(xiàn)MYOC還可能通過其他途徑對青光眼的發(fā)病產(chǎn)生影響。Karali等發(fā)現(xiàn)MYOC蛋白在鞏膜篩板、視神經(jīng)、視網(wǎng)膜神經(jīng)節(jié)細胞軸突以及星型膠質(zhì)細胞中均有表達，推測MYOC可能在鞏膜篩板對視神經(jīng)軸突的功能及存活產(chǎn)生影響，進而在青光眼的發(fā)病過程中產(chǎn)生作用。Swiderski等發(fā)現(xiàn)在視神經(jīng)鞘、包圍視神經(jīng)的軟硬腦膜及血管周圍的組織中有MYOC的表達，認為MYOC有可能通過改變視神經(jīng)的結(jié)構(gòu)、代謝以及營養(yǎng)支持而增加視神經(jīng)對青光眼損害的易感性，從而導致青光眼的視神經(jīng)損害。